ماهنامه شماره 17 (دي ماه 1395)

مقدمه

فرآیندهای تولید فیزیکی – مجازی، ماشین‌های هوشمندی را فراهم کرده است تا سیستم‌های تدارکات و تسهیلات تولید موجب ترکیب بی‌همتایی برمبنای فن‌آوری اطلاعات و تولیدات شبکه‌ای باشند. یکی از پروژه‌های ده‌گانه آینده‌نگر که توسط دولت آلمان به‌عنوان بخشی از برنامه استراتژی‌های پیشرفته سال 2020 به جهت پیگیری اهداف مبتکرانه در یک بازه زمانی 10 تا 15 ساله برای رویارویی با انقلاب صنعتی چهارم هدف‌گذاری شده است، فرصت‌های بزرگی را برای کشور آلمان به جهت تضمین نقش تکنولوژیکی و استمرار رهبری این کشور به‌عنوان توسعه‌دهنده بازار مناسب برای انقلاب صنعتی چهارم به وجود می‌آورد. آلمان شرایط ایده آلی برای تبدیل‌شدن به یک رهبر جهانی در ارائه راهکارهای مبتکرانه، خلاقیت، تکنولوژی تولیدات اینترنت محور و ارائه خدمات مربوط به آن را داراست. رهبری تکنولوژیکی در زمینه تولیدات، خودکارسازی و سامانه‌های نهفته نرم‌افزار محور و همچنین شبکه صنعتی قدرتمند تاریخی آن، زیربنایی است برای موفقیت‌های طولانی‌مدت آلمان در پروژه‌های مرتبط با انقلاب صنعتی چهارم. در ادامه مبحث انقلاب صنعتي چهارم همان‌طور كه اشاره شد اقدام به ترجمه نقشه راه ملي كشور آلمان به‌عنوان يكي از كشورهاي پيشرو در اجراي برنامه‌های زيربنايي براي تحقق اين امر در سطح ملي و بین‌المللی و بررسي مسير طي شده توسط اين كشور به عنوان بخش پاياني، مي پردازيم.

كارخانجات هوشمند؛

1- آينده؛ خط توليدهاي خودكار شده

ادغام دنياي فيزيكي با دنياي مجازي به عنوان يكي از نتايج موثر برقراري سامانه هاي فيزيكي- مجازي آغاز گر عصري جديد به سمت انقلاب صنعتي چهارم است كه با نام كارخانجات هوشمند ناميده شد و برقراري سامانه هاي فيزيكي- مجازي در فرايند توليد محصول موجب تولد كارخانجات هوشمند گرديد كه در مقايسه با روش هاي سنتي توليد محصولات، داراي كيفيت بالاتر، سرعت توليد بيشتر و مزاياي اقتصادي ديگري بودند. كارخانجات هوشمند بر اساس توسعه پايدار و ايجاد كسب و كار خدمات محور تعريف مي شوند و انطباق پذيري، انعطاف پذيري، قابليت خود تطبيقي و مديريت خطر پذيري و تاب آوري از ديگر خصوصيات كارخانجات هوشمند معرفي شده است.

2- خودكارسازي؛ مشخصه اصلي كارخانجات هوشمند:

ايده ايجاد كارخانجات هوشمند با استفاده از شبكه اي قابل انعطاف از سامانه هاي محصولات فيزيكي- مجازي محور كه تا حد بسيار زيادي و به صورت خودكار بر فرايند هاي توليد نظارت دارند محقق مي شود. سيستم هاي توليد منعطف كه قادر به پاسخگويي بلادرنگ به شرايط پيراموني هستند، به فرايند هاي توليد سنتي اجازه مي دهند تا به سرعت بهينه سازي شوند. مزاياي كارخانجات هوشمند تنها محدود به شرايط توليد نمي باشند، بلكه آنها توانايي انطباق و بهينه سازي را در شبكه اي جهاني كه فرايند هاي توليد در آنها در اختيار بيش از يك مجري هست را دارند. همچنين ايجاد تحول در نوآوري خلق محصولات، صرفه جويي در مصرف هزينه و زمان باعث خلق مدل توليدي پايين به بالا شده و باعث ايجاد ظرفيت هاي شبكه اي و فرصت هاي بي شمار و جديد فروش و كسب و كار خواهد شد و خط توليد هوشمند مزاياي بسياري را روانه خطوط توليد هاي سنتي خواهد كرد.

3- فرايندهاي بهينه شده فيزيكي-مجازي در توليد محصولات؛

واحد هاي مختلف كارخانجات هوشمند داراي توانايي تعيين زمينه فعاليت، خصوصيات پيكربندي، شرايط توليد و همچنين ارتباطات مستقيم و بي سيم از راه دور با ساير واحد ها هستند.

4- خصوصي سازي خط توليد بر اساس نيازهاي مشتري؛

از طريق تلفيق هوشمندي از سيستم هاي توليدي ايده آل با توجه به فاكتورهاي مهم خصوصيات محصول، هزينه ها، تداركات، امنيت، قابليت اطمينان، زمان و ملاحظات زيست محيطي.

5- توليد بر اساس بهره وري منابع:

6- طراحي تنظيمات براي نيروي انساني؛

ماشين براي چرخه كار با نيروي انساني سازگار مي شوند.

شمايي از كارخانجات هوشمند در انقلاب صنعتي چهارم:

چهارچوب سياسي و برنامه ها:

براي استقرار شرايط لازم به جهت معرفي آلمان به عنوان رهبر بازار و نيز توسعه دهنده فرايند هاي فيزيكي و مجازي در سال 2020 ، يك بسته جامع از سياستهاي ملي و برنامه هاي سرمايه گذاري و نيز فعاليت هاي لازم آن تهيه شده است.

1- استراتژي فناوري هاي پيشرفته:

برنامه اي كه از سال 2006 به جهت ايجاد همگرايي و گردهم آيي ملي ميان تمامي دست اندركاران فناوري ها و ابداعات پيشرفته آغاز گرديد و ابتكار عمل تركيب منابع مالي تمامي وزارتخانه ها در قالب بودجه تحقيقاتي معادل ميلياردها يورو سالانه براي گسترش پيشرفته ترين مراحل فني پروژه در قالب كمك هزينه هاي تحقيقاتي و تحصيلي به ارمغان آمد.

2- استراتژي فناوري هاي پيشرفته 2020؛

اهداف تعيين شده در برنامه استراتژي هاي پيشرفته سال 2020 كه در سال 2010 آغاز شده بود، ادامه و گسترش يافت. اين برنامه، خلف ير حقي است براي برنامه قبلي كه در سال 2006 آغاز شده بود و در ادامه موفقيت هاي ابتدايي برنامه هاي قبلي براي تثبيت جايگاه رهبري آلمان شامل تشديد ايجاد شراكت ميان علم و صنعت و تداوم اصلاح شرايط عمومي براي خلق ابتكارات در قالب برنامه استراتژي 2020 در زمينه هاي: شرايط اقليمي/ انرژي، بهداشت و تغذيه، حمل و نقل، امنيت و نيز ارتباطات، گام هاي موثري برداشته است.

3- برنامه عملياتي استراتژي فناوري هاي پيشرفته در سال 2020:

دولت آلمان در سال 2012 برنامه عملياتي خود را براي تحقق اهداف چشم انداز فناوري هاي پيشرفته در سال 2020 به تصويب رساند. برنامه عملياتي، 10 پروژه آينده نگر انقلاب صنعتي چهارم را كه بحراني و تاثير گذار به حساب مي آمدند با تمركز بر فعاليت هاي تحقيقاتي و نوآورانه معين نمود. در ميان اين پروژه هاي شاخص، اهداف مشخص خلاقانه در يك بازه زماني 10 تا 15 ساله به انجام خواهند رسيد. پروژه انقلاب صنعتي چهارم با بودجه اي بالغ بر 200 ميليون يورو در قالب استراتژي هاي خلاقانه و فناوري هاي نوين در سال 2020 آغاز گرديد. اعتلاف همكاري براي هجدهمين اجلاس تصميم گيري دولتي در خصوص استراتژي فناوري هاي پيشرو در سال 2013، پروژه انقلاب صنعتي چهارم را به عنوان مهمترين پروژه از ميان پروژه هاي 10 گانه مذكور انتخاب نمود تا رهبري آلمان در صنايع حساس مهندسي مكانيك برقرار گردد. اعتلاف دولت براي ترغيب و حركت رو به جلوي بخش صنعت، با ديجيتالي كردن صنايع سنتي و انجام پيش بيني در خصوص ارائه خدمات هوشمند و همچنين تقويت پروژه ها و فعاليت ها در بخش “فناوري هاي اطلاعاتي سبز”، برنامه هاي بسيار مفيدي را داراست.

4- رهبري بازار آلمان در موضوع فرايند هاي فيزيكي- مجازي سال 2020:

سياستگذاران صنعتي در كشور آلمان، استمرار قرارگيري آلمان به عنوان رهبر توسعه دهنده براي فرايندهاي فيزيكي مجازي در سال 2020 را به عنوان بخشي از پروژه كشوري انقلاب صنعتي چهارم هدف گذاري كرده اند. برخلاف بسياري از كشورهاي صنعتي پيشرفته، آلمان از نيروي انساني موجود در خطوط توليد سنتي خود در خلال ادغام توسعه فناوري هاي جديد با خطوط توليد سنتي در اولين مراحل حمايت كرده است.

پل ميان دنياي واقعي و مجازي با ديجيتالي كردن تمامي فرايند هاي توليد محصولات صنعتي ايجاد گرديد و با ادغام قابليت ذخيره سازي اطلاعات و نيز ارتباطات، حسگرهاي راديويي و نيز سيستم هاي نرم افزاري هوشمند با استفاده از اينترنت چيزها، مرز ميان دنياي واقعي و مجازي ويران گرديد. بهره گيري از سامانه هاي نهفته پيشرفته آلمان و نيز سامانه هاي فيزيكي- مجازي فرصت هاي بسياري را براي صنعت كشور آلمان در جهت كمك به شكل دهي به انقلاب صنعتي چهارم پديد مي آورد.

5- مبحث سامانه هاي فيزيكي و مجازي؛

هدف پروژه سامانه هاي فيزيكي – مجازي كه توسط آكادمي ملي علوم و مهندسي آلمان از طرف وزارت آموزش و تحقيقات آلمان رهبري و هدايت مي شود، انجام پروژه ادغام تحقيقات در زمينه سامانه هاي فيزيكي- مجازي است كه به كشور آلمان اجازه انجام انقلاب فني را به عنوان رهبر فروش و توسعه دهنده در تعامل با ساير بازيگران فني و صنعتي مي دهد.

مبحث برنامه سامانه هاي فيزيكي و مجازي تا سال 2020 داراي چهار زيربرنامه اصلي به شرح زير مي باشد:

• برنامه “سامانه هاي فيزيكي – مجازي براي خطوط توليد هوشمند” در زمينه انرژي
• برنامه “سامانه هاي فيزيكي – مجازي براي حمل و نقل شبكه اي” در زمينه حمل و نقل
• برنامه “سامانه هاي فيزيكي – مجازي براي تجويز دارويي و تشخيص بيماري از راه دور” در زمينه بهداشت
• برنامه “سامانه هاي فيزيكي – مجازي براي صنعت و خودكار سازي توليد محصول” در زمينه صنعت

6- چشم انداز فناوري اطلاعات در سال 2020؛

تحقيق براي نوآوري در حوزه سامانه هاي فناوري اطلاعات براي انقلاب صنعتي چهارم:

تحقيقات نوآورانه در حوزه فناوري اطلاعات (شامل سامانه هاي فناوري اطلاعات براي انقلاب صنعتي چهارم) در قالب برنامه “فناوري اطلاعات 2020 ، تحقيقات براي نوآوريها” ي خود در چهارچوب استراتژي فناوري هاي پيشرفته 2020 و استراتژي دولتي “آلمان ديجيتالي 2015” توسط وزارت آموزش و تحقيقات آلمان توسعه داده شد.

تمركز ويژه تحقيقات مذكور در حوزه فناوري اطلاعات و با زير شاخه هاي كسب و كار جديد و روشهاي توليد و نيز اينترنت چيزها و خدمات مي باشد. فعاليت هاي تحقيقاتي انجام شده مويد اين واقعيت هستند كه حوزه هاي سامانه هاي فيزيكي- مجازي، اينترنت چيزها و خدمات و نيز انقلاب صنعتي چهارم همگي واجد شرايط سرمايه گذاري هستند. تحقيقات در حوزه سامانه هاي نرم افزاري به سه سرشاخه معين تقسيم شده اند:

• سامانه هاي نهفته با تمركز ويژه بر نرم افزارهاي قدرتمند سامانه هاي نهفته با ارتباط با الكترونيك، فناوري اطلاعات و فناوري ريز سامانه ها.
• واقعيت شبيه سازي شده براي زيرساخت ها، واقعيت مجازي و هوش محيطي، تدارك اطلاعات و توسعه نرم افزارها براي محاسبات پيشرفته.
• تعاملات فيمابين ماشين ها و انسانها با استفاده از فناوري هاي زباني و رسانه اي، پردازش اطلاعات زيستي و خدمات رباتيك و كاربرد آنها.

هر سه شاخه ذكر شده با استفاده از فناوري هاي ميان بخشي مهندسي نرم افزار و با تمركز اختصاصي بر اولويت هاي استراتژيك نرم افزار هاي سامانه هاي نهفته و زيرساخت هاي آن و همچنين واقعيت مجازي تكميل شده اند. پروژه هاي كاربردي ميبايستي كسب و كار مدار بوده و شامل همكاري و تعامل مركز تحقيقاتي دانشگاهي و فرا دانشگاهي مي بود. بعلاوه، برنامه فناورانه “خودكارسازي براي انقلاب صنعتي چهارم- توليدات و ارائه خدمات بر بستر اينترنت چند بعدي آينده” نيز براي دستيابي به اهداف معين شده در برنامه استراتژيك “فناوري هاي نو 2020” مشاركت مي كند. يكي از زمينه هاي داراي اولويت براي دگرگوني آينده ماشين ها و رباطهاي ارائه دهنده خدمات و ديگر ماشينهايي كه توانايي ايجاد تعامل با يكديگر و با وظايف پيچيده را دارند، حركت از كنترل هاي بر پايه فناوري هاي اطلاعاتي به سمت دستگاههاي خودكاري است كه قابليت انجام فعاليت هاي مركب و پيچيده را دارند و باعث افزايش بهره وري و كيفيت توليدات و نيز كاهش هزينه هاي موثر در اين عصر جديد مي شوند.

توسعه فناوري اينترنت چيزها در وزارت اقتصاد و انرژي آلمان، پروژه هاي آينده نگر و پيشرو خودكارسازي را كه باعث ايجاد انگيزه قابل توجه در فرايند توليدات جديد، خدمات و مدلهاي كسب و كار شده است، پوشش داده است. توسعه بسيار مهمي نيز با سرمايه گذاري در زمينه تكنولوژي هاي مفهومي به كار برده شده در اينترنت كاربردي و خدمات در چندين پروژه مستقل به انجام رسيد. تحقيق در زمينه پروژه خودكارسازي در قالب پروژه “انقلاب صنعتي چهارم” سرمايه اي معادل 40 ميليون يورو را در اختيار شركت ها و موسسات تحقيقاتي دانش بنيان آلمان قرار داده است تا با استفاده از آن تعاملي هوشمند و پيشرفته را ميان فناوري اطلاعات و توليد صنعتي محصولات را در زمينه فرايندهاي توليدي آينده محور برقرار كنند.

پروژه فرايند هاي توليدي فيزيكي- مجازي، شامل كنسرسيومي از بازيگران تاثير گذار علم و صنعت به رهبري شركت ويتن اشتاين به جهت تحقيق و توسعه براي ارائه طيف وسيعي از مولفه هاي فيزيكي- مجازي براي توليد و سيستم هاي تداركات براي استفاده در صنعت، در سال 2012 تشكيل گرديد. ايجاد توسعه در خلال برنامه 3 ساله اين پروژه در موضوع مولفه هاي مذكور جايگاه آلمان را در استفاده و رهبري چنين فرايندهايي تثبيت خواهد كرد.

نقش آفرينان؛ يك انتخاب

تعداد زيادي از محققين و ذينفعان تجاري براي درك جايگاه و چشم انداز انقلاب صنعتي چهارم در حال كار گروهي فشرده با هم هستند.

آكاتك؛ آكادمي ملي علوم و مهندسي

مركز تحقيقاتي براي هوش مصنوعي

شركت فرانهوفر

شركت اول

موسسه تحقيقاتي انقلاب صنعتي چهارم

گروه تحقيقاتي كارخانجات هوشمند

شركت بوش

شركت فستو

شركت سپ

شركت ترامف

1- اتحاد ميان تحقيقات علمي و صنعتي:

اين اتحاد يك گروه مشاوره اي است كه در سال 2006 توسط وزارت آموزش و تحقيقات آلمان، 19 رهبر بزرگ و نماينده را از عرصه هاي علم و صنعت براي همراه شدن در سياست هاي استراتژي ميان وزارتي فناوري هاي پيشرفته گرد هم آورد. پس از آن در ژانويه سال 2011 اين گروه اتحاد تحقيقاتي علمي و صنعتي اقدام به آغاز پروژه انقلاب صنعتي چهارم به عنوان يكي از پروژه هاي آينده نگر در سطح ملي نمود. اين اتحاد علمي و صنعتي با شراكت پروفسور هنينگ كاگرمان به نمايندگي آكادمي ملي علوم و مهندسي آلمان و نيز با همكاري دكتر زايگفرايد به نمايندگي از شركت بوش اقدام به تحقيقات در زمينه انقلاب صنعتي چهارم نمود و در آپريل 2013 اقدام به انتشار يكي از مهمترين گزارش هاي راهگشا در اين موضوع با عنوان “تامين امنيت براي توليدات آينده آلمان؛ توصيه هايي براي برقراري استراتژي انقلاب صنعتي چهارم” نمود.

آكاتك؛ آكادمي ملي علوم و مهندسي

اين موسسه به عنوان يك سازمان خودكار، مستقل و غير دولتي مسئول ارائه خدمات علمي و فني به جامعه صنعتي در آلمان و نيز در خارج از آلمان مي باشد و به عنوان يك سازمان فعال با ارائه نظرات و راهكارهاي مفيد، جامعه و نيز قانونگذاران را در مسير تحول فني ، علمي و مهندسي حمايت مي نمايد. اين سازمان همچنين مسئول ايجاد جريان آزادانه دانش ميان بخش هاي علمي و صنعتي كشور و تشويق مهندسين نسل هاي آينده در آلمان مي باشد. اين موسسه با تمركز بر 4 هسته اصلي و مركزي براي نهادينه سازي رشد و توسعه پايدار در حركت است:

• ارائه راهكارهاي علمي: سياستگذاران و برنامه ريزان و جامعه را بر اساس با كيفيت ترين تحقيقات انجام شده براي تحقيقات تكنولوژيكي آينده راهنمايي مي كند.
• جريان آزادانه تخصص: ارائه بستري مناسب براي انتقال بهترين ها ميان علم و تجارت.
• ترقي دادن مهندسين و دانشمندان جوان
• صداي واحد علم و مهندسي: ارائه يك برنامه سرمايه گذاري بر روي دانشمندان و مهندسين در سطح ملي و بين المللي.

در مهمترين اقدام، اين موسسسه جامعه و سياستگذاران را با انجام تحقيقات با كيفيت فني و تكنولوژيكي حمايت ميكند. در سال 2010 اين سازمان برنامه اي تحقيقاتي و گسترده را بر روي سامانه هاي فيزيكي- مجازي به عنوان هسته فني پروژه انقلاب صنعتي چهارم آغاز نمود و اولين نتايج آن بين ماه هاي ژانويه تا اكتبر 2012 مشخص گرديد.

نتيجه گيري

پروژه انقلاب صنعتي چهارم چگونه آلمان را به عنوان يك موقعيت ممتاز تجاري و صنعتي معرفي مي كند؟ با تعيين يك الگوي ويژه و بنيادي براي چرخش به سمت تمركز زدايي و نيز خصوصي سازي چرخه توليد يك مدل جديد، تجاري و خدماتي مبتني بر اينترنت ارائه مي شود. پروژه انقلاب صنعتي چهارم همچنين فرصت هاي بسياري براي تقويت جايگاه آلمان براي توليدكنندگان و تامين كنندگان در زنجيره توليد و نيز ارائه دهندگان راهكارهاي حوزه فناوري اطلاعات بوجود مي آورد. بر بستر انقلاب صنعتي چهارم، بسياري از موسسات و ذينفعان در آلمان همكاري بسيار فشرده اي براي استقرار نتايج اين انقلاب گسترده با هم آغاز كرده اند و اين كشور را بخوبي در جايگاهي ممتاز در جهان براي حركت پرشتاب به سمت انقلاب صنعتي چهارم قرارداده اند. كشور آلمان با دارا بودن 22 شركت در ميان يكصد شركت بزرگ اول دنيا و نيز با دارا بودن 3 شركت از ميان 10 شركت اول دنيا با نگاهي جهاني به موضوع انقلاب صنعتي چهارم نگريسته است. بسياري از كشور هاي رقيب آلمان بخوبي به ظرفيت و توانايي اينترنت چيزها در توليد محصولات پي برده اند و در حال پيشرفت در اين زمنه هستند. تحقق اهداف انقلاب صنعتي چهارم نيازمند نگاهي بين المللي است و نيز ايجاد شبكه اي نزديك از دانش ميان بخش صنعت و دانشگاه با نگاهي اميدوارانه، انقلاب صنعتي چهارم علاوه بر ايجاد امنيت ، رفاه و منافع تجاري، بسياري از مشكلات مهمي را كه جهان امروز با آن دست به گريبان است مانند منابع و بهره وري انرژي، توليدات شهري و تغييرات حاصل از رشد فزاينده جمعيت را حل خواهد كرد.