إن تاريخ تطور الأتمتة الصناعية هو، إلى حد ما، تاريخ نقل السيطرة.
من العصر الصلب المبكر لمنطق الترحيل، إلى ثورة البرمجة الرقمية التي جلبتها PLC، إلى موجة اليوم من الذكاء الرقمي مع التكامل العميق لتكنولوجيا المعلومات والتكنولوجيا التشغيلية، يصاحب كل تحول في النموذج التكنولوجي كسر حدود النظام وإعادة تعريف المنطق المبتكر.
ومع ذلك، عندما تحاول خوارزميات الذكاء الاصطناعي أن تكون مدمجة في إيقاع خط الإنتاج، وعندما يتطلب الإنتاج المرن أن تكون المعدات جاهزة للتوصيل والتشغيل، وعندما يصبح التعاون بين البائعين هو القاعدة، فإن الجينات المغلقة العميقة الجذور في نظام الأتمتة التقليدي – الارتباط العميق للأجهزة والبرامج، والحواجز العديدة أمام بروتوكولات الاتصال، وفصل البيانات بين عالم تكنولوجيا المعلومات ومجال التكنولوجيا التشغيلية – أصبحت بشكل متزايد اختناقات واضحة تقيد الابتكار الصناعي.
تتحول الأتمتة المعرفة بالبرمجيات المفتوحة والمنفصلة والقابلة للتكرار تدريجيًا من مسار “اختياري” إلى مسار حاسم للأتمتة الصناعية للتحرك نحو العقد القادم.
إذن، من سيشارك في بناء القواعد المفتوحة؟
ومن يستطيع أن يدفع “الانفتاح” بشكل مطرد من مجرد مفهوم إلى ممارسة صناعية قابلة للتنفيذ؟
على هذه الخلفية، عقدت شنايدر إلكتريك برنامج الإنشاء المشترك البيئي EcoStruxure Open Automation Platform (EAE) هذا العام لإجراء استكشاف تعاوني أكثر شمولاً لطلاب الجامعات ومطوري الصناعة والشركاء البيئيين، وتوفير مسار مرجعي للصناعة للتحرك نحو نظام أتمتة أكثر انفتاحًا.
1. معضلة مغلقة ومشكلة مفتوحة: الأتمتة الصناعية تدخل “عصر البرمجيات المحددة”
إذا نظرنا إلى الوراء على مدى العقود القليلة الماضية، فقد أرست هندسة الأتمتة التقليدية أساسًا متينًا لتحسين كفاءة الإنتاج الصناعي، لكن منطق التصميم الأساسي الخاص بها كشف عن قيود نظامية اليوم. في النظام المغلق، يرتبط منطق التحكم ارتباطًا وثيقًا بالأجهزة الخاصة بشركة مصنعة معينة، وغالبًا ما تعني الترقية هدمها والبدء من جديد؛ البروتوكولات بين العلامات التجارية المختلفة للمعدات غير متوافقة، وتبقى تكلفة التوصيل البيني مرتفعة؛
يسعى جانب التكنولوجيا التشغيلية إلى الاستقرار في الوقت الفعلي، بينما يسعى جانب تكنولوجيا المعلومات إلى الذكاء وخفة الحركة، وكان الاثنان منذ فترة طويلة في حالة انفصال “نفس المصنع ولكن بطرق مختلفة”.
عندما تحاول المؤسسات تقديم تقنيات جديدة مثل الفحص البصري بالذكاء الاصطناعي أو حوسبة الحافة أو التوائم الرقمية، فغالبًا ما تجد أن أدوات تكنولوجيا المعلومات المتقدمة هذه يصعب تطويرها بشكل طبيعي على قاعدة الأتمتة التقليدية.
يكمن مفتاح حل هذه المعضلة في تحويل المنطق الأساسي للتشغيل الآلي من “التركيز على الأجهزة” إلى “المحدد بالبرمجيات”.
وفقًا لتوقعات IDC: بحلول عام 2029، ستقوم 30% من المصانع الصينية بتكوين وإدارة أنظمة التحكم في الأتمتة مركزيًا من خلال منصات أتمتة مفتوحة وافتراضية ومحددة بالبرمجيات.
يؤكد هذا التوقع على اتجاه الصناعة الذي لا رجعة فيه – حيث ينتقل التحكم الآلي من نظام مغلق خاص إلى نظام أساسي مفتوح وقابل للبرمجة.
تعد منصة الأتمتة المفتوحة EcoStruxure (EAE) التي أطلقتها شنايدر إلكتريك جيلًا جديدًا من أنظمة الأتمتة القائمة على هذا المفهوم.
تعتمد المنصة على بنية تعتمد على الأحداث، مما يؤدي إلى كسر العلاقة الملزمة بين البرامج والأجهزة الصناعية، مما يسمح بانتقال منطق التحكم بمرونة بين الأجهزة المختلفة مثل التطبيقات، وتحقيق “التوصيل والتشغيل” الحقيقي.
يعمل الإصدار 26.0 من EAE الذي تم إصداره حديثًا على تعزيز بنية وقت تشغيل البرنامج الموحد وقدرات التشغيل البيني للنظام، ويقدم مساعدة الذكاء الاصطناعي ووقت تشغيل HMI العالمي على المستوى الهندسي، مما يؤدي إلى تحسين الكفاءة الهندسية وتجربة المستخدم بشكل كبير.
إلى جانب وحدة التحكم الرقمية Modicon M590 dPAC، وهي الأجهزة الأساسية التي تدمج التحكم في الوقت الفعلي وحوسبة الحافة، يمكن لمنصة EAE دمج التحكم الآلي والتفاعل بين الإنسان والحاسوب وتطبيقات التحليل المتقدمة بسلاسة على نفس الجهاز، وبناء قاعدة تقنية “الحوسبة والتحكم المتكاملة”.
بالإضافة إلى ذلك، أطلقت شنايدر إلكتريك أيضًا أول نظام تحكم موزع مفتوح ومحدد برمجيًا في الصناعة EcoStruxure Foxboro SDA، والذي يجمع بين الموثوقية العالية الحالية لشركة Foxboro ومرونة البنية المفتوحة لتوفير مسار ترحيل منخفض المخاطر وعالي الكفاءة لتحديث وترقية العمليات والصناعات الهجينة.
وتشير هذه التطورات التكنولوجية مجتمعة إلى اتجاه واضح: حيث تنتقل الأتمتة الصناعية من عصر حيث يتم تحديد القدرات من خلال الأجهزة إلى عصر حيث يتم تحرير القيمة من خلال البرمجيات.
2. شاهد القوة التدميرية الحقيقية للأتمتة المفتوحة من خلال “أسئلة المنافسة”
يحتاج تقدم منصات التكنولوجيا في النهاية إلى الاختبار في مشكلات حقيقية في المواقع الصناعية. إذا كانت البنية التقنية لمنصة EAE تضع الأساس الأساسي للأتمتة المفتوحة، فإن خطة الإنشاء المشترك البيئي لـ EAE التي تم إطلاقها هذه المرة هي إحدى شركات النقل لتحويل المزايا التكنولوجية إلى قيمة صناعية والاستجابة لنقاط الضعف في الصناعة.
تختلف عن المسابقات الفنية التقليدية في الصناعة، حيث أن جميع أسئلة المنافسة في خطة الإنشاء المشترك هذه مستمدة من نقاط ضعف الأعمال الحقيقية في مجالات توليد الطاقة، وشؤون المياه البلدية، والعمليات والصناعات المنفصلة، ومراكز البيانات والبنية التحتية.
منطق التصميم هذا المتمثل في “الخروج من المشهد والذهاب إلى المشهد” يجعل خطة الإنشاء المشترك تحتوي بطبيعتها على جينات تنفيذ إيجابية، كما يسمح أيضًا بانعكاس القدرات التقنية لمنصة EAE بشكل مباشر في السيناريوهات الأساسية.
خذ اكتشاف العيوب البصرية بالذكاء الاصطناعي كمثال.
يبدو أن هذا هو سيناريو التصنيع الذكي الشائع، لكنه مليء بالتحديات في ظل الهندسة التقليدية.
غالبًا ما تستخدم أنظمة الرؤية الآلية وأنظمة التحكم الآلي لغات تطوير وبروتوكولات اتصال مختلفة، مما يجعل من الصعب العمل معًا في بيئة موحدة. تتطلب نماذج الذكاء الاصطناعي المعقدة قوة حوسبة عالية للغاية على الحافة، ومن الصعب جدًا إخراج نتائج الكشف بسرعة وتوجيه استجابات التحكم في ظل قيود إيقاع خط الإنتاج.
استنادًا إلى منصة EAE، يمكن للمطورين نشر نماذج الذكاء الاصطناعي خفيفة الوزن على الحافة، واستخدام بروتوكولات الاتصال مثل MQTT المدعومة أصلاً من قبل المنصة لتحقيق تفاعل البيانات والتكامل بين الأنظمة، ودمج الفحص البصري، وواجهة HMI بين الإنسان والآلة والتحكم الآلي على نفس جهاز الحافة.
من خلال تنسيق عملية السحب والإفلات، يتم إكمال تدفق البيانات وتكوين ربط الأحداث بين نتائج خوارزمية رؤية الآلة ومنطق التحكم التلقائي لتحقيق الكشف السريع عن العيوب والاستجابة لها، مما يسمح لرؤية الذكاء الاصطناعي بالتحول حقًا من “بونساي تقني” في المختبر إلى “أداة عملية” على خط الإنتاج.
دعونا نلقي نظرة على مشكلة الجرعات الدقيقة في سيناريوهات معالجة مياه الصرف الصحي.
تتغير معايير جودة المياه باستمرار، ويمكن أن تؤدي طريقة ضبط PID التقليدية بسهولة إلى جرعة زائدة أو استجابة متأخرة، الأمر الذي لا يؤدي إلى زيادة التكاليف فحسب، بل يؤثر أيضًا على تأثير العلاج.
توفر البنية المرتكزة على البرمجيات لمنصة EAE الأساس لسيناريوهات الصناعة المتعمقة لخوارزميات الجرعات الذكية التكيفية.
يمكن للمطورين دمج الخوارزميات الذكية مع جمع بيانات المستشعر الأساسي والتحكم في المحرك لبناء حلقة مغلقة دقيقة من الإدراك والتحليل واتخاذ القرار والتنفيذ.
ليس هذا فحسب، بالنسبة لشركات المياه التي لديها احتياجات إدارة جماعية، يمكن لمنصة EAE أيضًا الاعتماد على إمكانية التكرار العالية لتقليل عبء عمل التطوير والصيانة بشكل كبير للمشاريع ذات العمليات المماثلة ضمن نفس المجموعة، وتحقيق قفزة من تحسين نقطة واحدة إلى تحسين الكفاءة العالمية.
بالإضافة إلى ذلك، تغطي خطة الإنشاء المشترك الصيانة التنبؤية للمعدات، وجدولة الإنتاج الذكية، والتحسين التعاوني لخط الإنتاج وموضوعات المنافسة الأخرى، والتي تتغلب جميعها بدقة على نقاط الضعف عالية التردد في الصناعة.
ويؤكد تنفيذ هذه السيناريوهات واستكشافها بشكل كامل القيمة الأساسية لمنصة الأتمتة المفتوحة: الاعتماد على بنية موحدة مفتوحة لكسر الحواجز التقنية التقليدية، بحيث لم تعد التقنيات الرقمية المتطورة مثل الذكاء الاصطناعي والحوسبة المتطورة مفاهيم عائمة، بل أدوات عملية يمكن دمجها بعمق في عملية الإنتاج الصناعي برمتها وحل مشاكل الإنتاج بشكل فعال.
من الاختراقات التكنولوجية ذات النقطة الواحدة إلى التكيف مع السيناريو الكامل، حولت القدرات التقنية الأساسية لشركة EAE الأتمتة المفتوحة من اتجاه الصناعة إلى واقع صناعي قابل للتنفيذ والتحقق منه وقابل للتكرار.
3. أكثر من مجرد “سباق”: تعمل خطة الإبداع المشترك على إعادة تشكيل البيئة الصناعية وتشجع الأتمتة على الانفتاح.
إن تحول الأتمتة الصناعية لا يكون أبدًا تكرارًا لتقنية واحدة، بل هو إعادة بناء شاملة للتكنولوجيا والبيئة والنماذج.
تختلف خطة الإنشاء البيئي المشترك لـ EAE من شنايدر إلكتريك عن المسابقات التقنية التقليدية – فهي لا تهدف فقط إلى تحديد الفائز بالحل التقني، ولكنها ملتزمة ببناء منصة لحل مشكلات الصناعة يمكنها ربط موارد أبحاث الصناعة والجامعات ومخرجات الحلول القابلة للتنفيذ.
ويحدد الدعم المنهجي الذي تقدمه شنايدر إلكتريك للمشاركين بوضوح حلقة مغلقة كاملة بدءًا من الحضانة الإبداعية وحتى التنفيذ التجاري: الانفتاح الكامل لمنصة EAE والموارد التقنية، وتوفير شهادات المطورين والشركاء التكنولوجيين، وبناء جسر لربط احتياجات العملاء، وتوفير فرص حقيقية للتحقق من المشروع. ومن المتوقع أيضًا أن يتم تضمين النتائج الممتازة في التطبيق الرسمي ونظام الحالة الخاص بشركة شنايدر إلكتريك، وسيتم عرضها والترويج لها في الصناعة بأكملها.
وفي الوقت نفسه، تعمل خطة الإبداع المشترك هذه أيضًا على إعادة تشكيل النموذج التعاوني للابتكار الصناعي.
لفترة طويلة، أتقنت الجامعات ومعاهد البحث العلمي الخوارزميات المتطورة، لكنها عانت من الافتقار إلى سيناريوهات صناعية حقيقية ومنصات للتحقق الهندسي؛ وقد واجهت الشركات الصناعية نقاط ضعف وغالباً ما لم تتمكن من العثور على الأدوات الرقمية المناسبة؛ تتمتع الشركات الناشئة والمطورون بطاقة مبتكرة، ولكن من الصعب قطع “الميل الأخير” من التنفيذ التجاري.
تستخدم خطة الإنشاء البيئي المشترك لـ EAE تأثير الارتباط للمنصة المفتوحة للجمع بين العناصر المبتكرة المنتشرة في كل مكان في تيار.
في الواقع، قبل التوظيف من الجمهور، أخذ البرنامج زمام المبادرة في إطلاق التوظيف لطلاب الجامعات بالتزامن مع برنامج Go Green الخاص بمسابقة الابتكار في الهندسة الكهربائية والإلكترونية، مما حقق تغطية كاملة لسلسلة الأبحاث الصناعية والجامعية.
لم تعد فرق الجامعة “تعمل خلف أبواب مغلقة”، ولكن يمكنها الاستفادة بشكل مباشر من رؤى شنايدر إلكتريك الصناعية المتراكمة على مدى عقود من المشاركة العميقة في الصناعة، واستخدام البيانات الصناعية الحقيقية لتدريب النماذج، واستخدام منطق التحكم الحقيقي للتحقق من الخوارزميات.
يعمل هذا النموذج البيئي الجديد على تغيير نمط التطوير الفردي والمغلق لصناعة الأتمتة التقليدية.
لم تعد مؤسسة واحدة تقود التكرارات التكنولوجية، ولكنها تجمع قوى الصناعة والأوساط الأكاديمية والبحثية للمشاركة بشكل مشترك في الابتكار التكنولوجي، وتلميع المشهد، وتحسين المعايير، ومواصلة إثراء بيئة تطبيق منصة EAE، وتعزيز التكرار المستمر وتعميم تكنولوجيا الأتمتة المفتوحة، وبناء أساس بيئي متين لتطوير الصناعة على المدى الطويل.
4. الإبداع المشترك المفتوح هو أساس العقد القادم من الأتمتة
العقد القادم من الأتمتة الصناعية هو عقد من الانفتاح والتكامل والإبداع المشترك.
في ظل موجة الرقمنة الصناعية والذكاء والتطوير المتطور، سيتم في النهاية القضاء على أنظمة التكنولوجيا المغلقة والمحتكرة بمرور الوقت. سيكون النظام البيئي الابتكاري المفتوح والتعاوني والمتكرر باستمرار هو القدرة التنافسية الأساسية للصناعة في المستقبل.
عندما يتم تفكيك جدران الأنظمة المغلقة واحداً تلو الآخر، وعندما يصبح تعريف البرمجيات هو المعيار الصناعي، فإن كل من يستطيع أن يأخذ زمام المبادرة في بناء نظام بيئي مزدهر للمطورين، وسيناريوهات التطبيقات الغنية، وسلسلة تعاون سلسة بين الصناعة والجامعات والبحث، سوف يكون له الحق في تحديد العصر التالي.
باستخدام خطة الإبداع البيئي المشترك لشركة EAE كنقطة ارتكاز، تعمل شنايدر إلكتريك على تحويل انفتاح منصتها التكنولوجية إلى قوة حشد للابتكار البيئي.
وهذا ليس مجرد تخطيط بيئي للمستقبل، ولكنه أيضًا إعلان يدعو الصناعة إلى فتح الأتمتة.
بالنسبة لغالبية المؤسسات الصناعية والمطورين ومتكاملي الأنظمة، فهذا يعني أن نافذة جديدة من الفرص قد فتحت: بدلاً من الانتظار السلبي للتكرارات التكنولوجية، من الأفضل الانضمام بنشاط إلى البناء المشترك لهذا النظام البيئي المفتوح.
عندما تنضم المزيد والمزيد من القوى المبتكرة إلى هذا النظام البيئي المفتوح، وعندما يتم التغلب على المزيد والمزيد من نقاط الضعف في الصناعة والتحقق منها وتكرارها على منصة EAE، فإن العقد القادم من الأتمتة الصناعية سيُظهر بالتأكيد صورة مزدهرة تتجاوز بكثير خيال اليوم.
عندما تتحرك الأتمتة الصناعية نحو الانفتاح، فإن الإجابة على قيادة العقد المقبل قد تمت كتابتها بالفعل عند نقطة البداية لهذا الخلق البيئي المشترك.
