ينتقل التصنيع من الآلات المعزولة وجمع البيانات يدويًا إلى البيانات المتصلة-أنظمة الإنتاج مدفوعة. يرتبط هذا التحول عادةً بـ الصناعة 4.0، الثورة الصناعية الرابعة، حيث تتواصل الآلات وأجهزة الاستشعار والبرمجيات والأشخاص من خلال الشبكات الرقمية.

بالنسبة للتصنيع باستخدام الحاسب الآلي، لا تتعلق الصناعة 4.0 ببساطة باستبدال الآلات التقليدية بمعدات أحدث. يتعلق الأمر بربط عملية التصنيع بأكملها بحيث يمكن جمع بيانات الإنتاج وتحليلها واستخدامها لاتخاذ قرارات أفضل. آلات CNC المتصلة، إنترنت الأشياء الصناعي (إنترنت الأشياء) الأجهزة والمنصات السحابية الحقيقية-أصبحت مراقبة الوقت والتحليل الآلي للبيانات جزءًا مهمًا بشكل متزايد من التصنيع الدقيق الحديث.

تشير الصناعة 4.0 إلى دمج التقنيات الرقمية مع عمليات التصنيع المادية. تعمل المصانع التقليدية غالبًا من خلال أنظمة منفصلة: تنتج آلات CNC الأجزاء، ويسجل المشغلون معلومات الإنتاج، وتفحص أقسام الجودة المنتجات، ويراجع المديرون بيانات الإنتاج بعد ذلك.

وفي بيئة الصناعة 4.0، يمكن ربط هذه العمليات.

يمكن للآلات الإبلاغ عن حالة التشغيل الخاصة بها، ويمكن لأجهزة الاستشعار جمع بيانات الإنتاج، ويمكن للبرامج مراقبة أداء المعدات، والسحابة أو الحافة-يمكن لأنظمة الحوسبة معالجة المعلومات في الوقت الفعلي تقريبًا. يؤدي هذا إلى إنشاء نظام بيئي تصنيعي متصل يمكن من خلاله نقل معلومات الإنتاج بين الآلات وأنظمة البرامج والأشخاص.

بالنسبة للتصنيع باستخدام الحاسب الآلي، يعني هذا أنه من الممكن مراقبة المعلومات مثل استخدام الماكينة، وحالة المغزل، ودرجة الحرارة، والاهتزاز، وحالة الأداة، ووقت الدورة، وتقدم الإنتاج رقميًا بدلاً من الاعتماد كليًا على السجلات اليدوية.

ال إنترنت الأشياء (إنترنت الأشياء) يوفر واحدة من التقنيات الرئيسية وراء التصنيع الذكي. في مصنع CNC، يمكن لأجهزة الاستشعار وأنظمة الاتصالات جمع المعلومات من الآلات ونقلها إلى منصات المراقبة أو التحليل.

على سبيل المثال، قد تقوم أجهزة الاستشعار بمراقبة ما يلي:

· درجة حرارة المغزل والاهتزاز

· تيار المحرك

· حالة تشغيل الآلة

· ظروف التبريد

· ارتداء الأداة

· وقت الدورة

· استهلاك الطاقة

· إنذارات الماكينات وأعطالها

يمكن بعد ذلك نقل هذه المعلومات عبر شبكة صناعية إلى أجهزة الكمبيوتر المحلية أو الأجهزة الطرفية أو الأنظمة الأساسية السحابية لتحليلها. أبحاث حول إنترنت الأشياء (IIoT).-لقد استكشفت مراقبة الآلات القائمة على استخدام بيانات الاستشعار لتحديد الاختلافات في العملية والعيوب المحتملة، في حين يمكن للأنظمة السحابية دعم المزيد من التحليل واتخاذ القرار-صنع.

التغيير المهم هو أن الآلة لم تعد تعامل كوحدة إنتاج معزولة. يصبح جزءًا من نظام معلومات أكبر.

أحد التطبيقات الأكثر عملية للصناعة 4.0 هو حقيقي-مراقبة إنتاج الوقت.

في ورشة العمل التقليدية، قد يحتاج مدير الإنتاج إلى فحص الآلات فعليًا أو سؤال المشغلين عن تقدم الإنتاج. وهذا قد يجعل من الصعب الحصول على صورة دقيقة للمصنع في لحظة معينة.

يمكن للأجهزة المتصلة أن توفر نهجًا مختلفًا. يمكن أن تظهر لوحة المعلومات الرقمية أي الأجهزة قيد التشغيل، وأيها في وضع الخمول، وأيها توقف بسبب إنذار، وكيفية تقدم الإنتاج.

يمكن أن تساعد هذه الرؤية الشركات المصنعة على تحديد المشكلات مبكرًا. على سبيل المثال، إذا توقفت الآلة بشكل غير متوقع، فيمكن للنظام تسجيل الحدث وإتاحة المعلومات لموظفي الإنتاج. دراسة إنترنت الأشياء-وجد نظام مراقبة الآلة الذكية القائم على أن هذا حقيقي-يمكن أن تدعم معلومات آلة الزمن تخطيط الإنتاج والجدولة واستخدام الآلة وإدارة الموارد.

حقيقي-لا تؤدي مراقبة الوقت إلى القضاء على وقت التوقف عن العمل، ولكنها يمكن أن تسهل تحديد أسباب وتوقيت التوقف عن العمل.

تعد صيانة الآلات مجالًا مهمًا آخر حيث يمكن لإنترنت الأشياء أن يوفر قيمة.

غالبًا ما تعتمد الصيانة التقليدية على جداول زمنية ثابتة أو إصلاحات تفاعلية. قد تتم صيانة الجهاز بعد عدد معين من ساعات التشغيل، أو قد تتم الصيانة فقط بعد حدوث عطل.

ومن خلال المراقبة المتصلة، يمكن دعم الصيانة بشكل متزايد بواسطة الماكينة الفعلية-بيانات الحالة.

بالنسبة لمعدات CNC، قد يوفر الاهتزاز غير الطبيعي أو تغيرات درجة الحرارة أو تيار المحرك أو إشارات التشغيل الأخرى مؤشرات على حدوث مشكلات. وعندما يتم جمع هذه الإشارات بشكل مستمر، يمكن للأنظمة التحليلية أن تساعد في تحديد الأنماط غير العادية وربما تقديم إنذارات مبكرة.

البحث في إنترنت الأشياء-قامت مراقبة حالة CNC المستندة إلى فحص استخدام أجهزة استشعار متعددة للصيانة التنبؤية، بينما تستكشف الأبحاث الحديثة الحوسبة السحابية والحافة لمراقبة حالة CNC وأدواتها-تحليل التآكل.

الهدف ليس مجرد جمع المزيد من البيانات. القيمة الحقيقية تأتي من تحويل تلك البيانات إلى معلومات مفيدة لاتخاذ قرارات الصيانة والإنتاج.

توفر التكنولوجيا السحابية طبقة مهمة أخرى من التصنيع الذكي.

بدلاً من الاحتفاظ بمعلومات الإنتاج على الأجهزة الفردية أو أجهزة الكمبيوتر المحلية فقط، يمكن للمصنعين استخدام الأنظمة الأساسية المتصلة لتخزين البيانات وتحليلها عبر موارد الإنتاج المختلفة.

يمكن أن يكون هذا مفيدًا بشكل خاص للشركات التي تقوم بتشغيل العديد من الآلات أو خطوط الإنتاج أو مواقع التصنيع. يمكن دمج معلومات الإنتاج في نظام مشترك، مما يسمح للمديرين والمهندسين برؤية أداء الإنتاج دون التواجد فعليًا بجوار كل آلة.

تمت دراسة التصنيع السحابي أيضًا كوسيلة لتوفير موارد وخدمات التصنيع من خلال أنظمة رقمية متصلة، مما يدعم المزيد من المرونة والتشغيل-نماذج إنتاج الطلب.

ومع ذلك، فإن الأنظمة السحابية ليست دائمًا الحل الوحيد. تتحد البنى الحديثة بشكل متزايد الحوسبة الحافة والحوسبة السحابية. الوقت-ويمكن معالجة المعلومات الحساسة على مقربة من الجهاز، في حين أن مجموعات البيانات الأكبر حجما وأطول-يمكن التعامل مع تحليل المصطلح من خلال المنصات السحابية. يمكن لهذا النهج تقليل تأخيرات الاتصال مع الحفاظ على قدرات تحليل البيانات المركزية.

يتجاوز التصنيع الذكي مراقبة الآلات الفردية.

يمكن لنظام Industry 4.0 الأكثر تقدمًا ربط مراحل مختلفة من سير عمل التصنيع، بما في ذلك:

كندي/كام → تخطيط الإنتاج → التصنيع باستخدام الحاسب الآلي → فحص الجودة → إدارة البيانات → التسليم

على سبيل المثال، يمكن ربط معلومات الإنتاج بأوامر العمل وبرامج التشغيل الآلي ونتائج الفحص وسجلات الإنتاج. وهذا يخلق قدرًا أكبر من التتبع عبر عملية التصنيع.

بالنسبة للتصنيع باستخدام الحاسب الآلي الدقيق، يعد هذا ذا أهمية خاصة لأن جودة المنتج تعتمد على عوامل متعددة بدلاً من التصنيع وحده. يمكن أن يؤثر اختيار المواد والأدوات ومعلمات التشغيل وحالة الماكينة والفحص والتحكم في العملية على النتيجة النهائية.

يمكن للنظام الرقمي المتصل أن يسهل ربط بيانات الإنتاج بأجزاء وآلات ودفعات ونتائج فحص محددة.

يمكن تجميع الفوائد المحتملة لتكامل الصناعة 4.0 وإنترنت الأشياء في عدة مجالات.

1. تقليل وقت التوقف غير المخطط له

يمكن أن تساعد المراقبة المستمرة في تحديد مشكلات الجهاز مبكرًا وتوفير معلومات أفضل حول أحداث التوقف.

2. استخدام أعلى للآلة

يمكن أن تكشف بيانات الإنتاج مقدار الوقت الذي تقضيه الآلات في التصنيع أو الانتظار أو الإعداد أو البقاء في وضع الخمول. يمكن أن تساعد هذه المعلومات الشركات المصنعة في تحديد الفرص المتاحة لتحسين الاستخدام.

3. رؤية أفضل للإنتاج

يمكن للمديرين والمهندسين الحصول على معلومات الإنتاج بسرعة أكبر بدلاً من الاعتماد كليًا على التقارير اليدوية.

4. تحسين مراقبة الجودة

يمكن أن تدعم بيانات المستشعر ومعلومات العملية مراقبة الحالة وتساعد في تحديد تغييرات العملية التي قد تؤثر على جودة المنتج.

5. البيانات-صنع القرار على أساس

يمكن أن تساعد بيانات الإنتاج التاريخية الشركات المصنعة على فهم المشكلات المتكررة ومقارنة العمليات واتخاذ القرارات بناءً على معلومات قابلة للقياس بدلاً من الافتراضات.

على الرغم من إمكانات التصنيع الذكي، إلا أنه ليس مجرد مسألة ربط كل جهاز بالإنترنت.

التحدي الوحيد هو توافق المعدات. تعمل العديد من المصانع على تشغيل آلات من شركات مصنعة مختلفة وأجيال مختلفة. قد لا تتمتع آلات CNC الأقدم بقدرات الاتصال الخاصة بالمعدات الأحدث، مما يجعل التكامل أكثر تعقيدًا.

التكلفة هي اعتبار آخر. تتطلب أجهزة الاستشعار والبنية التحتية للشبكات ومنصات البرامج وتخزين البيانات والأمن السيبراني وتكامل الأنظمة الاستثمار.

هناك أيضا فجوة المهارات. يتطلب التنفيذ الناجح للصناعة 4.0 معرفة بالتصنيع الآلي بالإضافة إلى الأتمتة والشبكات وإدارة البيانات والبرمجيات. وقد حددت الأبحاث المتعلقة بمراقبة الأجهزة الذكية للشركات الصغيرة والمتوسطة التكلفة، والخبرة الفنية، وقابلية التشغيل البيني، وأمن البيانات باعتبارها تحديات تنفيذ مهمة.

يعد الأمن السيبراني مهمًا بشكل خاص لأن توصيل الأجهزة بالشبكات يؤدي إلى إنشاء نقاط وصول رقمية إضافية. ولذلك تحتاج شركات التصنيع إلى النظر في التحكم في الوصول، وأمن الشبكات، وحماية البيانات، وموثوقية النظام عند تنفيذ أنظمة الإنتاج المتصلة.

يؤدي تطور الصناعة 4.0 إلى تغيير التصنيع باستخدام الحاسب الآلي تدريجيًا من آلة-عملية مركزة في data-نظام التصنيع المتصل.

من المرجح أن تجمع بيئات CNC المستقبلية بين الأجهزة المتصلة وأجهزة استشعار IIoT والحوسبة المتطورة والمنصات السحابية والذكاء الاصطناعي والتوائم الرقمية والتحليلات الآلية. الأبحاث الحديثة تستكشف بالفعل السحابة-أداة التصنيع باستخدام الحاسب الآلي التعاونية-مراقبة التآكل، الحالة-الجدولة القائمة، ودعم القرار الذكي.

الهدف ليس جعل التصنيع معقدًا في حد ذاته. وبدلا من ذلك، فإن الغرض من التصنيع الذكي هو زيادة الإنتاج مرئية وقابلة للقياس ويمكن التنبؤ بها وسريعة الاستجابة.

بالنسبة للتصنيع الدقيق، حيث يعد الاتساق والكفاءة وإمكانية التتبع وموثوقية التسليم أمرًا بالغ الأهمية، توفر الصناعة 4.0 إطارًا لربط هذه المتطلبات من خلال البيانات.

ومع استمرار مصانع CNC في اعتماد المعدات المتصلة وأنظمة الإنتاج الرقمية، فإن الميزة التنافسية ستأتي بشكل متزايد ليس فقط من قدرة الماكينة، ولكن أيضًا من مدى فعالية الشركة المصنعة في جمع معلومات الإنتاج وفهمها والتصرف بناءً عليها.