FabLab

A patra revoluție industrială, 4IR sau Industria 4.0[1] conceptualizează schimbarea rapidă a tehnologiei, industriilor și modelelor și proceselor societale în secolul 21, datorită creșterii interconectivității și automatizării inteligente. Creat popular de către fondatorul și președintele executiv al Forumului Economic Mondial, Klaus Schwab, acesta afirmă că schimbările observate sunt mai mult decât doar îmbunătățiri ale eficienței, ci exprimă o schimbare semnificativă în capitalismul industrial.[2]

O parte a acestei faze a schimbării industriale este îmbinarea tehnologiilor precum inteligența artificială, editarea genelor și robotica avansată care estompează liniile dintre lumea fizică, digitală și biologică.[2][3]

În tot acest timp, au loc schimbări fundamentale în modul în care funcționează rețeaua globală de producție și aprovizionare prin automatizarea continuă a practicilor tradiționale de producție și industriale, folosind tehnologie inteligentă modernă, comunicare la scară largă de la mașină la mașină (M2M) și internetul lucrurilor. (IoT). Această integrare crește automatizarea, îmbunătățirea comunicării și auto-monitorizarea și utilizarea mașinilor inteligente care pot analiza și diagnostica probleme fără a fi nevoie de intervenția umană.[4]

De asemenea, reprezintă o schimbare socială, politică și economică de la era digitală de la sfârșitul anilor 1990 și începutul anilor 2000 la o eră a conectivității încorporate, care se distinge prin omni-utilizarea și comunitatea utilizării tehnologice în întreaga societate (de exemplu, un metavers) care schimbă modalitățile. experimentăm și cunoaștem lumea din jurul nostru. Că am creat și intrăm într-o realitate socială augmentată în comparație doar cu simțurile naturale și cu capacitatea industrială a oamenilor.[5]

Istorie
Expresia a patra revoluție industrială a fost introdusă pentru prima dată de o echipă de oameni de știință care dezvolta o strategie de înaltă tehnologie pentru guvernul german.[6] Klaus Schwab, președintele executiv al Forumului Economic Mondial (WEF), a prezentat fraza unui public mai larg într-un articol din 2015 publicat de Foreign Affairs.[7] „Stăpânirea celei de-a patra revoluții industriale” a fost tema din 2016 a Reuniunii anuale a Forumului Economic Mondial, la Davos-Klosters, Elveția.[8]

Pe 10 octombrie 2016, Forumul a anunțat deschiderea Centrului său pentru a patra revoluție industrială la San Francisco.[9] Acesta a fost, de asemenea, subiectul și titlul cărții lui Schwab din 2016.[10] Schwtab include în această a patra eră tehnologii care combină hardware-ul, software-ul și biologia (sisteme ciber-fizice)[11] și subliniază progresele în comunicare și conectivitate. Schwab se așteaptă ca această eră să fie marcată de descoperiri în tehnologiile emergente în domenii precum robotica, inteligența artificială, nanotehnologia, calculul cuantic, biotehnologia, internetul lucrurilor, internetul industrial al lucrurilor, consensul descentralizat, tehnologiile wireless de generația a cincea, imprimarea 3D. , și vehicule complet autonome.[12]

În propunerea The Great Reset a WEF, A patra revoluție industrială este inclusă ca o inteligență strategică în soluția de a reconstrui economia în mod durabil în urma pandemiei de COVID-19.[13]

Prima revoluție industrială
Articolul principal: Revoluția industrială
Prima revoluție industrială a fost marcată de o tranziție de la metodele de producție manuală la mașini prin utilizarea energiei aburului și a apei. Implementarea noilor tehnologii a durat mult timp, astfel încât perioada la care se referă aceasta a fost între 1760 și 1820, sau 1840 în Europa și Statele Unite. Efectele sale au avut consecințe asupra producției textile, care a fost prima care a adoptat astfel de schimbări, precum și asupra industriei fierului, agriculturii și mineritul, deși a avut și efecte societale cu o clasă de mijloc din ce în ce mai puternică. A avut, de asemenea, un efect asupra industriei britanice la acea vreme.[14]

A doua revoluție industrială
Articolul principal: A doua revoluție industrială
A doua Revoluție Industrială, cunoscută și sub denumirea de Revoluție Tehnologică, este perioada cuprinsă între 1871 și 1914, care a rezultat din instalarea unor rețele extinse de cale ferată și telegrafică, care au permis transferul mai rapid de oameni și idei, precum și de energie electrică. Creșterea electrificării a permis fabricilor să dezvolte linia modernă de producție. A fost o perioadă de mare creștere economică, cu o creștere a productivității, care a provocat și o creștere a șomajului, deoarece mulți muncitori din fabrici au fost înlocuiți cu mașini.[15]

A treia revoluție industrială
Articolul principal: Revoluția digitală
A treia revoluție industrială, cunoscută și sub denumirea de Revoluție digitală, a avut loc la sfârșitul secolului al XX-lea, după sfârșitul celor două războaie mondiale, ca urmare a încetinirii industrializării și a progresului tehnologic față de perioadele anterioare. Producția computerului Z1, care folosea numere binare în virgulă mobilă și logica booleană, un deceniu mai târziu, a fost începutul unor dezvoltări digitale mai avansate. Următoarea dezvoltare semnificativă în tehnologiile de comunicare a fost supercalculatorul, cu utilizarea pe scară largă a tehnologiilor informatice și de comunicare în procesul de producție; mașinile au început să elimine nevoia de putere umană.[16]

A patra revoluție industrială
În esență, a patra revoluție industrială este tendința de automatizare și schimb de date în tehnologiile și procesele de producție, care includ sisteme ciber-fizice (CPS), IoT, internetul industrial al lucrurilor,[17] cloud computing,[18][19][18][19][18]. 20][21] calculul cognitiv și inteligența artificială.[21][22]

A patra revoluție industrială marchează începutul erei imaginației.[23]

Teme cheie
Sunt prezentate patru teme care sintetizează o industrie 4.0:[18]

Interconectare — capacitatea mașinilor, dispozitivelor, senzorilor și oamenilor de a se conecta și de a comunica între ei prin Internetul lucrurilor sau prin Internetul oamenilor (IoP)[24]
Transparența informațiilor — transparența oferită de tehnologia Industry 4.0 oferă operatorilor informații complete pentru a lua decizii. Interconectivitatea permite operatorilor să colecteze cantități imense de date și informații din toate punctele procesului de producție, să identifice domeniile cheie care pot beneficia de îmbunătățiri pentru a crește funcționalitatea[24]
Asistență tehnică — instalația tehnologică a sistemelor pentru a ajuta oamenii în luarea deciziilor și rezolvarea problemelor și capacitatea de a ajuta oamenii cu sarcini dificile sau nesigure[25]
Decizii descentralizate — capacitatea sistemelor fizice cibernetice de a lua decizii pe cont propriu și de a-și îndeplini sarcinile cât mai autonom posibil. Numai în cazul unor excepții, interferențe sau obiective conflictuale, sarcinile sunt delegate la un nivel superior[26]
Distinctivitatea
Susținătorii celei de-a patra revoluții industriale sugerează că este o revoluție distinctă, mai degrabă decât o simplă prelungire a celui de-al treilea Indus.
proces Revoluție.[7] Acest lucru se datorează următoarelor caracteristici:

Viteză – viteză exponențială cu care industriile existente sunt afectate și deplasate[7]
Domeniul de aplicare și impactul sistemelor – numărul mare de sectoare și firme care sunt afectate[7]
Schimbare de paradigmă în politica tehnologică — sunt prezente noi politici concepute pentru acest nou mod de a face. Un exemplu este recunoașterea oficială de către Singapore a Industriei 4.0 în politicile sale de inovare.
Criticii conceptului resping industria 4.0 ca strategie de marketing. Ei sugerează că, deși schimbările revoluționare sunt identificabile în sectoare distincte, până acum nu există schimbări sistemice. În plus, ritmul de recunoaștere a Industriei 4.0 și a tranziției politicilor variază de la o țară la alta; definiția Industriei 4.0 nu este armonizată.

Componente

Turnul celular 5G

Mașină cu conducere autonomă
Aplicarea celei de-a patra revoluții industriale operează prin:[27]

Dispozitive mobile
Platforme de Internet al lucrurilor (IoT).
Tehnologii de detectare a locației (identificare electronică)
Interfețe avansate om-mașină
Autentificare și detectarea fraudelor
Senzori inteligenți
Analize mari și procese avansate
Interacțiunea cu clienții pe mai multe niveluri și profilarea clienților
Realitate augmentată/ purtabile
Disponibilitatea la cerere a resurselor sistemului informatic
Vizualizarea datelor și antrenamentul „în direct” declanșat[27]
În principal, aceste tehnologii pot fi rezumate în patru componente majore, definind termenul „Industrie 4.0” sau „fabrică inteligentă”:[27]

Sisteme ciber-fizice
Internetul lucrurilor (IoT)
Disponibilitatea la cerere a resurselor sistemului informatic
Calcul cognitiv[27]
Industria 4.0 conectează o gamă largă de tehnologii noi pentru a crea valoare. Folosind sisteme ciber-fizice care monitorizează procesele fizice, poate fi proiectată o copie virtuală a lumii fizice. Caracteristicile sistemelor ciber-fizice includ capacitatea de a lua decizii descentralizate în mod independent, atingând un grad ridicat de autonomie.[27]

Valoarea creată în Industrie 4.0, poate fi bazată pe identificarea electronică, în care fabricarea inteligentă necesită ca tehnologiile stabilite să fie încorporate în procesul de fabricație pentru a fi astfel clasificate ca pe calea de dezvoltare a Industriei 4.0 și nu mai digitizare. [28]

Driverele primare
Digitalizarea și integrarea lanțurilor valorice verticale și orizontale
Industria 4.0 integrează procesele pe verticală, în întreaga organizație, inclusiv procesele de dezvoltare a produselor, producție, structurare și servicii; pe orizontală, Industry 4.0 include operațiuni interne de la furnizori la clienți, precum și toți partenerii cheie din lanțul valoric.[29]

Digitalizarea produselor si serviciilor
Integrarea de noi metode de colectare și analiză a datelor – cum ar fi prin extinderea produselor existente sau crearea de noi produse digitalizate – ajută companiile să genereze date despre utilizarea produselor pentru a perfecționa produsele[29]

Modele de afaceri digitale și acces la clienți
Satisfacția clienților este un proces perpetuu, în mai multe etape, care necesită modificare în timp real pentru a se adapta nevoilor în schimbare ale consumatorilor[29]

Tendințe
Fabrică inteligentă
Smart Factory este viziunea unui mediu de producție în care instalațiile de producție și sistemele logistice sunt organizate fără intervenția umană.

Fabrica inteligentă nu mai este o viziune. În timp ce diferitele fabrici de modele reprezintă ceea ce este fezabil, multe întreprinderi deja clarifică prin exemple practic modul în care funcționează Smart Factory.

Bazele tehnice pe care se bazează Smart Factory – fabrica inteligentă – sunt sisteme ciber-fizice care comunică între ele folosind Internetul lucrurilor și Serviciilor. O parte importantă a acestui proces este schimbul de date între produs și linia de producție. Acest lucru permite o conexiune mult mai eficientă a lanțului de aprovizionare și o organizare mai bună în orice mediu de producție.

A patra revoluție industrială promovează ceea ce a fost numit o „fabrică inteligentă”. În cadrul fabricilor inteligente structurate modulare, sistemele ciber-fizice monitorizează procesele fizice, creează o copie virtuală a lumii fizice și iau decizii descentralizate.[30] Pe internetul lucrurilor, sistemele ciber-fizice comunică și cooperează între ele și cu oamenii în timp sincron, atât pe plan intern, cât și prin serviciile organizaționale oferite și utilizate de participanții lanțului valoric.[18][31]

Întreținere predictivă
Industria 4.0 poate oferi, de asemenea, întreținere predictivă, datorită utilizării tehnologiei și a senzorilor IoT. Întreținerea predictivă – care poate identifica problemele de întreținere în timp real – permite proprietarilor de mașini să efectueze întreținere rentabilă și să o determine din timp înainte ca utilajul să se defecteze sau să fie deteriorat. De exemplu, o companie din LA ar putea înțelege dacă un echipament din Singapore funcționează la o viteză sau o temperatură anormală. Apoi ar putea decide dacă trebuie sau nu reparat.[32]

printare 3d
Se spune că a patra revoluție industrială are o dependență extinsă de tehnologia de imprimare 3D. Câteva avantaje ale imprimării 3D pentru industrie a este că imprimarea 3D poate imprima multe structuri geometrice, precum și simplifica procesul de proiectare a produsului. De asemenea, este relativ prietenos cu mediul. În producția de volum redus, poate reduce, de asemenea, timpii de livrare și costurile totale de producție. Mai mult, poate crește flexibilitatea, poate reduce costurile de depozitare și poate ajuta compania să adopte o strategie de afaceri de personalizare în masă. În plus, imprimarea 3D poate fi foarte utilă pentru imprimarea pieselor de schimb și instalarea lor local, reducând astfel dependența de furnizor și reducând timpul de livrare.[33]

Factorul determinant este ritmul schimbării. Corelarea vitezei de dezvoltare tehnologică și, ca urmare, transformările socio-economice și infrastructurale cu viața umană ne permit să constatăm un salt calitativ în viteza dezvoltării, care marchează trecerea la o nouă eră temporală.[34]

Senzori inteligenți
Senzorii și instrumentele conduc forțele centrale ale inovației, nu numai pentru Industria 4.0, ci și pentru alte megatendințe „inteligente”, cum ar fi producția inteligentă, mobilitatea inteligentă, casele inteligente, orașele inteligente și fabricile inteligente.[35]

Senzorii inteligenți sunt dispozitive care generează datele și permit funcționalități suplimentare de la automonitorizare și autoconfigurare până la monitorizarea stării proceselor complexe. Datorită capacității de comunicare fără fir, acestea reduc efortul de instalare într-o mare măsură și ajută la realizarea unei game dense de senzori.[36]

Importanța senzorilor, a științei măsurării și a evaluării inteligente pentru Industria 4.0 a fost recunoscută și recunoscută de diverși experți și a condus deja la declarația „Industria 4.0: nimic nu merge fără sisteme de senzori.”[37]

Cu toate acestea, există puține probleme, cum ar fi eroarea de sincronizare a timpului, pierderea datelor și gestionarea unor cantități mari de date culese, care limitează toate implementarea sistemelor cu drepturi depline. Mai mult decât atât, limitele suplimentare ale acestor funcționalități reprezintă puterea bateriei. Un exemplu de integrare a senzorilor inteligenți în dispozitivele electronice este cazul ceasurilor inteligente, unde senzorii primesc datele din mișcarea utilizatorului, procesează datele și, ca urmare, oferă utilizatorului informații despre câți pași. au mers într-o zi și, de asemenea, convertesc datele în calorii arse.

Agricultura și Industriile Alimentare

Agricultura hidroponică verticală
Senzorii inteligenți din aceste două domenii sunt încă în stadiu de testare.[38] Acești senzori inovatori conectați colectează, interpretează și comunică informațiile disponibile în parcele (suprafața frunzelor, indicele de vegetație, clorofilă, higrometrie, temperatură, potențial de apă, radiații). Pe baza acestor date științifice, obiectivul este de a permite monitorizarea în timp real prin intermediul unui smartphone cu o gamă de sfaturi care optimizează gestionarea parcelei în termeni de rezultate, timp și costuri. La fermă, acești senzori pot fi utilizați pentru a detecta etapele culturii și pentru a recomanda intrări și tratamente la momentul potrivit. Precum și controlul nivelului de irigare.[39]

Industria alimentară necesită din ce în ce mai multă securitate și transparență și este necesară o documentare completă. Această nouă tehnologie este utilizată ca sistem de urmărire, precum și pentru colectarea datelor umane și a datelor despre produse.[40]

Tranziție accelerată către economia cunoașterii
Economia cunoașterii este un sistem economic în care producția și serviciile se bazează în mare parte pe activități intensive în cunoaștere, care contribuie la un ritm accelerat de progres tehnic și științific, precum și la învechirea rapidă.[41] Industria 4.0 ajută la tranziția către economia cunoașterii prin creșterea dependenței de capacitățile intelectuale decât de resursele fizice sau resursele naturale.

Proiectul „Noi resurse de formare pentru schimbarea paradigma industrială -ROBOT @ 3DP ”este o investigație condusă de AIJU cu scopul de a transfera și transfera Industria 4.0 către companii.