کارخانه‌های آینده و نقش متاورس صنعتی در آنها

اصطلاح متاورس (Metaverse) اخیراً موج‌هایی در اخبار فناوری ایجاد کرده و توجه مثبت و منفی غول‌های صنعت رو به خودش جلب کرده. مشابه روند اینترنت اشیا (IoT) که هنوز در مراحل اولیه خودش به سر می‌بره، متاورس هم به طور یکسان با انتقاد و کنجکاوی مواجه شده. اما دقیقاً چیست و چگونه بر مسیر شرکت های صنعتی تأثیر گذار خواهد بود؟

ابتدا بیاید به مفهوم عبارت متاورس بپردازیم. کلمه متاورس ترکیبی از دو لغت Meta+Universe است. واژه Meta از ریشه یونانی «فراتر» گرفته شده و verse هم از کلمه Universe به معنای «جهان» آمده است. از این رو از نظر لغوی metaverse رو می‌تونیم به «جهان ماوراء» ترجمه کنیم. اصطلاحی بسیار جذاب و انقلابی که احتمالاً در مورد آشنایی با آن بسیار کنجکاو شده‌اید.

متاورس چیست؟

متاورس در واقع یک دنیای مجازی هست که با ترکیب مفاهیم واقعیت مجازی (VR) و واقعیت افزوده (AR)، به کاربران خود این فرصت رو می‌ده تا هر آنچه را که در دنیای واقعی انجام می‌دهند رو بدون نیاز به حضور فیزیکی در یک دنیای دیجیتال و واقعیت افزوده که آنرا متاورس می‌نامیم، انجام دهند. در واقع می‌تونیم متاورس رو یک جهان برتر معرفی کنیم که در آن محدودیت‌های دنیای فیزیکی از بین خواهد رفت و شاید انسان‌ها این امکان رو داشته باشند تا در دنیای آرمانی خود زندگی کنند.

در حالی که بیشتر ارائه‌دهندگان و تحلیل‌گران در مورد متاورس برای نسخه‌های پیشرفته محصولاتِ موجود صحبت می‌کنند، با یک جمع‌بندی نتیجه می‌گیریم که این به اصطلاح چتری است که برای توصیف یک فضای مجازی پایدار، واکنش‌گرا و با پیوندهای دوطرفه به واقعیت فیزیکی استفاده می‌شود.

متاورس صنعتی چیست؟

اما حالا ممکنه بپرسید «متاورس صنعتی» به چه معنایی هست؟ متاورس صنعتی یا Industrial Metaverse ترکیبی از دنیای دیجیتال و فیزیکی است که کارایی را از طریق مهندسی، تولید و خدمات میدانی تسریع می‌کند. درسته که هنوز در مراحل اولیه خود به سر می‌بره، ولی چشم انداز این هست که امکان همکاری بلادرنگ، اتصال و زمینه آگاهی نسبت به محیط پیرامون در محیط های صنعتی رو فراهم کنه.

البته منظورم متاورس‌ِ مجزا یا جداگانه‌ای نیست که منحصراً برای تولید ساخته شده باشه. بلکه، منظورم از متاورس صنعتی اینه که تولید کنندگان چطور می‌تونن از متاورس استفاده کنن، به ویژه از طریق شبیه‌سازی سناریوهای دنیای واقعی در دنیای مجازی.

چرا متاورس صنعتی مهم است؟

متاورس صنعتی برای استفاده از فناوری به ما راهکار‌های ساده و هم پیچیده‌ای رو‌ می‌تونه ارائه بده که فرصت‌های فوق‌العاده‌ای رو در آینده نزدیک در اختیارمون قرار می‌ده. این فناوری امکان تجسم مجدد همکاری در فضای صنعتی، بهبود کارایی کارخانه و ساده‌سازی فرآیندهای طراحی رو پیش‌بینی می‌کنه.

برای مثال:

یک قطعه پیچیده از تجهیزات در یک مکان دور از دسترس دچار خرابی می‌شه. در حال حاضر کارشناسان تنها از راه دور و از طریق تماس‌های ویدیویی قادر به کمک هستند که حتی با وجود ابزارهای حرفه‌ای، تشخیص این مشکل بدون بازرسی شخص متخصص و یا بازرسی داده‌ها، اغلب بسیار دشوار هست. معمولا، تنها راه فرستادن کارشناس به محل هست که این پروسه گران و ناخوشاینده و در نهایت، زمان خرابی تجهیزات رو به مقدار قابل توجهی افزایش می‌ده!

با استفاده از متاورس صنعتی، یک متخصص از راه دور می‌تونه در عرض چند دقیقه یک دید گسترده مبتنی بر متن و محیط شبیه سازی شده از مشکل و موارد دیگر در اختیار داشته باشه. فناوری متاورس صنعتی به افراد اجازه می‌ده تا برای رفع مشکلات، عیب‌یابی و… اصطلاحا در محل، «تلپورت» کنند. از آنجایی که داده‌ها را در یک محیط گسترده شبیه سازی شده فراهم می‌کند، از نظر شناختی برای کارگر و متخصص در محل بسیار آسون‌تره تا به طور مؤثر بتونن در زمینه عیب‌یابی و حل مشکل اقدامات لازم رو انجام به سرانجام برسونن.

در ادامه، قابلیت کپی کردن محصولات و سیستم‌های دنیای واقعی در دنیای مجازی مزایای مختلفی داره که سه مورد از این مزایا رو توضیح می‌دیم.

اقدامات و تصمیمات دنیای واقعی با داده‌های ساختگی بهبود پیدا می‌کنن

شرکت بویینگ یکی از شرکت‌هایی‌ است که از متاورس صنعتی استقبال کرده. در واقع این شرکت قصد داره هواپیمای بعدی خودش رو در متاورس بسازه. یکی از اهداف بویینگ ساخت همزاد دیجیتالی – یا همان نسخه کاملاً مشابه دیجیتالی اشیاء یا سیستم‌های دنیای واقعی – است. با خَلق همزاد دیجیتالی هواپیما و سیستم تولیدِ آن، بویینگ می‌تونه عملیات‌های پیچیده رو پیش از اجرایی کردن در خط تولید واقعی شبیه‌سازی کنه. به عبارت دیگه، متاورس صنعتی، اطلاعات شبیه‌سازی شده ما رو از وقایع دنیای واقعی مطلع می‌کنه.

یکی از مفاهیم کلیدی در این حوزه «داده‌های ساختگی» یا داده‌های بدست‌آمده از شبیه‌سازی‌ها و الگوریتم‌ها است. این مفهوم در مقابل (یا در کنارِ) داده‌های تولید شده در دنیای واقعی قرار داره. داده‌های ساختگی می‌تونن بسیار قدرتمند باشن و دانشی رو در اختیار شرکت‌ها بگذارن که کسب آن در دنیای واقعی امکان‌پذیر نیست. این مسئله دقیقاً برای شرکت بویینگ صدق می‌کنه. بویینگ قصد داره یک سیستم عیب‌یابی هواپیما بسازه که واقعیت افزوده رو کنترل می‌کنه تا با تکیه بر داده‌های تاریخی و داده‌های فعلی، شرایط فعلی هواپیما رو با وضعیت قبلی آن مقایسه کنه.

اما ساخت این سیستم با داده‌های دنیای واقعی (که در این مورد، هزاران عکس از هواپیماست) خیلی دشوار بود. سیستم داده‌های آموزشی بیشتری نیاز داشت. بنابراین، شرکت در عوض همزاد دیجیتالی هواپیما رو ساخت و از این همزاد دیجیتالی بیش از 100,000 عکس بدست آورد (امری که اجرای آن در دنیای واقعی پرهزینه و غیر عملی بود). این سیستم، که به گنجینه داده‌های ساختگی و تصاویر واقعی مجهز شده بود، کار کرد. و به این ترتیب، زمینه‌ای برای مهندسان بویینگ فراهم شد تا با استفاده از واقعیت افزوده هواپیمای مورد نظر خودشون را با شرایط قبلی آن مقایسه کنن.

می‌توان همزاد دیجیتالی را برای شبیه‌سازی هر چیزی از کل کارخانه گرفته تا تک تک محصولات استفاده کرد

همزاد دیجیتالی به ویژه در محیط کارخانه اهمیت ویژه‌ای دارن. در کارخانه دیجیتال Siemens، واقع در نانجینگ چین، تمام کارخانه در مرحله برنامه‌ریزی با همزاد دیجیتالی شبیه‌سازی شد و این امکان رو فراهم کرد تا ایرادهای برنامه‌ریزی رو شناسایی و برطرف و در عوض، فرآیند ساخت رو بهینه کنند. در واقع زیمنس معتقده استفاده از نسخه دیجیتال در ساخت این کارخانه به افزایش ۲۰۰ درصدی ظرفیت و ۲۰ درصدی بهره‌‌‌وری کمک کرده.

بنابراین همزاد دیجیتالی هم برای ساخت کارخانه‌های جدید و هم برای ارتقاء عملیات کارخانه‌های فعلی اهمیت بسزایی دارن. حسگرهای نصب شده در سرتاسر کارخانه می‌تونن داده‌ها رو به نسخه دیجیتال ارسال کنن، و نسخه دیجیتال این داده‌ها رو با هدف شناسایی نحوه کارکرد سیستم ارزیابی می‌کنه. به این ترتیب، تولید‌کنندگان می‌تونن ابتدا گردش‌کاری و حتی تغییرات آزمایشی گردش‌کاری را ابتدا در همزاد دیجیتالی تنظیم کنن. این طور فکر کنین که همزاد دیجیتالی در واقع ابزاری برای بهبود تصمیم‌گیری در محیط‌های تولیدی هستن.

شبیه‌سازی کل کارخانه، (ساخته یا نساخته) یکی از کاربردهای همزاد دیجیتالی است. اما در واقع ساخت همزاد دیجیتالی هر چیزی، حتی دستگاه‌ها نیز امکان‌پذیر است. زیمنس اعلام کرده با همین هدف همکاری خودش را با شرکت NVIDIA آغاز کرده تا همزاد دیجیتالی بسازد که به لحاظ ظاهری و کارکرد کاملاً شبیه دستگاه‌های کارخانه باشه و لحظه به لحظه با دستگاه واقعی در تعامل باشه. به این ترتیب، اون‌ها می‌تونن عاملی (مثل دما) را در همزاد دیجیتالی تغییر داده و تاثیرات اون رو بر روی دستگاه در دنیای واقعی ببینن. از این فناوری می‌شه برای پیش‌بینی خرابی و بهینه‌سازی فرآیند تعمیر و نگهداری استفاده کرد.

علاوه بر این، می‌توان برای پیش‌بینی مشکلات احتمالی محصولات آن‌ها را شبیه‌سازی کرد. این کار نه تنها طراحی محصول رو متحول می‌کنه، بلکه راه رو برای کسب دانش بیشتر درباره عملکرد محصولات فعلی در دنیای واقعی هموار می‌کنه. چنین اطلاعاتی می‌تونه برای اطلاع رسانی در مورد طراحی محصول آینده یا حتی پیش‌بینی زمان خرابی قطعات استفاده بشه. برای مثال، شرکت Kaeser، تولیدکننده کمپرسورها و سیستم‌های هوای فشرده، از همزاد دیجیتالی برای کپی کردن سیستم‌های کمپرسور هوایی که در دست مشتریان بود استفاده کرد. این اقدام این امکان رو فراهم کرد تا شرکت شرایط فعلی تک تک محصولات مورد استفاده رو مشاهده و بررسی کنه، ایرادهای احتمالی رو از راه دور شناسایی کنه و تعمیرات رو به موقع انجام بده.

واقعیت مجازی فرآیند طراحی محصول را همه‌جانبه و تعاملی می‌کنه

البته، استفاده از همزاد دیجیتالی به فرآیند طراحی محصول کمک می‌‌کنه، و این امکان رو در اختیار طراحان قرار می‌ده تا محصول رو شبیه‌سازی کنن، ایراد‌‌ها رو مشخص کنن، و پیش از ساخت محصول، طرح رو بهبود ببخشن. این امر خیلی از مسائل مرتبط با کیفیت رو حل می‌کنه. (برای مثال، شرکت بویینگ اعلام کرده که بیش از 70 درصد مسائل مرتبط با کیفیت ارتباط مستقیمی با مسائل طراحی داره).

اما فناوری دیگه‌ای نیز وجود داره که با متاورس در ارتباطه و به فرآیند طراحی کمک می‌کنه: واقعیت مجازی (VR). اینجا، منظور طراحی محصولات در فضای واقعیت مجازی همه‌جانبه است و نه صرفاً کار کردن بر روی یک صفحه مانیتور ساده. برای مثال، خودتون رو تصور کنید که برای طراحی یک اتومبیل در یک واقعیت مجازی همه‌جانبه درون آن (اتومبیل) نشستین. در آینده شاهد انجام طراحی‌ها با استفاده از هدست‌های واقعیت مجازی خواهیم بود. طراحی در واقعیت مجازی زمانی که با همزاد دیجیتالی ترکیب بشه خیلی قدرتمند میشه. به این معنا که طراحان می‌تونن خودشون را غرق طراحی کنن، در فضای متاورس مجازی تغییراتی در محصول ایجاد کنن و همزاد دیجیتالی این تغییرات رو در لحظه بر روی محصول اعمال کرده تا آن‌‌ها را منعکس کنه.

طراحی در واقعیت مجازی همه‌جانبه همچنین این امکان رو در اختیار تیم طراحی قرار می‌ده تا، حتی زمانی که کیلومترها از هم دور هستن، با یکدیگر تعامل داشته باشن طوری که انگار همه در یک اتاق قرار گرفتن. البته، در حال حاضر طراحان می‌تونن از ابزارهای تعاملی طراحی مثل NVIDIA’s Omniverse استفاده کنن؛ این ابزار به تیم‌ها اجازه می‌دهه با هم طراحی کنن به طوری که انگار همه در یک جا هستن و تغییرات را در لحظه ببینن.

جمع‌بندی

در حالی که اصطلاح متاورس ممکنه جدید باشه، مفهوم استفاده از فناوری دیجیتال برای تغییر نحوه کار و تعامل ما با محصولات، محیط و یکدیگر نیست. هدف متاورس صنعتی بهینه سازی اتحاد فیزیکی و دیجیتال، متعادل کردن محدودیت ها و مزایای آنها است. راه‌حل‌های این فناوری برای کاهش فاصله حلقه بین دنیای فیزیکی و دیجیتالی ساخته شده‌ و سازمان‌های صنعتی رو با ابزارهایی که برای موفقیت نیاز دارند، توانمند می‌سازد.

ما تازه در ابتدای فرصت‌های متاورس صنعتی هستیم و طی چند سال آینده شرکت‌های پیشرو از این فناوری استفاده خواهند کرد تا عملیات خود را به سطح بعدی برسانند.