دوره‌های انقلاب صنعتی 

1- انقلاب صنعتی اول در قرن 18 با اختراع ماشین بخار و مکانیزه‌سازی تولید آغاز شد. تا قبل از آن، تولید نخ و منسوجات به صورت سنتی و با بکارگیری با چرخ‌های ساده انجام می‌شد. ماشین صنعت که اکنون مکانیزه شده است، هشت برابر بیشتر قدرت تولید دارد. البته نیروی بخار قبلاً هم شناخته شده بود، اما استفاده از آن برای مقاصد صنعتی بزرگترین پیشرفت برای افزایش بهره‌وری نیروی کار بود. در این دوره، به جای اینکه بافندگی‌ دستی و با نیروی دست انجام شود، از موتورهای بخار استفاده شد. تحولاتی از قبیل موتورهای بخار باعث ایجاد تغییرات عظیم دیگری می‌شوند زیرا جابجایی انسان و کالا در مسافتهای طولانی در زمان کمتری ممکن شد. در آن زمان مردم شاهد استخراج گسترده ذغال سنگ به همراه اختراع بسیار مهم موتور بخار بودند که دلیل ایجاد نوع جدیدی از انرژی بود که بعداً در سرعت بخشیدن به توسعه راه آهن کمک کرد و باعث تسریع در رشد اقتصاد شد.

2- انقلاب صنعتی دوم در قرن نوزدهم با کشف الکتریسیته و خطوط تولید مونتاژ محور آغاز شد. هنری فورد (1963 - 1863) ایده تولید انبوه را از یک کشتارگاه در شیکاگو گرفت، خوکها که از نقاله آویزان شده‌اند و هر کس فقط بخشی از قصابی حیوان را انجام می‌داد. هنری فورد این اصول را به سمت تولید خودرو سوق داد و به طرز چشمگیری آن را تغییر داد. قبلاً در یک ایستگاه مونتاژ، کل اتومبیل یکجا مونتاژ می‌شد، ولی با الگوگیری از تولید انبوه، وسایل نقلیه بر روی تسمه نقاله حرکت کرده و قسمتهای مختلف به صورت جزئی به آن اضافه می‌شود. این کار باعث شد که سرعت به طرز قابل توجهی افزایش یافته و هزینه‌ها کمتر شود. نتیجه این انقلاب ایجاد موتور احتراق داخلی بود. از دیگر نکات مهم انقلاب صنعتی دوم توسعه تقاضای فولاد، سنتز شیمیایی و روشهای ارتباطی مانند تلگراف و تلفن بود. سرانجام اختراع خودرو و هواپیما در ابتدای قرن بیستم از مهمترین نمادهای انقلاب دوم است. به همین دلیل است که تاکنون نیز انقلاب دوم صنعتی مهمترین آنها به حساب می‌آید.

3- انقلاب صنعتی سوم در دهه 70 در قرن 20 از طریق اتوماسیون بخش‌ها با استفاده از کنترلها و رایانه‌های قابل برنامه‌ریزی آغاز شد. از زمان معرفی این فناوری‌ها، ما قادریم به طور کامل فرآیند تولید را بدون کمک انسان به طور خودکار انجام دهیم. نمونه‌های شناخته شده از این ربات‌ها هستند که امور برنامه‌ریزی شده را بدون دخالت انسان انجام می‌دهند. انقلاب سوم ظهور الکترونیک، ارتباطات از راه دور و البته کامپیوترها را به همراه داشت. از طریق فنآوری‌های جدید، سومین انقلاب صنعتی دروازه سفرهای فضایی، تحقیقات و بیوتکنولوژی را گشود. در دنیای صنایع، دو اختراع مهم کنترل کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC) و ربات‌ها به ایجاد عصر اتوماسیون سطح بالا کمک کرده‌اند.

4- انقلاب صنعتی چهارم در حال حاضر جریان غالب تولید است که با بهره‌گیری از فناوری اطلاعات و ارتباطات در صنعت پدیدار شده است و به عنوان «صنعت 4.0» نیز شناخته می‌شود. بر پایه تحولات انقلاب صنعتی سوم استوار است. سیستم‌های تولیدی که در حال حاضر دارای فناوری رایانه هستند با اتصال به شبکه، گسترش می‌یابند و یک دوقلوی دیجیتالی در اینترنت دارند. این کار، امکان برقراری ارتباط با سایر امکانات و خروجی اطلاعات را فراهم می‌آورند. همه اینها مرحله بعدی در اتوماسیون تولید خواهند بود. شبکه‌سازی سیستم‌ها منجر به «سیستم‌های تولید فیزیکی سایبر» شده و بنابراین کارخانه‌ها هوشمند می‌شوند که در آن سیستم‌های تولیدی، مؤلفه‌ها و مردم از طریق شبکه ارتباط برقرار می‌کنند و تولید تقریباً خودکار است.

اهداف و مزایای صنعت 4.0

اولین هدف آشکار صنعت 4.0 افزایش بهره‌وری از طریق اتوماسیون است. علاوه بر این، صنعت 4.0 باعث کاهش ضایعات و بهبود عملکرد می‌شود که هر دو عامل، جزو عوامل بسیار مهمی در توسعه هستند. همچنین کارخانه‌های هوشمند از طریق نظارت لحظه‌ای، پایداری  تولید را افزایش می‌دهند و سیستم‌های کنترل خودکار هزینه‌های نگهداری کارخانه‌های آینده را کاهش می‌دهند. علاوه بر این، می‌توان دریافت که دیجیتالی شدن باعث افزایش چابکی می‌شود که البته مزیت رقابتی مهمی برای شرکت‌های تولیدی پیشرفته خواهد بود. علاوه بر همه اینها، صنعت 4.0 روابط تجاری موجود و زنجیره ارزش را تغییر خواهد داد. به عبارت دیگر، شرکتهای چابک با آوردن محصولات کاملاً جدید به بازار بر اساس سنجش مواد، مدیریت داده‌ها، داده‌های بزرگ یا اتوماسیون تولید، از مزایای این مرحله برخوردار شوند.

یکی از بزرگترین مطالعات در زمینه دیجیتال سازی توسط موسسه پی.دبلیو.سی در سال 2016 منتشر شد. بیش از 2000 شرکت از 26 کشور در نظرسنجی شرکت کردند. نتیجه این نظرسنجی روشن بود. صنعت 4.0 دیگر یک روند آینده نیست، هم‌اکنون در جریان است. به عنوان مثال، این مطالعه نشان داد که 33٪ از شرکتهای سراسر جهان، امروز در دیجیتالی‌سازی پیشرفته بسر می‌برند. تعداد شرکتهای پیشرفته طی 5 سال آینده تا 72٪ افزایش خواهد یافت. بنابراین، این مدرک روشنی است که نشان می‌دهد مسابقه به سمت دیجیتال‌سازی در جریان است و در آینده نزدیک مناظر جدید رقابتی تعریف می‌شوند. همان مطالعه ادعا کرد که 24 درصد شرکتها معتقدند با سرمایه‌گذاری در دیجیتال‌سازی در پنج سال، کاهش هزینه بیش از 30 درصدی را به همراه داشته است. این تعداد در آسیا حتی بیشتر بود، جایی که 33٪ از شرکتها معتقدند که در 5 سال آینده از مزیت رقابتی قابل توجهی در هزینه‌های تولید برخوردار می‌شوند. اکثر شرکتها ( حدود 60٪) اظهار داشتند که 2 تا 10 درصد از درآمد خود را در دیجیتال‌سازی سرمایه‌گذاری می‌کنند، که بخش فوق‌العاده‌ای از سرمایه‌گذاری‌های تحقیق و توسعه آنها است. پیش‌بینی می‌شود که این سرمایه‌گذاری‌ها در سال 2021 بالغ بر 907 میلیارد دلار سالانه باشد!  یافته جالب دیگر در این بررسی این بود که اگرچه سرمایه‌گذاری‌های تحقیق و توسعه زیاد بود، اکثر شرکت‌ها انتظار دارند سرمایه‌گذاری در صنعت 4.0 طی دو سال بازگردد.

حس‌گری در صنعت 4.0

چگونه می‌توان مواد اولیه را در کارخانه‌های هوشمند آینده حس کرد و اندازه گرفت؟  فناوری های موجود که توسط سیستم‌های اندازه‌گیری، کنترل و اتوماسیون مورد استفاده قرار می‌گیرند، اساساً بر اساس اندازه‌گیری پارامترهای فیزیکی هستند. اندازه‌گیری شکل و فاصله برای ربات‌ها بسیار مهم است، اندازه‌گیری جریان و دما در برنامه‌های کنترل فرآیند، یک کار معمول است. پیشرفت بزرگ بعدی استفاده از اندازه‌گیری اطلاعات شیمیایی در زمان واقعی و استفاده از آنها در تصمیم‌گیری‌های کنترل خودکار است. قبلاً نیز از فنآوری‌های طیفی در تجزیه و تحلیل خارج از خط در آزمایشگاه‌های شیمیایی بهره گرفته شده است. بدیهی است که وقتی اطلاعات کیفی و کمی مواد با حسگرهای مقرون به صرفه و قابل اطمینان تولید شود، کارخانه‌های هوشمند آینده مزایای زیادی کسب خواهند کرد.

قیمت طیف سنج‌های آزمایشگاهی موجود هنوز ده‌ها میلیون‌ تومانی است و  این سیستم‌ها به ندرت امکان استفاده در تجزیه و تحلیل زمان واقعی فرایندهای مداوم را دارند. برخی شرکتها مانند اسپکترال انجینز (Spectral Engines) بستر جدیدی را برای اسکنرها فراهم کرده‌اند که می‌تواند با قیمت بسیار پایین با تحلیل مواد موجود، این اطلاعات را از آزمایشگاه‌ها به کارخانه‌های هوشمند آینده برساند. چندین سال است که شعار این شرکت این است: «عرضه طیف سنج در حد قیمت سنسورها». این موضوع نشان می‌دهد که این شرکت نقش خود را به عنوان یکی از بازیگران صنعت 4.0 بخوبی شناخته و تعریف کرده است.

پلتفرم حسگر‌ها، تنها بخشی از یک سیستم سنجش کامل است. فرصت‌های جدیدی در یادگیری ماشین فراهم است. به احتمال زیاد ما فقط نوک کوه یخ را دیده‌ایم که یادگیری عمیق، محاسبات ابری و یادگیری ماشین در کل محصولات و صنایع کاملاً تغییر دهنده بازی خواهند بود. الگوریتم‌های یادگیری نقش بسیار مهمی را بازی می‌کنند و سنسورهای متصل به ابر نمونه خوبی از قابلیت اتصال اینترنت اشیا «IoT» در آینده است. می‌دانیم که یادگیری عمیق، اطلاعات زیادی را در مورد فرآیندهای تولید آینده فراهم خواهد کرد. به طوری که انقلاب تولید چهارم تعریف شایسته‌ای برای این جهش عظیم صنعت فرآیند خواهد بود. این تغییر به همان اندازه چشمگیر خواهد بود که وقتی رباتها جای خود را در خطوط مونتاژ گرفتند، دیدیم.

دوره جدیدی از کنترل فرآیند

سنسورهای شیمیایی در زمان واقعی، دوره جدیدی از کنترل فرآیند را در چندین صنعت آغاز می‌کنند. صنعت کاغذ نمونه خوبی است. به احتمال زیاد، صنایع دارویی و شیمیایی صنایع بعدی هستند که استقرار حسگرهای هوشمند را به طور گسترده‌تری انجام می‌دهند. به همین صورت انتظار می‌رود فرآیندهای صنعتی مواد غذایی و آشامیدنی نیز در آینده از سیستم عامل‌های حسگر هوشمند نسل بعدی بهره بگیرند. فرصت‌های اندازه‌گیری آینده قطعاً به کنترل رطوبت، اندازه‌گیری عناصر غذایی‌، غلظت اتانول در نوشیدنی‌ها، تحلیل نقطه پایان فرایند دارویی و بسیاری موارد دیگر مربوط می‌شود. نقش الگوریتم‌های پیشرفته یادگیری ماشین، فرصت‌های پیش‌بینی را گسترش می‌دهد ، در صورتی که اپراتور نیازی به دانستن تغییرات پارامترها در جریان تولید نداشته، اما جریان محصول نهایی و نتیجه برایش مهم است، در این صورت جریان تولید توسط ماشین و جریان نتیجه توسط اپراتور نظارت می‌شود. لیست فرصتها بی‌پایان است و بر اساس دانش فعلی، به راحتی می ‌وان گفت که توسعه صنعت، سریعتر از آنچه که تصور می‌کنیم در حال وقوع است.

دیجیتالی شدن عامل اصلی در مفاهیم آینده کارخانه خواهد بود. صنعت 4.0 قرار است چشم‌انداز تمام صنایع مبتنی بر تولید را تغییر دهد. بدیهی است که شکافی برای پر کردن اطلاعات سنسورهای هوشمند با حسگرهای هوشمند وجود دارد. با ترکیب سنسورهای مقرون به صرفه جدید و الگوریتم‌های محاسبات ابری، بسیاری از مشکلات تولید موجود قابل حل است. همانطور که گفته شد، براساس بررسی گسترده بازار توسط پی.دبلیو.سی، جایی که بیش از 2000 شرکت با آنها مصاحبه شد، اکثر شرکتها (72٪) دوست دارند به یک سطح پیشرفته در دیجیتال‌سازی برسند.

مدیریت استراتژیک در دوران «صنعت 4.0»

مدیریت استراتژیک در دوره انقلاب صنعتی 4.0 چگونه است؟ ظهور این پدیده موجب تغییرات در بازارها و محیط اقتصادی و تکنولوژیکی شده است. مدیران و استراتژیست‌ها نیز باید بناچار خود را با این پدیده منطبق کنند. برای آشنایی کامل با این تغییرات، صفحه نسل جدید استراتژیست‌ها: تحول در نقش‌ها و مدل‌ها را بخوانید.