أهم اتجاهات الهندسة الصناعية في عشرينيات القرن الحالي
التركيز على التقنيات الفردية – الروبوتات ، والتصنيع الإضافي ، والصناعة 4.0 ، والذكاء الاصطناعي – دعونا نفكر في الآثار السبعة الأولى لبعض هذه التطورات على مدى السنوات العشر القادمة.
- الحكم الذاتي في كل مكان
من المرجح أن يحدد الذكاء الاصطناعي العقد القادم. لقد بدأت بالفعل في زيادة بصمتها في البرامج الهندسية ، حيث تعمل تطبيقات التصميم التوليدي تلقائيًا على تحسين تصميمات CAD لتناسب التعريف الوظيفي للجزء بشكل أفضل – بما في ذلك كيفية تصنيعه. هناك المزيد في المستقبل.
يعمل بائعو البرمجيات أيضًا على تطوير أنظمة الذكاء الاصطناعي لتقديم المشورة للمهندسين بشأن اختيار المواد والامتثال. وفي الوقت نفسه ، يتيح برنامج أتمتة العمليات الروبوتية (RPA) للروبوتات أن تنفجر من خلال مثل هذه الأعمال الهندسية الكتابية مثل مراجعة أوامر التغيير ، وإدارة فواتير المواد ، والبحث عن فرص لتوحيد الأجزاء بين العديد من المنتجات.
في مصنع Siemens ، تختبر الأنظمة تلقائيًا لوحات الدوائر بينما تقوم أجهزة الكمبيوتر المركزية بتحليل البيانات لمعرفة ما إذا كان من المحتمل أن تبتعد الآلات عن المواصفات. الصورة: سيمنز
يظهر الذكاء الاصطناعي بشكل متزايد في الأنظمة المستقلة. وتشمل هذه المركبات والطائرات بدون طيار ، وكذلك الروبوتات التي توجه الأجزاء في المصانع والمستودعات (والتي قد تحل يومًا ما محل أحزمة النقل) ، والروبوتات التي تقدم الأدوية والإمدادات في المستشفيات. يتيح الذكاء الاصطناعي مجموعة واسعة من المنتجات المعقدة التي تستجيب بشكل مستقل لبيئتها أو الأوامر المنطوقة.
على مدار العقد المقبل ، سيصبح الذكاء الاصطناعي أكثر ذكاءً وأسرع وأكثر دقة. لكن أولاً ، يجب أن تتغلب على الحاجز الضخم: الثقة. سيستغرق الأمر معظم العقد قبل أن يثق أي شخص في طريق سريع مليء بالسيارات المستقلة أو مصنع بملايين الدولارات يتخذ قراراته الخاصة دون دعم بشري.
- بيانات ضخمة أكثر وأفضل
لقد سمع الجميع مصطلح “البيانات الضخمة” حتى الآن ، ولكن معظم التطبيقات تعمل على قدر ضئيل نسبيًا من البيانات يقتصر على آلة أو مصنع أو ردود فعل من أسطول من المنتجات في هذا المجال. هذا يتغير بسرعة ، بفضل الانتشار المتزايد لأجهزة استشعار إنترنت الأشياء (IoT) التي تجعل جمع المعلومات في الوقت الفعلي أسهل وأسهل. أضف إلى تلك الشبكات اللاسلكية 5G ، التي تعد ليس فقط بزيادة سرعات نقل البيانات بعوامل من خمسة إلى 100 ، ولكن لديها معدلات انتقال أقل بكثير من شبكات 4G الحالية.
تجعل السرعات العالية ووقت الاستجابة المنخفض من الممكن القيام بأشياء في الوقت الفعلي لا يمكن تصورها الآن. يمكنهم تمكين التطبيقات من تتبع موقع المركبات ذاتية القيادة والتحكم في سرعتها وموقعها لتحسين حركة المرور على مستوى المدينة. أو يمكنهم تحسين استخدام معدات المصنع ومهامه عبر شبكة لاسلكية.
كما أنها تتيح إمكانية جمع المعلومات من المنتجات في الميدان ومقارنتها بالتوائم الرقمية. في المصانع ، سيمكن هذا المنتجين من مراقبة المعدات لتحسين الإنتاج أو توقع توقف الصيانة. في هذا المجال ، سيسمح للمهندسين بتحديد مدى فشل تصاميمهم في تحسين العمر الافتراضي في المستقبل. من المرجح بشكل متزايد أنه خلال العقد القادم ، سوف يميز المهندسون والمسوقون منتجاتهم بشكل متزايد من خلال الاستخدام الذكي للبيانات التي يجمعونها.
- عالم التوصيل والتشغيل
اليوم ، تعد تقنيات مثل AI و IoT والبيانات الضخمة و 5G والروبوتات المستقلة و blockchain حلولًا قائمة بذاتها. ليس من السهل التأكد من أن مجموعة متنوعة من مستشعرات إنترنت الأشياء يمكنها التحدث مع نظام تنفيذ التصنيع ، والذي بدوره قادر على التحدث مع حزمة تحليلات البيانات المستندة إلى السحابة. يترك هذا المنتجين أمام خيارين: إما أن يجدوا بائعًا يجمع كل هذه القدرات معًا ، على الرغم من أن هذا قد يحبسهم في نظام ملكية واحد وغالبًا ما يكون مكلفًا. أو ، إذا كانوا يريدون مزج أفضل التطبيقات من فئتها ومطابقتها ، فيجب عليهم الدفع للمبرمجين لدمج الأجهزة والبرامج ، بحيث تكون تنسيقات البيانات متوافقة مع النظام.
يخرج الطلاب من حافلة Local Motors Ollie. استخدمت الشركة الطباعة ثلاثية الأبعاد وبرامج الذكاء الاصطناعي لإيجاد مكان مناسب في السوق للنقل داخل الحرم الجامعي. الصورة: لوكال موتورز
هذا سوف يتغير ، وشركات برمجيات هندسية وتصنيعية كبيرة تستعد لذلك. نحن نشهد دفعة نحو توحيد أكبر ، وزيادة قابلية التشغيل البيني ، وعمليات نشر أسرع. ستؤدي هذه التغييرات إلى خفض التكاليف بالنسبة للشركات الأكبر حجمًا لإنشاء أنظمة تغطي مؤسستها بالكامل – وتمكن الشركات الأصغر ذات الموارد الأقل من نشر النطاق الكامل لتقنيات الصناعة 4.0.
- المزيد من المنتجات المعقدة
الناس يريدون المزيد من منتجاتهم وتكنولوجيا المعلومات توفر هذه القدرات. السيارات هي أفضل مثال على هذا الاتجاه. انظر إلى ما هو أبعد من ميزات المستهلك ، مثل الهواتف التي يتم التحكم فيها بالصوت وأنظمة الموسيقى أو
محاور الإنترنت ، والنظر في أنظمة الأمان.
تتولى سيارات اليوم بشكل روتيني عملية الفرملة عندما تبدأ السيارة في الانزلاق أو الاقتراب الشديد من السيارة التي أمامها. يحذرون السائقين عندما يبتعدون عن مسارهم أو إذا كانت هناك سيارة أخرى في النقطة العمياء الخاصة بهم. يتميز بعضها بالقيادة الذاتية بالكامل على الطرق السريعة ، بينما يمكن للآخرين إيقاف سياراتهم بأنفسهم. إذا اعتقدوا أنه من المحتمل حدوث اصطدام ، فقد يقومون حتى بشد أحزمة المقاعد وتعديل وضع المقعد.
سينتشر هذا الاتجاه إلى منتجات أخرى – الروبوتات ، ومعدات التصنيع ، وبرامج التصميم ، والمنتجات الاستهلاكية – حيث نقوم بإنشاء أنظمة لترجمة النية البشرية إلى أفعال. ستبدو مثل هذه الأنظمة الواضحة بشكل بديهي بسيطة للمستخدمين ، ولكنها تمثل تحديات شديدة للمهندسين. يجب على أولئك الذين يبنونها التأكد من أنها آمنة لجميع حالات الاستخدام ، ثم إيجاد طرق لاختبار هذه المنتجات المعقدة بشكل متزايد.
- الصناعات القديمة جديدة مرة أخرى
مصطلح “الاضطراب” هو مصطلح يستخدم بشكل مفرط ويمكن أن يتسبب في توقف الدماغ ، ولكن تكنولوجيا المعلومات تمنح المهندسين طريقة لجعل المنتجات التي كانت متدرجة في السابق جديدة مرة أخرى. خذ على سبيل المثال السيارات. قبل عشر سنوات ، من كان يتخيل أن شركة ناشئة مثل Tesla ستبيع ما يزيد عن 100000 سيارة كل ثلاثة أشهر ويكون تقييم أسهمها أعلى من Toyota أو Daimler أو GM؟ أو أن الشركات الخاصة سريعة الحركة مثل Space X و Blue Origin و Relativity Space وغيرها سوف تتحدى الشركات العملاقة الراسخة مثل Lockheed و Orbital و Arianespace في مركبات الإطلاق؟
نيو اورليانز بعد كاترينا. يتسبب تغير المناخ في حدوث المزيد من الظواهر الجوية القاسية ، والتي سيحتاج المهندسون إلى التخطيط لها. الصورة: خفر السواحل الأمريكي
في كثير من الحالات ، جمعت هذه الشركات الجديدة بين نماذج الأعمال الجديدة والتقنيات الجديدة ، مثل البطاريات القوية بما يكفي لتشغيل مركبة والطباعة ثلاثية الأبعاد لتقليل عدد الأجزاء في الصواريخ بشكل جذري.
هناك أسباب للاعتقاد بأن هذا الاتجاه قد بدأ للتو. خذ على سبيل المثال الروبوتات المستقلة.
اليوم ، يمكن للشركات الناشئة أن تبدأ بعربة تسوق مليئة بأجهزة الاستشعار الجاهزة والأجزاء الميكانيكية ، وإضافة نظام تشغيل روبوت AI (ROS) ، والاستشعار ، ورسم الخرائط ، وهي جاهزة لبدء التطوير. وهذا يفسر سبب وجود المئات من الشركات التي تطلق الآن روبوتات مستقلة لتطبيقات متخصصة تتراوح من تنظيف المبادلات الحرارية إلى صرف الأدوية في المستشفيات. ابحث عن المزيد من الاضطرابات – والفرص – في المجالات الأخرى حيث يصبح الذكاء الاصطناعي أرخص وأكثر توحيدًا.
- أنظمة مرنة
التعقيد بطبيعته غير مستقر. هذا منطقي ، لأنه كلما زادت درجات الحرية في النظام ، زادت فرصة حدوث خطأ ما. ينطبق هذا أيضًا على سلاسل التوريد العالمية ، ومجمعات المصانع ، وأنظمة الاتصالات السلكية واللاسلكية ، والشبكة الكهربائية ، والتي تزداد تعقيدًا لأنها تمتد لاستيعاب مصادر الطاقة الخضراء المتقطعة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.
عاملان يؤديان إلى تفاقم حالات عدم الاستقرار المتأصلة هذه. الأول هو تغير المناخ الذي يجعل الظواهر الجوية القاسية أكثر احتمالا. هذا يعرض البنية التحتية وجميع أنواع المرافق لخطر الفيضانات وأضرار الرياح. والثاني هو انهيار المعاهدات التجارية والتحالفات التي تهدد سلاسل التوريد العالمية. سيتعين على المهندسين أن يأخذوا بشكل متزايد إمكانية حدوث اضطراب في خططهم.
- مهنة متغيرة
كان المهندسون تقليديًا مسؤولين شخصيًا عن المشاريع التي عملوا عليها. اليوم ، مع نمو المنتجات أكثر تعقيدًا ، يعمل المهندسون بشكل متزايد في فرق متعددة التخصصات.
يجب أن يتعاون المهندسون الميكانيكيون مع المهندسين الكهربائيين والإلكترونيين لإضافة قدرات مضمنة ، ومهندسي التصنيع لتحسين التصميم للإنتاج ، والمهنيين في الشراء والتسويق لضمان أن المنتج يلبي التكلفة والخدمة والأهداف الوظيفية. هذا يجعل التصميم أكثر ديمقراطية ، ولكنه قد يؤدي أيضًا إلى تآكل إحساس المهندس بالمسؤولية الشخصية.
ستحتاج المهنة إلى معالجة هذا الأمر في العقد القادم.
كل هذا يحدث على خلفية استمرار الشركات في مرحلة ما بعد الركود بتشغيل فرق هندسية ضعيفة للغاية. خلال فترة الركود ، خفضت الشركات عدد الموظفين ونقل العديد من الأعمال الهندسية إلى دول أقل تكلفة في الخارج. هذا ليس من المرجح أن ينعكس. بدلاً من ذلك ، خلال العقد الجديد ، من المرجح أن تكمل الشركات مهندسيها بأدوات برمجية مدفوعة بالذكاء الاصطناعي للبحث عن إنتاجية أكبر. في الوقت الذي يتعرض فيه مهندسو اليوم لضغوط متزايدة ، فإن المهندسين الأصغر سنًا هم أيضًا في وضع يسمح لهم باتخاذ خطوات كبيرة في المسؤوليات والرواتب مع تقاعد مواليد الجيل القديم.
