اینترنت اشیای صنعتی؛ هشداری که پیش از توقف خط تولید می‌رسد

فرض کنید ساعت دو بامداد، دمای یاتاقان یکی از موتورهای خط تولید کارخانه شروع به افزایش می‌کند، اما هیچ‌کس از این اتفاق باخبر نمی‌شود. موتور دو ساعت بعد از کار می‌افتد و تازه ساعت هشت صبح، با ثبت گزارش توقف خط تولید، مشکل در سیستم‌های کارخانه ثبت می‌شود. حالا هزینه ماجرا فقط تعمیر یا تعویض موتور نیست؛ شش ساعت تولید متوقف شده، بخشی از انرژی و ظرفیت نیروی انسانی هدر رفته، نبود قطعه یدکی بحران را تشدید کرده و ممکن است تحویل سفارش مشتریان نیز به تأخیر بیفتد. این در حالی است که تجهیزات از چند ساعت قبل با تغییر دما و ارتعاش، نشانه‌هایی از خرابی را بروز داده بودند.

علی نوبری، مدیر پروژه‌ استقرار پایوند، در کارگاه «سازمان متصل و یکپارچه؛ فناوری اینترنت اشیای صنعتی چگونه ارزش ایجاد می‌کند؟» در رویداد «باهم ۱۴۰۵»، با طرح همین مثال توضیح داد که یکی از مشکلات کارخانه‌ها فاصله میان اتفاقاتی است که در خطوط تولید رخ می‌دهد و زمانی که اطلاعات آن به دست مدیران می‌رسد. به گفته او، اینترنت اشیای صنعتی می‌تواند با دریافت مستمر اطلاعات تجهیزات، این فاصله را کاهش دهد و امکان شناسایی مشکلات را پیش از تبدیل‌شدن به توقف تولید فراهم کند.

رویا عسگری، مدیر عملیات شرکت فناوری‌های نوین پایوند همکاران سیستم، نیز در این کارگاه به نقش اینترنت اشیا در اتصال بخش‌های مختلف سازمان پرداخت؛ فناوری‌ای که به گفته او، ارزش آن به پایش یک دستگاه یا هوشمندسازی بخشی از کارخانه محدود نمی‌شود و می‌تواند اطلاعات عملیات را از تجهیزات تولید تا انبار، مصرف انرژی، کنترل کیفیت و ناوگان حمل‌ونقل به یکدیگر متصل کند.

وقتی نرم‌افزار از مشکل خبر ندارد

بسیاری از کارخانه‌ها برای مدیریت منابع، برنامه‌ریزی تولید، امور مالی، انبار و سایر فعالیت‌های خود از سامانه‌های برنامه‌ریزی منابع سازمانی یا ERP استفاده می‌کنند. با این حال، وجود چنین سامانه‌ای لزوماً به معنای دسترسی لحظه‌ای مدیران به آنچه در کف کارخانه اتفاق می‌افتد نیست.

نوبری با طرح این پرسش که مدیران آخرین بار چه زمانی پیش از وقوع خرابی از آن باخبر شده‌اند یا در همین لحظه کدام ماشین‌ها و به چه دلیلی متوقف هستند، توضیح داد که اطلاعات تولیدشده در سطح ماشین‌آلات همیشه به‌صورت لحظه‌ای وارد سامانه‌های مدیریتی نمی‌شوند. در نتیجه، وقتی ارتباط مستقیمی با کف کارخانه وجود نداشته باشد، نرم‌افزار رویدادهای خط تولید را «با تأخیر، نادقیق و جزیره‌ای» دریافت می‌کند؛ با تأخیر دریافت می‌کند چون به گزارش‌های پایان شیفت وابسته است، نادقیق است چون ثبت دستی اطلاعات همواره با خطای انسانی همراه می‌شود، و تصویری جزیره‌ای و ناتمام ارائه می‌دهد چون بخش‌های مختلف عملیاتی به یکدیگر متصل نیستند.

این اختلاف زمانی اهمیت پیدا می‌کند که یک اختلال کوچک به مشکلی پرهزینه تبدیل شود. افزایش غیرعادی دما یا ارتعاش یک موتور، تغییر مصرف انرژی یا بروز اشکال در فرایند تولید، اطلاعاتی هستند که اگر به‌موقع دریافت شوند، می‌توانند نشانه‌ای برای بررسی و مداخله پیش از خرابی باشند. اما اگر ثبت این اطلاعات به گزارش‌دادن کارکنان یا توقف دستگاه وابسته باشد، سازمان فرصت پیشگیری و تصمیم‌گیری درست را از دست می‌دهد.

ERP مغز سازمان است، اینترنت اشیا حواس آن

در ادامه کارگاه، رویا عسگری، اینترنت اشیای صنعتی را یکی از اجزای مهم تحول موسوم به انقلاب صنعتی چهارم دانست که در کنار پردازش edge، فضای ابری، هوش مصنوعی و دوقلوی دیجیتال (Digital Twin)، به ماشین‌آلات امکان می‌دهد خودشان وضعیتشان را گزارش کنند، بدون اینکه نیازی به ثبت دستی و کاغذی باشد.

عسگری برای توضیح رابطه اینترنت اشیای صنعتی و ERP از یک تشبیه استفاده کرد: ERP مانند مغز سازمان است که اطلاعات مالی، تولید، زنجیره تأمین و منابع انسانی را در کنار یکدیگر قرار می‌دهد، اما برای تصمیم‌گیری به داده‌های دقیق و به‌موقع نیاز دارد. اینترنت اشیا در این تصویر نقش حواس و ادراک سازمان را ایفا می‌کند؛ یعنی اطلاعات مربوط به وضعیت تجهیزات، ظرفیت خطوط و محیط عملیات را دریافت می‌کند و در اختیار سامانه‌های مدیریتی قرار می‌دهد.

مدیر عملیات پایوند با اشاره به برآوردهای مؤسسه مک‌کینزی درباره ارزش اقتصادی اینترنت اشیای صنعتی گفت استفاده از این فناوری می‌تواند دسترس‌پذیری خطوط تولید را بین ۵ تا ۱۵ درصد افزایش دهد، مصرف انرژی و ضایعات را هرکدام بین ۱۰ تا ۲۰ درصد کاهش دهد، توقف تولید را بین ۳۰ تا ۵۰ درصد کمتر کند، عمر تجهیزات را ۲۰ تا ۴۰ درصد افزایش دهد و در مجموع به کاهش ۱۸ تا ۲۵ درصدی هزینه‌های نگهداری منجر شود. البته تحقق چنین نتایجی به صنعت، شرایط تجهیزات و بلوغ پیاده‌سازی سامانه وابسته است.

به گفته عسگری، معماری پنج‌لایه معرفی‌شده از سوی پایوند بر پایه استانداردهای باز طراحی شده و کارخانه‌ها برای استفاده از آن نیازی به تعویض ماشین‌آلات موجود ندارند. همچنین از نظر امنیتی، جریان دریافت اطلاعات از تجهیزات به سمت سامانه‌های مدیریتی یک‌طرفه است که امکان مشاهده و تحلیل وضعیت ماشین‌آلات را بدون ارسال فرمان کنترلی به دستگاه‌ها فراهم می‌کند.

تعمیر موتور پیش از توقف خط و تکمیل نقش اتاق فرمان

در بخش بعدی کارگاه، علی نوبری چرخه تبدیل داده به اقدام (از اتصال و اندازه‌گیری تا تشخیص، هشدار و اقدام در ERP) را تشریح کرد و به تفاوت این رویکرد با اتاق فرمان کارخانه (SCADA/DCS) پرداخت. او توضیح داد که پلتفرم اینترنت اشیای صنعتی و اتاق فرمان رقیب یکدیگر نیستند، بلکه مکمل‌اند؛ اتاق فرمان معمولاً بر کنترل و ایمنی یک فرایند مشخص توسط اپراتور متمرکز است، در حالی که پلتفرم اینترنت اشیا داده‌های تجهیزات مختلف را در مقیاس چند خط و چند کارخانه با اطلاعات ERP و انرژی ترکیب می‌کند و به کمک هوش مصنوعی، از اپراتور تا مدیرعامل را در تصمیم‌گیری همراهی می‌کند. به تعبیر او، اتاق فرمان می‌گوید پمپ روشن است، اما پلتفرم می‌گوید کارکرد آن چقدر هزینه داشته و فردا چه وضعیتی خواهد داشت.

نوبری سپس به کاربرد این فناوری در پایش تولید و تغییر شیوه نگهداری و تعمیرات اشاره کرد. در حوزه تولید، پایش لحظه‌ای وضعیت خطوط، محاسبه خودکار شاخص اثربخشی تجهیزات (OEE) و ثبت خودکار سند عملکرد تولید در ERP جایگزین گزارش‌های کاغذی پایان شیفت می‌شود. در حوزه نگهداری و تعمیرات نیز کارخانه از روش واکنشی (اقدام پس از خرابی) به سمت نگهداری پیشگیرانه و پیش‌بینانه حرکت می‌کند. پایش مستمر دما، ارتعاش و جریان موتور امکان می‌دهد پیش از وقوع خرابی، هشدار صادر شود، دستور کار تعمیرات به‌طور خودکار در ERP ثبت گردد و موجودی قطعات یدکی نیز دقیق‌تر مدیریت شود.

کشف عیب حین تولید و بررسی مصرف انرژی هر دستگاه

در ادامه، رویا عسگری کاربرد این داده‌ها را در کنترل کیفیت و مدیریت انرژی تشریح کرد. در بعضی فرایندهای تولید، کیفیت محصول پس از پایان کار یا نزد مشتری بررسی می‌شود؛ زمانی که بخشی از مواد اولیه، انرژی و ظرفیت خط تولید مصرف شده است. به گفته عسگری، پایش لحظه‌ای دما، فشار و سرعت فرایند در حین تولید و ارتباط دادن آن با عیوب، امکان می‌دهد هر محصول تا ماشین مربوطه ردگیری شود و پیش از تولید محصول معیوب، انحراف شناسایی گردد.

پایش مصرف انرژی نیز از دیگر موضوعات مطرح‌شده بود. عسگری با اشاره به اینکه «آنچه اندازه نگیرید کم نمی‌شود»، توضیح داد که با دریافت اطلاعات مصرف انرژی به تفکیک هر ماشین، خط و شیفت، می‌توان از سطح گزارش کلی قبض پایان ماه فراتر رفت، دستگاه‌های روشنِ بدون تولید را شناسایی کرد و هزینه انرژی هر واحد محصول را در ERP محاسبه نمود.

از یک داده در سه سطح مدیریتی تا سازمان هوشمند

عسگری در بخش پایانی کارگاه توضیح داد که چگونه یک منبع داده واحد، سه سطح نگاه متفاوت برای تصمیم‌گیری ایجاد می‌کند: سرپرست تولید وضعیت لحظه‌ای کف کارخانه را می‌بیند، مدیر کارخانه شاخص OEE و توقف‌های شیفتی را رصد می‌کند و مدیرعامل نمای کلان هزینه‌ها و سودآوری ماهانه را در اختیار دارد. به گفته او، در این ساختار ارتباط نرم‌افزاری میان پلتفرم IIoT و سامانه ERP دوطرفه است؛ ERP برنامه تولید، برنامه نگهداری و استانداردهای محصول را به پلتفرم می‌دهد و پلتفرم نیز آمار تولید واقعی، ضایعات، ساعت کارکرد، مصرف انرژی و هشدارهای خرابی را به ERP برمی‌گرداند.

در جمع‌بندی کارگاه نیز چرخه ارزش‌آفرینی از ترکیب چهار فناوری توضیح داده شد: اینترنت اشیا داده‌های واقعی عملیات را دریافت می‌کند، ERP این اطلاعات را در کنار فرایندهای سازمان قرار می‌دهد، ابزارهای هوش تجاری یا BI به تحلیل داده‌ها کمک می‌کنند و هوش مصنوعی برای پیش‌بینی وضعیت و ارائه پیشنهادهای تصمیم‌گیری به کار گرفته می‌شود. این اتصال از خطوط تولید به کل سازمان گسترش می‌یابد؛ از انبار مکانیزه و مکان‌یابی لحظه‌ای تجهیزات گرفته تا کنترل تردد، ردیابی ناوگان حمل‌ونقل و فروشگاه‌های هوشمند.

در این چارچوب، پلتفرم اینترنت اشیای صنعتی پایوند که مستقل از برند تجهیزات و نوع صنعت طراحی شده و به‌صورت یکپارچه به نرم‌افزارهای ERPمتصل می‌شود، جای ERP را نمی‌گیرد و ERP نیز به‌تنهایی جایگزین پایش واقعی تجهیزات نمی‌شود. یکی وضعیت عملیات را نشان می‌دهد و دیگری امکان استفاده از آن اطلاعات را در فرایندهای مدیریتی فراهم می‌کند. همان موتور کارخانه که ممکن بود ساعت دو بامداد نشانه‌های خرابی را بروز دهد و چند ساعت بعد خط تولید را متوقف کند، نمونه‌ای از اهمیت این اتصال است: تفاوت میان اینکه مدیران ساعت هشت صبح و پس از وقوع مشکل از آن مطلع شوند، یا فرصت داشته باشند پیش از توقف تولید، با صدور خودکار دستور تعمیر برای بررسی و رفع آن اقدام کنند.

برای ارزیابی پایداری، امنیت و نگهداری این زیرساخت، راهنمای پشتیبانی شبکه را نیز مطالعه کنید.