תעשייה 4.0 - העתיד של היום: שיפור הרווח המוצר והשירות בעזרת הטכנולוגיה

במאמר זה אציג את היתרון של תעשייה 4.0, אסביר מה היא בעצם תעשייה 4.0, ומדוע כדאי לנו לאמץ שיטה זו.

מה זו תעשייה 4.0 או בשמה המלא המהפכה התעשייתית הרביעית?

תעשייה 4.0 (INDUSTRY 4.0) היא תפיסה ארגונית לניהול מפעל חכם, תוך התבססות על יכולות תקשורת וממשקים בין מכונות, מערכות בקרה ניהול ושליטה - במפעל, בשרשרת האספקה, באחזקה ועוד.

כדי להבין את המשמעות של המהפכה התעשייתית הנוכחית יש להבין את התפתחות המהפכות התעשייתיות הקודמות, שמצביעות על הכיוון שהמהפכה התעשייתית הרביעית מכוונת אליו (שקף 1):

• המהפכה התעשייתית הראשונה התרחשה בשנת 1784:
  המהפכה התעשייתית הזו אפשרה הקמת בתי מלאכה שהתבססו על ייצור מכני וידני, כאשר הכוח המניע את התעשייה היו כוח המים והקיטור. הנול המכני הראשון שהומצא באנגליה בשנה זו מציין את תחילת התקופה. מיכון הייצור והמעבר מעבודת כפיים לייצור בעזרת מכונות הוא הבסיס של התעשייה המודרנית.
• המהפכה התעשייתית השנייה התרחשה בשנת 1870:
  רתימת החשמל ככוח המניע לייצור, וכן שימוש בחגורת המסוע בתעשייה, שהומצאה בתקופה זו. המהפכה התעשייתית השנייה איפשרה הקמת מפעלים המסוגלים לייצר בקצב גבוה בהשוואה לייצור הידני. זו בעצם תחילת הייצור ההמוני, העלאת התפוקות והתפתחות תורות הייצור והניהול במפעל תעשייתי (לדוגמה התפתחות תעשיית הרכב).
• המהפכה התעשייתית השלישית התרחשה בשנת 1970:
  בשנת 1969 הומצא הבקר המתוכנת הראשון. הוכנסה אוטומציה למפעלים, שאפשרה פעילות ייצור אוטומטית, מדויקת, חסכונית במשאבים. המחשב חדר לתעשייה. מאוחר יותר, תוכנות פשוטות וחכמות יותר נכנסו יותר ויותר לתעשייה.
  תורות ניהול מתקדמות נכנסו לקראת המאה ה-21, תקופת התפתחות הסטארטאפים וטכנולוגיות מתקדמות כמו העברת נתונים בקצב גבוהה והתפתחות האינטרנט.
• המהפכה התעשייתית הרביעית החלה בעשור השני של המאה עשרים ואחת:
  אנו נמצאים בליבה של מהפכה זו.
  המושג הומצא בשנת 2011 בפרויקט אסטרטגיית ההיי-טק של ממשלת גרמניה, המקדם את מחשוב הייצור. התפיסה שכל מרכיבי המפעל יהיו מחוברים ביניהם, וידברו זה עם זה.

מה הן התועלות המרכזיות של תעשייה 4.0?

התועלות המרכזיות של מהפכה זו הן בקרה וניהול בזמן אמיתי, מהירות תגובה, דיוק והעלאת תפוקות.

אבל בעצם תפיסת תעשייה 4.0 משיגה הרבה יותר: רמת איסוף הנתונים, עיבודם, חיזוי ואופטימיזציה, גורמים להתייעלות מהותית . בשקף 2 ניתן לראות את ההבדל המהותי בין תעשייה 3.0 לתעשייה 4.0.

חיבור קווי הייצור והבקרים למערכת דיווח ושליטה בזמן אמת. קבלת נתונים אמינים ומדויקים, קבלת החלטות על ידי אינטליגנציה מלאכותית, תגובה מהירה לכיוון והפעלת הקו. חיזוי תקלות ומניעתן. במפעלים שהכניסו או שידרגו מערכות כאלו הושגו שיפורי ביצועים של עשרות אחוזים. מערכות אלו לרוב מחזירות את השקעתן בחודשים ספורים.

לדוגמא: מכונית אוטונומית שלא ישתלטו עליה מרחוק. ברור היום שהמכונית האוטונומית תוכל לנוע בבטחה רק אם תהיה מחוברת למרכיבים שונים לאורך הדרך כמו מצלמות או מכוניות אחרות.

למה חשוב לאמץ את המהפכה התעשייתית 4.0?

התחרות הגוברת העלתה את הצורך בגמישות ותגובה מהירה. התפישה של "הלקוח נמצא במרכז" וראייה גלובלית מכתיבים לנו: מהירות תגובה, שקיפות, תקנים מחמירים (גם במדינות ואזורים שונים). חיי מוצר קצרים יותר.

בין השאר, הטמעה של תעשייה 4.0 מספקת למפעל את היתרונות החשובים הבאים:

• יישום תהליכי יצור חדשים בזמן קצר - משלב ההחלטה במפעל, ועד שלב הייצור השוטף. 
• תהליכי ייצור חדשים יאפשרו ייצור מוצרים מורכבים יותר, יישום חדשנות בזמן קצר יותר.
• הגדלת היעילות המפעלית - אופטימיזציה - חיסכון והתייעלות אנרגטית, ניהול רצפות הייצור, ממשקים ישירים למערכות ERP וניהול המשאבים וחומרי הגלם.
• שימוש באינטליגנציה מלאכותית וביג דאטה לגמישות ומהירות תגובה.
• ניטור, איתור וחיזוי בעיות בתפוקות ונתונים בזמן אמת.

 10 גורמי המפתח שמשפיעים הטמעת תעשייה 4.0

1. הגדלת התפוקה - יכולות הטכנולוגיה מאפשרות למתקנים לייצר מהר יותר תוך הקצאת משאבים מדויקת.
2. הגדלת היעילות - הגדלת מדד OEE, הורדת פחתים, שיפור האיכות, שימוש יעיל יותר במשאבים, קיצור זמן השבתה.
3. שיקוף ידע ופעולה - שקיפות נתונים בין המחלקות, והאגפים, שיתוף פעולה להשגת היעדים.
4. גמישות וזריזות - עקב ניתוח הנתונים וחיזוי ניתן לקצר אצוות, לשנות מוצרים, פיתוח מהיר, Just in Time.
5. התאמה - תאימות התהליכים, תהליך יותר אוטומטי, עקיבות, בדיקות איכות, רישום נתונים אוטומטי (הגברת אמינות הנתונים).
6. שיפור חווית הלקוח - קיצור זמני אספקה, האצת זמן פיתוח מוצר, התאמה אישית לדרישות הלקוח.
7. הפחתת עלויות - לטווח הארוך בעזרת אוטומציה, שילוב מערכות וניהול נתונים, חיזוי מדויק ותיקון.
8. הזדמנויות לחדשנות - שינוי תהליכי ייצור ובקרה, שימוש בטכנולוגיות חדשות.
9. הכנסות ורווחיות גבוהות יותר.
10. החזר קצר על ההשקעה ROI - ברוב החברות שמיישמות תעשייה 4.0 ההחזר מהיר חודשים ספורים.

פוטנציאל השיפור בביצועי החברות בעזרת תעשייה 4.0 הוא גדול מאד.

מדדים לדוגמה:

• תוספת ממוצעת לפריון 
• ירידה בזמן השבתת מכונות לא מתוכננת 
• חיסכון בעלויות החזקת מלאי 
• חיסכון בעלויות תחזוקה
• חיסכון בבקרת איכות
• דיוק תחזיות
• האצת Time to market 

בכל המדדים האלו, ובאחרים, השיפורים הם לעתים משמעותיים עד כדי עשרות אחוזי שיפור לכל מדד.

התפוקות בארץ נמוכות בכ- 22% לעומת מפעלים דומים באירופה.
תעשייה 4.0 יכולה לצמצם את הפער הנ״ל, וליצור לנו יתרון תחרותי.

גורמי ההצלחה המרכזיים בהטמעת תעשייה 4.0 במפעל

ישנם מס' גורמים שמשפיעים באופן המשמעותי ביותר על הטמעת הכלים והתפיסה של תעשייה 4,0 במפעל, לטוב ולרע:

1. איסוף נתונים - נתוני זמן אמת, איכות נתונים ואמינותם.
2. שקיפות ושיתוף - שיתוף כל רמות העובדים תורם למעורבות ותאום יותר טוב בין מחלקות.
3. איכות ניתוח וחיזוי - שימוש בנתונים לקבלת החלטות, מערכות מומחה, Big Data, AI.
4. אימוץ תהליכי חדשנות - עקב התחרותיות הקשה נדרשת התייעלות וחדשנות מתמשכת.

סיכום

המהפכה מיועדת להוביל ל"מפעל החכם", בו ניתן יהיה לקבל מידע רלוונטי לגבי שרשרת האספקה ונתונים בזמן אמת על הייצור והמשאבים, אשר יאפשרו גמישות בהחלטות ביחס לקווי הייצור.
המפעל החכם יוכל להימדד במדדי איכות, יוכל לשנות את ייעודו במהירות, ולהכיל חידושים בקווי הייצור בהתאם לדרישות השוק העולמי והצרכני.
שילוב בין רובוטיקה לאוטומציה. שימוש בכמויות מידע גדולות הנאספות מהמערכות ומעובדות בזמן אמת.

המאמר פורסם לראשונה בבלוג של איציק לב וחברת Lev TurnAround.

על כותב המאמר:

איציק לב, מהנדס מכונות רובוטיקה ובקרה תואר ראשון ושני, ומנהל עסקים. ב- 30 שנה אחרונות כיהנתי במגוון תפקידים בתעשייה וב- 17 שנים אחרונות כמנכ״ל של חברות בארץ ובעולם. ב-5 השנים האחרונות מייעץ לחברות בתחום תעשייה 4.0 התייעלות ושיפורים.

איציק לב
נייד: 054-4546893
Lev-TurnAround.com :Domain
Levturnaround@gmail.com :Mail