نوآوری‌های اتوماسیون صنعتی

مقدمه :

در اخبار و مقالات احتمالا درباره همکاری شرکت زیمنس با شرکت های انویدیا و مایکروسافت شنیده اید.اما درباره چرایی و چگونگی این همکاری کمتر دیده و شنیده‌ایم.

برای پاسخ به این پرسش ها بهتر است کمی درباره شرکت های انویدیا و مایکروسافت و زمینه های کاری این شرکت ها بدانیم.

انویدیا (NVIDIA) پیشگام در فناوری پردازش گرافیکی، مدت‌هاست که در خط مقدم هوش مصنوعی (AI) و محاسبات با کارایی بالا (HPC) قرار دارد. NVIDIA در سال 1993 تأسیس شد و صنعت بازی را با پردازنده‌های گرافیکی خود متحول کرد و از آن زمان در زمینه‌های مختلفی از جمله هوش مصنوعی، علم داده و وسایل نقلیه خودمختار توسعه یافته است. 

مایکروسافت، یک غول فناوری جهانی که در سال 1975 تأسیس شد، نقش مهمی در شکل دادن به چشم انداز دیجیتال مدرن ایفا کرده است. مایکروسافت که به خاطر سیستم عامل ویندوز و مجموعه آفیس شناخته می‌شود، در رایانش ابری، هوش مصنوعی و راه‌حل‌های سازمانی با پلتفرم‌هایی مانند Azure توسعه یافته است.

همگرایی OT و IT: ایجاد ارتباط میان فناوری عملیاتی و فناوری اطلاعات

نکته دیگری که باید بدان توجه کنیم فناوری عملیاتی و فناوری اطلاعات است.شرکت های بزرگ اتوماسیون صنعتی علاقمندند تا همگرایی این دوفناوری را بیش از پیش رقم بزنند.

فناوری اطلاعات  (information technology=IT):

طبق تعریف، فناوری اطلاعات یعنی مدیریت سامانه‌های اطلاعاتی مبتنی بر رایانه، که بر پردازش داده ها، ذخیره سازی و سیستم های ارتباطی تمرکز دارد که معمولاً در محیط های اداری، برنامه های کاربردی نرم افزاری و رایانش ابری دیده می شوند.عملکردهای اصلی سازمان مانند ایمیل و امورمالی و منابع انسانی و سایر برنامه های کاربردی در دیتا سنتر و فضای ابری از این طریق عمل می کنند و دارای اجزایی مانند دیتا سنترها و شبکه و فضای ابری و امنیت شبکه و .. است.

 فناوری عملیاتی(operational technology=OT) :

 شامل سیستم هایی است که برای کنترل و نظارت بر عملیات صنعتی مانند فرآیندهای تولید، مدیریت انرژی و سیستم های حمل و نقل استفاده می شود. پی ال سی ها و DCS و شبکه های صنعتی،سنسورها و عملگرها در این دسته قرار می گیرند.

فناوری عملیاتی (OT) و فناوری اطلاعات (IT) به طور سنتی بدون همکاری یا ادغام و به طور جداگانه عمل می‌ کردند. سیستم های OT فرآیندهای فیزیکی را مدیریت می کردند، در حالی که سیستم های IT داده ها و ارتباطات را مدیریت می کردند. با این حال، ادغام OT و IT مزایای قابل توجهی را ارائه می دهد:

• تجزیه و تحلیل داده در زمان واقعی: ترکیب داده های OT با تجزیه و تحلیل IT امکان درک فوری عملیات را فراهم می کند.

• بهبود تصمیم گیری: دسترسی به داده های جامع باعث ایجاد تصمیمات بهتر و سریعتر می‌شود.

• افزایش بهره وری عملیاتی: فرآیندهای ساده و نگهداری پیش بینی شده زمان خرابی و هزینه ها را کاهش می دهد.

در زمینه صنعت4(Industry4)، همگرایی OT و IT برای ایجاد کارخانه‌های هوشمند، جایی که دستگاه‌ها و سیستم‌های متصل به هم به طور یکپارچه کار می‌کنند، حیاتی است. این ادغام امکان نگهداری پیش بین، فرآیندهای تولید بهینه و کاهش قابل توجه زمان خرابی را فراهم می کند.

کاتالیزور مشارکت:

محرک اصلی همکاری بین زیمنس، انویدیا و مایکروسافت، شتاب بخشیدن به تحول دیجیتال در بخش صنعتی است. هر شرکت نقاط قوت منحصر به فردی را به عرصه می آورد:

زیمنس: زیمنس تخصص گسترده ای در OT و اتوماسیون صنعتی  دارد. دانش عمیق صنعتی و مجموعه قوی راه حل های صنعتی آن، پایه محکمی برای این همکاری فراهم می کند.

انویدیا: انویدیا با فناوری‌های پیشرفته هوش مصنوعی و HPC خود، قدرت محاسباتی مورد نیاز برای پردازش حجم وسیعی از داده‌های صنعتی را ارائه می‌دهد. پردازنده‌های گرافیکی و چارچوب‌های هوش مصنوعی آن، برنامه‌های تحلیلی پیشرفته و یادگیری ماشینی را ایجاد می نماید.

مایکروسافت: پلتفرم ابری Azure مایکروسافت زیرساخت های مقیاس پذیر و ایمن را برای استقرار برنامه های کاربردی صنعتی فراهم می کند. قابلیت‌های هوش مصنوعی و IoT آن، پتانسیل نوآوری در بخش صنعتی را بیشتر می‌کند.

راه حل های ارائه شده دراین مشارکت: متاورس صنعتی(Industrial Metaverse) و کوپایلوت صنعتی(Industrial Copilot)

از متاورس صنعتی برای ایجاد یک نمایش مجازی از محیط های فیزیکی صنعتی استفاده می کنند.کوپایلوت صنعتی یک دستیار مبتنی برهوش مصنوعی است که بینش ها و توصیه هایی را در زمان واقعی ارائه می دهد. از Copilot صنعتی برای دریافت هشدارها و پیشنهادات بلادرنگ مانند پیش‌بینی خرابی تجهیزات و توصیه اقدامات پیشگیرانه استفاده می‌کنند .متاورس صنعتی و کوپایلوت صنعتی به شرکت ها این امکان را می دهد که عملیات صنعتی خود را در یک محیط مجازی تجسم کنند و با آنها تعامل داشته باشند.

برای ایجاد متاورس و کوپایلوت صنعتی تکنولوژی های زیر توسعه داده شده اند:

زیمنس Xcelerator:

چیستی: یک پلتفرم تجاری بازدیجیتال که اینترنت اشیا، هوش مصنوعی و فناوری دوقلو دیجیتال را ادغام می کند.

چگونه کار می‌کند: شرکت‌ها را قادر می‌سازد تا نسخه‌های مجازی (دوقلوهای دیجیتال) از دارایی‌های فیزیکی ساخته وسپس طراحی ، شبیه‌سازی، تحلیل و بهینه‌سازی را به صورت دیجیتالی ایجاد کنند.

NVIDIA Omniverse:

چیستی: یک پلتفرم توسعه بیدرنگ(real time) برای ساخت و راه اندازی دوقلوهای دیجیتال.

چگونه کار می کند: شبیه سازی های دقیق از محیط های صنعتی را ارائه می دهد که امکان تعامل و تجزیه و تحلیل در زمان واقعی را فراهم می کند.

Microsoft Azure Digital Twins:

چیستی: یک پلتفرم اینترنت اشیا برای ایجاد نمایش های دیجیتالی از سیستم های دنیای واقعی.

چگونه کار می کند: داده ها و تعاملات دوقلوهای دیجیتال را مدیریت می کند و زیرساختی مقیاس پذیر و ایمن را ارائه می دهد.

فرآیند گام به گام اجرای متاورس و کوپایلوت صنعتی:

زیمنس Xcelerator: ایجاد دوقلوهای دیجیتال

ایجاد به صورت آفلاین: زیمنس Xcelerator برای ایجاد دوقلوهای دیجیتالی دقیق از تجهیزات و فرآیندها استفاده می شود. این شامل مدل سازی دارایی های فیزیکی و تعاملات آنها در یک محیط مجازی است.

جمع‌آوری داده‌ها: در طول این مرحله، داده‌ها از سیستم‌ها و حسگرهای موجود جمع‌آوری می‌شوند تا به‌طور دقیق شرایط دنیای واقعی را در دوقلوهای دیجیتال نشان دهند.

شبیه سازی و آزمایش: این دوقلوهای دیجیتال سپس برای شبیه سازی سناریوها و فرآیندهای مختلف به صورت آفلاین استفاده می شوند. این به درک نحوه رفتار سیستم ها در شرایط مختلف بدون تأثیر بر عملیات واقعی کمک می کند.

NVIDIA Omniverse: تست و تحلیل بلادرنگ

ادغام با دوقلوی دیجیتال Digital Twins)): دوقلوهای دیجیتال ایجاد شده در Siemens Xcelerator برای تعامل و تجسم در زمان واقعی در NVIDIA Omniverse ادغام می شوند.

شبیه سازی آنلاین: Omniverse امکان شبیه سازی و تجزیه و تحلیل در زمان واقعی دوقلوهای دیجیتال را فراهم می کند. کاربران می توانند پیکربندی ها، گردش کارها و سناریوهای مختلف را به صورت تعاملی آزمایش کنند.

همکاری و تکرار: چندین ذینفع می توانند در محیط Omniverse همکاری کنند و بر اساس بازخورد و تجزیه و تحلیل آنی، تنظیمات و بهبودهایی را در دوقلوهای دیجیتال انجام دهند.

Microsoft Azure: استقرار و عملیات

Cloud Deployment: هنگامی که دوقلوهای دیجیتال به طور کامل آزمایش و بهینه شدند، در Microsoft Azure مستقر می شوند. Azure Digital Twins یک پلت فرم مقیاس پذیر، ایمن و یکپارچه برای مدیریت این دوقلوهای دیجیتال در فضای ابری فراهم می کند.

نظارت در زمان واقعی: Azure نظارت در زمان واقعی دوقلوهای دیجیتال را قادر می‌سازد، داده‌ها را از عملیات زنده جمع‌آوری می‌کند تا مدل‌های دیجیتالی را به‌طور مداوم به‌روزرسانی و اصلاح کند.

تجزیه و تحلیل و بینش: با تجزیه و تحلیل پیشرفته و قابلیت‌های هوش مصنوعی Azure، شرکت‌ها می‌توانند بینش‌های عملی را از دوقلوهای دیجیتال به دست آورند که باعث بهبود کارایی، نگهداری و عملکرد کلی می‌شود.

نمونه پیاده سازی برای یک شرکت تولیدی

ارزیابی و برنامه ریزی:

یک شرکت تولیدی می بایست به ارزیابی زیرساخت های OT و IT فعلی خود برای شناسایی زمینه های کلیدی برای بهبود بپردازد.

زیمنس Xcelerator:

این شرکت دوقلوهای دیجیتالی خط تولید و تجهیزات خود را با استفاده از زیمنس Xcelerator ایجاد می کند.

برای اطمینان از مدل سازی دقیق، داده ها را از سنسورها و سیستم های موجود جمع آوری می کند.

شبیه سازی های آفلاین برای شناسایی تنگناهای بالقوه و بهینه سازی گردش کار انجام می شود.

NVIDIA Omniverse:

دوقلوهای دیجیتال برای شبیه سازی بلادرنگ به NVIDIA Omniverse وارد می شوند.

مهندسان و اپراتورها سناریوها و پیکربندی های مختلف تولید را در محیط مجازی آزمایش می کنند.

تنظیمات بر اساس شبیه سازی ها برای بهبود کارایی و بهره وری انجام می شود.

Microsoft Azure:

دوقلوهای دیجیتال بهینه شده در Microsoft Azure مستقرمی‌شوند.

این شرکت برای به روز رسانی مداوم دوقلوهای دیجیتال، وردی داده بلادرنگ را از خط تولید فیزیکی تنظیم می کند.

ابزارهای تجزیه و تحلیل Azure بینشی در مورد عملکرد، پیش بینی نیازهای تعمیر و نگهداری و شناسایی مناطق برای بهینه سازی بیشتر ارائه می دهند.

فواید به کارگیری این سیستم:

کاهش زمان از کار افتادگی: تعمیر و نگهداری پیش بینی شده و نظارت در زمان واقعی به جلوگیری از خرابی غیرمنتظره تجهیزات کمک می کند.

تولید بهینه: تجزیه و تحلیل و شبیه سازی مستمر امکان بهبود مستمر در راندمان تولید را فراهم می کند.

صرفه جویی در هزینه: با بهینه سازی فرآیندها و کاهش زمان خرابی، شرکت در هزینه های عملیاتی صرفه جویی می کند.

مقیاس پذیری: پلتفرم Azure تضمین می کند که راه حل می تواند با رشد شرکت و نیازهای در حال تغییرگسترده شود.

 نتیجه:

همکاری زیمنس، انویدیا و مایکروسافت نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در فناوری صنعتی است. آنها با ادغام تخصص خود، راه حل های تحول آفرینی مانند Industrial Metaverse و Industrial Copilot ارائه می دهند که امکان عملیات هوشمندتر و کارآمدتر را فراهم می کند. برای شرکت هایی که به دنبال اجرای این راه حل ها هستند، رویکرد گام به گام ذکر شده در بالا مسیر روشنی را برای تحول دیجیتال و تعالی عملیاتی فراهم می کند.

مطالعه بیشتر در راهنمای جامع هوش مصنوعی در اتوماسیون صنعتی