دور المصفوفين في تعقب الأصول لأغراض التشييد والصناعة الثقيلة

Understanding RFID Technology in Construction and Heavy Industry

وتدير قطاعات التشييد والصناعة الثقيلة أساطيل واسعة من المعدات والأدوات والمواد عبر مواقع العمل المتعددة، ويستلزم حجم هذه العمليات وتعقيدها حلولا قوية لتتبع الأصول، وقد برزت إذاعة تحديد الترددات في مجال الاستخدام، كتقنية أساسية، مما يتيح رؤية آلية في الوقت الحقيقي تتجاوز إلى حد بعيد الأساليب التقليدية مثل عمليات الجرد اليدوي أو مسح البارود، ومن خلال استخدام الحقول الكهرومغناطيسية لتحديد وتتبع العلامات التي تلحق بالأجسام، إلى أدنى حد.

How RFID Works for Asset Tracking

وتتألف قاعدة البيانات من ثلاثة عناصر هي: البطاقات، والقراء، ونظام البرمجيات الخلفية، وتتضمن التاغز جهازاً صغيراً وهوائياً؛ ويمكن أن تكون سلبية (تقودها إشارة القراء) أو نشطة (تتمثيلها في مجال الطاقة، وتوفر نطاقاً أطول) ويضع القراء موجات إذاعية لاستجواب العلامات في نطاق واسع ويأخذون بعلامة تاريخية فريدة من نوعها.

وبالنسبة لبيئات البناء، فإن العلامات السلبية التي ترتفع فيها مستويات الترددات العالية هي الأكثر شيوعا لأنها توازن بين التكلفة، ونطاق القراءة (حتى 10-15 مترا)، والقدرة على الاستمرار، وتستخدم العلامات النشطة في أصول ذات قيمة عالية مثل الرافعات أو المولدات، وتوفر تحديثات مستمرة للمواقع، وكثيرا ما تدمج البرمجيات الخلفية مع نظم تخطيط موارد المؤسسة، وأدوات إدارة المشاريع، أو منابر موحدة للصوت،

ACTive vs. Active RFID in the Field

ويتوقف الاختيار بين قاعدة بيانات المعلومات الإدارية السلبية والنشطة على قيمة الأصول، ونطاق القراءة المطلوب، وتواتر التتبع، والعلامات السلبية غير مكلفة (بمعدل 0.10 دولار لكل منها في السوائب) وعلى العمل الجيد بالنسبة للمواد المستهلكة، والأدوات اليدوية، والأجزاء الصغيرة، وتكلف العلامات النشطة 10 إلى 50 دولار لكل منها، ولكنها توفر النطاقات فوق 100 متر، وهي مثالية بالنسبة لشركات النقل الكبيرة والمتنقلة التي تنتقل بين مناطق البناء.

وتكتسب النُهج الهجينة أرضاً: مثلاً، باستخدام بوابة سلبية تابعة للشبكة الدولية لإدارة المعلومات الإدارية عند مخارج الموقع لالتقاط جميع الأصناف الملصقة بالعلامات المغادرة لمنطقة خاضعة للرقابة، بينما توفر العلامات النشطة على الأجهزة ذات القيمة العالية دعماً متواصلاً للنظام العالمي لتحديد المواقع أو نظاماً للدعم الخلوي عندما تكون خارج البنية التحتية للقراء، وهذه الاستراتيجية المطبقة تُفضي إلى تغطية التكاليف وتخفض البقع العمياء.

التطبيقات الرئيسية لمؤسسة تنمية الهياكل الأساسية في مجال التشييد والصناعة الثقيلة

المعدات وتعقب مسارات التل

وتمثل أجهزة ثقيلة وأدوات توليد الطاقة والمعدات المتخصصة استثمارات رأسمالية ضخمة، وتتيح إدارة المشاريع معرفة مكان كل موجود بالضبط - سواء كان ذلك في الطابق المحدد من مشروع ذي شدة، أو في ساحة للتجهيز، أو في شاحنة متجهة إلى الموقع، وهذا الوضوح يقلل كثيرا من الوقت المهدر للبحث عن المعدات ويمنع عمليات الشراء المزدوجة عندما تكون الأصناف غير صالحة للاستبدال، ويفيد بعض المتعاقدين عن إجراء تخفيضات بنسبة تتراوح بين 20 و 30 في المائة في تكاليف استبدال الأدوات.

كما تخول المؤسسة آلية لنظم الدخول/المغادرة، ويقوم العمال بمسح الأدوات في بداية ونهاية التحولات، وخلق مسارات مراجعة الحسابات التي تثبط السرقة وتساعد على إنفاذ جداول الصيانة، وإذا استخدم حفر لمدة 200 ساعة، فإن النظام يمكن أن ينشئ تلقائيا تذكرة خدمة، بل ويغلق الأداة من مواصلة استخدامها إلى أن يتم الصيانة.

تعقب المواد ومراقبة المخزون

مواد البناء - من أحزمة فولاذية وقطع خرسانية إلى الأسلاك والعجلات وأجهزة الأمان - تدفقاً سلساً من الموردين إلى المناطق التي تتجه إلى نقطة التركيب، وتُستخدم بطاقات التعريفات على مستوى المورّدين أو عند وصولها إلى الموقع، وتسمح للأفرقة بتتبع الشحنات الواردة والتحقق من الكميات، وتحديد أماكن المواد داخل ساحات التصفية الكبيرة، مما يقلل من الخسائر المادية (التي تُحدّد في كلفة إلى 10 في المائة).

فعلى سبيل المثال، استخدم مشروع بناء مزارع الرياح بطاقات " إي تي دي " ذات ترددات عالية جداً على كل عنصر من عناصر شفرة توربينية، وعند وصولها إلى البراديس، قام القراء في بوابة الفناء باستكمال نظام الجرد تلقائياً، ثم استخدم العمال القراء اليدوية لتأكيد العناصر الصحيحة، ونقلوا إلى الأساس الصحيح، ونتيجة لذلك: عدم وجود مواد قريبة من الصفر، وتحسين نسبة الالتزام بالجدول الزمني بنسبة 7 في المائة.

السلامة والتحكم في الوصول

ومواقع البناء هي بيئات خطرة، إذ يمكن لشركات إدارة التنمية الدولية التي يلبسها العمال أن تتحكم في الدخول إلى مناطق محظورة (مثلا المناطق التي تعمل فيها الحفر الثقيلة أو التي تُشغَّل فيها السلاسل)، وإذا دخل شخص غير مأذون له منطقة خطرة، فإن النظام يُثير الإنذار ويرسل إنذارات إلى مديري السلامة، كما أن الرابطة تربطها بتتبع الوقت: باستخدام أجهزة قراءة ثابتة عند نقاط الدخول يدوية، يُرفع العمال رواتبهم تلقائيا في عمليات الاحتيال.

وفي مجال الصناعة الثقيلة، يمكن تنبيهات " منطلق " ، التي يمكن أن تكون مشغلة، والتي يمكن أن تكتشف عدم وجود حركة في وقت ما قبل بدء التشغيل، وأن ترسل إنذارا إلى غرفة المراقبة، مما يتيح الاستجابة السريعة للإصابات أو الطوارئ الصحية، وهذه الطبقات السلامة حرجة في بيئات مثل المصافي، ومطاحن الفولاذ، والألغام.

الصيانة وإدارة دورة الحياة

ويكتب التقني تاريخ الخدمة وتفاصيله إلى العلامة، وفي وقت لاحق، يمكن للقراء في مستودع الصيانة أو الموقع أن يستعيدوا ذلك التاريخ دون الحاجة إلى وصلة شبكية، وهذا أمر بالغ الأهمية في المواقع النائية التي لا يمكن الاعتماد عليها، حيث يقترن ذلك بقاعدة بيانات مركزية، فإن التلفزيون في الموقع يمكن أن يسترجع ذلك التاريخ دون الحاجة إلى وصلة شبكية، وهذا أمر له قيمة خاصة في المواقع النائية التي لا يمكن الاعتماد عليها.

فعلى سبيل المثال، قامت شركة تعدين بتجهيز شاحنات من طراز " RFID " وربطتها بمستشعرات الاهتزاز، وفي كل مرة تمر فيها شاحنة بقارئ في موقع الإغراق، يسجل النظام بيانات الاهتزاز ويقارنها بخطوط الأساس، وعندما تتجاوز الحدود القصوى، ينشئ النظام تلقائيا أمر عمل - كثيرا ما يصاب بالارتطام قبل حدوث الفشل الكارثي.

فوائد قاعدة البيانات الدولية عن طرق التتبع التقليدية

السرعة والتألق

يتطلب مسح الشفرات اليدوية دق البصر، وغالباً ما يُستخدم العديد من البطاقات في منطقة ما، ويقرأ جهاز RFID عشرات البطاقات في الثانية، حتى عندما تكون البطاقات مخبأة داخل الصناديق أو مغطاة في الغبار، وتترجم هذه السرعة مباشرة إلى مدخرات في العمل، ويمكن لفريق كان يستغرق ساعتين لإجراء عملية عد دورة أن ينهيها في عشر دقائق مع قارئ يدوي.

إثراء البيانات وإمكانية التأشيرات في الوقت الحقيقي

وتولد نظم إدارة المعلومات الإدارية بيانات مستمرة - كل علامة مكتوبة هي نقطة بيانات ذات مسافات وموقع وهوية قارئة - وهذا يتيح للمديرين رؤية أنماط الحركة وزمن الإقامة وتواتر الاستخدام، وهذا الازدهار مستحيل مع سجلات الورق أو المسح الدوري للبراز، ويتيح التواجد في الوقت الحقيقي إعادة توزيع الموارد الدينامية: إذا كان هناك مضخة ملموسة في موقع واحد، في حين يواجه موقع آخر تأخيرا بارزا.

انخفاض الخسائر والسرقة

وتستأثر سرقة المواد بما يقدر بنسبة 1 في المائة إلى 3 في المائة من مجموع تكاليف التشييد، ويمكن لقراء بوابة إدارة عمليات التنمية الدولية في مخارج الموقع أن يخطروا المشرفين عندما تغادر المواد الملصقة دون إذن، وتوفر الوكالة، مجتمعة مع نظم الكاميرات، دليلا قويا على الردع والوضوح عند حدوث السرقة، وفي إحدى الدراسات، رأى المتعاقد انخفاضا بنسبة 50 في المائة في سرقة الأدوات في غضون ثلاثة أشهر من نشر بوابات إدارة عمليات البحث والتطوير.

تحسين استخدام الموارد البشرية والأصول

وبدقة البيانات الحية عن موقع الأصول واستخدامها، يمكن للشركات أن تضفي طابعا صحيحا على أسطولها، وإذا استخدم المولد بنسبة 30 في المائة فقط من الوقت في المتوسط، فإنه يمكن إعادة توزيعه أو بيعه، وتحرير رأس المال، كما أن المؤسسة تلغي مشكلة " الأصول المزروعة " - المعدات التي تدفع مقابلها ولكنها لم تجد قط، وتشير تقارير الصناعة إلى أنه بعد تنفيذ هذه المبادرة، كثيرا ما تزداد معدلات استخدام الأصول بنسبة 15 في المائة إلى 25 في المائة.

ثانيا - التحديات والنظر في التنفيذ

التكلفة الأولية والتعقيد

ويتطلب تركيب الهياكل الأساسية لإدارة الدعم الميداني - وهي أجهزة قراءة ثابتة عند البوابات، والأجهزة اليدوية، ووسم الأصول القائمة، وإدماج البرمجيات - استثمارا أوليا كبيرا، وبالنسبة لشركة التشييد المتوسطة الحجم، يمكن أن تتراوح التكلفة بين ٠٠٠ ٥٠ دولار وعدة مئات من الدولارات، غير أن عملية التنفيذ تتحقق عادة في غضون ٦-١٢ شهرا من خلال انخفاض الخسائر، وانخفاض تكاليف العمل، وتحسين استخدام الأصول، ومن الضروري إجراء تحليل شامل للتكاليف والفوائد، مثل انخفاض قيمة الوفورات.

القراءــة: التداخل في البيئات المميتة - الثقيلة

وتملأ بيئات البناء والصناعة الثقيلة بالهياكل والآلات المعدنية التي يمكن أن تعكس أو تستوعب موجات إذاعية، وأداء مهين من القراءة، وتشمل الحلول استخدام بطاقات متخصصة من المعادن تتضمن جهازا فضائيا لرفع العلامة من سطح المعدن، ووضع القارئ لتجنب قطع خطوط البصر، كما أن اختبار النظام في الموقع قبل النشر الكامل أمر حاسم، كما أن بروتوكولات التداخل الجديدة في إطار الشبكة الدولية (مثل المسح الدولي للمعادن) لا تزال متطورة.

تدريب الموظفين وإدارة التغيير

ولا تقدم المؤسسة سوى قيمة إذا ما استخدم العمال النظام باستمرار - وضع علامات على المواد الجديدة، ومسح المعدات في العمليات والخروج منها، والتقيد بالعمليات، والاستمرار في التغيير أمر شائع، وتشمل التنفيذات الناجحة العمل المبكر مع الأطقم الميدانية، والتواصل الواضح للفوائد (مثلا تقصي الوقت في البحث عن الأدوات)، والتفاعلات البسيطة بين المستعملين، وتعين شركات كثيرة " أبطالا في المؤسسة " في كل موقع من المواقع من أجل عرقلة وتشجيع التبني.

عبء البيانات والتكامل

ويمكن أن يحجب ارتفاع حجم هذه القراء نظم الإرث إن لم يكن مليئاً بالشكل المناسب، ويجب على الشركات أن تقرر ما هي البيانات القابلة للتنفيذ - مثل القراءة الأولى والأخيرة لأصول في منطقة ما، بدلاً من كل ثانية، فالتكامل مع نظام تخطيط الموارد المؤسسية القائم، أو إدارة المشاريع، أو برامجيات إدارة المشاريع، أمر أساسي لتحويل القراءات الخام إلى تنبيهات وتقارير مدركة للسياق.

الاتجاهات المستقبلية في إدارة التنمية الدولية للإنشاءات والصناعة الثقيلة

التكامل مع التوائم الأيوتية والرقمية

ويتزايد الجمع بين هذه الشبكة وبين تكنولوجيات الاستشعار الأخرى )الطبيعة، والهزاز، والرطوبة( لخلق مجاري بيانات غنية عن طريق اليوت، وفي توأم رقمي - وهو نسخة افتراضية لموقع البناء المادي - توفر قاعدة البيانات بيانات موقع الأصول في الوقت الحقيقي التي تحتفظ بالدقيقة المزدوجة، ويتيح هذا التآزر محاكاة نقل المعدات، والكشف عن الصدام، والتخطيط الأمثل لتدفق العمل.

A recent RFID Journal article highlights] how one construction technology firm created a dashboard that fuses RFID tags with drone imagery, giving project managers a “God’s-yee view” of every asset on site. Future systems will allow automatic re-ordering of materials when stock levels fall below thresholds, using RFID-tagged bin inventory.

أطول قراءه راندجز وأجهزة الاستشعار السلبية

أما التقدم في مجال أجهزة الاستشعار ذات التردد العالي جداً، فتؤدي إلى دفع نطاقات تتجاوز 20 متراً في البيئات المفتوحة، وفي الوقت نفسه، يمكن لعلامات الاستشعار السلبية الجديدة أن تقيس درجة الحرارة أو السلالة أو الرطوبة دون الحاجة إلى البطاريات، ويمكن أن تُدرج هذه العلامات في الخرسانة لرصد التقدم المحرز أو تعلقها بالأخطار اللازمة لكشف التسربات، وتخفض تكلفة هذه البطاقات من حيث الانتشار.

فعلى سبيل المثال، استخدمت تجربة مشروع بناء جسر مقياساً متقطعاً من أجهزة الاستنشاق التابعة للمؤسسة، وهي مقادير مدمجة في مفاصل هيكلية، حيث استولى القراء الذين تم تركيبهم مؤقتاً أثناء البناء على بيانات استعملها المهندسون للتحقق من نماذج التحميل، وبعد فتح الجسر، أصبحت العلامات نفسها جزءاً من قاعدة بيانات إدارة الأصول لرصد الصحة الهيكلية على المدى الطويل.

الحماية من البوابة الآلية والمتر

ويمكن لقراء البرمجيات المثبتة في محيط الموقع أن يخدموا أغراضا متعددة: فهي تسجل كل أصول مغادرة أو تدخل، وتدمج مع نظم مراقبة الدخول للتحقق من الموظفين المأذون لهم، ويمكن أن تطلق أجهزة إنذار إذا عبرت الأصناف الملصقة الحدود الافتراضية دون ترخيص، وبما أن البناء أصبح أكثر وعيا بالأمن، فإن هذه المعلومات المتعلقة بالمحيطات تصبح عنصرا أساسيا من عناصر سلامة المواقع، وتنظمها تحليلات فيديو، وتوفر قاعدة بيانات أمنية شاملة تتراوح بين عمليات التجديد الكبيرة.

Blockchain for Immutable Audit Trails

وفي الصناعة الثقيلة، كثيرا ما يتطلب الامتثال التنظيمي إثباتا للنفقة والمعايرة وتاريخ الاستخدام، إذ أن إقامة قاعدة بيانات لإدارة مصائد الأسماك مع شركة كتلة منشقة، يخلق سجلا غير قابل للتداول، وفي كل مرة يقرأ فيها علامة استشعار، يُسحب الحدث إلى دفتر موزع، ويمكن لأي صاحب مصلحة - مالك ومتعاقد ومؤمن ومنظم - التحقق من تاريخ الأصول دون الثقة في قاعدة بيانات مركزية.

Construction Dive reported] on a pilot project where a heavy equipment rental company linked RFID maintenance records to a private blockchain. Rental clientss could see the complete service history of a machine before renting, significantly increasing trust and reducing disputes.

خاتمة

وقد تجاوزت تكنولوجيا المعلومات والاتصالات نطاق المخزون البسيط، فهي أداة أساسية في مجال البناء والصناعة الثقيلة، لتسيير تعقب الأصول، والحد من الخسائر، وتحسين السلامة، والاستفادة المثلى من ذلك، كما أن الفوائد - السرعة والدقة والرؤية في الوقت الحقيقي - موثقة توثيقا جيدا، كما أن تحديات التكلفة والتدخل وإدارة التغيير يمكن إدارتها بصورة متزايدة بالحلول الحديثة وأفضل الممارسات.

ومع احتضان الصناعة للتحول الرقمي، ستتلاق المؤسسة مع معهد تكنولوجيا المعلومات والاتصالات، والتوأم الرقمي، وربطها من أجل تحقيق قيمة أكبر، وستصبح الشركات التي تستثمر في برنامج قوي لإدارة المعلومات الإنمائية الدولية اليوم في وضع أفضل لإدارة المشاريع المعقدة السريعة السرعة غدا، والمفتاح هو البدء في المشاريع الصغيرة، واختيار التركيبات الصحيحة لكل فئة من فئات الأصول، وبناء ثقافة تقوم على إدارة الأصول المستمدة من البيانات.

For further reading on implementing RFID in construction, see the ]TTA Construction RFID Implementation Guide] and AIM’s white paper on automatic identification in construction.]