דלג לתוכן
אדם בביצועי מעקב במפעל חכם

מהו מפעל חכם?

כפי שהשם מרמז, מפעל חכם הוא… חכם. רשת מחוברת של מכונות, מנגנוני תקשורת וכוח מחשוב, המפעל החכם הוא מערכת סייבר-פיזית המשתמשת בטכנולוגיות מתקדמות כמו בינה מלאכותית (AI) ולמידת מכונה כדי לנתח נתונים, להניע תהליכים אוטומטיים וללמוד תוך כדי.

 

מפעלים חכמים וייצור חכם הם חלק מהטרנספורמציה הטכנולוגית המכונה "תעשייה 4.0" או "המהפכה התעשייתית הרביעית". כל אחת משלוש המהפכות התעשייתיות הראשונות נולדה מתוך טכנולוגיה חדשה חדשנית ששינתה לחלוטין את הדרך שבה עבדנו וייצרנו סחורות: כלומר מנוע הקיטור, קו ההרכבה ועוצמת המחשב. כיום, המהפכה הרביעית מונעת על ידי טרנספורמציה דיגיטלית ואוטומציה חכמה.

מהו מפעל חכם?

מפעלים חכמים לעולם משתנה

בשנים האחרונות, נראה יותר ויותר למנהיגי עסקים שהטרנספורמציה הדיגיטלית היא בעדיפות דחופה עבור שרשראות אספקה ופעולות ייצור שמקווים להיות תחרותיים וחמישים בשנות ה-20 של המאה ה-20. המגפה חשפה עוד יותר את חולשות שרשרת האספקה העולמית ואת הפגיעות בענף. מאמר במגזין "פורבס" חזר על כך, וציין כי "הקורונה הראתה לעולם משהו שתעשיית הייצור כבר צריכה לדעת. שרשראות אספקה מסורתיות ומערכות אקולוגיות של ייצור נכשלות ואנחנו צריכים לעבור לפתרון זריז וגמיש, שניתן להתאמה, שמופעל באופן דיגיטלי לחלוטין".

 

ציפיות הצרכנים תורמות גם לפיתוח טכנולוגיות של מפעל חכם ומפעל העתיד. ידוע בשם "אפקט האמזונס", הביקוש הצרכני למשלוח הבא עלה בקצב יציב ומהיר. על פי המגזין "יזם" בשנת 2019, "לטוב יותר או גרוע יותר, הכלכלה האמריקאית והכלכלה העולמית נמצאות בגסות אפקט האמזונס. […] ספקי E-Commerce היו תחת לחץ הולך וגובר כדי להתאים את המהירות והיעילות של אמזון, ואין ראיות לכך שציפיות הצרכנים מקלות". מגמה זו היוותה גורם מרכזי בביקוש העולה לטכנולוגיית מפעל חכם, שכן מערכות מיושנות מוכיחות שלא שווה לעמוד בהיקף הלוגיסטיקה וכושר האחסון הדרוש כדי לעמוד בקצב עם תופעה זו.

 

יצרנים ומנהלי שרשרת אספקה מתמודדים עם סיכון נוסף והפרעה תפעולית כשהם שואפים למזער את ההסתמכות שלהם על שותפים בינלאומיים. פתרונות Smart Factory כגון ייצור לפי דרישה ומלאים וירטואליים יכולים בהחלט למזער את התלות בספקים וביצרנים בחו"ל. עם זאת, כפי ש-Harvard Business Review מציין במאמר משנת 2020, קל יותר לומר מאשר לעשות כדי להחזיר את הייצור לארה"ב. "היצרנים פנו למומחים ולקבלני משנה שמתמקדים בקושי באזור אחד בלבד - ואפילו המתמחים האלה צריכים לסמוך על רבים אחרים. ובדיוק כפי שהעולם הסתמך על אזורים שונים למשאבי טבע כמו עפרות ברזל או מתכת ליתיום, כך גם הוא הפך תלוי באזורים שבהם חיים מומחים אלה". הגדלת הייצור המקומי יכולה בהחלט להפחית את העלות ואת הסיכון בשרשרת האספקה, אך היא לא בהכרח מבטלת את הצורך בשותפים בחו"ל או מפחיתה את המספר הכולל של הקישורים בשרשרת. לכן חשוב יותר מאי פעם שטכנולוגיות המפעל הדיגיטלי נמצאות במקום כדי למטב יעילות ונראות.

איך פועל מפעל חכם?

לעתים קרובות אנחנו מדברים על תהליכים אוטומטיים כאילו הם היו ייחודיים למפעל חכם – ובכל זאת האוטומציה והרובוטיקה היו בשימוש כבר עשרות שנים בפעולות הייצור. מפעלים מסורתיים רבים משתמשים במכונות אוטומטיות כגון סורקי ברקוד, מצלמות וציוד ייצור דיגיטאלי בחלקים שונים של פעולתם. אבל המכשירים האלה לא מחוברים ביניהם. האנשים, הנכסים ומערכות ניהול הנתונים במפעל מסורתי פועלים כולם בבידוד אחד מהשני ויש לתאם אותם ידנית ולהשתלב על בסיס שוטף.

 

מפעל דיגיטלי חכם פועל על ידי שילוב מכונות, אנשים וביג דאטה לתוך מערכת אקולוגית אחת המחוברת דיגיטלית. מפעל חכם לא רק מסקרן ומנתח נתונים, הוא בעצם לומד מניסיון. הוא מפרש ומקבל תובנות מסטים של נתונים לתחזית מגמות ואירועים וכדי להמליץ וליישם תהליכי עבודה חכמים של ייצור ותהליכים אוטומטיים. מפעל חכם עובר שיפור פרוצדורלי מתמשך לצורך תיקון עצמי ומיטוב עצמי – הוא יכול ללמד את עצמו (ובני אדם) להיות גמיש יותר, יצרני ובטוח יותר.

 

המבנה של מפעל חכם

 

את המבנה הבסיסי של מפעל חכם ניתן לסכם בהרחבה לשלושה שלבים:

מבנה של מפעל חכם

שלושת ההליכים העיקריים המרכיבים מפעל חכם

  1. רכישת נתונים: בינה מלאכותית וטכנולוגיות של בסיסי נתונים מודרניים מאפשרים ניצול ורכישה של סטים שונים של נתונים שימושיים ברחבי העסק, שרשרת האספקה והעולם. באמצעות חיישנים וגטראות, האינטרנט התעשייתי של הדברים (IIoT) מאפשר למכונות מחוברות לאסוף נתונים למערכת. באמצעות פורטלי נתונים אחרים, מערכות המופעלות על-ידי AI יכולות להדר סטים של נתונים הקשורים לביצועים, למגמות שוק, ללוגיסטיקה או לכל מקור אחר שרלוונטי מבחינה פוטנציאלית.
  2. ניתוח נתונים: למידת מכונה ומערכות עסקיות חכמות משתמשות בכלי ניתוח מתקדמים ובפתרונות ניהול נתונים מודרניים כדי להבין את כל הנתונים השונים שנאספו. חיישני IIoT יכולים להזהיר מתי מכונות זקוקות לתיקון או שירות. ניתן להדר נתוני שוק ותפעול כדי לאתר הזדמנויות וסיכונים. ניתן ללמוד על יעילות תהליך העבודה לאורך זמן כדי למטב ביצועים ותיקון אוטומטי כפי שהתחייבות. למעשה, סטים של נתונים שניתן להשוות ולנתח מציגים אפשרות כמעט לא מוגבלת של שילובים כדי ליידע מיטוב מפעל דיגיטלי וחיזוי שרשרת אספקה.
  3. אוטומציה של מפעל חכם: לאחר קבלת הנתונים וניתוח הנתונים, נוצרים תהליכי עבודה ונשלחות הוראות למכונות ולהתקנים בתוך המערכת. התקנים אלה עשויים להיות בתוך ארבעת הקירות של המפעל או מעבר רחוק בקישורי הייצור או הלוגיסטיקה בשרשרת האספקה. תהליכי עבודה ותהליכים חכמים נמצאים ללא הרף במעקב ובמיטוב. אם דוח חדשות מזהיר מפני חריץ בביקוש למוצר מסוים, ניתן להורות לתהליכי עבודה של מדפסת תלת-ממדית לבצע ריקון עדיפות ייצור עבור פריט זה. אם משלוח של חומרי גלם מתעכב, ניתן להכניס חוצצי מלאי לסיבוב כדי לבטל כל הפרעה.

יתרונות מפעל חכם

עסקים רבים עשו פעולות שרשרת אספקה ומערכות שבסיסן לא השתנו בעשורים האחרונים. אבל עם ציפיות הצרכנים וחוסר הוודאות הכלכלית גבוה בכל הזמנים, מנהלי שרשרת האספקה זקוקים לפתרונות שיכולים לספק תועלת ניתנת למדידה ומשמעותית – ויכולים להביא אותה במהירות. על פי המגזין פורבס, בשנת 2017 רק 43% מהיצרנים ניהלו יוזמות של מפעל חכם. עד 2019, 68% מהם כן. עבור חברות שמשקיעות בטרנספורמציה דיגיטלית ופתרונות מפעל חכם, יש פוטנציאל ליתרונות עסקיים משמעותיים, כולל:   

  • יצרניות ויעילות : לאורך ההיסטוריה, הייצור עוסק בעיקר בתגובה – הסתכלות על אירוע או על מגמה שכבר קרה ואז מנסים לנטות את העסק בכיוון אחר אחרי מעשה. טכנולוגיות Smart Factory נועדו להפחית את ה צורך בפרקטיקות תגובתיות ולהעביר את ניהול שרשרת האספקה למצב גמיש ומגיב יותר. השימוש בכלי ניתוח תחזיתיים וניתוח Big Data מאפשר זיהוי והעברה של תהליכים ממוטבים. ניהול מלאי 'בדיוק בזמן', חיזוי ביקושים מדויק ומהירות משופרת לשוק הם כמה מהיתרונות היעילות שמפעלים חכמים מספקים. בעזרת תובנות דיגיטליות, האנשים שעובדים במפעלים חכמים מסוגלים גם לייעל את מאמציהם, מה שמוסיף ליצרנות הכוללת של הפעולה.   במחקר של המפעל החכם מ-2019, דלויט מספרת לנו כי "החברות מדווחות על עד 12% רווחים בתחומים כמו תפוקה מייצור, ניצול המפעל ויצרנות העבודה לאחר שהשקיעו ביוזמות של מפעל חכם. יתר על כן, יצרנים עם מפעלים חכמים יעלו ככל הנראה על המפעלים המסורתיים עם יעילות עבודה נטו גבוהה ב-30% עד 2030". 
  • קיימות ובטיחות: צרכנים מוכנים יותר ויותר להוציא קצת יותר עבור מוצרים שהם יודעים להיות מקורים ומיוצרים באמצעות שיטות אחריות חברתית וסביבתית. טכנולוגיות מודרניות של מפעל חכם מקלות על עסקים לזהות וליישם הזדמנויות לשיטות ייצור ירוקות, בטוחות וחברתיות יותר. חידושים דיגיטליים כמו בלוקצ'יין וחיישני RFID יכולים לשמש מנהלי מפעל חכם כדי להבטיח אספקה בלתי ניתנת להפניה ובקרת איכות של כל החומרים והאספקות - המגיעים אפילו מקישורים רחוקים ביותר בשרשרת האספקה. וקרוב יותר לבית, החברה הבינלאומית לאוטומציה מדווחת שרובוטים ומכשירים אוטומטיים יכולים לעזור לצמצם או לחסל שלושה מתוך חמשת הגורמים המובילים לפציעות במקום העבודה.
  • איכות מוצר וחוויית לקוח: בדומה למשחק הטלפון של הילדים, ליצרנים המסורתיים היה לעתים קרובות קשה להבטיח שההנחיות שלהם התקבלו באופן מדויק ובעקבותיהם הספקים והיצרנים ברמה נמוכה יותר בשרשראות האספקה שלהם. במפעל החכם, קישוריות ענן ונראות מקצה לקצה במפעלים חכמים מביאים תובנות והמלצות בזמן אמת לכל השכבות של תהליך הייצור. היכולת של התאמה אישית מהירה ותגובה למגמות הזזה משמעה שהמוצרים מעודכנים באופן הדוק עם רצונות הלקוח. ניתוח מתקדם של נתוני המערכת מזהה במהירות חולשות או תחומים לשיפור. זה מוביל לתחרותיות משופרת בשוק, סקירות מוצר טובות יותר ופחות תשואות יקרות או נזכרות.

טכנולוגיות מפעל חכם

טכנולוגיות של מפעל חכם הן זריזות ביותר. ככל שיוזמות טרנספורמציה דיגיטלית מתפרסמות בתוך עסק, קיימות אפשרויות כמעט אינסופיות להרחיב, לשנות ולהתאים אותן לפי הצורך. 

  • קישוריות בענן: בין אם ציבורית, פרטית או היברידית, הענן הוא הקונדואיט שדרכו זורמים כל הנתונים והמידע ברחבי מפעל חכם. קישוריות ענן כלל-עסקית וגלובלית מבטיחה שכל תחום בעסק פועל עם נתונים בזמן אמת ושיש נראות מיידית לכל הנכסים והמערכות המחוברים בתוך שרשרת האספקה.  
  • בינה מלאכותית: למערכות תפעוליות המשתמשות בטכנולוגיות בינה מלאכותית משולבת יש את המהירות, הכוח והגמישות כדי לא רק לאסוף ולנתח מערכי נתונים נפרדים, אלא כדי לספק תובנות בזמן אמת והמלצות מגיבות. התהליכים האוטומטיים והמערכות החכמות בתוך מפעל חכם ממוטבים ללא הרף ומוודעים באמצעות בינה מלאכותית.  
  • למידת מכונה: אחד היתרונות החשובים ביותר שלמידת מכונה מביאה למפעל החכם הוא היכולת שלו לאחזקת חיזוי מתקדמת. באמצעות מעקב וניתוח של תהליכי ייצור, ניתן לשלוח התראות לפני שייגרם כשל מערכת. בהתאם למצב, אחזקה אוטומטית יכולה להתבצע או, במידת הצורך, ניתן להמליץ על התערבות אנושית. 
  • Big Data: Robust וערכות נתונים גדולות מאפשרות לבצע חיזוי וכלי ניתוח מתקדמים במפעל חכם. עסקים כבר מזמן הבינו את הערך האסטרטגי של ביג דאטה אבל, עד לאחרונה, לעתים קרובות חסרו את המערכות הנחוצות כדי לעשות שימוש משמעותי בו. טרנספורמציה דיגיטלית בשרשראות אספקה ובמפעלים חכמים פתחה עולם של פוטנציאל לעסקים למטב ולחדש באמצעות תובנות Big Data.  
  • אינטרנט תעשייתי של דברים (IIoT): במפעל חכם, כאשר מכשירים ומכונות מצוידים במזהים ייחודיים וביכולת לשלוח ולקבל נתונים דיגיטליים, הם מרכיבים רשת IIoT. מכונות מודרניות יכולות להיות בעלות פורטלים דיגיטליים, אבל אפילו מכונות אנלוגיות ישנות יותר יכולות להיות מותאמות למכשירי IIoT gateway כדי להאיץ אותם. באופן בסיסי, נתונים שנשלחו מדוחות המכשיר על הסטאטוס והפעילות שלו, ונתונים שנשלחו לבקרות ההתקן והופכים את הפעולות ותהליכי העבודה שלו לאוטומטיים.  
  • תאומים דיגיטליים: העתק מדויק ווירטואלי של מכונה או מערכת הופך לתאום הדיגיטלי שלה. היא מאפשרת חדשנות מרבית ויצירתיות עם סיכון תפעולי מינימלי. ניתן לדחוף תאום דיגיטלי למגבלה שלו, לקבוע תצורה מחדש במספר דרכים וירטואליות, או לבדוק את התאימות שלו בתוך מערכת קיימת – כל זאת מבלי להסתכן אי פעם או בזבוז משאבים בעולם הפיזי.  
  • הדפסה נוספת: ידועה גם כהדפסה תלת-ממדית, והיא מאפשרת למפעלים חכמים להשתמש באוטומציה חכמה לייצור לפי דרישה. זה חיוני במיוחד בזמנים של הפרעה בלתי צפויה בשרשרת האספקה או ביקוש פתאומי למוצר. אבל גם כאשר מדובר בעסקים כרגיל, מלאים וירטואליים יכולים למזער מאוד את הסיכון ואת הפסולת על ידי מתן אפשרות לייצור בדיוק בזמן. 
  • מציאות מדומה (VR) ומציאות מוגברת (AR): בשנת 2019, מגזין Assembly תיאר כמה מהיישומים של VR חוטים במפעל החכם כ"יכולת לקשור בין תנאים סביבתיים, רמות מלאי, מצב תהליך, נתוני שגיאת הרכבה, ניצול ומדדי תפוקה באופן תלוי-הקשר (היכן שאתה נראה או הולך)". חוויה חושית אימתנית זו מאפשרת למשתמשים לשפר את החושים הטבעיים שלהם עם נתונים בזמן אמת מכל מיקום או נקודת זמן - כדי להעניק מודעות לא מבוססת לסטטוס המפעל.  
  • בלוקצ'יין: למזלנו, ככל שטכנולוגיות מפעל חכם מתקדמות, פתרונות האבטחה שומרים על קצב לצידם. ל-Blockchain יש יישומים רבים בשרשרת האספקה, החל מיצירת "חוזים חכמים" עם ספקים למעקב אחר אספקת הטובין וטיפול בהם לאורך המסע של שרשרת האספקה. במפעלים חכמים, בלוקצ'יין מועילה במיוחד לניהול גישה לנכסים מחוברים ומכונות ברחבי העסק - הגנה על אבטחת המערכת ודיוק הרשומות המוחזקות על ידי אותם מכשירים.  
  • בסיס נתונים מודרני: בסיסי נתונים In-Memory ומערכות ERP מודרניות הם "המוח" מאחורי Industry 4.0 וכל המפעלים החכמים ופתרונות שרשרת האספקה החכמים. מסדי נתונים מבוססי דיסק, מדור קודם, נדחפים - לעיתים קרובות מעבר למגבלות שלהם - כדי לעמוד בקצב הפונקציונליות המורכבת של ניהול נתונים וכלי ניתוח הדרושים להפעלת מפעלים חכמים ושרשראות אספקה מודרניות. 

השגת טרנספורמציה של מפעל חכם

2020 ריחפה בשיבושים עצומים ובסיכון תפעולי לעסקים ברחבי העולם. לפני הקורונה, סקר דלויט מ-2019 של למעלה מ-600 מנהלי מגזר ייצור בכיר מסר כי 86% סבורים כי בחמש השנים הקרובות "יוזמות מפעל חכם יהיו הנהג העיקרי של תחרותיות הייצור". כיום, יותר מתמיד, טרנספורמציה דיגיטלית ומודרניזציה של שרשרת אספקה השתנו מיעדים ארוכי טווח לעדיפויות דחופות ומיידיות עבור חברות נחושות לחדש ולהתחרות.  

 

כיצד תתחיל טרנספורמציה של מפעל חכם תהיה תלויה במיקום בו אתה נמצא כעת ואילו תהליכים הם הקריטיים ביותר לעסק שלך. ביקורת מערכות התחלתית תסייע לך לנתח ולקחת מלאי של תהליכים, נכסים ומערכות עסקיות קיימים.  לפני שתוכל להתחיל לבצע אוטומציה של תהליכי עבודה ותהליכי ייצור, תצטרך להעריך איך הם נראים היום.   

 

בנקודת המבט של מסע הטרנספורמציה הדיגיטלית שלך, חשוב גם לזכור שה'חכם' במפעל חכם מגיע מהקיבולת המתקדמת של ניתוח הנתונים וניהול הנתונים שלו. בסיס נתונים מודרני ומערכת ERP איתנה הם המוח מאחורי מפעל חכם. הם תומכים בפונקציונליות המתקדמת שמניעה את המערכת. גורם מרכזי בהצלחת כל טרנספורמציה של מפעל חכם יהיה היכולת של מערכות עסקיות קיימות לנהל את Big Data ולשלב טכנולוגיות כמו בינה מלאכותית, למידת מכונה וכלי ניתוח מתקדמים. 

 

לבסוף, אחד הדברים הטובים ביותר על טרנספורמציה של מפעל חכם הוא שכדי להיות יעיל זה לא צריך לקרות הכל בבת אחת. בנוסף, היא גם לא דורשת הפסקה או הפסקה של פעילויות עסקיות קיימות. כל יוזמה שעסק לוקח למודרניזציה ואופטימיזציה של המערכות הדיגיטליות שלהם תביא אותם צעד קרוב יותר למפעל חכם משולב לחלוטין. יתר על כן, מטבעם הרב, טכנולוגיות מפעל חכם אוספות ומנתחות נתונים. המשמעות היא שההשפעה והROI של כל טכנולוגיות דיגיטליות חדשות יכולות – מרגע ההתקנה – להימדד ולהיערך.

מפעלים חכמים בפעולה

  • ראו כיצד פיתוח תהליכי מפעל חכמים שקופים יותר סייעו לאבסן לשפר את הפרודוקטיביות.
  • למדו כיצד מחויבות לטרנספורמציה דיגיטלית הובילה את קרסן לבנות מפעל חכם ודינמי יותר.
  • גלו כיצד אוטומציה וקישוריות סייעו ל-WAGO לפתח מסגרת מקושרת למכונות בכל גיל.
placeholder

גלו את פתרונות
SAP Industry 4.0

גלו את היתרונות של ייצור וטרנספורמציה
בשרשרת אספקה דיגיטלית

עלון חדשות של SAP Insights

placeholder
הירשם כמנוי היום

קבל תובנות מרכזיות על-ידי הרשמה כמנוי לעלון החדשות שלנו.

קריאה נוספת

חזור למעלה