עולם התעשייה עובר טלטלה אדירה, הנובעת מהתפתחות הטכנולוגיה החכמה והקישוריות. בלב השינוי ניצב הצורך בתהליכי תפעול חכמים ומקושרים יותר. אולם, בעוד שמערכות חדשות כבר מתוכננות על בסיס עקרונות אלו, מערכות תעשייתיות ישנות – שנבנו לפי סדרי עדיפויות שונים לחלוטין – מתקשות להסתגל לעיתים קרובות. בתעשיות כמו ייצור, רפואה, תעופה־חלל וטלקומוניקציה, הנשענות על מערכות ישנות אלה, השאלה כיצד להתחדש בלי לשפץ מהיסוד את התשתית הופכת לקריטית יותר מתמיד.
החלפת ציוד מיושן נראית כפתרון הפשוט ביותר, אך לעיתים רחוקות בלבד היא מעשית. לעיתים קרובות, העלות והשיבוש התפעולי של שדרוג כולל גבוהים מדי, והופכים פתרון זה לבלתי כדאי. במקום זאת, על המגזר התעשייתי להתמקד בפתרונות גמישים, המאפשרים למערכות הישנות להתפתח לצד הטכנולוגיה המודרנית. מאמר זה בוחן כיצד גישור הפער בין מערכות ישנות למהפכה התעשייתית החכמה אפשרי וחיוני כדי להגיע לרמה חדשה של נצילות, בטיחות וקיימות בתחום האוטומציה התעשייתית.
האתגר של מערכות ישנות בעולם מחובר
מערכות ישנות תוכננו לפעול באופן עצמאי – ללא הקישוריות והאינטליגנציה, הנדרשות לאוטומציה תעשייתית מודרנית. הן תוכננו לספק אמינות ועמידות, תוך התייחסות מועטה לתפעול מבוסס הנתונים והמרושת המאפיין מפעלים חכמים של ימינו.
האתגר טמון בשילוב של מערכות אלו במערכת אקולוגית מקושרת בלי לפגוע בפונקציונאליות או באמינות המקוריות שלהן. התעשיות חייבות למצוא דרכים לשלב טכנולוגיות חדשות בתשתיות הקיימות, שיאפשרו יכולות מתקדמות כמו איסוף נתונים, עיבוד בזמן אמת וקבלת החלטות חכמה. המפתח להתמודדות עם אתגר זה טמון באימוץ טכנולוגיות רב-תכליתיות וניתנות לתכנות, שתוכננו לפעול הן עם מערכות ישנות והן עם מערכות חדישות.
מודרניזציה של סביבות תעשייתיות
ככל שהאוטומציה הופכת נפוצה יותר בסביבות תעשייתיות, הצורך לחדש ציוד ישן הופך לבלתי נמנע. עם זאת, מודרניזציה אינה מחייבת החלפה. במקום זאת, יש להתמקד בשדרוג מערכות קיימות באמצעות פתרונות גמישים הניתנים להתאמה.
לדוגמה, שילוב מודולי תקשורת, כגון SONA™ MT320 (Wi-Fi 6 ו-Bluetooth® 5.4) של Ezurio (איור 1), בציוד ישן, עשוי לאפשר לו להתממשק עם חיישנים ומפעילים מודרניים. באופן דומה, ניתן לפרוס התקני קצה לטיפול במשימות מורכבות של עיבוד נתונים, ובכך להרחיב את הפונקציונאליות של מערכות ישנות ולאפשר להן להשתלב בתהליכי עבודה אוטומטיים. היכולת לאסוף ולעבד נתונים בזמן אמת על ידי מערכות ישנות מאפשרת לחברות יכולות למטב תהליכים, לקצר זמני השבתה ולשפר את הפרודוקטיביות. כמו כן, אוטומציה ממזערת טעויות אנוש ומשפרת את היעילות התפעולית.
איור 1: מודולי SONA MT320 (Wi-Fi 6 ו-Bluetooth 5.4) של Ezurio (מקור: Mouser Electronics) .
גישה זו ממזערת עלויות ושיבושים תוך מקסום הערך של השקעות קיימות. כמו כן, היא מאפשרת לחברות לעבור בהדרגה לתפעול חכם יותר, תוך התאמת מאמצי המודרניזציה שלהן למשאבים ולסדרי העדיפויות האסטרטגיים שלהן.
הסתגלות באמצעות רכיבים רב-תכליתיים
השאיפה של המגזר התעשייתי לתפעול מקושר הגבירה את הביקוש לרכיבים רב-תכליתיים, המגשרים על הפער בין ישן לחדש. אחד הפתרונות של NXP Semiconductors, למשל, כולל שימוש במיקרו-בקרים (MCUs) מסדרה MCX A, המצוידים ביכולות קלט/פלט כלליות (GPIO) עוצמתיות. רכיבים ניתנים לתכנות אלה מאפשרים תקשורת חלקה בין מערכות ישנות לחיישנים, מפעילים והתקנים מודרניים אחרים.
גם מודולי תקשורת אלחוטית וחיישנים ממלאים תפקיד מרכזי בהתאמת מערכות ישנות. מודולים אלו מאפשרים לחבר ציוד ישן לפלטפורמות מודרניות של האינטרנט התעשייתי של הדברים (IIoT) באמצעות קישוריות אלחוטית וקווית. החיישנים מספקים גם את נתוני הקלט הדרושים לתפעול חכם, ולוכדים מגוון רחב של נתונים – מטמפרטורה ולחץ ועד לתנודות וקרבה.
מחשוב קצה משפר עוד יותר את יכולת ההסתגלות של מערכות ישנות. עיבוד וניתוח מקומיים של נתונים מאפשרים להתקני קצה, כמו מיקרו-בקר ה-AI MAX78000 המצויד במאיץ רשת הנוירונים של Analog Devices Inc., לקצר את זמן ההשהיה ולשפר את הנצילות ואת יכולות קבלת ההחלטות. כוח עיבוד מקומי זה חיוני במיוחד למערכות ישנות, ומאפשר להן לפעול באופן אוטונומי יותר בלי להעמיס על מערכות מרכזיות. חיישנים מודרניים והתקני מחשוב קצה מסוגלים גם לזהות חריגות ולנבא תקלות לפני התרחשותן, ובכך מפחיתים את הסיכון לתאונות ומבטיחים סביבת עבודה בטוחה יותר.
תפקידן של פלטפורמות תכנון גמישות
חדשנות באוטומציה תעשייתית אינה מסתכמת רק בהתאמה של מערכות קיימות; היא כוללת גם תכנון פתרונות חדשים, שניתן לשלב בקלות בתשתיות ישנות. פלטפורמות תכנון גמישות ממלאות תפקיד מרכזי בתהליך זה, ומציעות את הוורסטיליות הנדרשת להתאמה ליישומים ולתצורות שונים.
פלטפורמות אלה מאפשרות למהנדסים לפתח מערכות, התואמות לציוד הקיים וניתנות להרחבה כדי לספק מענה לצרכים עתידיים. שימת הדגש על יכולת פעולה הדדית ועל מודולאריות מאפשרת לפלטפורמות תכנון גמישות להפחית את הסיכון להתיישנות, ולהבטיח שההשקעות של היום יישארו רלוונטיות גם בשנים הבאות.
בקרים לוגיים ניתנים לתכנות (PLCs) התומכים בארכיטקטורות מודולאריות, כמו סדרת המיקרו-בקרים הלוגיים הניתנים לתכנות Opta® של Arduino (איור 2), ניתנים לעדכון ולהרחבה כדי לתמוך בפונקציות חדשות ללא צורך בשיפוץ נרחב של המערכת. בדומה לכך, מערכות מוגדרות תוכנה יכולות להסתגל לדרישות משתנות באמצעות עדכונים ושינויי תצורה, המספקים ערך וגמישות ארוכי טווח. שדרוג מערכות ישנות מפחית את ההשפעה הסביבתית של הייצור על ידי מזעור הצורך בציוד חדש. כמו כן, עיבוד נתונים בזמן אמת מאפשר לחברות לזהות הזדמנויות לחיסכון באנרגיה ולצמצם פסולת.
איור 2: בקרים לוגיים ניתנים לתכנות מסדרה Opta Micro של Arduino (מקור: Mouser Electronics).
מבט קדימה: לקראת עתיד חכם יותר
המעבר לתפעול תעשייתי חכם ומקושר יותר הוא בלתי נמנע. אולם, הדרך לעתיד זה אינה מחייבת נטישה של העבר. תעשיות יכולות להתחדש על ידי אימוץ רכיבים רב-תכליתיים, שדרוג תשתיות קיימות ואימוץ פלטפורמות תכנון גמישות – ללא העלויות הגבוהות והשיבושים הכרוכים בהחלפה מלאה. גישה זו מבטיחה שמערכות ישנות יוכלו להמשיך לתרום לנצילות, לבטיחות ולקיימות של תהליכים תעשייתיים, ולקדם את המהפכה החכמה.
הצלחת המגזר התעשייתי בעידן החכם תלויה ביכולת ההסתגלות שלו, וההסתגלות מתחילה בגישור על הפער בין המערכות של אתמול לחידושים של היום.
קרדיט תמונת שער: Mouser Electronics
