นับตั้งแต่การเกิดขึ้นของเครื่องจักรไอน้ำ อุตสาหกรรมบนโลกใบนี้ก็ถูกเปลี่ยนแปลงไปมากมาย กระบวนการผลิตเริ่มเข้าสู่ระบบสายพาน ใช้หุ่นยนต์ขนาดใหญ่เข้าช่วย และบัดนี้โลกแห่งการผลิตก็กำลังก้าวเข้าสู่จุดเปลี่ยนสำคัญอีกครั้ง กับการมาของการปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่ 4 หรือ INDUSTRY 4.0
ย้อนหลังก่อนอุตสาหกรรม 4.0 กับการเปลี่ยนแปลงที่ผ่านมา
การปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่ 1 การปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งแรกของโลกเกิดขึ้นเมื่อมีการสร้างเครื่องจักรไอน้ำในปี คศ. 1784 มันถูกนำมาใช้ทดแทนพลังงานที่ได้จากธรรมชาติในการผลิต ทำให้เกิดเครื่องจักต่างๆ ในกระบวนการผลิตมากมาย และทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงคมนาคมขนาดใหญ่อย่างรถไฟ ส่งผลให้มีการกระตุ้นการบริโภคสินค้าอุตสาหกรรมมากขึ้น นำไปสู่การปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่ 2
การปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่ 2 ในปลายของศตวรรษที่ 19 เมื่อมีการพัฒนาเครื่องกำเนิดพลังงานไฟฟ้า และเปลี่ยนแปลงระบบการผลิตมาเป็นระบบโรงงาน ทำให้เกิดการผลิตสินค้าครั้งละมากๆ และมีคุณภาพที่ทัดเทียมกับงานหัตถกรรม ที่สำคัญคือสินค้าเหล่านี้มีราคาไม่แพง ทำให้ทุกคนสามารถเข้าถึงสินค้าอุตสาหกรรมได้ จนเกิดเป็นกระแสบริโภคนิยมที่แพร่ในทุกภูมิภาคของโลก
การปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่ 3 เกิดขึ้นในช่วงทศวรรษ 1970 เมื่อการพัฒนาด้านอิเลคทรอนิคส์และเทคโนโลยีสารสนเทศหรือ IT ถูกนำมาใช้ในกระบวนการผลิต มีการปรับปรุงกระบวนการผลิตและระบบบริหารจัดการด้านคุณภาพ การพัฒนาเครื่องจักรให้มีความสามารถในด้านความเร็วและความละเอียดแม่นยำ รวมถึงการนำเอาระบบอัตโนมัติและหุ่นยนต์มาใช้ในกระบวนการผลิต ระบบการผลิตสำหรับโรงงานอุตสาหกรรม 3.0 ซึ่งเน้นการผลิตแบบ mass production เพื่อตอบสนองการบริโภคที่เติบโตอย่างรวดเร็ว แม้ว่าในแต่ละหน่วยของระบบการผลิต ไม่ว่าจะเป็นเครื่องจักรกล ระบบอัตโนมัติ หรือซอฟท์แวร์การผลิต จะได้รับการพัฒนาให้มีความก้าวหน้าแต่ระบบทั้งหมดนี้ยังต้องได้รับการบริหารจัดการจากหน่วยควบคุมกลาง เราเรียกระบบนี้ว่า ระบบรวมศูนย์ หรือ centralization
แนวคิดอุตสาหกรรม 4.0 (industry 4.0)
การปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่ 4 จะเป็นการบูรณาการโลกของการผลิต เข้ากับการเชื่อมต่อทางเครื่อข่ายในรูปแบบ “Internet of Things (IoT)” ทุกหน่วยของระบบการผลิต ตั้งแต่ตัววัตถุดิบ เครื่องจักร เครื่องมืออุปกรณ์ ระบบอัตโนมัติและหุ่นยนต์หน่วยต่างๆ เหล่านี้จะถูกติดตั้งระบบเครือข่ายเพื่อให้สามารถสื่อสารและแลกเปลี่ยนข้อมูลซึ่งกันและกันอย่างอิสระ เพื่อการจัดการกระบวนการผลิตทั้งหมด ปัจจัยและเงื่อนไขที่จะทำให้การปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่ 4 เป็นไปได้คือ CPS (Cyber-Physical System) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่จะผสมผสานโลกดิจิตอลเข้ากับโลกแห่งความเป็นจริงและ Cyber-Physical Production Systems (CPPS) ซึ่งเป็นระบบที่จะประสานความสามารถของเทคโนโลยีการผลิตเข้ากับเทคโนโลยีสารสนเทศ ทำให้โรงงานอัจฉริยะ ระบบโลจิสติกส์ และลูกค้าสามารถติดต่อและแลกเปลี่ยนข้อมูลการผลิตได้แบบเรียลไทม์เพิ่มประสิทธิภาพในการบริหารจัดการ
จุดเด่นของอุตสาหกรรม 4.0 และการตัวอย่างการใช้งาน
จุดเด่นของอุตสาหกรรม 4.0 คือการทำให้เครื่องจักรหรือระบบอัตโนมัติเชื่อมโยงเป็นส่วนหนึ่งของสังคมเครือข่ายผ่านอินเตอร์เน็ตจึงสามารถแชร์ข้อมูลข่าวสารถึงกันหมด รวมทั้งสามารถใช้ทรัพยากรบางส่วนร่วมกัน เช่น โปรแกรมด้านการออกแบบ CAD ระบบการบริหารการจัดการ ERP/MRP ทำให้การสื่อสารเกือบทั้งหมดไม่ต้องผ่านตัวกลาง (Media) จึงเกิดความรวดเร็วทั่วถึง ที่สำคัญคือลดความผิดพลาดได้เกือบ 100%
ยกตัวอย่าง ข้อมูลการออกแบบผลิตภัณฑ์ CAD จากบริษัทผู้ว่าจ้างจะสามารถสื่อสารไปยังหน่วยต่างๆ ที่เกี่ยวข้องทั้งหมดของผู้ประกอบการ ไม่ว่าจะเป็นการเขียนโปรแกรม CNC สำหรับเครื่องจักรกลการผลิต การทำโปรแกรมเครื่องวัด CMM การตรวจสอบคุณภาพชิ้นงาน การออกแบบระบบการจับยึด (Jig & Fixture) การออกแบบบรรจุภัณฑ์ การคำนวนต้นทุนขนส่งด้านโลจิสติกส์ กระบวนการเหล่านี้สามารถทำได้ในทันที เพิ่มความรวดเร็วและลดความผิดพลาดในการทำงานเนื่องจากแชร์ข้อมูลเดียวกัน
การปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งใหม่นี้จะเป็นการเปลี่ยนแปลงจากระบบเดิมที่ควบคุมโดยส่วนกลาง Centralized มาเป็นระบบ Decentralized ที่แต่ละหน่วยของระบบการผลิต ไม่ว่าจะเป็นเครื่องจักร หุ่นยนต์ หรืออุปกรณ์เครื่องมือวัดต่างๆ มีความสามารถในการรับรู้ (Recognition) การวิเคราะห์ (Diagnosis) การเพิ่มประสิทธิภาพ (Optimizations) และการกำหนดรูปแบบ (Configuration) ด้วยตัวเอง
โรงงานอัจฉริยะ
การพัฒนา CPPS ทำให้โรงงานสามารถฟีดแบคประสิทธิภาพและคุณภาพของกระบวนการผลิตแบบเรียลไทม์ การจัดการเวลาและต้นทุนการผลิตก็มีประสิทธิภาพกว่ากระบวนการผลิตแบบเดิมระบบอัตโนมัติชั้นสูงจะกลายเป็นมาตรฐานสำหรับสมาร์ทแฟคตอรีระบบการผลิตที่มีความยืดหยุ่นสูงทำให้สามารถสนองตอบต่อเงื่อนไขและสภาพของการผลิตแบบเรียลไทม์ สามารถใช้ประโยชน์จากทรัพยากรณ์ทุกด้านได้เกือบร้อยเปอร์เซนต์เต็ม
ข้อได้เปรียบของการผลิตในอุตสาหกรรม 4.0 ไม่ได้จำกัดแต่เพียง Mass Production แต่ยังสามารถตอบสนองความต้องที่ไม่จำกัด แม้แต่การผลิตงานที่หนึ่งล็อตมีงานเพียงหนึ่งชิ้น (One-off Production) โดยที่ไม่ได้ทำให้ประสิทธิภาพของการผลิตลดลง
ประโยชน์ของสมาร์ทแฟคตอรียังรวมถึง การออปติไมซ์กระบวนการผลิต สมาร์ทแฟคตอรีสามารถกำหนดและระบุกิจกรรมเงื่อนไขและออปชั่น สภาพแวดล้อมของการผลิต รวมทั้งยังสามารถติดต่อสื่อสารกับหน่วยอื่นๆ ได้อย่างอิสระในแบบไร้สาย สามารถการออปติไมซ์การผลิตสินค้าให้กับลูกค้าแต่ละรายโดยคำนึงถึงปัจจัยต่างๆ เช่น เวลา ต้นทุนการผลิต ค่าขนส่งและโลจิสติกส์ การรักษาความปลอดภัย ความน่าเชื่อถือ และความยั่งยืน เป็นระบบการผลิตที่ใช้ทรัพยากรอย่างคุ้มค่าที่สุด การผลิตสามารถปรับแต่งให้เหมาะสมกับทรัพยากรบุคคล(จำนวนพนักงาน) โดยเครื่องจักรและระบบอัตโนมัติจะมีความสามารถในการปรับเปลี่ยนการทำงานให้หมาะสมกับจำนวนคนและทักษะของคน
สมาร์ทแมชชีน
เครื่องจักรกลสำหรับอุตสาหกรรม 4.0 จะมีความสามารถที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก ทั้งในด้านการทำงานด้วยตนเอง ความยืดหยุ่นและการปรับตัวให้เข้ากับเงื่อนไขการผลิต ความสามารถในการมอนิเตอร์ตัวเองและการพยากรณ์จะทำให้สมาร์ทแมชชีนสามารถวิเคราะห์ข้อมูลจากการผลิตโดยการได้รับข้อมูลจากเครื่องวัด CMM ทำให้มันสามารถปรับเงื่อนไขการทำงานเพื่อป้องกันความผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้น นอกจากนี้เครื่องจักรในอนาคตจะมีโปรแกรมสำหรับตรวจสอบและดูแลสุขภาพของเครื่องจักร เพื่อช่วยยืดอายุการทำงานของเครื่องจักร ซึ่งข้อมูลสุขภาพของเครื่องจักรจะเป็นประโยชน์อย่างมากในการวางแผนการผลิตและประเมินศักยภาพโดยรวมของระบบการผลิต รวมทั้งทำให้ฝ่ายซ่อมบำรุงสามารถปรับแผนการบำรุงรักษาและกำหนดรอบของการบำรุงรักษาที่เหมาะสม เพื่อเพิ่มเวลา Uptime ให้ได้สูงสุด
หากเราพิจารณาเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นจริงของโรงงานการผลิตในปัจจุบัน เช่นกรณีมีเครื่องจักรที่กำลังจะหมดอายุ การใช้งานที่ทำให้เกิดดาวน์ไทม์หรือต้องการการบำรุงรักษามากเกินไป ในสถานกาณ์เช่นนี้ผู้ประกอบการอาจต้องพิจารณาทางเลือกว่าจะทำการฟื้นฟูเครื่องจักรใหม่ หรือเปลี่ยนเครื่องใหม่ แต่สำหรับเครื่องจักรกลในยุคอุตสาหกรรมครั้งที่ 4 นี้ เครื่องจักรกลทุกเครื่องจะมีอุปกรณ์ตรวจจับการสั่นสะท้านเพื่อตรวจเช็คสุขภาพการทำงานของระบบลูกปืน และมีอินฟาเรดสำหรับตรวจวัดระดับความร้อนของชิ้นส่วนของเครื่องจักรที่มีการหมุน
เมื่อวิเคราะห์ข้อมูลจากอุปกรณ์เซ็นเซอร์เหล่านี้ ก็สามารถนำไปสู่การปรับปรุงแผนงานการบำรุงรักษา ส่งผลต่อการเพิ่มจำนวนชั่วโมงการทำงานของเครื่องและลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา ตัวอย่างเซ็นเซอร์ระบบไร้สายที่บริษัทผลิตเครื่องจักรหรือผู้ให้บริการฟื้นฟูเครื่องจักรเก่าใช้กันคือ ADIS16229 ของบริษัท Analog Devices ซึ่งเป็นเซนเซอร์ตรวจจับระดับการสั่นสะท้านและสามารถส่งข้อมูลผ่านคลื่นวิทยุ
หุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ
เนื่องจากความต้องการของผลิตภัณฑ์ของลูกค้ามีความหลากหลายขึ้นในขณะที่จำนวนผลิตต่อล็อตมีแนวโน้มน้อยลงเรื่อยๆ ดังนั้นระบบอัตโนมัติสำหรับอุตสาหกรรม 4.0 จะต้องมีความยืดหยุ่นอย่างสูง ซึ่งแน่นอนว่ามันต้องได้รับการควบคุมจากอุปกรณ์อัจฉริยะ (Smart Sensors) เพื่อให้มันสามารถการรับรู้ การวิเคราะห์ และการกำหนดรูปแบบการทำงานได้ด้วยตัวเอง สำหรับหุ่นยนต์ในโรงงานอุตสาหกรรม 4.0 มันจะได้รับการพัฒนาให้มีประโยชน์หลากหลายกว่าเดิมมากโดยจะมีการทำงานที่เป็นเอกเทศมากขึ้น มีความยืดหยุ่นในการทำงานสูง
นอกจากนี้มันยังมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างหุ่นยนต์ด้วยกัน รวมทั้งสามารถทำงานร่วมกับมนุษย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพและปลอดภัย อย่างเช่น หุ่นยนต์ Kuka ของบริษัท Kuka Robotics ที่สามารถมีปฏิกริยาโต้ตอบกับหุ่นยนต์ตัวอื่นได้ รวมทั้งสามารถปรับการทำงานได้ด้วยตนเองให้เหมาะกับงานในไลน์ผลิตที่เปลี่ยนไป หรือ หุ่นยนต์ Umi ของบริษัท ABB ซึ่งถูกออกแบบมาให้เป็นผู้ประกอบชิ้นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยนั่งทำงานเคียงข้างพนักงานที่เป็นมนุษย์ โดยมันมีอุปกรณ์เซนเซอร์ และหน่วยควบคุมระดับไฮเอนด์ เช่นระบบ Computer Vision ทำให้มันสามารถจดจำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างแม่นยำ และสามารถป้องกันการปะทะกับคนหรือสิ่งของทำให้การทำงานมีความปลอดภัยสูง
ไทยกับอุตสาหกรรม 4.0
สำหรับประเทศไทยซึ่งต้องพึ่งพาอุตสาหกรรมการผลิตในการขับเคลื่อนเศรษฐกิจของประเทศ จำเป็นอย่างยิ่งที่ภาครัฐจะต้องให้ความสำคัญต่ออุตสาหกรรม 4.0 การประกาศนโยบายดิจิทัลเพื่อเศรษฐกิจและสังคม (Digital Economy) โดยรัฐบาลเมื่อเร็วๆนี้ เพื่อขับเคลื่อนการพัฒนาประเทศในทุกๆ ด้านเข้าสู่ความเป็นดิจิทัลเน้นส่งเสริมการขยายการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานดิจิทัล และเครือข่ายอินเทอร์เน็ตความเร็วสูงให้ครอบคลุมทั่วประเทศ ส่งเสริม E-Commerce, E-Documents และ E-Learning สิ่งเหล่านี้นอกจากจะเป็นการวางพื้นฐานที่สำคัญเพื่อให้ไทยก้าวเป็นผู้นำเศรษฐกิจดิจิทัลในภูมิภาคอาเซียนแล้ว ยังเป็นการปูทางรองรับอุตสาหกรรม 4.0 อีกด้วย
การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพหลักๆ ของอุตสาหกรรม 4.0 ประกอบด้วยสองส่วนสำคัญ คือ ด้านฮาร์ดแวร์ซึ่งหมายถึงเทคโนโลยีและนวัตกรรมด้านเครื่องจักร ระบบอัตโนมัติ และระบบคอนโทรล ต่างๆ แต่อีกส่วนที่สำคัญของอุตสาหกรรม 4.0 คือ ด้านซอฟท์แวร์ซึ่งคาดกันว่า Internet of Things (IoT) และ Cyber-Physical Production Systems (CPPS) จะทำให้เกิดข้อมูลในระบบการผลิตขึ้นอย่างมหาศาลซึ่งจำเป็นต้องได้รับการบริหารจัดการ นี่จะเป็นโอกาสของประเทศไทยด้วยเช่นกัน เพราะว่าเรามีนักพัฒนาซอฟท์แวร์และผู้เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีสารสนเทศอยู่ไม่น้อย ดังนั้นหากเรามีความเข้าใจและเตรียมความพร้อมใว้แต่เนิ่น เชื่อว่าประเทศไทยจะสามารถรับมือกับการปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่ 4 และรักษาสถานะการเป็นประเทศผู้ผลิตที่สำคัญของภูมิภาคและของโลกไว้ได้
สรุปบทความ
การเข้ามาถึงของอุตสาหกรรม 4.0 ทำให้เกิดระลอกความเปลี่ยนแปลงอย่างมากกับระบบการผลิตในไทย นอกจากจะกระตุ้นการสร้างรากฐานการผลิตด้วยระบบดิจิทัลได้ดีแล้ว ยังทำให้ผู้ผลิตแต่ละรายตระหนักได้ว่า ‘เราช้าไม่ได้อีกต่อไป’ เมื่อโลกพัฒนาก้าวไกลมากขึ้น หากอยู่รั้งท้ายก็จะสายเกินแก้
ถ้าคุณมีข้อสงสัยเกี่ยวกับการวางแผนการผลิตในระบบอุตสาหกรรมหรือต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับบทความนี้ คุณสามารถสอบถามได้ที่นี่ ด้วยบริการให้คำปรึกษาจากทีมงานผู้เชี่ยวชาญด้านเทคนิค เครื่องมือ และเครื่องจักรกลคุณภาพสูง พร้อมให้บริการกับคุณอย่างเต็มที่
บริการด้านปรับปรุงไลน์การผลิตจากสุมิพล
สุมิพลให้คำปรึกษาเกี่ยวกับการปรับปรุงไลน์การผลิต ด้วยการวิเคราะห์ไลน์การผลิตของคุณจากหน้างานจริงเพื่อพัฒนาวางแผนระบบควบคุมการผลิตและการใช้งานเครื่องจักรที่เกี่ยวข้อง ด้วยบุคลากรคุณภาพ อุปกรณ์อัตโนมัติที่ทันสมัยและระบบเก็บข้อมูลด้วย IoT
ถ้าคุณสนใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับข้อมูลของสินค้าหรือบริการจากเรา คุณสามารถติดต่อเราได้ที่นี่ หรือ Call Center 02-7623000 เรามีผู้เชี่ยวชาญด้านเทคนิคและเครื่องมือที่พร้อมให้บริการกับคุณอย่างเต็มที่
