نقش‌آفرینی اپراتورها در انقلاب صنعتی چهارم، فرصت‌ها و چالش‌ها

انقلاب صنعتی چهارم یا صنعت 4.0 با بهره‌گیری از فناوری‌های دیجیتال و اتصال‌پذیری گسترده اشیاء و سیستم‌ها، تصمیم‌گیری بلادرنگ داده‌محور را ممکن ساخته و منجر به هوشمندسازی فرایندها و عملیات می‌شود. در عصر انقلاب صنعتی چهارم، داده‌های تولید شده در بخش‌های متفاوت عملیات به روشی هوشمند، انعطاف‌پذیر و هماهنگ جمع‌آوری شده و با ارسال بلادرنگ این داده‌ها، تطبیق چابک با شرایط عملیاتی و بهینه‌سازی مبتنی بر تحلیل داده محقق می‌شود. درنتیجه، تمامی صنایعی که با هدف ارتقاء اتصال‌پذیری، بهینه‌سازی، شفافیت و انعطاف‌پذیری به سوی صنعت 4.0 به درستی گام برمی‌دارند از تحولات شگرف ناشی از آن از منظر کیفیت، ایمنی، زمان ورود به بازار و عرضه محصولات، ارتقاء تجربه شرکا، تأمین‌کنندگان و درنهایت مشتریان بهره می‌برند.

در این میان، اتصال سلولی مناسب در فراهم آوردن امنیت، کاهش تأخیر، افزایش پهنای باند و قابلیت اطمینان مورد نیاز صنعت 4.0 برای پشتیبانی از همگرایی سیستم‌های تجاری و عملیاتی، جمع‌آوری و پردازش داده‌های تولید شده و انعطاف‌پذیری عملیاتی نقش کلیدی دارند. اپراتورهای مخابراتی به عنوان بازیگران اصلی فراهم‌کننده پوشش‌دهی و اتصال‌پذیری نقشی حیاتی در پیشبرد اهداف صنعت 4.0 ایفا می‌کنند. یک نظرسنجی که توسط ABI Research میان تولیدکنندگان صنعتی انجام شده است، نشان می‌دهد که 88 درصد از تولیدکنندگان به دنبال استقرار اتصال سلولی در کارخانه خود به‌صورت یک شبکه خصوصی هستند که توسط خودشان یا یک اپراتور اداره می‌شود. امروزه اپراتورها علاوه بر ارائه خدمات اتصال‌پذیری رادیویی با ارائه محصولات و خدمات دیجیتالی مانند پلتفرم‌های IoT، تحلیل داده، خدمات ابری و همچنین رویکردهای پلتفرمی جهت تسهیل‌گری ارائه راه‌حل‌های دیجیتالی توسط سایر بازیگران اکوسیستم به صنایع، نقش کلیدی در حوزه صنعت 4.0 ایفا می‌کنند. در جدول 1 ویژگی‌ها و عناصر کلیدی صنعت 4.0 به‌طور خلاصه عنوان شده است.

جدول 1: ویژگی‌ها و عناصر کلیدی تحقق انقلاب صنعتی چهارم

ویژگی‌ها	عناصر کلیدی
به‌هم پیوستگی؛ ادغام دنیای فیزیکی و دیجیتال: توانایی ادغام فیزیکی و دیجیتالی تمام اشیاء متصل که در آن، ماشین‌ها، دستگاه‌ها، حسگرها و سیستم‌ها تماماً متصل و مرتبط هستند.	شبکه خصوصی 5G شبکه‌های عمومی اینترنت اشیاء، اینترنت اشیاء صنعتی اینترنت سیستم‌ها
شفافیت؛ به اشتراک‌گذاری و در دسترس بودن حجم عظیمی از داده‌ها: صنعت 4.0 شامل حجم انبوهی از داده‌هایی است که به‌طور شفاف به اشتراک گذاشته می‌شوند و برای تأثیرگذاری بر تصمیم‌گیری، بهبود فرآیند، زنجیره تأمین، تجربیات مشتری و غیره در دسترس هستند.	امنیت مدیریت مصورسازی
واقعیت افزوده؛ حل مسئله با بهره‌گیری از هوش مصنوعی، یادگیری ماشین، رباتیک و شبیه‌سازی‌ها: در صنعت 4.0 از هوش مصنوعی، یادگیری ماشین، رباتیک، شبیه‌سازی (مانند دوقلوهای دیجیتال) و واقعیت توسعه‌یافته استفاده شده و منجر به بهبود تصمیم‌گیری در حل مشکلات و اقدامات جدید می‌شود.	ربات‌ها دوقلوی دیجیتال هوش مصنوعی و یادگیری ماشین
غیرمتمرکز؛ تصمیم‌گیری توزیع شده، اما هماهنگ: توانایی سیستم‌ها و گره‌های داخل آن‌ها برای عمل مستقل و هماهنگی با یکدیگر برای تصمیم‌گیری و انجام اقدامات در کسب‌وکار و سراسر اکوسیستم.	محاسبات لبه (MEC) ارکستراسیون لبه تحلیل لبه

در این نوشتار جهت درک هرچه بهتر نحوه تاثیرگذاری و نقش‌آفرینی در پیشبرد انقلاب صنعتی چهارم، ابتدا به بررسی اصول تکامل صنعت 4.0 شامل اهداف، بلوک‌های سازنده آن و اصول طراحی آن می‌پردازیم. سپس چالش‌های پیاده‌سازی صنعت 4.0 در صنایع را مطالعه کرده و در ادامه فرصت‌ها و چالش‌های نقش‌آفرینی اپراتورهای مخابراتی را در این زمینه بررسی می‌کنیم. در انتها جهت آگاهی از نحوه فعالیت اپراتورهای جهانی در زمینه صنعت 4.0، جدولی از سرویس‌ها و فناوری‌های توسعه‌یافته توسط اپراتورها ارائه می‌دهیم که نتیجه بررسی جامعی است که داخل مرکز تحقیق و توسعه همراه اول انجام گرفته است.

اصول تکامل انقلاب صنعتی چهارم

طبق گزارشی از GSMA [1]، تکامل صنعت 4.0، وابسته به سه اصل اساسی بلوک‌های سازنده و توانمندساز، اهداف و قواعد طراحی سیستم‌ها و کاربردها است. هر کدام از این سه اصل اساسی شامل مواردی است که در کنار یکدیگر منجر به شکل‌گیری صنعت 4.0 و محقق شدن آن می‌شوند (شکل 1).

شکل 1: اصول تکامل انقلاب صنعتی چهارم [1]

بلوک‌های سازنده صنعت 4.0

شکل 2: بلوک‌های سازنده صنعت 4.0 شامل اتصال، هوشمندی و خودکارسازی [1]

اتصال

با توجه به این امر که اتصال صدها یا هزاران دستگاه از نیازمندی‌های اولیه پیاده‌سازی صنعت 4.0 به شمار می‌رود، اتصال قابل اعتماد یک بلوک اساسی یا محرک حیاتی در توسعه صنعت 4.0 است. توانایی تبادل داده‌ها و بینش‌ها و راه‌اندازی اقدامات، مستلزم یکپارچگی اتصال در سطح کارخانه، بقیه شرکت‌ها، زنجیره تامین، شرکا، دارایی‌های متصل و محصولات در این زمینه است. با استفاده از بستر اتصال، تحقق چشم‌انداز صنعت 4.0 امکان‌پذیر شده و ارزش واقعی پلتفرم‌ها و برنامه‌ها محقق می‌شود. این بستر باید به اندازه کافی مقیاس‌پذیر باشد تا از حرکت و جابه‌جایی دارایی‌ها، نه تنها در مرز کسب‌وکار، بلکه خارج از مرز آن (یعنی دارایی‌های میدانی و محصولات متصل) پشتیبانی کند. با توجه به ثابت نبودن شبکه‌های صنعت 4.0، اتصال بی‌سیم تنها انتخاب است و از میان انواع اتصال بی‌سیم، 5G فناوری بی‌سیمی است که می‌تواند قابلیت اطمینان عملکرد مانند تأخیر، پوشش و تراکم مورد نیاز را برآورده ساخته و اهداف متعالی خودکارسازی کارخانه‌ها و انواع راه‌کارهای حیاتی را محقق سازد.

هوشمندی

یکی دیگر از بلوک‌های اساسی وقوع صنعت 4.0، هوشمندسازی و به‌کارگیری فناوری‌هایی نظیر هوش مصنوعی است. زیرا برای تحقق اهداف صنعت 4.0، لازم است الگوها و روندها در تمام داده‌های تولید شده در کارخانه، بقیه شرکت‌ها، زنجیره تامین، میان شرکا و در میدان جمع‌آوری و شناسایی شوند. بینش‌هایی که با بهره‌گیری از الگوریتم‌های هوش مصنوعی از داده‌های جمع‌آوری شده ایجاد می‌شوند باعث بهبود دید در تصمیم‌گیری‌ها و همچنین افزایش کارایی عملیات جاری کارخانه و سراسر فرآیندهای تجاری می‌شود. این موضوع موجب می‌شود تا عملیات و تولید به‌طور مداوم سازگار و بهینه شود.

خودکارسازی

خودکارسازی یکی دیگر از بلوک‌های اساسی و محرک حیاتی صنعت 4.0 است. در این مسیر، درجه خودکارسازی در هر بخش بسته به نیازهای آن بخش متفاوت خواهد بود، به‌عنوان مثال زنجیره تولید از بخش‌هایی است که درجه خودکارسازی بالایی برای آن در نظر گرفته می‌شود. توسعه و پیاده‌سازی خودکارسازی منجر به بهینه‌سازی عملیات، تولید و زنجیره تامین شده و تحقق کسب‌وکارهای کارآمد، مولد، سودآور و ایمن‌تر را نتیجه می‌دهد.

امنیت

با اتصال حداکثری اشیاء در صنعت 4.0، حجم عظیمی از داده‌ها از طریق این اتصالات ارسال می‌شوند و در محاسبات لبه‌ای پردازش می‌شوند. این حجم از اتصال و انتقال داده منجر به افزایش قابل توجه سطح حملات سایبری می‌شود. از این رو، میزان نیاز به هوشیاری امنیتی افزایش یافته و به‌روزرسانی رویکردهای امنیتی سنتی به یک موضوع اساسی در صنعت 4.0 تبدیل شده است.

محاسبات

محاسبات ابری و لبه (MEC) نیز دیگر موضوع اساسی در تحقق صنعت 4.0 است. ارائه ارزش در صنعت 4.0 مبتنی بر استفاده از تحلیل پیشرفته داده‌ها است که به محاسبات ابری و لبه بستگی دارد. لبه صنعتی برای برآوردن نیازهای صنعت 4.0 باید الزامات برنامه سختگیرانه (مانند QoS، افزونگی) را برآورده کند.

اینترنت اشیاء صنعتی

یکی دیگر از موضوعات رایج برای صنعت 4.0، به‌کارگیری اینترنت اشیاء صنعتی (IIoT) است. با IIoT، تعداد زیادی از دستگاه‌ها و حسگرها قابلیت اتصال بی‌سیم و قابلیت تولید داده را خواهند داشت. این حسگرسازی عظیم، حجم داده‌ها را به‌صورت تصاعدی افزایش می‌دهد و پارادایم را از فرماندهی و کنترل متمرکز به رویکردی بسیار قدرتمندتر و غیرمتمرکز تغییر می‌دهد. رویکردی که در آن پلتفرم‌های IIoT برای مدیریت اتصالات، دستگاه‌ها و داده‌ها کلیدی هستند. این پلتفرم‌های IIoT، مجموعه گسترده‌ای از برنامه‌های کاربردی IIoT را فعال می‌کنند.

اهداف

هدف ابتدایی صنعت 4.0 ریشه در بهبود فرآیند‌های تولید و افزایش بهره‌وری داشت. با بلوغ این روند، ابعاد این هدف گسترش یافته و بهره‌گیری از فناوری‌های کلیدی نظیر شبکه‌های خصوصی 5G در راس امور قرار گرفتند. به عنوان مثال، در انگلیس، اپراتور Verizon یک شبکه خصوصی 5G در بندر ساوتهمپتون با هدف کاهش پیچیدگی از طریق تجمیع ارتباطات داده در یک شبکه مطمئن و ایمن مستقر کرد. عملیات خودکار و ردیابی دارایی یک کاربرد اولیه بود و باعث صرفه‌جویی در هزینه‌ها شد و تصمیم‌گیری‌های سریع‌تر را ممکن ساخت. در این توسعه، افزایش 28 درصدی بهره‌وری در میان 860 هزار کانتینر با عملیات خودکار و 90 درصد توقف‌های اضطراری کمتر باعث بهبود کارایی قابل توجهی شد. چشم‌انداز بلندمدت این است که از قابلیت اطمینان، تأخیر بسیار کم، امنیت و توان عملیاتی شبکه‌های خصوصی 5G برای معرفی فناوری‌های جدید، مانند تحلیل بلادرنگ، IIoT و AI/ML استفاده شود. در ادامه، تعدادی از مهم‌ترین اهداف توسعه انقلاب صنعتی چهارم عنوان شده است.

بهینه‌سازی اکوسیستم

در صنعت 4.0، از طریق هوشمندسازی عملیات و فرآیندهای تولید، همراه با اتصال زنجیره تامین و محصولات، راه برای یک تحول اساسی در زنجیره ارزش و اکوسیستم هموار می‌شود. در این مسیر در یک اکوسیستم‌ دیجیتالی، شرکای مختلف، ماژول‌ها و قطعات قابل استفاده مجدد را تولید می‌کنند، ماژول‌های نرم‌افزاری قابل استفاده مجدد را توسعه می‌دهند و خدمات تخصصی ارائه می‌کنند. هر شریک می‌تواند بر شایستگی‌های اصلی خود تمرکز کند و در هماهنگی با یکدیگر، اکوسیستمی را تشکیل دهد که خود را از اکوسیستم‌های رقابتی متمایز کند. ساختار شبکه، APIها، داده‌ها و اشتراک بینش، پیوند این اکوسیستم‌ها را تشکیل می‌دهند.

تصمیمات بلادرنگ

توانایی جمع‌آوری داده‌ها از حسگرها و دستگاه‌ها و تحلیل آن‌ها به صورت بلادرنگ، بینش‌های مورد نیاز برای پشتیبانی از تصمیم‌گیری‌های هم‌زمان و شروع اقدامات فوری مستقل را فراهم می‌کند. این امر نیاز به پردازش محلی، در لبه، جایی که داده‌ها تولید و استفاده می‌شوند و شبکه‌ای دارد که قادر به ارائه عملکرد با تاخیر پایین است. شبکه‌سازی زنجیره ارزش امکان اشتراک‌گذاری داده‌ها و تصمیم‌گیری‌ها را به صورت بلادرنگ فراهم می‌کند و با ایجاد یک اکوسیستم فوق‌العاده چابک و پاسخ‌گو، تحول‌آفرین می‌شود.

تاب‌آوری و چابکی کسب‌و‌کار

در صنعت 4.0، استفاده از AI/ML برای نظارت بر عملیات و تولیدات و پاسخ سریع به هرگونه مشکل احتمالی منجر به انعطاف پذیری و چابکی کسب‌وکار می‌شود. هدف، گذار از تفکر واکنشی به رویکردی پیشگیرانه است که با پرداختن به مسائل قبل از تبدیل شدن به مشکل و با حذف زمان خرابی، بازگشت سرمایه‌ای قابل اندازه‌گیری ارائه می‌دهد.

تجربه کاربری پیشرفته

محصولات هوشمند و متصل با پشتیبانی از خدمات هوشمند نرم‌افزاری، ارائه تجربه کاربری‌ شخصی‌سازی‌ شده‌ را امکان‌پذیر می‌سازند. در عصر دیجیتال، تمایز از خود محصول فیزیکی ناشی نمی‌شود، بلکه از تجربیاتی که ارائه می‌کند ناشی می‌شود. این تجربیات است که می‌تواند وفاداری مشتری را به همراه داشته و حاشیه سود بیشتری نسبت به محصولات فیزیکی ایجاد کند. داده‌ها و بینش‌های جمع‌آوری‌شده از محصولات متصل، به طور مداوم از چرخه‌ای شامل بهبود ویژگی‌ها، توسعه نسخه‌های جدید و ارتقای تجربه کاربری پشتیبانی می‌کنند.

مدل‌های جدید کسب‌وکار

صنعت 4.0 می‌تواند مدل‌های کسب‌وکار موجود را با ایجاد اطلاعات بیشتر و پاسخگویی به نیازهای مشتری و با بهینه‌سازی فرآیندهای موجود برای بهتر، کارآمدتر، سریع‌تر و ایمن‌تر کردن آن‌ها در برابر اختلالات محافظت کند. تأثیر بیشتر بر کسب‌وکارها احتمالاً از بازگشایی مدل‌ها و خدمات جدید کسب‌وکار از طریق محصولات متصل است که منجر به ایجاد منابع درآمدی جدید و تکرارشونده می‌شوند. تمایل رهبران کسب‌وکار اغلب به‌جای نوآوری، محافظت از کسب‌و‌کار فعلی‌شان است، اما نوآوری موفقیت بلندمدت را تضمین می‌کند. تحقیقات نشان داده است که رهبران تجاری که بر نوآوری تمرکز می‌کنند می‌توانند تا 22 درصد افزایش درآمد را مشاهده کنند.

ارتقاء سطح ایمنی

مثال‌های متعددی وجود دارد که چگونه صنعت 4.0 می‌تواند منجر به ارتقاء سطح ایمنی شود، از جمله:

• ماشین‌ها را می‌توان با جمع‌آوری مداوم داده‌ها به‌صورت بلادرنگ در مورد عملکرد و استفاده از آن‌ها با پادمان‌های داخلی طراحی کرد، در حالی که ماشین‌هایی که خارج از مشخصات هستند می‌توانند هشدارها را ایجاد کنند و فعالانه خاموش شوند.
• بینایی ماشین می‌تواند برای نظارت بر گردش کار و شناسایی اقدامات ناامن استفاده شود.
• در مفهوم کارگران متصل، از طریق PPE هوشمند (تجهیزات محافظ شخصی) و حسگرهای مجاور کارگران، از ایجاد شرایط خطرناک برای کارگران جلوگیری می‌شود.

اصول طراحی

یک مجموعه توافق شده از اصول طراحی وجود دارد که باید در توسعه فناوری‌ها و راه‌کارهای صنعت 4.0 در نظر گرفته شود. مهم‌ترین اصول طراحی در حوزه صنعت 4.0 عبارت‌اند از:

قابلیت همکاری

در صنعت 3.0 با استفاده از پروتکل‌های اختصاصی که نیاز به کد سفارشی برای ایجاد رابط بین سیستم‌ها داشتند، موانعی از جهت قابلیت همکاری وجود داشت که مانع وقوع پتانسیل کامل انتقال و درنهایت تحلیل و ارائه بینش داده‌ها می‌شد. در صنعت 4.0 با تبادل داده‌ها و بینش‌ها و هماهنگی اقدامات، این موانع از بین می‌رود. بدون قابلیت همکاری، داده‌ها در سیستم‌ها و دستگاه‌های ایزوله محدود و جریان اثربخشی آن‌ها قطع می‌شود. با قابلیت همکاری، داده‌ها و بینش‌ها را می‌توان برای دستیابی به همکاری و هماهنگی بین ماشین‌ها و انسان‌ها و بین مشاغل، تامین‌کنندگان و مشتریان به اشتراک گذاشت و جمع‌آوری کرد.

در مدل صنعت 4.0 رایانه‌ها به سیستم‌های تولید (ماشین‌ها) متصل خواهند شد که سیستم‌های فیزیکی سایبری را ایجاد می‌کنند. علاوه بر این، شبکه گسترده‌ای از دستگاه‌ها و حسگرهای صنعتی وجود خواهد داشت که به یکدیگر و با منابع محاسباتی متصل می‌شوند. بالاتر از این ماشین‌ها، دستگاه‌ها و حسگرها، یک اتصال متقابل از سیستم‌هایی است که فرآیندهای تجاری را نظارت و کنترل می‌کنند که به آن اینترنت سیستم‌ها (IoS) گفته می‌شود. شبکه IoS از تبادل داده‌ها و بینش‌ها و هماهنگی فعالیت‌ها پشتیبانی کرده و به این سیستم‌ها اجازه می‌دهد تا به‌طور یکپارچه و کارآمد با هم کار کنند. به این منظور، یک شبکه قابل اعتماد که اتصالی مطمئن ارائه ‌دهد و از تعامل داده همتا‌ به‌ همتا پشتیبانی کند، بسیار مهم است.

مجازی‌سازی

در زمینه صنعت 4.0، مجازی‌سازی از جنبه‌های مختلف دیده می‌شود. یکی از جنبه‌هایی که در حوزه فناوری اطلاعات مطرح است، قطع وابستگی عملکردهای منطقی (نرم‌افزار) از سخت‌افزار فیزیکی است که در آن قرار دارد. این امر موجب کاهش هزینه‌ها، بهبود مقیاس‌پذیری و افزایش انعطاف‌پذیری می‌شود. در طول دهه‌های گذشته، روندی که اتفاق افتاده است، حرکت مجازی‌سازی فناوری اطلاعات به سمت فناوری عملیات (به عنوان مثال PLC مجازی)، IIoT (به عنوان مثال هماهنگ‌سازی AMR مبتنی بر MEC) و شبکه‌ها (مانند مجازی‌سازی عملکرد شبکه و سیستم‌عامل شبکه تفکیک‌شده) است.

یکی دیگر از جنبه‌های مهم مجازی‌سازی، مدل‌سازی دنیای فیزیکی در دنیای مجازی از طریق دوقلوهای دیجیتال (یعنی شبیه‌سازی‌های سه‌بعدی) برای آزمایش سریع سناریوها و پیش‌بینی و تشخیص مسائل قبل از ظهور است. با استفاده از داده‌های حسگرها برای شبیه‌سازی، نظارت و کنترل فرآیندها یا سیستم‌های فیزیکی، می‌توان حالاتی را که قبلاً امکان‌پذیر نبودند، مشاهده کرد. تکامل از ابزارهای تجسم I3.0 به دوقلوهای دیجیتال نیز نیازمند شبکه‌ای است که بتواند به‌طور قابل اعتماد، به‌صورت بلادرنگ، شبیه‌سازی صدها یا هزاران فرآیند و سیستم را به‌روز کند.

عدم تمرکز

سیستم‌های متمرکز صنعت 3.0 مقیاس‌پذیری، انعطاف‌پذیری و چابکی محدودی را با توجه به هوش متمرکز برای کنترل زیرسیستم‌های مختلف در عملیات و تولید ارائه می‌دهند. بروز مشکل برای یک واحد در این سیستم‌های متمرکز می‌تواند فاجعه‌بار بوده و یک اثر دومینویی ایجاد کند که کل سیستم را از بین ببرد. این در حالی است که در صنعت 4.0 اطلاعات در گره‌های محلی نزدیک‌تر به نقطه نیاز، جایی که می‌تواند بیشترین ارزش را داشته باشد، توزیع می‌شود. به این ترتیب، ارتباطات بین ماشین‌ها و انسان‌ها حیاتی می‌شود و یک شبکه همتا به همتا را تشکیل می‌دهد که با پیوند دادن منابع هر گره، شکل فعلی عملیات و تولید را تغییر می‌دهد. البته این موضوع نیاز به سیستم‌های متمرکز برای جمع‌آوری و پردازش داده‌ها و هماهنگ‌سازی کلی جنبه‌های عملیات و تولید را برطرف نمی‌کند. تمرکززدایی وابستگی به این سیستم‌های متمرکز را کاهش می‌دهد و رویکردی چابک‌تر، انعطاف‌پذیرتر و مقیاس‌پذیرتر برای تحول ارائه می‌دهد.

توانمندی تصمیم‌گیری بلادرنگ

صنعت 4.0 به توانایی جمع‌آوری داده‌ها به‌صورت بلادرنگ نیاز دارد تا تصمیمات و اقدامات تقریباً فوری و مبتنی بر داده را امکان‌پذیر کند. تعداد بسیار بالای حسگرها حجم زیادی از داده‌های بلادرنگ تولید می‌کنند. تحلیل مستمر این داده‌ها امکان پاسخ فوری به مسائل و بهینه‌سازی مداوم عملیات، تولید و زنجیره تامین را فراهم می‌کند.

جهت‌‌گیری خدمات

خدمات‌گرایی، نشان‌دهنده پذیرش صنعت 4.0 از اقتصاد به عنوان یک سرویس است که در آن تمرکز بر ارائه خدمات ارزش افزوده به جای صرف محصولات است. با استفاده از این مدل، مشتری- همراه با نیازهای در حال تغییر و تحول آن‌ها – در خط مقدم توجهات قرار می‌گیرد و نیاز است صنعت از مدل تولید انبوه به مدلی که خدمات شخصی و متناسب را ارائه می‌دهد تغییر یابد. این مشتری‌مداری مستلزم ساخت محصولات متصل برای جمع‌آوری داده‌ها جهت به دست آوردن بینش موردنظر مشتریان، تطبیق خدمات موجود و توسعه خدمات جدید است. البته لازم به ذکر است که این مدل برای برخی از تولیدکنندگان بزرگ کالاهای تولید انبوه، قابل اجرا نخواهد بود.

ماژولار بودن

سیستم‌های یکپارچه صنعت 3.0 از انعطاف‌پذیری و چابکی مورد نیاز برای پاسخ به تغییرات بی‌سابقه‌ای را که اکنون بخش صنعتی با آن مواجه است، پشتیبانی نمی‌کند. ماژولار بودن بلوک‌های ساختاری قابلیت استفاده مجدد را ایجاد می‌کند. در این مدل، یک سیستم از اجزا یا زیرسیستم‌های استاندارد، ساخته شده‌ و می‌تواند به راحتی مونتاژ، جداسازی و ترکیب شود تا عملکردهای مختلفی را انجام دهد. ماژولار بودن، زمان ورود به بازار را از طریق طرح‌های آماده و اثبات‌شده تسریع می‌کند. در سمت کارخانه‌ها، این امر از تنظیم مجدد ماژول‌ها با زمان و تلاش کم، پشتیبانی می‌کند.

چالش‌های پیاده‌سازی صنعت 4.0

زمانی که صحبت از چالش‌های این حوزه می‌شود، توجه به این نکته حائز اهمیت است که توسعه کاربست‌های صنعت 4.0 در صنایع متفاوت با چالش‌های منحصر به فرد آن صنعت مواجه می‌شود. البته همچنان چالش‌هایی هستند که در تمام صنایع مشترکا وجود دارند. با توجه به این امر که بخش تولید از ظرفیت بالایی برای توسعه صنعت 4.0 برخوردار است و در عین حال دارای سطح بسیار بالایی از پیچیدگی فنی و الزامات سختگیرانه برای تبدیل دیجیتالی عملیات آن است، معمولا از آن به عنوان یک پروکسی برای بررسی این چالش‌ها استفاده می‌کنند.

از منظر عملیات، در سیستم‌های متفاوت و غیر استاندارد، داده‌ها و سیلوهای عملیاتی ایجاد می‌شوند و چون عملیات به صورت انتها به انتها مشاهده نمی‌شود مانع بهینه‌سازی می‌شوند. این سیستم‌ها اغلب به مجموعه مهارت‌های متفاوتی برای کار و نگهداری نیاز دارند که گاهی اوقات منجر به چرخه‌های بسیاری از عیب‌یابی می‌شود. از طرفی، شرکت‌ها باید برای حل مشکلات سیستم‌های اختصاصی خود به فروشندگان تکیه کنند. این فعالیت زمان کمی برای نوآوری و فعال‌سازی داده‌ها باقی می‌گذارد و عملیات را در حالت حل مسئله واکنشی و عمدتاً دستی قرار می‌دهد. تعدادی از مهم‌ترین چالش‌های این حوزه در ادامه ارائه شده‌اند.

تاخیر در تجاری‌سازی دستگاه‌ها و شبکه‌ها

یکی از چالش‌های عمده در توسعه کاربست‌های انقلاب صنعتی چهارم عدم دسترسی تجاری به ویژگی‌های شبکه و دستگاه‌های مورد نیاز برای پشتیبانی از استقرار کاربست‌ها در مقیاس بزرگ است. تولیدکنندگان چیپ‌ست، مودم، تجهیزات کاربر (UE) و سایر دستگاه‌های ارتباطی تا زمانی که مطمئن شوند این ویژگی‌ها برای توسعه کاربست‌های جدید حیاتی هستند و به کار گرفته خواهند شد از اضافه کردن قابلیت‌های جدید مانند ارتباطات با تأخیر کم بسیار مطمئن (URLLC) و شبکه‌های حساس به زمان (TSN) خودداری می‌کنند. از طرفی صنایع هم برای توسعه کاربردها نیازمند توسعه این ویژگی‌ها هستند. این مسئله به نوعی یادآور ضرب‌المثل مرغ و تخم‌مرغ است.

امنیت/ حکمرانی

مسائل مرتبط با امنیت و حکمرانی مجموعه دیگری از چالش‌ها در مسیر استقرار صنعت 4.0 هستند. الزامات قانونی و حریم خصوصی برای انواع داده‌های ایجاد شده، توزیع‌شده و ذخیره‌شده بر اساس صنعتی که کاربست در آن توسعه داده می‌شود، نهاد تجاری، مکان و مشتری متفاوت است. این مسائل شامل رمزگذاری، حریم خصوصی داده‌ها و حفاظت از IP هستند. در توسعه راه‌حل‌های صنعت 4.0 باید این چالش‌های اغلب پیچیده را در نظر گرفت. بنابراین، نظارت و کنترل دقیق از ملاحظات عملیاتی کلیدی است و به همین دلیل است که شبکه‌های خصوصی 5G برای محیط‌های صنعتی مناسب هستند. با استقرار شبکه خصوصی 5G می‌توان از اتصال فراگیر و در عین حال امن تمام دستگاه‌ها و گیت‌وی‌ها به صورت احراز هویت شده با مدیریت و نظارت کامل شبکه اطمینان حاصل کرد. در این راستا، معماری Zero Trust و امنیت مبتنی‌بر لبه، نمایه امنیتی را بیشتر نیز می‌کند به این طریق که به مشتریان اجازه می‌دهد سطح مشخصی از دسترسی و گستردگی را برای تمام داده‌های تولید شده در شبکه تعیین کنند. به طور کلی، مسئله امنیت از مسائل بسیار کلیدی در توسعه کاربست‌های صنعت 4.0 است که باید مورد توجه قرار گیرد.

تغییراتی از جنس تحول در فرآیندها و فرهنگ‌ها

فراتر از چالش‌های فنی و منابع ذکر شده در بالا، یک شکاف تاریخی بین عملیات و تیم‌های فناوری اطلاعات وجود دارد. روندهای دیجیتالی شدن عملیات در صنایع منجر به ایجاد مدل‌های تجاری و عملیاتی جدید می‌شوند. بهره‌گیری از دیدی جامع از کل عملیات از سفارش تا تحویل، بر همکاری و همگرایی سیستم‌ها و شبکه‌ها به منظور رقابتی ماندن و آماده بودن برای ارائه ارزش در یک اقتصاد دیجیتالی پر تقاضا متمرکز است. این دگرگونی به یکباره اتفاق نخواهد افتاد و برای شکل‌گیری هر چه بهتر این تکامل به آمادگی و در عین حال هماهنگی کل اکوسیستم نیاز است. بنابراین، تغییرات در فرهنگ، فرایندها، سیستم‌ها و شبکه‌ها به صورت تدریجی با به‌کارگیری استراتژی مناسب به سمت این چشم‌انداز ایجاد می‌شود.

در نمودار زیر، یک نمای کلی از تحول مورد نیاز در 3 بخش اصلی افراد، فرآیندها و فناوری به منظور تحقق پتانسیل کامل صنعت 4.0 نشان داده شده است. با توجه به نمودار ارائه شده، از شبکه‌های 5G، اینترنت اشیاء و بلاکچین گرفته تا هوش مصنوعی و تحلیل داده، پتانسیل فناوری‌های نوظهور در توسعه و استقرار کاربست‌های صنعت 4.0 بسیار بالا و حیاتی است. این در حالی است که وقوع کامل اهداف صنعت 4.0 تنها با توسعه و به‌کارگیری این فناوری‌ها انجام نشده و باید به این امر توجه داشت که هرگونه تغییر در کسب‌وکار بر پایه فرایندهای آن انجام شده و وابسته به افراد آن است. توسعه این فناوری‌های نوظهور، بهره‌برداری حداکثری از داده‌ها و برقراری فرایندهای مبتنی بر داده‌ها را ممکن ساخته و منجر به رشد و بهبود تجربه مشتری نیز می‌شود. همچنین این امر با تجهیز کارکنان به انواع ابزار دیجیتال منجر به جهش بهره‌وری و افزایش ایمنی می‌شود. از دیگر مواردی که در مسیر ایجاد تحول کامل باید مورد توجه قرار داد، تخریب سیلوها در سازمان (رفتن به سمت فرهنگ چابک) و همکاری هرچه موثرتر بخش IT و OT است.

شکل 3: افراد، فرایندها و فناوری؛ سه بخش کلیدی مورد نیاز تحول در وقوع صنعت 4.0 [1]

نقش اپراتورهای مخابراتی در توسعه راه‌کارهای صنعت 4.0

اپراتورهای مخابراتی، به عنوان بازیگران اصلی ارائه‌دهنده خدمات اتصال بی‌سیم که ارتباطات و تبادل داده بین دستگاه‌ها، ماشین‌ها و سیستم‌ها را در صنعت 4.0 امکان‌پذیر می‌کنند، نقشی حیاتی در حمایت از تحول دیجیتال بخش‌های مختلف صنعتی، مانند تولید، انرژی، حمل‌ونقل و مراقبت‌های بهداشتی دارند. برخی از مزایایی که اپراتورهای مخابراتی می‌توانند در تحقق صنعت 4.0 ارائه دهند عبارت‌اند از:

تضمین عملکرد بالا

توسعه و پیاده‌سازی کاربست‌های مختلف صنعتی مانند کنترل از راه دور، خودکارسازی، رباتیک و واقعیت افزوده نیازمند حضور شبکه‌های مخابراتی با قابلیت‌های سرعت بالا، تاخیر پایین، مطمئن و امنیت بالا است. از این رو، اپراتورهای مخابراتی نقشی کلیدی در توسعه این کاربست‌ها خواهند داشت. در نسل جدید راه‌کارها، با توجه به تفاوت نیاز صنایع مختلف، حضور اپراتورهای مخابراتی با ارائه شبکه‌های خصوصی و خدمات سفارشی‌سازی شده متناسب با نیاز صنعت مانند پهنای باند موبایل ارتقاء یافته (EMBB)، ارتباطات با تأخیر کم بسیار مطمئن (URLLC) و ارتباطات انبوه ماشینی (MMTC) بیش از گذشته اهمیت یافته است.

انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری

 اپراتورهای مخابراتی بسته به نیازها و ترجیحات مشتریان صنعتی خود می‌توانند زیرساخت شبکه خود را به روش‌های مختلفی مانند استفاده از شبکه‌های عمومی، خصوصی یا ترکیبی مستقر و مدیریت کنند. آن‌ها همچنین می‌توانند از فناوری‌های ابری، لبه‌ و مجازی‌سازی برای بهینه‌سازی منابع شبکه خود و ارائه خدمات بر اساس تقاضا و به صورت مقیاس‌پذیر استفاده کنند.

امنیت

 اپراتورهای مخابراتی می‌توانند با استفاده از پروتکل‌ها، رابط‌ها و روش‌های رمزگذاری مشترک، از قابلیت همکاری و امنیت خدمات شبکه خود در دستگاه‌ها، پلتفرم‌ها و استانداردهای مختلف اطمینان حاصل کنند. آن‌ها همچنین می‌توانند راه‌حل‌های امنیتی سرتاسری مانند احراز هویت، مجوز و رمزگذاری را برای محافظت از داده‌ها و حریم خصوصی مشتریان صنعتی خود و کاربران نهایی ارائه کنند.

اکوسیستم‌سازی و فعال‌سازی بازیگران حوزه

در توسعه راه‌کارها و خدمات صنعت 4.0، اپراتورها بسته به توانایی‌ها، منابع و اهداف خود راه‌حل‌های دیجیتال را خودشان به تنهایی یا با مشارکت با سایر ارائه‌دهندگان راه‌حل ایجاد می‌کنند. برخی از مزایای مشارکت با سایر ارائه‌دهندگان راه‌حل عبارت‌اند از:

• دسترسی به بازارها و مشتریان جدید: اپراتورها می‌توانند از پایگاه کاربری موجود، شناخت برند و کانال‌های توزیع شرکای خود برای دستیابی به بخش‌ها و مناطق جدید استفاده کنند.

• افزایش نوآوری و تمایز: اپراتورها می‌توانند از تخصص، خلاقیت و فناوری شرکای خود بهره ببرند تا راه‌حل‌های نوآورانه و متمایزتری را ارائه دهند که نیازها و انتظارات مشتریان صنعتی را برآورده می‌کند.

• کاهش هزینه و اشتراک ریسک: اپراتورها می‌توانند هزینه‌ها و خطرات توسعه، استقرار و حفظ راه‌حل‌های دیجیتال را با شرکای خود به اشتراک بگذارند و هزینه‌های سرمایه‌گذاری و عملیاتی خود را کاهش دهند.

اگرچه حضور اپراتورها در توسعه کاربست‌های صنعت 4.0 موجب ارائه مزایایی به صنعت می‌شود، نقش‌آفرینی در این مسیر چالش‌هایی نیز برای اپراتورها به همراه دارد که برخی از آن‌ها در ادامه ارائه شده است.

• پیچیدگی تامین تجهیزات: عوامل بیرونی متعددی نظیر همه‌گیری جهانی و تحریم‌ها منجر به پیچیدگی تامین انواع قطعات و تجهیزات لازم برای پیاده‌سازی و توسعه خدمات جدید نظیر شبکه‌های 5G یا نظارت و نگه‌داری خدمات فعلی مانند شبکه‌های 4G می‌شود.

• تامین هزینه‌ها: ارائه راه‌کارهای نوظهور و برآورده‌سازی نیازهای روزافزون برنامه‌های کاربردی صنعت 4.0 نیازمند سرمایه‌گذاری بسیار بالا از سوی اپراتورها جهت به‌روزرسانی و توسعه زیرساخت شبکه خودشان است؛ که این امر از آن‌جا که بازگشت سرمایه در توسعه راه‌کارهای نوین به زودی محقق نمی‌شود، برای اپراتورها موضوعی چالشی است.

• عدم قطعیت نظارتی: اپراتورها باید از مقررات و استانداردهای مختلفی که بر استفاده از طیف، داده‌ها و امنیت در بازارها و بخش‌های مختلف حاکم است، پیروی کنند که این امر ممکن است انعطاف پذیری و پتانسیل نوآوری آن‌ها را در ارائه راه‌کارهای جدید محدود کند.

• پیچیدگی مشارکت: اپراتورها باید با سایر ارائه‌دهندگان راه‌حل، مانند سازندگان دستگاه، توسعه‌دهندگان نرم‌افزار و یکپارچه‌سازهای سیستم، همکاری کرده و شریک شوند تا راه‌حل‌های دیجیتالی نهایی را برای مشتریان صنعت 4.0 ارائه دهند که این موضوع چالش‌هایی از منظر همسویی، یکپارچگی، اعتماد و حکمرانی ایجاد می‌کند.

همان‌طور که اشاره شد مشارکت و نحوه همکاری اپراتورها با دیگر ارائه‌دهندگان سرویس‌ها از چالش‌های اساسی اپراتورها در توسعه کاربست‌های صنعت 4.0 است. در ادامه به برخی چالش‌های این همکاری‌ها می‌پردازیم.

• هم‌سویی چشم‌انداز و اهداف: اپراتورها و شرکای آن‌ها باید درک روشن و مشترکی از چشم‌انداز، اهداف و انتظارات مشارکت و همچنین نقش‌ها و مسئولیت‌های هریک از طرفین داشته باشند.

• ادغام و قابلیت همکاری: اپراتورها و شرکای آن‌ها باید با استفاده از استانداردها، پروتکل‌ها و رابط‌های مشترک از یکپارچگی و قابلیت همکاری راه‌حل‌های دیجیتالی خود اطمینان حاصل کنند.

• اعتماد و سیاست‌گذاری: اپراتورها و شرکای آن‌ها باید سازوکارهای اعتماد و سیاست‌گذاری ایجاد کنند تا امنیت، حریم خصوصی و کیفیت راه‌حل‌های دیجیتال خود و همچنین توزیع عادلانه و شفاف مزایا و تعهدات را تضمین کنند.

در این بخش به مزایای حضور اپراتورها در ارائه راه‌کارهای صنعت 4.0 و فعال‌سازی اکوسیستم و همچنین به چالش‌هایی که اپراتورها در این مسیر با آن مواجه هستند پرداختیم. در ادامه به‌منظور ارائه بینش به خوانندگان در خصوص عملکرد اپراتورهای جهان در این حوزه، راه‌کارهای صنعت 4.0 ارائه شده توسط اپراتورها به همراه اطلاعاتی نظیر صنعت مورد هدف و فناوری‌های کلیدی راه‌انداز این راه‌کارها در جدول 2 ارائه شده است.

جدول 2: راه‌کارهای صنعت 4.0 ارائه شده توسط اپراتورهای مخابراتی در جهان

سخن آخر

در این سرمقاله، انقلاب صنعتی چهارم و نقش اپراتورهای مخابراتی در آن، مورد بررسی قرار گرفت. انقلاب صنعتی چهارم با استفاده از فناوری‌های دیجیتال و اتصال‌پذیری پتانسیل بالایی برای تحول صنایع داشته و در هر صنعت و کسب‌وکاری که به‌درستی پیاده‌سازی شده، تحولات عظیمی را در آن صنعت به وجود آورده و شاخص‌های عملکردی موثر بر کسب‌وکار را بهبود بخشیده است. اتصال سلولی، یکی از ابزارهای کلیدی و ملزومات اصلی جهت جمع‌آوری، پردازش و تحلیل داده‌های صنعتی بوده و به اهداف صنعت 4.0 کمک می‌کند.

به طور دقیق‌تر، نسل پنجم ارتباطات سیار (5G) و قابلیت‌های پیشرفته آن مانند ارتباطات بسیار مطمئن با تأخیر کم (URLLC) و شبکه‌های حساس به زمان (TSN) بهترین ابزار برای مشتریان صنعتی به‌منظور مدرنیزه کردن عملیات، همگرایی فناوری اطلاعات و فناوری عملیات و کنترل یکپارچه انتها به انتهای عملیات است.

اگرچه توسعه هریک از راه‌کارهای صنعت 4.0 ارزشمند است اما بسیاری از تحلیل‌گران صنعت بر این باورند که ارزش نهایی صنعت 4.0  درنتیجه همگرایی این راه‌کارها محقق می‌شود. البته در مسیر تحقق این همگرایی باید به عوامل فرهنگی و ارگانی ناظر بر پذیرش این تغییرات توجه ویژه داشت. درواقع، امکان جایگزین کردن یکباره عملیات فعلی با فرآیندهای موجود وجود ندارد و این امر نیازمند ارتقای سیستماتیک فرآیندهای موجود و ترکیبی از تصمیمات تاکتیکی و استراتژیک در طول این مسیر است. تصمیم‌گیری در این حوزه به در نظر گرفتن اهداف بلندمدت عملیاتی و تجاری نیاز دارد که البته، نقطه شروع آن توسعه قابلیت‌های شبکه خواهد بود. در توسعه راه‌کارها و خدمات صنعت 4.0، اپراتورها بسته به توانایی‌ها، منابع و اهداف خود راه‌حل‌های دیجیتال را خودشان به تنهایی یا با مشارکت با سایر ارائه‌دهندگان راه‌حل ایجاد می‌کنند. برخی از مزایای مشارکت با سایر ارائه‌دهندگان راه‌حل، عبارت‌اند از دسترسی به بازارها و مشتریان جدید، افزایش نوآوری و تمایز، کاهش هزینه و اشتراک ریسک. البته اگرچه حضور اپراتورها در توسعه کاربست‌های صنعت 4.0 موجب ارائه مزایایی به صنعت می‌شود، نقش‌آفرینی در این مسیر، چالش‌هایی نیز برای اپراتورها به همراه دارد. از این چالش‌ها می‌توان به مواردی نظیر بازگشت سرمایه طولانی‌مدت، پیچیدگی تامین تجهیزات و عدم قطعیت در مسائل تنظیم‌گری و سیاست‌گذاری از سوی نهادهای حکومتی اشاره کرد.

منابع

[1] Industry 4.0 (I4.0) Brownfield Evolution Framework, GSMA Intelligence, April 2023.

[2] Overwhelming OTT: Telcos’ growth strategy in a digital world, McKinsey, 2017,Overwhelming OTT: Telcos’ growth strategy in a digital world | McKinsey.

[3] A blueprint for telco transformation, McKinsey, 2021, A blueprint for telco transformation | McKinsey.