Table of Contents
وقد شهدت التشغيل الآلي الصناعي تحولا عميقا على مدى العقود العديدة الماضية، تتطور من آلات صلبة ذات أغراض واحدة إلى نظم تكيفية عالية تدمج القدرات المعرفية البشرية مع الدقة الآلاتية، ويكمن في صميم هذا التطور التعاون بين البشر - وهو نموذج يعمل فيه المشغلون البشريون والنظم الآلية بشكل متكرر من أجل تحقيق أفضلية في عمليات التصنيع.
الخلفية التاريخية للتلقائية الصناعية
وقد بدأت رحلة التشغيل الآلي الصناعي بالثورة الصناعية الأولى في أواخر القرن الثامن عشر، حيث حلت الطاقة المكننة محل العمل اليدوي من خلال آلية محركة بالماء والبخار، واستحدثت الثورة الصناعية الثانية خطوطا للإنتاج والتجمع الجماعيين، مع توفير الطاقة الكهربائية لزيادة الاتساع والتماسك، حيث قامت الثورة الصناعية الثالثة، أو الثورة الرقمية، بجلب أجهزة التحكم المنطقي القابلة للبرمجة، وأجهزة التحكم الرقمي في منتصف القرن العشرين.
وقد شكلت الصناعة الصناعية الرابعة نقطة تحول، حيث ادماج النظم الفيزيائية السيبرانية، وشبكة الأشياء، والحساب السحابي، أصبحت الآلات مترابطة ومحركة للبيانات، ومع ذلك، فإن التنفيذ المبكر للصناعة رقم 4.0 كان يتبع في كثير من الأحيان مصانع للطفرات حيث كان الوجود البشري محدوداً، وهذا النهج كان محدوداً: الحالات غير المتوقعة، والأوضاع الشاذة النوعية، والقرب من البشر، والحاجة إلى المرونة.
ومن المعالم الرئيسية وضع بروتوكولات رصد وقف العمل بالسرعة/الفصل، تُرصد في مجال السلامة، مما مكّن الروبوتات من العمل إلى جانب البشر دون حراسة واسعة النطاق، وقد وفر إطلاق المعيار 10218 و15066 من معايير المنظمة الدولية لتوحيد المقاييس مبادئ توجيهية لتطبيقات آلية تعاونية، والتعجيل بالتبني، وبحلول عام 2020، شكلت الأجهزة الآلية التعاونية قطاعاً متنامياً سريعاً من سوق الروبوتات، مع تطبيقات في التجمع، والمناولة المادية، والتفتيش الجيد النوعية.
دور التعاون بين الإنسان والملاحين في الكفاءة الصناعية
فالتعاون بين البشر والآلات ليس أسلوبا واحدا للتفاعل؛ بل إنه يمتد من التعايش البسيط إلى التعاون الكامل، وفي التعايش، يتقاسم البشر والآلات مكان عمل، بل يعمل على مهام منفصلة، وعلى مستوى التعاون، يتقاسمون هدفا مشتركا ويمكن أن يقطعوا عن العمل أو الأدوات، ويستلزم التعاون الحقيقي تنفيذ مهام متزامنة يقوم فيها الإنسان والآلات على تكييف أعمالها استنادا إلى مدخلات بعضها البعض في الوقت الحقيقي.
فالأصداف توفر السرعة والتكرار والقوة، ويمكن أن تعمل على مدار الساعة دون الإرهاق، وأن تؤدي عمليات اختيار المواقع بدقة، وأن تعالج المواد الخطرة، إذ يوفر البشر مرونة إدراكية - فهم يُقرون بأنماط، ويتخذون قرارات مدروسة، ويتكيفون مع السيناريوهات الجديدة، كما يديرون تسلسلات تجمعية معقدة حيث يكون التحلل والارتداد الحس حاسما، ويجمع بين هذه القوى، ويحقق المصانع سلامة أعلى من خلال الحفاظ على الجودة.
ففي التجمعات السيارات مثلاً، يساعد المزروعون العمال في مهام مثل تركيب الأبواب الثقيلة أو تطبيق السطوح، مما يقلل من الضغط البدني والوقت الذي يستغرقه الدورة، ويرصد الإنسان العملية العامة ويتدخل عندما تنشأ حالة غير عادية - مثل جزء من عدم المساواة أو نقص المواد، وكثيراً ما يؤدي هذا النهج الهجين إلى مكاسب في الإنتاجية تتراوح بين 20 و40 في المائة مقارنة بعدد من الدراسات اليدوية أو الآلية بالكامل، كما هو موثق.
العناصر التكميلية في العمل
وهناك مثال ملموس على صناعة الإلكترونيات حيث تضع آلات تكنولوجيا سطح الأرض آلاف المكونات في الساعة، وهذه الآلات تتسم بالكفاءة العالية ولكنها لا تستطيع معالجة المكونات غير القانونية أو التغييرات في التصميم في اللحظة الأخيرة، ويقوم المشغلون البشريون بتفتيش أماكن العمل، وإعادة العمل بالمفاصل المعيبة، والتكيف مع التغيرات الهندسية، ويقلل التعاون من معدلات العيوب بأكثر من 30 في المائة مع الحفاظ على الناتج العالي، كما أنه في حالة عمليات التخزين، فإن المشغلين الآليين المستقلين يتعاملون مع السلع.
فوائد التعاون بين البشر والملحقين في مجال الكفاءة
وتتجلى المكاسب الناتجة عن زيادة الكفاءة من لجنة التنسيق بين الوزارات في عدة أبعاد قابلة للقياس، ويلي ذلك دراسة الفوائد الرئيسية، وكل منها مدعوم بتنفيذات العالم الحقيقي.
1 - زيادة النواتج التشغيلية
ومن خلال تحميل المنافذ المتكررة والمنخفضة السرعة على الآلات، يمكن للعمال البشريين التركيز على الأنشطة ذات القيمة المضافة، وفي خطوط التجمع، يقوم هؤلاء الأشخاص بالتغذية الجزئية والتسريع بينما يتولى البشر الأسلاك المعقدة أو التعديلات النهائية، ويقلل هذا التقسيم من فترات الدورات والاختناقات، وقد أفادت دراسة حالة من أحد المصنّعين الإلكترونيين الرئيسيين بحدوث زيادة بنسبة 35 في المائة في الإنتاج بعد نشر قوسينات مجتمعية إلى جانب مشغِّرين.
2- تحسين نوعية المنتجات واتساقها
وتخفف الآلات من حدة التسامح الدقيق والحركة المتسقة، وتخفف من التقلبات، وفي الوقت نفسه، فإن مراقبة الجودة البشرية التي تدعمها نظم الرؤى الآلية - يمكن أن تصاب بالعيوب التي قد تلحق الخوارزميات وحدها، وتنتج عن ذلك زيادة غلة المقطع الأول وقلة عدد حلقات العمل، وتظهر البيانات المستمدة من صناعة السيارات أن المحطات التعاونية تحقق معدلات عيوب تقل عن 10 أجزاء لكل مليون، مقارنة بما يصل إلى 100 جزء للعمليات اليدوية بالكامل.
3 - تحسين سلامة العمال وعلمهم
ويصمم الآليون التعاونيون بملامح الأمان المتأصلة: القوة التي تحد من الحواف المدورة، وقدرات الاستشعار، ويتحملون مهاماً شاقة أو خطرة إرغاماً - رفع الأحمال الثقيلة، والتلويث المكرر، والعمل في الإصابات المهنية التي تصيب المرتفعات، وفي السوقيات، كثيراً ما تعالج الاختلال والمهام التي تُعتبر جزءاً كبيراً من الاضطرابات(70).
4 - زيادة المرونة التشغيلية
وعلى عكس التشغيل الآلي الصلب، الذي يتطلب إعادة تصميم طويلة لمجالات تغيير المنتجات، يمكن إعادة تشكيل النظم التعاونية للمناخ البشري بسرعة، ويمكن للمشغلين إعادة برمجة الكوبات باستخدام واجهات غير ملائمة أو البرمجة الرائدة، مما يتيح للقابلية التخديرية وجود متطلبات أساسية في الأسواق الحديثة، حيث أفاد أحد صناع السلع الاستهلاكية بأن الشركة تتيح تغيير الوقت من ساعتين إلى آخر.
5 - انخفاض عدد ساعات العمل والصيانة
أما التحليلات الافتراضية، التي تُستخدم بواسطة التعلم الآلي، فترصد صحة المعدات ومشغلات الإنذار قبل حدوث الفشل، ثم يقوم البشر بأعمال الصيانة المستهدفة، ويتجنبون التوقف غير المخطط له، وعلاوة على ذلك، ونظرا لأن الآلات الصناعية أقل تعقيدا من الروبوتات الصناعية التقليدية، فإن لديها عناصر أقل يمكن أن تفشل، وهذه العوامل مجتمعة، تحسن فعالية المعدات عموما بنسبة تتراوح بين 10 و 20 في المائة في العديد من التنفيذات.
تيسير التعاون بين البشر والملحقين
وقد طورت عدة تكنولوجيات تمكينية من المبادرة من مفهوم إلى واقع عملي، وتعمل هذه التكنولوجيات معاً على تهيئة بيئات تعاونية آمنة ومناسبة وذكية.
الروبوتات التعاونية (الكبوتات)
وعلى عكس الروبوتات الصناعية التقليدية التي تعمل خلف أقفاص، فإن الكوبات مصممة لتقاسم الحيز مع البشر، وهي تحتوي على مواد خفيفة الوزن، وأسطح مطوّرة، وضوابط مُحكمة بالسلامة تحد من السرعة والقوى عند الاتصال، ويمكن أن تقدم الجهات الصانعة الرائدة مثل الجهاز العالمي للأجهزة، ومؤسسة FANUC، وشركة KUKA، التي تستخدم قدرات حمولة من 3 كيلوغرامات إلى 16 كيلوغراما، والتي يمكن أن تكون مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات.
الاستخبارات الفنية والتعلم الآتي
وتسمح منظمة العفو الدولية للآلات برؤية بيئتها واتخاذ القرارات والتعلم من التجربة، وتتعرف نظم الرؤية الحاسوبية على الأجزاء وتتحقق من العيوب، بينما تتيح عملية تجهيز اللغات الطبيعية للمشغلين إعطاء أوامر صوتية، وتُعزز التعلم على الوجه الأمثل مسارات الروبوتات استنادا إلى التغذية المرتدة البشرية، وتكيفها مع التغيرات في تسلسل التنسيب أو التجمع الجزئي، مثلا، يمكن لليد اليدوي المزود بالكهرباء أن يتعلم على نحو أفضل عملية رصد.
أجهزة الاستشعار المتقدمة والفولط
وتوفر أجهزة الاستشعار التابعة للقوة/التوريك، وأجهزة الاستشعار عن قرب، وأجهزة التصوير بالأشعة بواسطة ثلاثية الأبعاد، تعليقات في الوقت الحقيقي، تتيح للآلات الاستجابة للوجود البشري والإجراءات، وتتدفق هذه البيانات إلى منصة مركزية، حيث تعطي أجهزة التحليل معلومات عن الأداء والاختناقات.
التوائم الرقمية والحياكة
كما أن التواؤم الرقمية - الارتداد الفيزيائي للمهندسين الناموسيات - المتدفقين - تحفيز سير العمل التعاوني قبل نشرها، ويمكنهم اختبار مختلف حركة الروبوتات، والحركات البشرية، ومخصصات المهام لتحقيق الكفاءة والسلامة على النحو الأمثل، مما يقلل من وقت العمل ومن المخاطر، وأثناء العملية، يستكمل التوأم الرقمي ببيانات حية، ويدعم الصيانة المتوقعة والتحسين المستمر.
القيمة المحظورة والقابلات
ويمكن أن تُلقي نظارات البحث والتطوير على تعليمات التجمع أو مؤشرات الإنذار أو مقاييس الأداء في مجال وجهة نظر المشغل، مما يقلل من الحمولة المعرفية والوقت التدريبي، ويزيد من تعزيز التعاون عن طريق زيادة القوة البشرية، مما يمكّن العمال من التعامل مع الحمولات الثقيلة إلى جانب القراصنة، وتسد الفجوة بين المعلومات الرقمية والعمل البدني، مما يجعل من لجنة التنسيق الإدارية الرفيعة المستوى أكثر بحار.
التحديات في تنفيذ التعاون بين البشر والملحقين
وفي حين أن الفوائد مُلحة، فإن نشر لجنة التنسيق الرفيعة المستوى على نطاق واسع ينطوي على عدة عقبات يجب على المنظمات أن تتصدى لها بفكر.
التكامل التقني والقابلية للتشغيل المتبادل
وكثيرا ما تُستخدم معدات المصنع الموجودة في بروتوكولات الملكية، مما يجعل التكامل مع مجمع جديد للنظم التعاونية، كما أن معايير مثل مكتب خدمات الرقابة الداخلية ومنظمة نقل التكنولوجيا في مجال النقل المتعدد الوسائط قد تفتقر إلى الوصلات البينية اللازمة، وبالإضافة إلى ذلك، فإن تحقيق الاتصال في الوقت الحقيقي بين أجهزة الاستشعار والآلات ونظم المراقبة يتطلب هياكل أساسية قوية للشبكات وكثيرا ما تكون الهجرة إلى حساب حازم، ويجب على شركات كثيرة أن تستثمر في حلول للتكامل في إطار نظامي متوسط أو معد.
الامتثال وتقييم المخاطر
وعلى الرغم من أن الاغراض تكون في صميمها أكثر أمانا من الروبوتات التقليدية، فإنها ليست خالية من المخاطر، ويقتضي كل طلب تقييما شاملا للمخاطر لكل معيار إيزو 10218 و15066 من المعايير الدولية لتوحيد المقاييس، وقد تكون عوامل مثل سرعة الروبوتات، وحمولة الشحن، والتأليف، إلى جانب طبيعة المهمة الإنسانية، هي التي تحدد تدابير السلامة المطلوبة - على سبيل المثال، ما إذا كان رصد الاختراق اليدوي أو السريع كافيا.
التدريب على القوة العاملة وإدارة التغيير
ويمكن أن يثير إدخال الروبوتات على أرضية المحل القلق لدى العمال الذين يخشون التشرد، ويشمل التنفيذ الفعال للشركة الاتصالات الشفافة وبرامج الارتقاء بالمهارة وإشراك المشغلين في مرحلة التصميم، ويحتاج العمال إلى التدريب ليس فقط في البرمجة المشتركة ولكن أيضا في ممارسات العمل التعاونية، وتؤكد البرامج الناجحة أن الكوبوت أدوات تعزز القدرات البشرية، وليس بديلا عنها، وتشهد الشركات التي تستثمر في إدارة التغيير معدلات اعتماد أعلى وتسرب.
تبرير التكاليف
وتكلفة الكوبوت أقل من تكلفة الروبوتات الصناعية التقليدية، ولكن التكلفة الإجمالية للملكية تشمل التكامل، والضواحي (المجسات، والقبضات)، ومعدات السلامة، والتدريب، وبالنسبة للمشاريع الصغيرة والمتوسطة، يمكن أن تتباين فترة الانتكاس تباينا كبيرا، غير أن انخفاض أسعار المكونات والنماذج التمويلية المتاحة، تصبح حالة الأعمال التجارية أقوى، لا سيما عندما تُحاسب على انخفاض تكاليف الإصابات وزيادة المرونة.
الاعتبارات الأخلاقية والاجتماعية
ويثير تزايد استقلالية الآلات تساؤلات بشأن المساءلة - إذا تسبب الجماع عيباً أو إصابة جيدة، من المسؤول؟ وبالإضافة إلى ذلك، فإن جمع بيانات أداء العمال من خلال أجهزة الاستشعار والكاميرات يثير شواغل تتعلق بالخصوصية، ويجب على المنظمات أن تضع سياسات واضحة بشأن ملكية البيانات والموافقة عليها واستخدامها، كما أن الإدارة عبر الحدود تساعد على بناء الثقة بين العمال والإدارة.
المستقبل: الجبهة المقبلة للتعاون بين البشر والملاحين
ويشير مسار لجنة التنسيق الرفيعة المستوى إلى زيادة التكامل وزيادة الاستقلال الذاتي، مدفوعاً بالتقدم المحرز في مجال العلوم والمواد والتصميم القائم على أساس البشر.
التعاون الإيجابي ونقل المهارات
وسيتعلم الباحثون في المستقبل المهام عن طريق مراقبة البشر، باستخدام التعلم في مجال الحد من الانبعاثات والتعزيزات، مما سيسمح بالنشر السريع دون وضع برامج واضحة، كما يستكشف الباحثون نظم " نقل المهارات " حيث يبرهن الإنسان على مهمة ما، ويكررها ويكيف مع التغيرات، مما سيقلل كثيرا من أوقات إنشاء منتجات جديدة.
تدفقات العمل التعاوني المكثفة البشرية
ومع تحسن أجهزة الاستشعار وأجهزة الاستعلام، ستتكيف النظم في الوقت الحقيقي مع مستوى المشغل وخبرته وأفضلياته، فعلى سبيل المثال، قد يبطئ أو يضبط مساره عندما يكتشف أن الإنسان يتحرك ببطء أكبر، ويكفل سرعة مريحة، مما يمكن أن يقلل من الضغط ويحسن من السمات، ويمكن أن تغذي أجهزة الاستشعار القابلة للزراعة التي ترصد معدل القلب ونشاط العضلات نظاما للتعديلات الاستباقية.
فرق التعاون في مجال الأسلحة الصغيرة والمركبات المتعددة
وبدلا من أن يكون هناك مصانع واحدة، ستنشر أفرقة من الروبوتات تتعاون مع بعضها البعض ومع البشر، وتتيح الخوارزميات السواذرية للأدوات المتعددة تنسيق المهام مثل نقل أشياء كبيرة أو إجراء تجمع متزامن، كما أن الأعمال البشرية كمشرف، وتعالج الاستثناءات، وتحدد أهدافا رفيعة المستوى، مما يمكن أن يزيد كثيرا من حجم العمليات الكبيرة مثل تجمع الفضاء الجوي.
EI and Real-Time Decision Making
ومع نضج الحوسبة الحادة، ستتركز نماذج أجهزة الاستخبارات مباشرة على أجهزة التحكم في التراب، مما سيمكن من اتخاذ قرارات منقسمة إلى ثانية بدون تساهل سحابي، وسيدعم تخصيص المهام الدينامي، حيث يعيد النظام باستمرار تكليف المهام بين البشر والآلات استنادا إلى عبء العمل والقدرة في الوقت الحقيقي، وعلى سبيل المثال، إذا كان هناك تخلف بشري، فإن هذا النظام قد يتغلب على المزيد من المهام المتكررة، ويحافظ على سرعة الخط.
فريق الروبوتات البشرية في البيئات غير المنظمة
وبالإضافة إلى الطوابق المصنّفة، ستعالج النظم التعاونية اللوجستية والتشييد والرعاية الصحية والأوضاع المحلية، وفي المستودعات، يتعاون بالفعل البشر والآليون المتنقلون المستقلون؛ وستشمل النظم المستقبلية التلاعب المفجع لاختيار الأصناف غير النظامية، وفي البناء، يمكن للأدوات أن تساعد في تحطيم الطوب أو إنهاء الجدران الجافة، والعمل جنبا إلى جنب مع الزملاء المهرة لتحسين السرعة والحد من السلالات المادية.
خاتمة
وقد ثبت أن التعاون بين الإنسان والصناعات هو أداة قوية لتحسين كفاءة التشغيل الآلي الصناعي، إذ أن التقارب بين سرعة وآفاق الآلات مع قابلية البشر للتكييف والحكم، وتحقيق المنتجين قدرا أكبر من الناتج، وتحسين النوعية، وظروف العمل الأكثر أمانا، وكل ذلك مع المرونة اللازمة للاستجابة للأسواق المتغيرة، ويعكس التقدم التاريخي من التشغيل الآلي المعزول إلى النظم التعاونية فهما أعمق بأن أفضل النتائج تأتي من التآزر وليس من الإحلال.
وما زالت عمليات الانجاز التكنولوجي في الاغراض الآمرة، والمجسات، والتوائم الرقمية تتوسع في ما هو ممكن، بينما تتطلب التحديات المتصلة بالسلامة والتدريب والتكامل اهتماماً دقيقاً، ونظراً إلى معالجة هذه العقبات، فإن اعتماد هذه المبادرة سيتسارع، لا سيما في أوساط المشاريع الصغيرة والمتوسطة، ويقيم مستقبلاً تفاعلات أكثر هدوءاً، حيث تتوقّع الآلات الاحتياجات البشرية وتتكيف في الوقت الحقيقي، مما يهيئ بيئة عمل متماثلة.
وبالنسبة للمنظمات التي هي على استعداد لقبول هذا النموذج، فإن المكافآت كبيرة: انخفاض التكاليف، وتحسين رضا الموظفين، والميزة التنافسية في اقتصاد عالمي يتسم بقدر متزايد من الدينامية، ولا يقتصر أثر التعاون بين الإنسان والملاحة على مجرد اتجاه وإنما هو تحول أساسي في كيفية التفكير في الإنتاج نفسه - وهو واحد يتحقق فيه تماماً مواطن القوة لدى كل من البشر والآلات.