يعتبر الهيكل التقليدي لإدارة الإنتاج فعالاً للغاية في بيئة تشغيل مستقرة نسبيًا لأنه يوفر تحكمًا مركزيًا واحدًا في عدد من العمليات. ومع ذلك ، فإن استراتيجية الإدارة الهرمية المدارة مركزياً:
• غير ملائم لإعادة التكوين للمنتجات الجديدة أو تقنيات التصنيع الجديدة أو تكوينات الخط الأخرى.
بعبارات بسيطة ، يعني فصل وظائف التوجيه والجدولة والجدولة - في كل من الأجهزة والبرامج - عن الحالة المتغيرة للعمليات المادية لأرضية المتجر أنه لا يوجد في كثير من الأحيان أي تطابق بين القرارات المتخذة والإجراءات الناتجة عن الموارد التي تنفذها.
أنظمة الإنتاج المؤتمتة قادرة على توفير المستوى المطلوب على المدى الطويل من الجودة وكفاءة الإنتاج. يجب أن يحدث هذا دون تدخل عامل التشغيل. هذا يعني أن جميع الأنظمة الفرعية لنظام الإنتاج الآلي تؤثر على جودة وكفاءة الإنتاج. لتنفيذ عملية الإنتاج في أنظمة الإنتاج المؤتمتة ، من الضروري إنشاء التسلسل الصحيح للوظائف الفردية والوصلات بين الأنظمة الفرعية الفردية. التنسيق الزمني الدقيق لهذه الوظائف مهم جدا. في هذه العملية ، من المهم للغاية مراقبة ديناميكيات النظام.
في الواقع ، أنظمة المراقبة المرنة مطلوبة وفقًا لمتطلبات السوق الفعلية ، وبالتالي هناك حاجة إلى تشخيصات موثوقة للعملية في ظل ظروف القطع المختلفة. حاليًا ، هناك مشكلة شائعة متأصلة في مناهج مراقبة العمليات التقليدية لمراقبة حالة الأجزاء والأدوات وهي الافتقار إلى الموثوقية عند تغيير ظروف القطع ، مما يحد من مرونة أنظمة الأتمتة هذه. كمثال نموذجي لهذه المشكلة لمراقبة سلامة الأداة بناءً على ظروف العملية ، لا تتأثر حالة العملية بالتغييرات في حالة الأداة فحسب ، بل تتأثر أيضًا بشكل مباشر بظروف القطع. بالإضافة إلى ذلك ، في ظروف القطع المختلفة ، يمكن استخدام آليات تآكل مختلفة على الأداة ، ولكل منها تأثيرها الخاص على العملية وحالة الجزء.
نظرًا للتعقيد المتزايد لأنظمة الإنتاج الحديثة - خاصة بعد دمج جميع الكتل / العناصر في النظام العام - أصبحت عملية اتخاذ القرار أكثر تعقيدًا. هناك حاجة ملحة لتسخير الكميات الهائلة من بيانات التصنيع وقوة الذكاء الحسابي لتحسين صنع القرار في التصنيع. يشير الذكاء إلى ثلاث وظائف تعمل بالتشابه مع جسم الإنسان: الحساسية واتخاذ القرار والعمل. مع التقدم السريع اليوم في تكنولوجيا الاستشعار والتحكم ، لا يوجد نقص في أجهزة الاستشعار أو المشغلات في أنظمة التصنيع. يكمن التحدي في كيفية معالجة المعلومات والمعرفة حتى يتمكن الكمبيوتر تلقائيًا من اتخاذ القرار الصحيح في الوقت المناسب وفي المكان المناسب ، مع تدخل بشري ضئيل أو بدون تدخل بشري. تظهر تقنيات جديدة مثل تحليلات البيانات الضخمة والتعلم الآلي والحوسبة السحابية في هذه المجالات ، والتي توفر إمكانات كبيرة للذكاء المتقدم في التصنيع.
لم يتم تعريف مفهوم الذكاء بشكل لا لبس فيه ، ولكن بشكل عام ، يعتبر التوجيه السريع والصحيح في المواقف الجديدة ، بناءً على الفهم السريع والتقييم الصحيح للمعلومات الضرورية والاستنتاجات الصحيحة ، مظهرًا إيجابيًا للذكاء. بالإضافة إلى ذلك ، فهو الانتباه ، والفهم ، والمنطق ، والحرجية ، والأصالة ، والقدرة على الكشف الدقيق ، والخفي ، والصعوبة في إدراك الروابط والعلاقات ، وأوجه التشابه والاختلاف ، والتنوع وقدرة الاهتمامات ، والمفردات الغنية والتعبير الدقيق. يعبر الذكاء عن بعض القدرة العامة (الفكرية) ، وهي أساس الاستجابة المناسبة في المواقف التي لا تكفي فيها الخبرة. يمكن تسمية الذكاء بالقدرة على استخراج المعلومات من بيئتك وتخزينها ومعالجتها والتفاعل مع الوضع الحالي بناءً على نتائج المعالجة.
الذكاء الاصطناعي هو ذكاء تحققه الآلات. إنه مجال من مجالات علوم الكمبيوتر يحاول تكرار نشاط الدماغ البشري في حل المشكلات المختلفة. إنه يعني فهم بيئتك والتعلم والتخطيط وحل المشكلات وحلها.
مثل أي برنامج كمبيوتر ، يعتمد الذكاء الاصطناعي على استخدام الخوارزميات. الخوارزمية هي مجموعة من التعليمات الواضحة ، يتم تنفيذها على جهاز كمبيوتر ، والتي تؤدي إلى النتيجة المرجوة.
تم إحراز الكثير من التقدم في مجال الذكاء الاصطناعي (AI) على مدار العقود الماضية. إن الأساليب التي يحل بها الذكاء الاصطناعي المشكلات ويبحث عن حلول مأخوذة من ممارسات بشرية راسخة. الأدوات الحسابية الرئيسية هي البحث والتحسين الرياضي والشبكات العصبية والطرق القائمة على الإحصائيات والاحتمالات.
الأنظمة الخبيرة هي أقدم أنواع الأنظمة الذكية وأكثرها تقدمًا والتي تدمج خبرة خبير بشري في برنامج كمبيوتر. يتم تمثيل المعرفة في هذه الأنظمة بشكل رمزي في شكل قواعد وهياكل.
الجزء الأكثر تقدمًا من التعلم الآلي حاليًا هو التعلم باستخدام الشبكات العصبية. تنقسم الشبكة العصبية الاصطناعية إلى عدة طبقات: يمر ثقب المدخل عبر طبقة الإدخال ثم يمر عبر الطبقات الداخلية المخفية ، حيث تستخرج كل طبقة المزيد من المعلومات المجردة. أخيرًا ، يتم تمرير الإخراج عبر طبقة الإخراج. في حالة الطبقات الداخلية المتعددة ، نطلق على الشبكة اسم الشبكة العصبية العميقة ، وهذا النهج يسمى التعلم العميق.
في السنوات الأخيرة ، تم توجيه جهود كبيرة نحو تطوير واستخدام أنظمة الذكاء الاصطناعي الموزعة.
التحديات التي تواجه أبحاث الذكاء الاصطناعي اليوم هي ، بالإضافة إلى قوة الحوسبة المحدودة ، النظام نفسه. على الرغم من أن المهام الجزئية (على سبيل المثال ، التعرف على الكلام والاستجابة والتعرف على الصور وما إلى ذلك) قد تم حلها بالفعل على مستوى معين ، إلا أنها لا تزال بعيدة عن الحل المعقد.
التصنيع الذكي هو بناء تدريجي لإدارة الإنتاج المتكاملة التي تدمج جميع الجوانب التكنولوجية (استخدام المستشعر ، والتحكم في العمليات ، وأنظمة تكنولوجيا المعلومات ، وتخطيط الإنتاج ، وما إلى ذلك) مع إضافة أدوات ذكية من خلال النمذجة ، والإدارة المتقدمة ، بما في ذلك مفاهيم الأتمتة المعرفية ، والتشخيص الادوات. التحسين والنمذجة والخبرة متناغمة وتتفاعل مع الذكاء البشري.
يغير مفهوم التصنيع الذكي قدرة أنظمة دعم القرار على تشكيل أنظمة توليد يمكنها اكتساب المعرفة والتعلم والتكيف مع الظروف المتغيرة والتكوين الفعلي لمكونات النظام. السمة المميزة للتصنيع الذكي هي قدرة النظام على التعلم ، وكذلك القدرة على الحصول على المعلومات اللازمة لإدارة نظام تصنيع متكامل.
ترتبط المنتجات والإنتاج بشكل أساسي بالأجزاء التالية:
• التصميم الذكي - يتم إنشاء المعلومات أثناء تصميم المنتج والتي يمكن أن تؤثر على الإنتاج بشكل إيجابي وسلبي. (التصميم التكنولوجي ، القبول ،). تحتوي هذه المعلومات على نموذج ثلاثي الأبعاد للمنتج وجميع مكوناته كجزء من البيانات الأولية لجميع المراحل اللاحقة للتحضير للإنتاج والإنتاج ؛
• تصميم ذكي لعملية الإنتاج - اختيار تقنية إنتاج مناسبة بناءً على تصميم المنتج ، والبحث عن المعلمات التكنولوجية المناسبة القريبة من الأمثل ، واختيار عملية الإنتاج المناسبة ، وتخطيط تدفق المواد أثناء الإنتاج ؛
• التخطيط الذكي - تخطيط الإنتاج بطريقة يمكن تنفيذها بالكامل في أقصر وقت ممكن ، بما في ذلك شراء جميع المواد اللازمة ، وتوافر السعات المجانية لجميع المعدات اللازمة وتشغيلها ؛
• إدارة الجودة الذكية - التعرف الصحيح على معلمات التحكم المهمة (الإلزامية) وغير المهمة ، ويحدد بشكل صحيح منهجية ونطاق مراقبة الجودة.
يتكون نظام الإنتاج نفسه بشكل أساسي من الجزأين التاليين:
• التحكم الذكي - يمكن لنظام الإنتاج الذكي أن يتفاعل مع بعض المواقف غير المتوقعة التي قد تنشأ ويتحكم فيها نظام التحكم (أداة غير حادة أو معطلة ، يكون نظام التحكم قادرًا على اكتشاف هذه المشكلة والاستجابة لها ، على سبيل المثال ، استبدالها مؤقتًا بأخرى ، إن أمكن ، إذا لا ، أبلغ عن خطأ ، يكتشف الجهاز قطعة عمل تم إدخالها بشكل غير صحيح ، ...). بالطبع ، لا يمكن لنظام الإنتاج هذا أن يعمل إلا إذا كانت أجهزته الطرفية (على سبيل المثال ، التركيبات) تتمتع بمستوى معين من الذكاء ، حتى يتمكنوا من التحكم في وظائفهم أثناء الاتصال بنظام التحكم في النظام الرئيسي ، والذي بدوره يتفاعل مع النظام الأعلى. النظام.
• الخدمة الذكية - يراقب نظام التحكم صحة وأداء المكونات الفردية في نظام الإنتاج. بناءً على تقييم هذه البيانات ، يقترح خطط صيانة مرنة وربما أقل. (على سبيل المثال ، من خلال مراقبة قوى القطع ، يمكنه اقتراح تغيير الأداة أو تأجيل أوقات تغيير الأداة ، ويتم قياس وقت تشغيل الماكينة ، وبناءً على القيم المقاسة الفعلية ، يمكنه تقديم اقتراح للصيانة المجدولة).
يجب أن تعمل جميع مكونات التصنيع الذكية المذكورة أعلاه معًا بشكل وثيق.
لتمكين التصنيع الذكي ، تستعد الصناعات لتطوير منصات الحوسبة السحابية القائمة على إنترنت الأشياء. تشير التقديرات إلى أن الاستثمار في إنترنت الأشياء قد تحقق
60 تريليون دولار على مدى الخمسة عشر عامًا القادمة. بحلول عام 2021 ، من المتوقع أن يتم توصيل أكثر من 50 مليار جهاز بالإنترنت. لإطلاق العنان لفوائد إنترنت الأشياء للتطبيقات الصناعية ، يجري تطوير ونشر العديد من منصات البرامج ، مثل منصة Predix المذكورة أعلاه من GE.
تعد Predix من GE منصة صناعية شاملة ومخصصة لتنفيذ أنظمة ذكية لمراقبة الأجهزة أو الأنظمة المادية والتحكم فيها عبر الإنترنت الصناعي. ميزة مهمة لجميع هذه المنصات هي القدرة على خلق "توائم رقمية". التوأم الرقمي هو نموذج محوسب لجهاز مادي أو نظام يمثل جميع الميزات الوظيفية والعلاقات مع عناصر العمل. التوأم الرقمي هو أكثر من مجرد نظام محاكاة كمبيوتر افتراضي. يوفر حالة التشغيل والتحليل والنتائج والمعرفة المرتبطة بالوظائف المناسبة للنظام المادي. التوأم الرقمي قادر على التواصل مع النظام المادي الذي يمثله من خلال الأجهزة الحسية في الوقت الفعلي لإبقائه متزامنًا تقريبًا مع حالته الحالية وحالة التشغيل والموقع والوضع البيئي. تساعد التوائم الرقمية في التنبؤ بالظروف المستقبلية.
مع تطور التصنيع الصناعي ، تتطور أيضًا أجيال جديدة من أنظمة التصنيع - أنظمة تصنيع ذكية. هذه الأنظمة مجهزة بأنظمة تحكم "ذكية". حاليًا ، يعد استخدام الذكاء الاصطناعي الحقيقي في هذه الأنظمة مستقبلًا بعيدًا. يتم اتخاذ الخطوات الأولى لزيادة ذكاء هذه الأنظمة من خلال تنفيذ خوارزميات صنع القرار الحديثة المختلفة. الجزء الرئيسي من هذه الأنظمة هو أيضًا نظام فرعي يسمح بمراقبة متقدمة لحالة تشغيل النظام وبيئته. تشكل المعلومات التي تم الحصول عليها بهذه الطريقة المدخل الرئيسي لخوارزميات اتخاذ القرار المذكورة.
من أجل فهم أفضل لمصطلح "نظام الإنتاج الذكي" ، من الأفضل مقارنة سلوكه مع نظام الإنتاج الكلاسيكي ("غير الذكي").
اليوم ، يُعرف نظام الإنتاج الآلي بأنه منشأة إنتاج ذات مستويات مختلفة من التشغيل الآلي لكل من الإنتاج والعمليات الخارجية ومستويات مختلفة من تكامل النظام الفرعي (التكنولوجي ، والنقل ، والتحميل والتفريغ ، والتحكم):
• التكنولوجية (معدات الإنتاج).
• التحكم (أنظمة التحكم الخاصة بجميع الأجهزة).
• النقل والمناولة (باستخدام الروبوتات الصناعية والمتلاعبين والناقلات).
• المراقبة والمراقبة (تراقب المراقبة حالة نظام الإنتاج وأنظمته الفرعية الفردية ، ويمكن توصيلها بالخدمة ، والتفتيش يتحقق من جودة المنتجات).
• الطاقة (تزود نظام الإنتاج بالطاقة اللازمة ، كما تراقب وتقيم استهلاكها).
• المستودعات (تستخدم لتخزين المنتجات شبه المصنعة والمنتجات النهائية).
نظام التصنيع الذكي هو نظام قادر على التكيف مع التغييرات غير المتوقعة مثل تغييرات المنتج ، ومتطلبات السوق ، والتغيرات التكنولوجية ، والاحتياجات الاجتماعية ، إلخ.
يمكنه جمع ومعالجة المعلومات من بيئته. بناءً على نتائج تقييم المعلومات الواردة ، يمكنه اتخاذ قرار منفصل يؤثر على منشأة الإنتاج أو عملية الإنتاج أو بيئتها.
تتكون أنظمة التصنيع الذكية أيضًا من أنظمة فرعية بالإضافة إلى أنظمة تصنيع مؤتمتة (تكنولوجية ، إشرافية ، نقل ، مناولة). ومع ذلك ، فإن هذه الأنظمة الفرعية متكاملة للغاية ومجهزة بالوسائل التقنية التي تسمح للأنظمة الفرعية المقابلة لها بالحصول على مستوى معين من الاستجابة الذكية للمنبهات الخارجية. يمكن اعتبار أنظمة التصنيع الذكية هذه على أنها مستوى أعلى من أنظمة التصنيع المرنة.
يمكن فهم نظام التحكم في أنظمة الإنتاج والتجميع على أنه تكامل العناصر المدمجة لنظام التحكم. يتم تنفيذ نظام التحكم كنظام تحكم ميكانيكي أو هوائي أو هيدروليكي أو كهربائي هوائي أو كهربائي هيدروليكي. هذا يعني أنه يمكن اعتماد نظام التحكم كنظام منفصل ، والذي يتم تمثيله بنظام تحكم مرتب بشكل هرمي لعملية الإنتاج والتجميع.
من حيث الأتمتة ، يعتبر التجميع من أصعب العمليات. يمكن التحكم في التسلسلات مثل الإمساك الصحيح والتوجيه ووضع أحد المكونات التي تدخل إلى نظام البناء في حالة غير مرتبة (على سبيل المثال ، في حاوية). ومع ذلك ، من وجهة نظر الأتمتة ، فإن هذه المهام التي تبدو بسيطة هي واحدة من أصعب المهام. نحاول عادةً حل هذه المشكلة في عملية التجميع الآلي ، بحيث تدخل المكونات الفردية إلى نظام التجميع الموجه بالفعل وفي الموقع المحدد بواسطة المغذيات أو الحاويات أو المنصات.
في حالة تضمين المكونات الفردية غير الموضوعة والموجهة في نظام آلي ، فإن التفاعل المكثف بين الأنظمة الفرعية مطلوب لتحديد الوضع الحالي وتوجيه المكون والعديد من الأجهزة الطرفية الميكانيكية الذكية الأخرى. اعتمادًا على متطلبات تطبيق معين ، يتم استخدام أنواع مختلفة من المستشعرات (الاتصال ، عدم الاتصال ، مستشعرات الضغط ، مستشعرات القوة والعزم ، الكاميرات ، إلخ).
يسمح الاستخدام المشترك المتزامن لأنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار بحل مشكلة ملاحظة معقدة للغاية. يمكن أن تختلف الأنواع المختلفة من أجهزة الاستشعار أيضًا في إشارات الخرج الخاصة بها. تحتوي بعض المستشعرات على مخرجات ثنائية بسيطة فقط ، وقد يكون لدى البعض الآخر مخرجات أكثر تعقيدًا تتكون من عدة إشارات ثنائية بسيطة (مثل مستشعر اللون) ، وقد يوفر البعض الآخر إشارة تناظرية (مثل RTD). يجب معالجة كل هذه الإشارات وتقييمها بشكل صحيح في نظام التحكم ، لأنه فقط على أساس هذه المعلومات يمكن للمرء أن يستجيب بشكل صحيح للحالة الحالية لنظام الإنتاج لأنظمته الفرعية الفردية ، وكذلك للحالة الحالية للعملية التكنولوجية.
يعد تجهيز أنظمة الإنتاج بأجهزة استشعار ونظام تحكم يمكنه إرسال البيانات للتقييم والمعالجة إلى نظام ذي مستوى أعلى إحدى الخطوات الأساسية نحو جعل هذه الأنظمة أكثر ذكاءً. تتيح أنظمة الاستشعار إمكانية مراقبة الوظائف المختلفة لعملية الإنتاج ، وتكنولوجيا الإنتاج ، وخصائص الكائنات المعالجة ، فضلاً عن خصائص البيئة. يتم دائمًا تنفيذ أنظمة المراقبة هذه اعتمادًا على الغرض المحدد للاستخدام.
كشفت نظرة عامة شاملة عن أنظمة التصنيع عن الاتجاهات الحالية الرئيسية لأنظمة التصنيع والتي يمكن تلخيصها على النحو التالي:
• تخصص يتميز بالتركيز الواسع على الكفاءات الرئيسية.
• الانتقال من أنظمة التحكم العمودي إلى أنظمة التحكم الأفقية ، والانتقال من المركزية العالية إلى اللامركزية (يتم تكييف كل عنصر على حدة مع القدرة / الذكاء لاتخاذ القرارات) ؛
• تطوير القدرات والقدرات الذاتية للنظام (مثل التكيف) ، والتي تحدث عادة في المستويات الأدنى من النظام. تتمتع أنظمة الإنتاج بهذه الخصائص بمستوى عالٍ من التكامل ، ويمكن توسيعها بسهولة وقابلة للتكيف ؛
• تطوير التقنيات والتطبيقات لدعم جميع متطلبات أنظمة التصنيع الموزعة الحالية.
• القدرة التنافسية ، يجب أن تظل الشركات قادرة على المنافسة من حيث التكاليف والفوائد. (المعدات والآلات المناسبة لعمليات الإنتاج الجديدة) ؛
• الاستدامة (مثل مراعاة حماية البيئة).
• تقنيات ومعدات التصنيع (على سبيل المثال ، لتقييم تكوينات النظام المختلفة من حيث الجودة وموثوقية النظام) ؛
• تكامل الأشخاص والبرمجيات والآلات ، والخصائص الوظيفية مثل التسامح مع الخطأ.
• الانفتاح والتكيف. يجب أن تتخذ كل وحدة من نظام الإنتاج قرارات مناسبة ومستنيرة (على سبيل المثال ، من حيث استخدام الموارد ، بما في ذلك خوارزميات التخطيط والتخطيط وإدارة التنفيذ) التي لها هدف مشترك ، والعمل معًا لتحقيق ذلك ؛
• تحليل الأداء.
في الوقت الحاضر ، نرى غالبًا انخفاضًا غير متناسب في دورة حياة المنتج وتحرير السوق واحتياجات العملاء المتغيرة باستمرار. نتيجة لهذه الظواهر ، يضطر المصنعون إلى إعادة بناء إنتاجهم تدريجياً من الإنتاج الضخم إلى الإنتاج الصغير مع مجموعة واسعة من خيارات المنتجات المماثلة.
يخضع مفهوم جميع مرافق الإنتاج لطبيعة الإنتاج. تختلف أنظمة الإنتاج للجيل الجديد عن أنظمة الإنتاج المرنة ليس فقط في التصميم ، ولكن بشكل خاص في خصائصها وقدراتها. لهذه الأسباب ، فإن إدخال أنظمة إنتاج الجيل الجديد في عملية الإنتاج يوفر فرصًا كبيرة لزيادة الإنتاجية وتقليل تكاليف الإنتاج.
الآلاف يؤدون صلاة الجمعة في المسجد الأقصى
