تقنيات التصنيع المبتكرة التي يجب عليك عدم تفويتها في عام 2024: دليل شامل

في ظل التحول المستمر والتطور السريع في عالم التكنولوجيا، تشكل تقنيات التصنيع المبتكرة ركيزة أساسية في تحديث وتطوير قطاع التصنيع. وبينما ندخل عام 2024، يجد قطاع التصنيع نفسه في خضم ثورة تكنولوجية. مدفوعًا بتقنيات حديثة ومبتكرة تعد بإعادة تعريف الطريقة التي نفكر بها، نبتكر بها، ونقدم بها المنتجات. في هذه الرحلة المثيرة عبر أروقة تطور الصناعة، لذلك سنكشف لك أسرار أحدث تقنيات التصنيع. ونقدم لك لمحة عن عالم تتناغم فيه التلقائية والذكاء الاصطناعي والاستدامة لتشكل عصرًا جديدًا من الكفاءة والتميز الذي لا مثيل له.

ما هي الدوافع الرئيسية لاتجاهات التصنيع الجديدة؟

في ساحة التصنيع، يحتاج القطاع عاصفة من التحولات الجذرية، حيث أن للتحول الرقمي أثرا ملموسا في تحسين عمليات الإنتاج والإدارة، إذ يستفيد المجال من تقنيات مبتكرة كالذكاء الاصطناعي والأتمتة لتعزيز الإنتاجية وتحقيق التكاليف المستدامة.

من ناحية أخرى فان التحول الرقمي لم يكن السبب الوحيد في الرفع من كفاءة الإنتاج. بل تأثرت هذه التحولات بظروف عالمية، حيث فرضت جائحة كوفيد-19 نفسها كحافز لتعزيز أهمية التحول الرقمي. حيث اضطرت الشركات إلى الاعتماد على التكنولوجيا المتقدمة لتتكيف مع التحديات المتغيرة وتحسّن من مرونتها.

وفي سياق موازٍ، يعمل توسع السوق العالمية في تنمية قدرة الشركات المصنعة على التطور إذ تلتفت إلى التكنولوجيا لتلبية متطلبات العملاء المتزايدة في سوق يتجاوز الحدود الجغرافية. ولا شك أنه مع تشديد المنافسة، يتجلى بوضوح أن القطاع الصناعي يعيش تحولات جوهرية تتطلب الاستفادة الشاملة من التحول الرقمي لضمان استدامة النجاح أمام التحديات الراهنة وتحقيق طموحاته المستقبلية.

أهم تقنيات التصنيع المبتكرة في 2024

1. تقنية الذكاء الاصطناعي

الذكاء الاصطناعي (AI) يشير إلى تطوير أنظمة الحاسوب التي يمكنها أداء المهام التي تتطلب عادة الذكاء البشري. تشمل هذه المهام التعلم، والاستدلال، وحل المشكلات، والإدراك، وفهم اللغة، وحتى اتخاذ القرارات. يهدف الذكاء الاصطناعي إلى خلق آليات قادرة على محاكاة وظائف العقل البشري، مما يتيح لها التكيف والتحسين وأداء المهام بشكل ذاتي بناءً على التجارب والبيانات. ويظهر دور الذكاء الاصطناعي (AI) في تطوير الصناعة من خلال النقاط التالية:

• الصيانة التنبؤية من خلال تحليل البيانات من الأجهزة لتوقع فشل المعدات المحتمل. يقلل ذلك من التوقف عن العمل، ويقلل من تكاليف الصيانة، ويعزز عمر المعدات.
• مراقبة الجودة عبر اكتشاف العيوب والشوائب في الوقت الحقيقي.
• تحسين سلسلة التوريد وإدارة المخزون، وتحسين اللوجستيات بشكل فعّال.
• تحسين العمليات من خلال تحليل مجموعات كبيرة من البيانات لتحديد المجالات التي يمكن تحسينها، المساعدة في التقليل من التكاليف الزائدة، وتعزيز كفاءة الإنتاج بشكل عام.
• اتخاذ القرارات بالتعاون من خلال توفير رؤى في الوقت الفعلي وتحليل البيانات فيما يتعلق بتخطيط الإنتاج وتخصيص الموارد.
• التحسين المستمر في التصنيع، من خلال رصد العمليات، وتحليل بيانات الأداء، وتحديد المجالات التي يمكن تحسينها.

اكتشف المزيد من التفاصيل المثيرة حول الذكاء الاصطناعي عبر هذا الرابط.

2. تقنية التوأم الرقمي

التوأم الرقمي (Digital Twin) هو نموذج افتراضي مصمم ليعكس بدقة كائنًا فعليًا. حيث يتم تجهيز الكائن المدروس، مثل محطة الرياح على سبيل المثال، بمستشعرات متنوعة ترتبط بجوانب حيوية من وظائفه. تولد هذه المستشعرات بيانات حول جوانب مختلفة من أداء الكائن الفعلي، مثل إنتاج الطاقة ودرجة الحرارة والظروف الجوية، وما إلى ذلك. بينما يتم نقل هذه البيانات بعد ذلك إلى نظام معالجة وتطبيقها على النموذج الرقمي.

بمجرد تحديث النموذج الرقمي بهذه البيانات، يمكن استخدامه لإجراء محاكاة، ودراسة مشكلات الأداء، وتوليد تحسينات محتملة. كل ذلك بهدف إنتاج معلومات قيمة يمكن تطبيقها بعد ذلك على الكائن الفعلي. أما في مجال التصنيع فإنه يمكن تطبيق هاته التقنية في:

• تصميم ونمذجة المنتجات.
• تحسين سلسلة الإمداد وتخطيط اللوجستيات، وتقليل أوقات التسليم، وتعزيز كفاءة سلسلة الإمداد بشكل عام.
• مراقبة جودة المنتج، وتقليل العيوب، وتوفير رؤى للتحسين المستمر.
• محاكاة عمليات الإنتاج والتصنيع بأكملها، مما يسمح بتحسين واختبار سيناريوهات مختلفة.
• تدريب العمال وتقليل مخاطر الحوادث، وتعزيز السلامة العامة في مكان العمل من خلال إنشاء نسخ افتراضية لبيئات التصنيع ويمكن أيضًا محاكاة حالات خطرة لتدريب العمال على بروتوكولات السلامة.
• إدارة الطاقة ودعم الممارسات المستدامة، والمساهمة في تحقيق الأهداف البيئية.
• تخصيص المنتجات من خلال محاكاة التباين في عملية التصنيع لتلبية متطلبات العملاء.

3. الإنترنت الصناعي للأشياء

إن “إنترنت الأشياء” (IoT) تشير إلى شبكة الأجهزة الفعلية المتصلة، مثل الأجهزة المنزلية والمركبات والأجهزة الكهربائية الأخرى، التي تحتوي على مستشعرات وبرمجيات واتصالات شبكية. تقوم هذه الأجهزة بجمع وتناقل البيانات عبر الإنترنت، مما يتيح لها التواصل والتفاعل بشكل ذكي بدون تدخل بشري.

أما الإنترنت الصناعي للأشياء (IIoT) فهو تطبيق تقنيات الإنترنت للأشياء (IoT) في بيئات صناعية. يتضمن الربط بين الأجهزة الصناعية والآلات والأنظمة بشبكة الإنترنت لجمع البيانات وتبادلها. بالإضافة إلى المستشعرات فإن المكونات الرئيسية الأخرى تشمل الأجهزة الفاعلة وبروتوكولات الاتصال وتحليل البيانات والحوسبة السحابية وتدابير الأمان. علاوة على ذلك، يمكِّن الإنترنت الصناعي للأشياء المراقبة في الوقت الحقيقي وتحليل البيانات والتحكم عن بعد في العمليات الصناعية. مما يؤدي إلى تحسين الكفاءة وتقليل وقت التوقف واتخاذ القرارات استنادًا إلى البيانات في بيئات صناعية وفيما يلي جوانب رئيسية لدور الإنترنت الصناعي للأشياء (IIoT):

• تسهيل دمج المستشعرات والأجهزة الذكية في معدات وآلات التصنيع لرصد الأداء وحالة المعدات ومقاييس الإنتاج في الوقت الفعلي.
• جمع وتحليل البيانات من نقاط مختلفة في عملية التصنيع.
• الصيانة التنبؤية حيث تراقب أجهزة إنترنت الأشياء حالة المعدات في الوقت الفعلي، حيث تكتشف المشاكل المحتملة قبل حدوث الأعطال.
• تتبع المخزون في الوقت الفعلي، وتحسين توقعات الطلب، وتعزيز عمليات اللوجستيات والتوزيع.
• مراقبة الجودة
• أتمتة العمليات الروتينية، والتقليل من التدخل البشري والأخطاء في الإنتاج.
• إدارة استهلاك الطاقة في منشآت التصنيع.
• المراقبة والتحكم عن بعد مما يقلل من الحاجة إلى التواجد البشري على خط الإنتاج.
• تحسين تصميم المنتج عبر فهم أفضل لأنماط استخدام العملاء.

4. الأمن السيبراني الصناعي

يشير مصطلح الأمن السيبراني في مجال التصنيع إلى التدابير والممارسات المصممة لحماية الأنظمة الرقمية، والشبكات، والبيانات الحيوية لعمليات التصنيع من التهديدات السيبرانية والهجمات. مع تزايد اعتماد مجال التصنيع على التقنيات المتصلة والأنظمة الرقمية للأتمتة والتحكم وإدارة البيانات، يصبح الأمن السيبراني القوي أمرًا حيويًا. تشمل الجوانب الرئيسية للأمن السيبراني في صناعة التصنيع:

• حماية أنظمة التحكم الصناعي (ICS)
• تأمين أجهزة الإنترنت الأشياء (IoT) مثل الحساسات والمعدات الذكية، لمنع الوصول غير المصرح به.
• حماية البيانات الحساسة المتعلقة بالتصنيع، بما في ذلك التصاميم الحصرية، وجداول الإنتاج، ومعلومات العملاء، وغيرها من البيانات الحيوية. لمنع الوصول غير المصرح به أو انتهاك البيانات.
• حماية بنية الشبكة الأساسية في التصنيع لمنع الوصول غير المصرح به واعتراض البيانات والتشويش في قنوات الاتصال.
• تأمين سلسلة الإمداد لمنع الضعف الذي قد يتم استغلاله للمساس بعمليات التصنيع.

5. الحوسبة الكمومية

تعتبر الحوسبة الكمومية مجالًا في مجال الحوسبة يستخدم مبادئ الميكانيكا الكمومية لأداء أنواع معينة من الحسابات. على عكس الحواسيب التقليدية التي تستخدم “البتات” (Bits) لتمثيل الرقمين 0 أو 1، تستخدم الحواسيب الكمومية وحدات البت الكمومية أو ما يُعرف بـ “كيوبيت” (Qubits). يمكن للكيوبتات أن تكون في حالات متعددة في نفس الوقت، بفضل خاصية تسمى التراكم، ويمكن أن تكون متشابكة، مما يعني أن حالة كيوبيت واحد تعتمد على حالة آخر، حتى إذا كانا متفرقين مكانيًا وتعتبر الحوسبة الكمومية عنصرًا أساسيًا في:

• تحسين لوجستيات سلسلة التوريد، وعمليات الإنتاج، وتوزيع الموارد.
• المحاكاة الكمومية لنمذجة الهياكل الجزيئية، وخصائص المواد، وتفاعلات الكيمياء، مما يساعد في تطوير مواد وعمليات جديدة.
• تعلم الآلة والذكاء الاصطناعي.
• التشفير والأمان لحماية البيانات الحساسة والاتصالات.

6. الحوسبة السحابية

بينما مصطلح الحوسبة السحابية فهو يشير إلى تقديم خدمات الحوسبة، بما في ذلك التخزين وقوة المعالجة والتطبيقات، عبر الإنترنت. فبدلاً من امتلاك وصيانة الخوادم الفعلية والبنية التحتية، يمكن للمستخدمين الوصول إلى واستخدام موارد الحوسبة حسب الطلب من مزود خدمة سحابي. وتلعب الحوسبة السحابية دورًا هامًا في تطوير مجال التصنيع من خلال تعزيز الكفاءة والتوسعية والابتكار من خلال:

• تخزين البيانات وإدارتها.
• تسهيل التعاون والتواصل بين مختلف الأطراف في نظام تصنيع.
• التوسعية والمرونة في التعامل مع التقلبات في حجم الإنتاج، والتكيف مع التغيرات في الطلب السوقي.
• رصد المعدات والعمليات التصنيعية والصيانة عن بُعد.
• إنشاء وإدارة التوائم الرقمية.

7. تكنولوجيا الجيل الخامس للاتصالات اللاسلكية (5G)

الـ (5G) أو تكنولوجيا الجيل الخامس للاتصالات اللاسلكية، وتمثل أحدث تحديث لمعايير الشبكات النقالة. تم تصميمها لتخلف الجيل الرابع (LTE) وتقدم تحسينات كبيرة من حيث السرعة والقدرة والاتصال لشبكات الجوال. أما في مجال التصنيع فإن لهذه التكنولوجيا أدوارا عدة نذكر أبرزها:

• التحول الرقمي الذي يلعب دورا فعالا في تنفيذ المصانع الذكية حيث يتم ربط الآلات والأجهزة والأنظمة، مما يسمح بتبادل البيانات في الوقت الفعلي واتخاذ قرارات ذكية.
• التوصيل اللاسلكي للآلات: يقدم الجيل الخامس (5G) اتصالًا لاسلكيًا موثوقًا وذي أداء عالي للآلات والأجهزة في خط الإنتاج. ويقلل هذا التوصيل اللاسلكي من حاجة التمديدات الكبلية الفعلية، ويعزز مرونة تخطيط المصنع، ويدعم عمليات التصنيع اللامركزية.
• صيانة العمليات ومراقبتها عن بعد بكفاءة: تمكّن تقنية الجيل الخامس (5G) من رصد وصيانة المعدات والآلات عن بُعد. مما يقلل من أوقات التوقف ويحسن الكفاءة العامة لعمليات التصنيع.
• دعم الروبوتات التعاونية (كوبوت)- التعاون بين الإنسان والآلة: مع الانخراط المنخفض والموثوقية العالية، يدعم الجيل الخامس (5G) التعاون بين الإنسان والآلة. يمكن للروبوتات التعاونية (الكوبوت) العمل بجانب العمال البشر بكفاءة أكبر، مما يعزز الإنتاجية والسلامة.
• تحسين سلسلة التوريد: يُيسر الجيل الخامس (5G) الرؤية الفورية في سلسلة التوريد من خلال استخدام الحساسات وأجهزة التتبع. ويُسهم ذلك في تحسين سلسلة التوريد وإدارة المخزون وكفاءة اللوجستيات.
• الواقع المعزز (AR) للصيانة: يُمكن الجيل الخامس (5G) للتقنيين من استخدام أجهزة الواقع المعزز لتلقي تعليمات في الوقت الفعلي، ومشاهدة حالة المعدات، والوصول إلى المعلومات ذات الصلة لإصلاح وحل المشكلات.

تحديات تطبيق التقنيات المبتكرة في التصنيع

أيضا في ظل التقدم السريع في ميدان التكنولوجيا والابتكار، فان قطاع التصنيع يعيش فترة مليئة بالتحولات والتحديات ومع هذا التقدم تنجم تحديات متنوعة تشمل على سبيل المثال لا الحصر:

• تكلفة التحديث: قد يكون تحديث الأنظمة التقنية باهظ التكلفة، خاصةً في حالة الاستثمار في تقنيات متقدمة مثل الذكاء الاصطناعي والأتمتة الشاملة.
• تكامل التكنولوجيا: تحقيق تكامل فعّال بين التكنولوجيا الجديدة والأنظمة القائمة قد يكون تحدًى، خاصةً مع الأنظمة القديمة التي قد لا تكون متوافقة.
• تأمين البيانات: زيادة استخدام التكنولوجيا يعني زيادة في كميات البيانات، مما يتطلب إجراءات أمان محسّنة لضمان حماية هذه البيانات من التهديدات السيبرانية.
• التأثير على القوى العاملة: قد يتطلب التحول إلى تقنيات متقدمة تأهيلًا جديدًا للقوى العاملة، وهو أمر يتطلب وقتًا وجهدًا.
• تغيير الثقافة التنظيمية: يمكن أن يكون من الصعب تغيير ثقافة العمل التقليدية وتبني ثقافة تعتمد على الابتكار والتكنولوجيا.
• التحديات القانونية والتنظيمية: قد تظهر تحديات قانونية وتنظيمية عند تطبيق تقنيات جديدة، خاصةً فيما يتعلق بالامتثال للمعايير واللوائح.
• التحديات البيئية: قد تطرأ مخاوف بيئية حيال تأثير تطبيق التكنولوجيا على البيئة، مما يتطلب اتخاذ إجراءات للحد من الآثار البيئية السلبية.
• التواصل والتفاعل مع الزبائن: يتطلب استخدام التكنولوجيا التفاعل مع عملاء المنتجات أو الخدمات، وهو أمر يتطلب استراتيجيات فعّالة للتواصل.

الأفكار الختامية

في الختام، يتضح أن دور تقنيات التصنيع المبتكرة لا يقتصر فقط على تحسين العمليات الصناعية، بل يتجاوز ذلك ليمتد إلى تحول جوهري في كيفية نظرتنا إلى عمليات الإنتاج. تلك التقنيات تشكل نقلة نوعية لرفع مستوى الإبداع والتحسين المستمر، مما يسهم في تعزيز القدرات التنافسية للشركات والمصانع. بفضل تكامل الأتمتة والذكاء الاصطناعي، يصبح بالإمكان التصدي للتحديات بشكل أكثر فعالية والاستجابة للتغيرات بسرعة.

من اعداد: ياسمين أمزرت