Smart Factory ได้นำAI และ IoTเข้ามาเพื่อบริหารจัดการภายในโรงงานและสร้างการทำงานที่เป็นระบบอัตโนมัติ (Automation) เพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานแต่ใช้กำลังคนที่น้อยลง
ในยุคที่ผู้ผลิต และผู้ประกอบการกำลังเร่งปรับเปลี่ยนตัวเองก้าวสู่ Industry 4.0 อย่างเต็มรูปแบบ ทุกคนต่างตระหนักดีถึงประโยชน์ของการนำเทคโนโลยีเข้ามาใช้ร่วมกับการปฏิบัติงาน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานให้ดียิ่งขึ้น อย่างเช่น Artificial Intelligence (AI), Machine Learning (ML), Internet of Things (IoT), Augmented Reality (AR) หรือ Virtual Reality (VR) มาเป็นตัวช่วยปรับปรุงและเพิ่มประสิทธิภาพในกระบวนการผลิตเพื่อเพิ่มโอกาสและการแข่งขันในตลาดอุตสาหกรรม
- Artificial Intelligence (AI) : ปัญญาประดิษฐ์ คือ ชุดของโค้ด, อัลกอลิทึมต่าง ๆ เป็นโปรแกรมที่ถูกเขียนและพัฒนาให้มีความฉลาด สามารถคิด วิเคราะห์ วางแผนการตัดสินใจได้เสมือนมนุษย์ เป็นเทคโนโลยีที่เข้ามาช่วยในการจัดการข้อมูลจำนวนมาก
- Machine Learning (ML) : การสอนให้ระบบคอมพิวเตอร์ทำการเรียนรู้ได้ด้วยตนเองโดยการใช้ข้อมูล เปรียบเสมือนสมองของ AI เรียนรู้จากข้อมูลที่เราส่งไปกระตุ้น แล้วจดจำเอาไว้เป็นในหน่วยประมวลผลของสมองกล ส่งผลลัพธ์ออกมาเป็นตัวเลขหรือ Code โดยอาศัยโปรแกรม Algorithm ในการประมวลผล
- Internet of Things (IoT) : การเชื่อมโยงหรือส่งข้อมูลถึงกันได้ด้วยอินเตอร์เน็ตโดยไม่ต้องป้อนข้อมูล
- Augmented Reality (AR) : เทคโนโลยีที่นำวัตถุ 3 มิติ มาจำลองเข้าสู่โลกจริงของเรา มีหลักการทำงานคือการใช้ Sensor ในการตรวจจับภาพ, เสียง, การสัมผัสต่าง ๆ แล้วสร้างภาพ 3 มิติขึ้นมาผ่านระบบ Software ซึ่งผู้ใช้งานต้องอาศัยการมองผ่านอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่แสดงภาพได้ ไม่ว่าจะเป็น แว่นตา, จอภาพ หรือคอนแทคเลนส์ ที่เป็น Hardware
- Virtual Reality (VR) : เทคโนโลยีการจำลองโลกเสมือนที่แยกจากความเป็นจริง โดยผู้ใช้งานสามารถโต้ตอบกับสถานที่ หรือสิ่งแวดล้อมที่จำลองมาได้ผ่านอุปกรณ์เช่น แป้นพิมพ์, เม้าส์ หรืออุปกรณ์ต่าง ๆ
IoT ในระบบการผลิตอัตโนมัติ (IoT in Manufacturing Automation)
Cyber-Physical System (CPS) คือระบบทางวิศวกรรมที่บูรณาการโลกกายภาพ (Physical World) ซึ่งประกอบด้วย อุปกรณ์ เครื่องจักร วัสดุ สภาพแวดล้อม หรือสิ่งต่างๆที่จับต้องได้ รวมทั้งมนุษย์ เข้ากับโลกไซเบอร์ (Cyber World) หรือโลกดิจิทัล ที่ขับเคลื่อนด้วยระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์และข้อมูล เพื่อสื่อสารแลกเปลี่ยน คำนวณ และวิเคราะห์ข้อมูล หรือช่วยบริหารจัดการในส่วนต่างๆ การบูรณาการระหว่างสองโลกนี้ทำให้สิ่งต่าง ๆ ในระบบสามารถเชื่อมต่อทำงานร่วมกันได้ สามารถตรวจสอบและควบคุมเพื่อเปลี่ยนแปลงสภาวะของระบบตามความเหมาะสมกับอุตสาหกรรมหรือบริการต่าง ๆ
CPS เป็นระบบที่ใช้เซ็นเซอร์และซอฟต์แวร์ เพื่อบันทึกข้อมูลในทุก ๆ ส่วนของการผลิต ทั้งเครื่องจักร ยานพาหนะ เส้นทางการผลิต สินค้าคงคลัง หรือแม้กระทั่งตัวอาคารโรงงาน โดยมีเทคโนโลยี Internet of Things (IoT) เป็นตัวช่วยที่ทำให้เกิดการเชื่อมต่อ (Connectivity) การสื่อสาร (Communication) ส่งต่อข้อมูลจากอุปกรณ์ เครื่องจักร หรือสิ่งต่าง ๆ ในโลกทางกายภาพไปให้โลกไซเบอร์ ช่วยประมวลผล วิเคราะห์ คำนวณ หรือตัดสินใจ แล้วส่งข้อมูลย้อนกลับมาควบคุมอุปกรณ์และระบบต่าง ๆ โดยอัตโนมัติ (Feedback Control) แล้วยังสามารถสื่อสารได้ด้วยระบบ HMI (Human Machine Interface) ในรูปแบบภาพจำลองกระบวนการทำงานในระบบต่าง ๆ ซึ่งทำงานร่วมกับ Cloud computing ในการวิเคราะห์ข้อมูลเพื่อการตัดสินใจในการปรับระบบให้เหมาะสม
จะเห็นได้ว่าโรงงานอุตสาหกรรมที่ใช้ ระบบ IoT มาช่วยในการลดต้นทุนและปรับปรุงคุณภาพในการผลิต ช่วยลด Downtimes ในการทำงาน ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและสร้างผลิตภัณฑ์ได้ดียิ่งขึ้น CPS และ IoT จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่ 4 หรือ Industry 4.0 โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเรื่องของโรงงานอัจริยะ (Smart Factory) หรือ การผลิตอัจฉริยะ (Smart Manufacturing)
- HMI (Human Machine Interface) เป็นระบบที่สร้างขึ้นเพื่อเป็นสื่อกลางในการรับ – ส่งข้อมูลระหว่างผู้ใช้งานกับระบบอัตโนมัติ เพื่อประมวลผลและทำงานตามโปรแกรมที่ตั้งไว้ โดยแสดงผลในรูปแบบภาพจำลองกระบวนการทำงานของระบบต่าง ๆ
ประโยชน์ของการนำ IoT มาใช้ เพื่อพัฒนาสู่ Smart Factory Industry 4.0
Predictive Maintenance วิเคราะห์การบำรุงรักษาล่วงหน้า
การบำรุงรักษาเครื่องจักรในโรงงานอุตสาหกรรมเป็นเรื่องที่ผู้จัดการโรงงานอุตสาหกรรมส่วนใหญ่เป็นกังวล เนื่องจากเมื่อเครื่องจักรหยุดการทำงานจะทำให้เกิดผลกระทบตามมามากมายทั้งการสูญเสียทรัพยากรวัตถุดิบ พลังงาน และค่าใช้จ่ายต่าง ๆ จึงมีการนำระบบ IoT มาใช้คาดการณ์การทำงาน เพื่อป้องกันความเสียหายที่จะเกิดขึ้นในอนาคต
โดยเทคโนโลยีสื่อสาร และ IoT สามารถช่วยให้สามารถวิเคราะห์การบำรุงรักษาล่วงหน้า (Productive maintenance) โดยปัญหาจะถูกรายงานตั้งแต่เริ่มเกิดความผิดปกติ ผ่านการรับส่งข้อมูลแบบ Real-time ผู้ปฏิบัติงานจึงสามารถวางแผนการทำงาน การผลิต หรือการซ่อมบำรุงเครื่องจักรล่วงหน้าได้ ซึ่งจะช่วยลดความสูญเปล่าที่เกิดจากความเสียหายของเครื่องจักรได้ จากรายงานของ McKinsey การนำ IoT มาใช้เพื่อ Predictive Maintenanace สามารถลดต้นทุนได้ 10-40% และช่วยลดเวลาหยุดทำงานของเครื่องจักรได้ถึง 50 % เลยทีเดียว การปรับปรุงเหล่านี้ส่งผลต่อประสิทธิภาพของโรงงานและแม้กระทั่งลดต้นทุนทางอ้อมได้ ทำให้โรงงานได้เปรียบในการแข่งขัน
Smart Logistics Management การจัดการโลจิสติกส์อัจฉริยะ
ในช่วงที่มีการแพร่ระบาดของเชื้อไวรัสโควิด-19 อุตสาหกรรมการผลิตต้องเผชิญกับปัญหาการขาดแคลนแรงงาน และการจำกัดขนาดของกำลังคนในการปฏิบัติงาน ที่มีผลกระทบต่อโรงงานและคลังสินค้า โดยปกติแล้ว โลจิสติกส์นับเป็นหัวใจสำคัญของการทำธุรกิจก็ว่าได้ และเมื่อการขนส่งของหลายภาคส่วนต้องเผชิญกับปัญกาการหยุดชะงักครั้งใหญ่นี้ จึงเกิดแนวคิดทำให้มีการจัดการระบบโลจิสติกส์แบบอัจฉริยะ (Smart Logistics) ขึ้นมา
โดยเปลี่ยนเป็นระบบขนส่งที่มีการออกแบบและวางแผนอย่างดี รวมไปถึงการนำเทคโนโลยีที่ทันสมัยเข้ามาใช้เพื่อวิเคราะห์ข้อมูลอย่างเป็นระบบ ซึ่งสามารถใช้ IoT มาช่วยในการวิเคราะห์ และปรับปรุงประสิทธิภาพในการขนส่ง ไม่ว่าจะเป็น การแสดงข้อมูลตำแหน่งที่อยู่และสภาพการจราจรได้อย่าง real-time การจัดเก็บคลังสินค้า ซึ่งข้อมูลเหล่านี้สามารถเข้าถึงได้ทั้งเจ้าของอุตสาหกรรมและลูกค้า ช่วยในการจัดการเป็นระบบมากขึ้น อีกทั้งยังช่วยลดความสูญเปล่าที่เกิดจากการขนส่งสินค้าโดยไม่จำเป็น
ยกตัวอย่างคลังสินค้าของ Amazon ที่นำระบบ IoT และหุ่นยนต์เข้ามาใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในของการทำงานร่วมกับมนุษย์ ด้วยการปรับตัวเองจึงทำให้ Amazon กลายเป็นผู้นำด้านระบบคลังสินค้า และเป็นต้นแบบให้กับธุรกิจอื่น ๆ ในการปรับตัวสู่ Industry 4.0 โดยการคาดการณ์อัตราการเติบโตต่อปีแบบทบต้น (CAGR) ตั้งแต่ปี 2021-2030 คิดเป็น 31%
Big Data and Cloud Computing คลังข้อมูลที่สำคัญของผู้ผลิต
การนำเทคโนโลยี IoT มาใช้เพื่อเก็บรวบรวมข้อมูล ประสิทธิภาพการทำงานในอุตสาหกรรม และแสดงผลแบบ Real-time นับเป็นหัวใจหลักของ Smart factory ข้อมูลที่มีประสิทธิภาพจะมีผลต่อการตัดสินใจในการคาดการณ์และการวางแผนการผลิต
– โดย Factory IoT และ CPS เป็นตัวช่วยให้ผู้ประกอบการมีข้อมูลจากทุกระบบอยู่ในมือ
– ส่วน Cloud Computing จะแปลงข้อมูลเหล่านั้นให้เป็นประโยชน์ ด้วยการวิเคราะห์ด้วยภาพ (Visual Analytics) และการวิเคราะห์สหสัมพันธ์ (Correlation Analysis) มีการระบุถึงปัญหาและมีตั้งสมมติฐานเพื่อหาสาเหตุ เป็น Solutions ที่สร้างขึ้นเพื่อแก้ปัญหา ซึ่งจะถูกนำมาใช้ทดสอบสมมติฐาน
– AI ใช้ในการคำนวณผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงและช่วงค่าพารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุด
ข้อมูลที่ถูกสร้างขึ้นอย่างต่อเนื่องจากแหล่งข้อมูลจำนวนมาก (Streaming Data) และการวิเคราะห์ขั้นสูงเพื่อทำนายอนาคต (Advanced Analytics) นี้เป็นตัวช่วยถอดรหัสระบบและกระบวนการผลิตที่ซับซ้อนของกระบวนการผลิต
- Cloud Computing เป็นการบริการด้านเทคโนโลยีที่ออกแบบมาให้มีบริการต่าง ๆ มากมายเพื่อใช้ในการประมวลผล หน่วยจัดเก็บข้อมูล และระบบออนไลน์ต่าง ๆ จากผู้ให้บริการ เพื่อลดความยุ่งยากในการติดตั้ง ดูแลระบบ ช่วยประหยัดเวลาและลดต้นทุนในการสร้างระบบ Computer และเครือข่าย ซึ่งมีให้บริการทั้งในรูปแบบฟรีและเสียเงิน
องค์ประกอบที่สำคัญในการวางระบบ Smart Factory
การทำงานของ Smart Factory ในแต่ละโรงงานจะมีความแตกต่างกันอยู่บ้าง ซึ่งสามารถสรุประบบการทำงานได้ดังนี้
1. Prediction การคาดการณ์ การคาดการณ์การผลิตล่วงหน้าโดยการประเมินจากข้อมูลที่มี รวมถึงออเดอร์จากลูกค้า ซึ่งคำสั่งซื้อทั้งหมดจะถูกเก็บไว้ในระบบเพื่อนำมาประเมินในภายหลัง โดยข้อมูลจะอ้างอิงจากซอฟท์แวร์การจัดการหรือระบบประเภท MRP หรือ ERP เพื่อเพิ่มความแม่นยำ และความรวดเร็วในการจัดการ
2. Planning & Scheduling การวางแผนและการกำหนดการทำงาน โดยอ้างอิงจากข้อมูลข้างต้น ว่าเราจะต้องวางแผนการผลิตทั้งหมดเท่าไหร่ถึงจะพอดีกับความต้องการของลูกค้า
3. Analytic การวิเคราะห์คิดคำนวณ การวิเคราะห์การจัดการผลิตจากการวางแผนการผลิตนั้น จะผลิตอย่างไรด้วยเครื่องจักรประมาณไหน กำลังคนเท่าไหร่จึงจะคุ้มค่ามากที่สุด
4. Execution การปฏิบัติงาน ด้วยอุปกรณ์ที่มีการติดตั้งระบบ IoT จะช่วยให้เราสามารถติดตามข้อมูลการผลิตทุกอย่างได้ และดำเนินการผลิตด้วยระบบ Automation ที่มนุษย์ไม่จำเป็นต้องลงไปทำงานด้วยตัวเอง เป็นแค่เพียงผู้สั่งการและผู้ตรวจสอบงานเท่านั้น
แนะนำ
สำหรับผู้ที่สนใจการนำเทคโนโลยี IoT มาใช้ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการลดต้นทุนการผลิตเราขอแนะนำ หลักสูตร Lean IoT Plant Management and Execution (LIPE) พัฒนาทักษะด้าน Automation และ IoT มุ่งเน้นการพัฒนาศักยภาพบุคลากรในภาคอุตสาหกรรมการผลิตขนาดกลางและขนาดย่อมในประเทศไทยด้วยการนำเทคโนโลยี IoT มาใช้ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการลดต้นทุนการผลิต ภายใต้ความร่วมมือจากThe Association for Overseas Technical Cooperation and Sustainable Partnerships (AOTS) ประเทศญี่ปุ่น และสถาบันเทคโนโลยีการผลิตสุมิพล (SIMTec) ไม่มีค่าใช้จ่าย โดยบริษัทที่เข้าร่วมการฝึกอบรมในโครงการ LIPE และได้รับการคัดเลือกจาก AOTS ทางโครงการจะดำเนินการติดตั้งระบบ Factory IoT เพื่อเพิ่มผลผลิตและลดต้นทุนอย่างมีบูรณาการ จำนวน 41 บริษัทโดยไม่มีค่าใช้จ่าย
หลักสูตร LIPE Development (Beginners Course Implementation)หลักสูตรพื้นฐานความรู้ IoT เพื่อการบริหารจัดการภายในสถานประกอบการ และสายการผลิต Lean Management เพื่อ Lean Manufacturing และ TPM การเลือกใช้ระบบ sensor และเครื่องมือต่าง ๆ รวมทั้งการติดตั้งและ Set up
หลักสูตร LIPE Expert หลักสูตรที่มุ่งเน้นการหาความสูญเปล่าจากการทำงานของคน โดยใช้หลักการของ Total Productive Maintenance (TPM) ครอบคลุมตั้งแต่การวัดค่าประสิทธิผลโดยรวมของเครื่องจักร (Overall Equipment Effectiveness; OEE) และการวัดค่าของประสิทธิภาพโดยรวมของคน (Overall Labor Efficiency; OLE) ผสานการออกแบบระบบ Low-Cost Automation (LCA) ช่วยเสริมสร้างการผลิตด้วยการลงทุนในระบบ IoT ที่เรียบง่าย
หลักสูตร LIPE Energy หลักสูตรที่มุ่งเน้นการหาความสูญเปล่าที่เกิดจากพลังงาน โดยใช้หลักการ Total Productive Maintenance (TPM) และ Energy Loss การคิดคำนวนต้นทุนจากการสูญเสียพลังงาน และการตรวจสอบหาจุดที่เกิดการสูญเสียพลังงานจากเครื่องจักร เพื่อลดความสูญเปล่าและลดต้นทุนของกระบวนการผลิต
สรุป
จะเห็นได้ว่า IoT หรือ Internet of things เป็นส่วนสำคัญที่จะทำให้อุตสาหกรรมสามารถก้าวสู่ Industry 4.0 ซึ่งอำนวยความสะดวกให้แก่ผู้ปฏิบัติงานได้ ช่วยในเรื่องการจัดเก็บข้อมูล ประมวลผล ส่งผลวิเคราะห์การทำงานได้แบบ Real-Time ช่วยในการวิเคราะห์การบำรุงรักษาเครื่องจักร เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของการผลิตให้ดียิ่งขึ้น และหลายองค์กรได้เริ่มปรับใช้ IoT Platform ซึ่งคาดว่าจะมีแนวโน้มที่จะค่อย ๆ ปรับเปลี่ยนไปเรื่อย ๆ เริ่มมีการนำเทคโนโลยีต่าง ๆ เข้ามาใช้อย่าง AI, ML, IoT, AR หรือ VR ดังเช่นทุกวันนี้ที่ระบบอัตโนมัติและหุ่นยนต์มีอยู่เกือบทุกโรงงาน
Industry 4.0 หรือ อุตสาหกรรม 4.0 จึงถือเป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญของอุตสาหกรรมการผลิตและแปรรูปสินค้าต่าง ๆ และอาจเป็นจุดเริ่มต้นของแนวคิดการทำธุรกิจในรูปแบบใหม่ ๆ เพื่อให้ก้าวทันเทคโนโลยี
ขอขอบคุณข้อมูล : The Role Of IoT And Industry 4.0 in Creating Digital Factories of Tomorrow
