يبدأ الإنشاء الصناعي بتكامل العمليات، لا بالروبوتات
غالباً ما يرتبط الإنشاء الصناعي بالمصانع الروبوتية، وخطوط الإنتاج المؤتمتة، وبيئات التصنيع الرقمية بدرجة عالية. لكن الانتقال يمكن أن يبدأ عملياً في مرحلة أبكر بكثير.
سلّطت إحاطة صناعية حديثة استضافتها Built Offsite وMaster Builders Victoria في ملبورن الضوء على نهج أكثر عملية: إذ يمكن لشركات الإنشاء أن تُصنّع عملياتها تدريجياً من خلال تحسين التصميم الرقمي، وتنسيق التصنيع، وتدفق المواد، وعمليات الإنتاج قبل القيام باستثمارات كبيرة في الروبوتات.
من منظور الأتمتة الصناعية، يُعد هذا تمييزاً مهماً. فالأتمتة ليست نقطة البداية. بل إن تعريف العمليات، والمنتجات القابلة للتكرار، وبيانات الإنتاج المنظَّمة هي الأساس الذي يمكن بناء الأتمتة عليه لاحقاً.
تُنشئ الهندسة الرقمية الطبقة الأولى من التصنيع الصناعي
قدّم فرانك دافيرن من hsbcad التصميم الرقمي بوصفه إحدى أكثر نقاط الدخول سهولة.
يمكن لنموذج مبنى ثلاثي الأبعاد أن يحتوي على معلومات معمارية وإنشائية وتصنيعية ضمن سير عمل رقمي مترابط. وبدلاً من التعامل مع الرسومات بوصفها مستندات منفصلة، يصبح النموذج مصدراً لبيانات الإنتاج يمكنه دعم ملفات القطع باستخدام CNC، وتعليمات المناشير، وبرامج الروبوتات، وقوائم المواد، ورسومات الورشة، ومعلومات التركيب.
يشبه هذا النهج بنية البيانات المستخدمة في الأتمتة الصناعية الحديثة. فلا يمكن أتمتة آلة بفاعلية إذا كانت معلومات الإنتاج التي تدخل إليها غير متسقة أو غير مكتملة. وينطبق المبدأ نفسه على تصنيع الإنشاءات.
لذلك، تتجاوز قيمة النموذج الرقمي حدود التصور المرئي. فعندما تُنظَّم بيانات التصميم بشكل صحيح، يمكنها ربط القرارات الهندسية بالتصنيع ومراقبة الجودة والجدولة والخدمات اللوجستية والتركيب.
يكتسب مفهوم المصدر الواحد للحقيقة أهمية خاصة. ففي كل مرة تُنقل فيها المعلومات يدوياً بين الرسومات المعمارية والوثائق الإنشائية ورسومات التصنيع وأنظمة الإنتاج، تنشأ فرصة لدخول أخطاء أو حالات عدم اتساق إلى العملية.
يمكن أن يؤدي تقليل هذه الانقطاعات في المعلومات إلى فوائد حتى قبل تركيب روبوت واحد.
ينبغي أن يؤثر DfMA في التصميم قبل بدء التصنيع
كانت إحدى أقوى الرسائل الواردة في الإحاطة هي أنه ينبغي النظر في الإنشاء الصناعي خلال مرحلة التصميم، بدلاً من إضافته بعد اكتمال أعمال التصميم التقليدية.
يغيّر التصميم من أجل التصنيع والتجميع، أو DfMA، السؤال من «كيف يمكن تصنيع هذا المبنى؟» إلى «كيف ينبغي تصميم هذا المبنى بحيث يكون التصنيع والتجميع فعالين؟»
هذا التمييز مهم لمهندسي الأتمتة لأن أداء المعدات يتأثر بدرجة كبيرة بتصميم المنتج.
تؤثر الأبعاد، وهندسة المكونات، والمواد، وطرق الوصل، والسماحات، وأحجام الإنتاج، ومتطلبات النقل، جميعًا في إمكانية توحيد عملية التصنيع أو أتمتتها.
تؤدي محاولة أتمتة منتج غير موحد جيدًا عادةً إلى أعمال هندسية مكلفة تدور حول عملية غير فعالة. والتسلسل الأفضل هو توحيد المنتج أولًا، وتحقيق استقرار عملية التصنيع ثانيًا، ثم أتمتة العمليات المناسبة ثالثًا.
لدى أستراليا بالفعل قاعدة تصنيع موزعة
جادلت Kerstin Gentle من جمعية مصنّعي الهياكل والجمالونات الأسترالية بأن قطاع الهياكل والجمالونات القائم في أستراليا يوفر أساسًا مهمًا للبناء الصناعي.
يضم القطاع بالفعل مئات منشآت التصنيع ذات قدرات راسخة في الهندسة الإنشائية، والتصنيع المسبق، ومناولة المواد، والخدمات اللوجستية، وإنتاج المكونات.
يشير هذا إلى أن البناء الصناعي لا يتطلب بالضرورة إنشاء منظومة تصنيع جديدة بالكامل.
وبدلًا من ذلك، يمكن للمصنعين الحاليين زيادة نسبة العمل المنفذ في بيئات مصانع خاضعة للرقابة تدريجيًا.
يشبه هذا استراتيجية أتمتة المنشآت القائمة في التصنيع الصناعي. وبدلًا من استبدال منشأة إنتاج بأكملها، يمكن للمصنعين تحديد العمليات المتكررة، وإدخال أنظمة التحكم الرقمية ومعدات الإنتاج، وتحسين مناولة المواد، وربط العمليات الفردية تدريجيًا.
وعندئذ تظل القوى العاملة الحالية والمعرفة التصنيعية جزءًا من النظام.
ينبغي أن تتبع الأتمتة نضج الإنتاج
وصف Ola Skoglund، الرئيس التنفيذي للعمليات في Randek، التصنيع الصناعي بأنه مسار تدريجي وليس وجهة واحدة.
ربما يكون هذا هو الدرس العملي الأهم للمصنعين الذين يفكرون في الأتمتة.
قد يبدأ النشاط التجاري برسومات رقمية ووثائق إنتاج أفضل. ثم يمكنه إدخال آلات مخصصة للعمليات المتكررة، تليها معدات إنتاج متصلة، ومناولة آلية للمواد، وخلايا روبوتية، وفي النهاية خطوط إنتاج أكثر تكاملًا.
يتيح هذا النهج المرحلي تقييم كل استثمار في ضوء متطلبات الإنتاج الفعلية.
من منظور هندسة الأتمتة، يُعد هذا أفضل من شراء معدات معقدة قبل تحديد المنتج وحجم الإنتاج وتسلسل العمليات على نحو سليم.
الروبوت لا ينشئ تلقائيًا نظام تصنيع فعالًا. فإذا كانت بيانات التصميم الأولية غير متسقة، ووصلت المواد بشكل غير متوقع، وتغيرت تسلسلات الإنتاج باستمرار، فقد تؤدي الأتمتة ببساطة إلى تشغيل عملية غير فعالة بسرعة أكبر.
العمليات المتكررة والخطِرة أهداف طبيعية للأتمتة
لا تتمتع كل مهمة إنشائية بالإمكانات نفسها للأتمتة.
وتُعد العمليات التي تنطوي على التكرار، أو الرفع الثقيل، أو هندسة مكوّنات يمكن التنبؤ بها، أو ظروف عمل خطرة، مناسبة بوجه خاص للميكنة والروبوتات.
يمكن للآلات المستقلة تحسين قابلية التكرار والاتساق البُعدي، بينما تستطيع الخلايا الآلية تقليل مقدار العمل المجهد بدنياً المطلوب من المشغّلين.
ومع زيادة حجم الإنتاج، يمكن أن تصبح هذه الآلات الفردية مكوّنات لنظام تصنيع أكبر.
وهذا ينشئ مساراً أكثر واقعية للأتمتة: ميكنة المهمة المتكررة أولاً، واكتساب خبرة الإنتاج، وتحقيق استقرار العملية، ثم تحديد ما إذا كان التكامل الإضافي يحقق قيمة كافية.
سيصبح ترابط البيانات أكثر أهمية من الآلات الفردية
تمتد الفرصة طويلة الأجل إلى ما هو أبعد من آلات CNC أو الروبوتات الفردية.
عندما تُربط معلومات التصميم الرقمية، وتخطيط الإنتاج، وتعليمات الآلات، وسجلات الجودة، وبيانات التركيب، يمكن للمصنّعين البدء في تطوير بيئة إنتاج رقمية حقيقية.
ويصبح السؤال الهندسي المهم حينها هو كيفية انتقال المعلومات عبر النظام.
وقد تتمكن منشأة مستقبلية للإنشاء الصناعي من ربط نماذج معلومات المباني بأنظمة تنفيذ التصنيع، والتحكم في الآلات، وجدولة الإنتاج، وفحص الجودة، واللوجستيات.
هذا لا يعني أن كل مصنع يحتاج فوراً إلى بنية متكاملة بالكامل للصناعة 4.0. بل يعني أنه ينبغي للشركات تجنّب استثمارات تقنية تنشئ أنظمة معلومات معزولة لا يمكنها التواصل مع بعضها لاحقاً.
تظل مهارات الإنشاء الحالية مهمة
لا تؤدي زيادة الأتمتة إلى إلغاء الحاجة إلى المعرفة بالإنشاءات.
قد تتولى الآلات عمليات القطع أو التموضع أو التثبيت أو مناولة المواد، لكن لا يزال يتعين على العاملين فهم الخصائص الفيزيائية للمكوّنات التي تُنتج، وكيف تصبح هذه المكوّنات في نهاية المطاف جزءاً من مبنى.
وهذا يفرض متطلبات مختلفة للقوى العاملة، وليس مجرد قوى عاملة أصغر حجماً.
قد يحتاج المشغّلون بشكل متزايد إلى مهارات في تشغيل الآلات، وأنظمة الإنتاج الرقمية، والصيانة، والتشخيص، ومراقبة الجودة، مع الاحتفاظ بالمعرفة العملية بعمليات الإنشاء.
بالنسبة إلى المصنّعين، قد تصبح الخبرة في الإنشاءات مقترنة بالقدرة على الأتمتة أكثر قيمة من أيٍّ من المهارتين بمفردها.
تحتاج مسؤولية سلسلة التوريد إلى تحكم رقمي أفضل
كما تناولت الإحاطة مسألة مهمة تتعلق بالمسؤولية أثناء انتقال المعلومات بين المصممين والمصنّعين والبنّائين وفرق التركيب.
يمكن لسير العمل المتصل رقمياً أن يقلل من تجزؤ المعلومات، لكنه يجعل أيضاً ملكية البيانات والتحكم في الإصدارات أكثر أهمية.
إذا تغيّر التصميم بعد إنشاء معلومات التصنيع بالفعل، فيحتاج النظام إلى آلية واضحة لتحديد الإصدار، وتحديد المكوّنات المتأثرة، ومنع وصول بيانات الإنتاج القديمة إلى أرضية المصنع.
وهذه مشكلة مألوفة في الأتمتة الصناعية. فمراقبة الإصدارات وإدارة التغييرات وإمكانية التتبع أمور أساسية عند استخدام البيانات الهندسية للتحكم في الإنتاج الفعلي.
سيحتاج البناء الصناعي إلى ضوابط مماثلة مع ازدياد انتشار التصنيع الرقمي.
ينبغي أن يسبق مبرر الأعمال مبرر الأتمتة
ومن أكثر الاستنتاجات فائدة من الإحاطة الإعلامية في ملبورن أن الاستثمار في الأتمتة ينبغي أن يستند إلى مبرر تجاري محدد بوضوح.
يحتاج المصنّعون إلى فهم ما ينتجونه، وعدد مرات إنتاجه، ومستوى التوحيد الممكن، وقيود الإنتاج التي تحد من الطاقة الاستيعابية.
عندها فقط يمكن تحديد المستوى المناسب من الأتمتة.
بالنسبة إلى مُصنّع منخفض حجم الإنتاج ومنتجاته شديدة التباين، قد توفر محطة عمل مرنة قيمة أكبر من خط مؤتمت بالكامل. أما المُصنّع الذي ينتج كميات كبيرة من عناصر الجدران أو الأرضيات أو الأسقف الموحّدة، فقد تصبح الآلات المتخصصة والأنظمة الروبوتية مجدية اقتصادياً.
لذلك تتحدد التكنولوجيا المناسبة وفق العلاقة بين المنتج والعملية وحجم الإنتاج، وليس وفق مدى تطور الروبوت المتاح.
البناء الصناعي هو تحول في التصنيع
وتتمثل الأهمية الأوسع للنقاش الذي جرى في ملبورن في أنه لا ينبغي النظر إلى البناء الصناعي ببساطة على أنه «بناء باستخدام الروبوتات».
ومن الأفضل فهم ذلك على أنه تحول تدريجي من إنتاج مجزأ قائم في مواقع العمل إلى نموذج تصنيع أكثر تحكماً.
تُنشئ الهندسة الرقمية هيكل المعلومات. وتؤسس المنتجات الموحّدة لقابلية التكرار. ويربط التصميم من أجل التصنيع والتجميع (DfMA) بين القرارات الهندسية ومتطلبات الإنتاج. وتحسّن معدات التصنيع اتساق العمليات. وتعالج الأتمتة العمليات التكرارية المناسبة. وأخيراً، يمكن للأنظمة المتصلة أن تربط التصميم والإنتاج والجودة والخدمات اللوجستية ضمن سير عمل أكثر تكاملاً.
لذلك لا يمثل الروبوت سوى مكوّن واحد من البنية الشاملة.
بالنسبة إلى كثير من شركات البناء، قد تكون الخطوة الأولى الأكثر فاعلية أقل إثارة بكثير: توحيد المنتج، ورقمنة المعلومات، وقياس العملية، وتحديد العملية التي تستحق الأتمتة فعلاً.
