حتما تا بحال این ترکیب را در جاهای مختلف زیاد شنیده اید که انقلاب صنعتی منجر به یکسری نتایج در زمینه های اقتصادی ،فرهنگی، سیاسی، اجتماعی و … شده است. خیلی جالب است که این پدیده چطور توانسته چنین تاثیرات بزرگ و مختلفی در سراسر جهان بگذارد. ما در این نوشتار قصد آشنایی با مراحل مختلف انقلاب صنعتی از اول تا چهارم را داریم و در انتها با آخرین مرحله که مرحله پنجم بوده و در زمینه هایی هنوز وارد آن نشده ایم و در مواردی تازه وارد آن شده ایم، آشنا خواهیم شد.
در ابتدا بهتر است با معنای لغوی کلمات “انقلاب” و “صنعتی” آشنا شویم. انقلاب به معنای زیر و رو شدن یا پشت و رو شدن و تحول است. این کلمه در ابتدا از اصطلاحات علم ستاره شناسی بوده است و به معنای چرخش دورانی افلاک و بازگشت ستارگان به جای اول خود بوده است. صنعت، به تولید کالاها و خدمات در یک اقتصاد گفته می‌شود. به معنای دیگر به مجموعهٔ تمام واحدهایی که در تولید، توزیع یا مصرف یک فراورده و محصول فعالیت می‌کنند، «صنعت» گفته می‌شود. اگر این دو معنا را با هم ترکیب کنیم می توانیم بگوییم که انقلاب صنعتی به معنای دگرگونی و تحول بزرگ در فرایند تولید کالاها و خدمات می باشد. مورخان اقتصادی روی این موضوع اتفاق نظر دارند که شروع انقلاب صنعتی مهمترین رویداد در تاریخ بشر از زمان اهلی شدن حیوانات و گیاهان بوده است.
انقلاب صنعتی اول
انقلاب صنعتی برای اولین بار در کشور انگلستان و در سال 1760 میلادی شروع شد و به مرور به تمامی اروپا و از آنجا به آمریکا تسری پیدا کرد. اما چرا انگلستان؟ شاید مهمترین دلیلی که میتوان انگلستان را مستعد انقلاب صنعتی دانست این باشد که این کشور به دلیل تحولات سیاسی و به دنبال آن توسعه سیاست های استعماری که نیاز به توسعه در صنایع نظامی از جمله کشتی سازی، اسلحه سازی ،نساجی و … داشت نیاز شدید به تحول در فرایند های تولیدی خود احساس می کرد. اولین صنعتی که میزبان این دگرگونی بود صنعت نساجی و ریسندگی بود. تولید نخ و کتان در بریتانیا قدمت طولانی داشت که در کارگاه های کوچک انجام می گرفت. با شروع مکانیزه کردن این صنعت میزان تولید در بازه های زمانی مشابه حدود 8 برابر بیشتر از گذشته شده بود.
این اتفاق عطش مکانیزه کردن سایر صنایع را نیز شعله ور کرد و صنایعی مانند صنعت آهن، کشاورزی و معدن میزبان های بعدی این تحول بودند. در این دوره بود که از تکنولوژی ماشین بخار در صنایع مختلف استفاده شد و صنعت ماشین سازی را دچار تغییر و تحول کرد. مهمترین صنایعی که دستخوش تغییرات بنیادی در این دوره شدند را می توان بصورت زیر معرفی کرد:
صنعت نساجی
ریسندگی مکانیزه پنبه با استفاده از نیروی آب و بعدها بخار، بهره وری یک کارگر را تا حدود 500 درصد افزایش داد. دستگاه پنبه پاک کن بهره وری برداشتن دانه از پنبه را تا 50 برابر افزایش داد. دستاوردهای زیادی نیز در بهره وری ریسندگی و بافندگی پشم و کتان رخ داد، اما پیشرفت صورت گرفته در آنها به اندازه پنبه نبودند.
نیروی بخار
راندمان موتورهای بخار در این دوره افزایش یافت، به طوری که آنها بین یک پنجم تا یک دهم سوخت کمتری نسبت به گذشته مصرف می کردند. انطباق موتورهای بخار ثابت با حرکت چرخشی، آنها را برای مصارف صنعتی مناسب کرد. این موتور های نیرومند دارای نسبت قدرت به وزن بالایی بودند که آن ها را برای حمل و نقل مناسب می کرد. نیروی بخار پس از سال 1800 میلادی به سرعت در سراسر صنایع گسترش یافت.
ساخت آهن
جایگزینی کُک (coke) به جای زغال سنگ، هزینه سوخت تولید آهن خام و تولید آهن فرفورژه را تا حد زیادی کاهش داد. در دهه 1750 از موتور بخار برای تامین انرژی هوای انفجار (به طور غیرمستقیم با پمپاژ آب به چرخ آب) استفاده شد و با غلبه بر محدودیت قدرت آب، افزایش زیادی در تولید آهن ایجاد کرد. سیلندر دمنده چدنی برای اولین بار در سال 1760 مورد استفاده قرار گرفت. دستگاه نورد پانزده برابر سریعتر از چکش کاری آهن فورج بود. فناوری انفجار داغ که در سال 1828 توسعه یافت، راندمان سوخت در تولید آهن را در دهه‌های بعدی به شدت افزایش داد.
اختراع ماشین ابزار
اولین ماشین ابزار اختراع شده تراش پیچ، دستگاه حفاری سیلندر و دستگاه فرز بود. این ماشین‌آلات تولید مقرون‌به‌صرفه قطعات فلزی دقیق را ممکن می ساخت، اگرچه چندین دهه طول کشید تا تکنیک‌های مؤثر برای ساخت قطعات قابل تعویض ایجاد شود. این تغییر و تحولات در یک بازه زمانی از سال های ۱۷۶۰ تا سال ۱۸۴۰ میلادی صورت پذیرفت.
انقلاب صنعتی دوم
انقلاب صنعتی نسل دوم، را به عنوان انقلاب تکنولوژیک نیز می شناسند. این عصر دوره‌ای از توسعه سریع صنعتی بود که بیشتر در کشورهای بریتانیا، آلمان و ایالات متحده و بصورت محدودتر در فرانسه ، ایتالیا و ژاپن شکل گرفت. این تحول صنعتی در اواخر قرن 18 در بریتانیا آغاز شد و سپس در سراسر اروپای غربی گسترش یافت و با شروع جنگ جهانی اول به پایان رسید. در حالی که انقلاب صنعتی 1.0 با استفاده محدود از موتورهای بخار، ساخت قطعات قابل تعویض و تولید انبوه محصولات شکل گرفت، انقلاب دوم با ساخت راه‌آهن، تولید آهن و فولاد در مقیاس انبوه، استفاده گسترده از ماشین آلات متنوع در فرایند تولید، افزایش شدید استفاده از نیروی بخار، استفاده گسترده از تلگراف، استفاده از نفت و آغاز تولید برق بصورت انبوه شناخته می شود.همچنین در طی این دوره روش‌های سازمانی مدرن برای اداره کسب‌وکارهای بزرگ در مناطق وسیع مورد استفاده قرار گرفت.
زمینه ها و علومی که در این دوره بیشترین تحول را داشتند در زیر آورده شده اند:
تولید آهن
تکنیک انفجار داغ (hot blast technique)، توسط جیمز بومونت نیلسون در سال 1828 در کارخانه آهن ویلسون تاون در اسکاتلند اختراع و ثبت شد. انفجار داغ مهمترین پیشرفت در بهره‌وری سوخت کوره بلند بود، زیرا مصرف سوخت برای ساخت آهن خام را بسیار کاهش داد و یکی از مهمترین فناوری‌های توسعه‌یافته در طول انقلاب صنعتی بود.
تولید فولاد
فولاد نسبت به آهن محکم تر و در عین حال ارزان تر است و این به شیوع استفاده از این در صنایع مختلف بسیار کمک کرد. در دسترس بودن فولاد ارزان اجازه ساخت پل‌ها، راه‌آهن‌ها، آسمان‌خراش‌ها و کشتی‌های بزرگ‌تر را می‌داد.سایر محصولات فولادی مهم، کابل های فولادی، میله فولادی و ورق های فولادی بودند، که امکان ساخت دیگ‌های بزرگ و پرفشار و قطعات فولادی با استحکام بالا را برای ماشین‌آلاتی که موتورها، چرخ دنده‌ها و محورهای بزرگ را به حرکت در می آورند، فراهم کردند.با تولید مقادیر زیاد فولاد، ساخت اسلحه ها و واگن های بسیار قوی تر، تانک ها، وسایل نقلیه جنگی زرهی و کشتی های نیروی دریایی امکان پذیر شد.
توسعه راه آهن
آهن معمولی نرم بود و دارای نقایصی بدلیل وجود ناخالصی های موجود در آن بود. ریل های آهنی نیز نمی توانستند لوکوموتیوهای سنگین را تحمل کنند و با ضربه های لوکوموتیو و واگن ها آسیب می دیدند. در طرف دیگر ریل های فولادی دوامی بیش از ده برابر نسبت به آهن معمولی داشتند، و با کاهش هزینه ساخت فولاد، ریل های سنگین تر و محکمتر مورد استفاده قرار گرفتند. این امر امکان استفاده از لوکوموتیوهای قوی‌تر را فراهم می آورد که می‌توانستند قطارهای طولانی‌تر و بارهای سنگین تری را بکشند، که هم افزایی همه این ها بهره‌وری راه‌آهن را به میزان زیادی افزایش داد. راه‌آهن شکل غالب زیرساخت‌های حمل‌ونقل در سراسر جهان صنعتی شد، و باعث کاهش مداوم هزینه‌های حمل و نقل در قرن های آینده گردید.
تولید برق
اولین نیروگاه مدرن برق در جهان توسط مهندس برق انگلیسی سباستین دی فرانتی در دپتفورد انگلستان ساخته شدکه برق مرکز لندن را تامین می کرد. تولید برق، زمینه ظهور روش های پیشرفته در فرایند تولید، یعنی خط مونتاژ و تولید انبوه را امکان‌پذیر می ساخت. شاید به همین دلیل الکتریسیته توسط آکادمی ملی مهندسی “مهمترین دستاورد مهندسی قرن بیستم” نامیده شد.
روشنایی الکتریکی در کارخانه ها شرایط کار را برای کارگران تا حد زیادی بهبود بخشید و بر دقت و کیفیت محصولات افزود. الکتریسیته گرما و آلودگی ناشی از سوزاندن گاز را از بین می برد و خطر آتش سوزی را تا میزان زیادی کاهش می داد و هزینه روشنایی و برق اغلب با کاهش حق بیمه آتش سوزی جبران می شد. متروهای برقی تا قبل از سال 1920 به یک زیرساخت اصلی در شهرها تبدیل شد. موتورهای AC (موتور القایی) در دهه 1890 توسعه یافت و به زودی در صنعت مورد استفاده قرار می گرفت. برق همچنین امکان تولید ارزان مواد اولیه مهمی مانند آلومینیوم، کلر، هیدروکسید سدیم و منیزیم را فراهم کرد.
ماشین ابزارها
استفاده از ماشین های ابزار با شروع انقلاب صنعتی اول آغاز شد. افزایش مکانیزاسیون به قطعات فلزی بیشتری نیاز داشت که معمولاً از چدن یا فرفورژه ساخته می‌شدند و از طرفی قطعات ساخته شده با دست دقت لازم را نداشت و همچنین فرآیندی کند و پرهزینه بود. دستگاه های تراشکاری این نقص را به میزان زیادی پوشش می داد که البته این ها همه مرهون برق بودند.
تولید کاغذ
این تحولات دوران جدیدی را برای صنعت کاغذسازی بوجود آورد. با اختراع قلم های مختلف و مداد و ظهور دستگاه های چاپ چرخشی و بخار محور و تولید کاغذ بر پایه چوب، دگرگونی های عمده ای در اقتصاد و جامعه قرن نوزدهم در کشورهای صنعتی بوجود آمد. با معرفی کاغذ های ارزان‌تر به تدریج کتاب‌های مدرسه، کتاب های داستانی و غیرداستانی و روزنامه‌ها در سال 1900 در دسترس عموم قرار گرفتند.
تولید نفت
اگرچه در اواسط قرن نوزدهم تلاش‌های زیادی برای حفاری نفت انجام شد، اما چاه ادوین دریک در سال 1859 در پنسیلوانیا را اولین “چاه نفت مدرن” در نظر گرفته می گیرند.روشنایی نفت سفید بسیار کارآمدتر و ارزان تر از روغن های گیاهی، پیه و روغن نهنگ بود. اگرچه روشنایی گاز شهری در برخی شهرها وجود داشت، اما نفت سفید تا زمان اختراع روشنایی های توری، نور روشن تری تولید می کرد. پس از دهه 1890، هر دو این ها با برق برای روشنایی خیابان ها و خانه ها جایگزین شدند. بنزین محصول جانبی ناخواسته پالایش نفت بود تا اینکه خودروها پس از سال 1914 به تولید انبوه رسیدند و کمبود بنزین (بخصوص در طول جنگ جهانی اول) احساس شد.
فناوری های دریایی
در این دوره زمانی که پیشرفت‌های تکنولوژیکی متفاوت در کنار هم قرار گرفتند، کشتی‌های مدرن متولد شدند. پروانه کشتی، موتورهای بخار برای کشتی،بدنه های مقاوم،کندانسور های جدید و … از جمله قطعاتی بودند که در این دوره ساخته شدند و به پیشرفت این صنعت کمک کردند. انقلاب در طراحی نیروی دریایی منجر به اولین کشتی های جنگی مدرن در دهه 1870 شد. کشتی‌های برجکی کلاس Devastation برای نیروی دریایی سلطنتی بریتانیا به‌عنوان اولین کلاس از کشتی‌های اقیانوس‌پیما ساخته شدند که بادبان حمل نمی‌کردند، و اولین کشتی‌هایی بودند که کل تسلیحات اصلی آن به جای داخل آن، بالای بدنه آن نصب شده بود.
تولید تایر
توسعه تایر ها سهم بسیار بزرگی را در توسعه حمل و نقل جاده‌ای و تولید تجاری را در اواخر سال 1890 ایفا کرد.
تولید خودرو
مخترع آلمانی کارل بنز اولین خودروی جهان را در سال 1886 به ثبت رساند. این خودرو دارای چرخ های سیمی (برخلاف چرخ های کالسکه که چوبی بود) با یک موتور چهار زمانه و خنک کننده تبخیری به جای رادیاتور بود.بنز در اواخر تابستان 1888 شروع به فروش این وسیله نقلیه کرد و آن را به اولین خودروی تجاری موجود در تاریخ تبدیل کرد.
هنری فورد اولین خودروی خود را در سال 1896 ساخت و شرکت خودروسازی خود را در سال 1903 تأسیس کرد. فورد تلاش می کرد که تولید خودرو بسیار مقرون به صرفه باشد. او کارخانه تولید خودرو را کاملاً بازطراحی کرد و ابزارهای ماشینی را به طور سیستماتیک در مراحل کارها قرار داد تا تمام حرکات غیرضروری انسان با قرار دادن ابزارها در دسترس کارگران، و مونتاژ ماشین ها بر روی نوار نقاله ها، را از بین ببرد و بدین ترتیب به تولید انبوه خودرو دست پیدا کرد. این اولین بار در تاریخ بود که یک محصول بزرگ و پیچیده متشکل از 5000 قطعه در مقیاس صدها هزار در سال تولید شد. صرفه جویی در روش های تولید انبوه باعث شد قیمت مدل T از 780 دلار در سال 1910 به 360 دلار در سال 1916 کاهش یابد.
موتور و توربین
اختراع توربین بخار پارسونز در سال 1884 تولید برق ارزان و فراوان را ممکن کرد و انقلابی در حمل و نقل دریایی و جنگ دریایی ایجاد کرد. اولین کاربردهای این توربین در کشتیرانی و سپس در نیروگاه های تولید برق در سال 1903 بود. اولین موتور احتراق داخلی که به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت، نوع اتو در سال 1876 بود. موتور اتو به زودی برای نیرو دادن به خودروها مورد استفاده قرار گرفت و به عنوان موتور بنزینی رایج امروزی باقی مانده است. موتور دیزل به طور مستقل توسط رودولف دیزل و هربرت آکروید استوارت در دهه 1890 با استفاده از اصول ترمودینامیکی طراحی شد. چندین سال طول کشید تا کامل و محبوب شود، اما قبل از نیرو دادن به لوکوموتیوها در کشتیرانی کاربرد پیدا کرد. این موتور هنوز هم بعنوان کارآمدترین موتور محرکه جهان باقی مانده است.
مخابرات
گسترش سریع شبکه‌های تلگراف در طول قرن 19 رخ داد و اولین کابل تلگراف زیر دریا توسط جان واتکینز برت بین فرانسه و انگلیس ساخته شد. شرکت تلگراف آتلانتیک در سال 1856 در لندن تشکیل شد تا ساخت کابل تجاری تلگراف را در سراسر اقیانوس اطلس انجام دهد. تلفن در سال 1876 توسط الکساندر گراهام بل ثبت شد و مانند تلگراف اولیه، عمدتاً برای سرعت بخشیدن به معاملات تجاری استفاده می شد. یکی از مهمترین پیشرفت های علمی در تمام تاریخ، اتحاد نور، الکتریسیته و مغناطیس از طریق نظریه الکترومغناطیسی ماکسول بود.
مدیریت کسب و کار مدرن
در انقلاب صنعتی دوم، فردریک وینسلو تیلور و دیگران در آمریکا مفهوم مدیریت علمی یا تیلوریسم را توسعه دادند. مدیریت علمی در ابتدا بر کاهش مراحل انجام شده در انجام کار (مانند آجرکاری یا بیل‌زنی) با استفاده از تحلیل‌هایی مانند مطالعات زمان و حرکت متمرکز بود، اما این مفاهیم در زمینه‌هایی مانند مهندسی صنایع، مهندسی ساخت و تولید و مدیریت کسب‌وکار برای بازسازی کامل عملیات کارخانه ها و بعداً کل بخش های اقتصاد تکامل یافتند.
پس از انقلاب صنعتی دوم، انقلاب صنعتی سوم در سال 1947 آغاز شد.
انقلاب صنعتی سوم
انقلاب نسل سوم که به آن انقلاب دیجیتال هم می گویند، یک دوره تاریخی است که از اواسط قرن بیستم آغاز شد و تا اوایل قرن 21 ادامه داشت، با یک اقتصاد متمرکز بر فناوری اطلاعات مشخص می شود. شروع عصر اطلاعات با توسعه ترانزیستور در سال 1947 و تقویت کننده نوری در سال 1957 مرتبط است. این پیشرفت‌های فناوری تأثیر قابل توجهی بر نحوه پردازش و انتقال اطلاعات داشت. انقلاب دیجیتال، تکنولوژی را از فرمت آنالوگ به فرمت دیجیتال تبدیل کرد و امکان جابه‌جایی آسان اطلاعات دیجیتال بین رسانه‌ها و دسترسی یا توزیع آن ها از راه دور را فراهم آورد. چهار بازه زمانی مهم در این انقلاب وجود دارد که در زیر به آن ها می پردازیم.
1947-1969: ریشه ها
در سال 1947، اولین ترانزیستور ، توسط جان باردین و والتر هاوسر براتین اختراع شد. این اتفاق راه را برای رسیدن به کامپیوترهای دیجیتالی پیشرفته تر هموار کرد. از اواخر دهه 1940، دانشگاه‌ها، ارتش و شرکت‌ها سیستم‌های رایانه‌ای را برای دیجیتال کردن امور و خودکار کردن محاسبات ریاضی که قبلاً به صورت دستی انجام می‌شد، توسعه دادند، و LEO نام اولین کامپیوتر همه منظوره تجاری بود.
تراشه‌های مدار مجتمع MOS در اوایل دهه 1960 توسعه پیدا کرد که نسبت به مدارهای مجتمع دوقطبی، تراکم ترانزیستور بالاتر و هزینه‌های ساخت کمتری داشت. فن آوری MOS همچنین منجر به توسعه حسگرهای تصویر نیمه هادی مناسب برای دوربین های دیجیتال شد.
1969-1989: اختراع اینترنت، ظهور کامپیوترهای خانگی
در دهه 1970، رایانه خانگی معرفی شد، رایانه های اشتراک گذاری زمان، کنسول بازی های ویدیویی، اولین بازی های ویدیویی سکه ای و عصر طلایی بازی های ویدیویی آرکید آغاز شد. با گسترش فناوری دیجیتال، ثبت داده های آنالوگ به دیجیتال به استاندارد جدیدی در تجارت تبدیل شد و برای این کار نیروهای زیادی جذب شرکت ها می شدند. در کشورهای توسعه یافته، رایانه ها در طول دهه 1980 راه خود را به مدارس، خانه ها، تجارت و صنعت باز کردند. ماشین‌های باجه خودکار، ربات‌های صنعتی، فیلم و تلویزیون، موسیقی الکترونیک، سیستم‌های تابلوی اعلانات، و بازی‌های ویدیویی، به این شیوع دامن زدند.در این دوره بود که میلیون‌ها نفر برای اولین بار رایانه‌های خانگی خریداری کردند. اولین دوربین دیجیتال واقعی در سال 1988 ساخته شد و پیش بینی شد که CD-ROM ها که دیسک‌ها را می‌خواند، محور انقلاب خواهند بود.
1989-2005: اختراع شبکه جهانی وب، جریان اصلی اینترنت، وب 1.0
تیم برنرز لی در سال 1989 شبکه جهانی وب را اختراع کرد و اولین پخش عمومی دیجیتال HDTV مربوط به جام جهانی 1990 در ژوئن همان سال بود. شبکه جهانی وب در سال 1991 در آمریکا در دسترس عموم قرار گرفت که البته فقط برای دولت و دانشگاه ها در دسترس بود. اما اینترنت به سرعت گسترش یافت و تا سال 1996 بخشی از فرهنگ عمومی شد و بسیاری از کسب و کارها وب سایت ها را در تبلیغات خود معرفی می کردند. در اوایل دهه 2000، تلفن‌های همراه نیز مانند رایانه‌ها در همه جا حاضر شدند. انقلاب دیجیتال در این زمان واقعاً جهانی شد.
2005-2020: وب 2.0، رسانه های اجتماعی، گوشی های هوشمند، تلویزیون دیجیتال
در اواخر سال 2005، جمعیت استفاده کنندگان از اینترنت به عدد 1 میلیارد نفر رسید و تا پایان این دهه 3 میلیارد نفر در سراسر جهان از تلفن همراه استفاده کردند. HDTV در پایان دهه به فرمت استاندارد پخش تلویزیونی در بسیاری از کشورها تبدیل شد. تا سال 2012، بیش از 2 میلیارد نفر از اینترنت استفاده می کردند که دو برابر تعداد استفاده کنندگان از اینترنت در سال 2005 بود. رایانش ابری نیز در اوایل دهه 2010 معرفی شده بود و حالا بیشتر از هر زمانی در صنایع و زمینه های مختلف مورد استفاده قرار می گرفت.
انقلاب صنعتی چهارم
انقلاب صنعتی نسل 4.0 که مترادف با تولید هوشمند است، به معنای تحقق تحول دیجیتال در زمینه تولید، تصمیم‌گیری بصورت آنی و در کمترین زمان، افزایش بهره‌وری، بالابردن انعطاف‌پذیری و چابکی برای ایجاد تحولی در شیوه تولید، بهبود و توزیع شرکت‌ها است.
عبارت انقلاب صنعتی نسل چهارم برای اولین بار توسط تیمی از دانشمندان در دولت آلمان معرفی شد. کلاوس شواب، رئیس اجرایی مجمع جهانی اقتصاد (WEF)، در مقاله ای در سال 2015 که توسط فارین افرز منتشر شد، این عبارت را به بصورت گسترده تری در دنیا معرفی کرد. طبق نظر شواب دوره چهارم صنعت، فناوری‌هایی را شامل می‌شود که سخت‌افزار، نرم‌افزار، و زیست‌شناسی (سیستم‌های فیزیکی-سایبری) را ترکیب می‌کند، و بر پیشرفت‌ها در زمینه ارتباطات و اتصالات تأکید می‌کند. انتظار می رود که این دوران با پیشرفت‌هایی در فناوری‌های نوظهور در زمینه‌هایی مانند رباتیک، هوش مصنوعی، نانوتکنولوژی، محاسبات کوانتومی، بیوتکنولوژی، اینترنت اشیا، اینترنت صنعتی اشیا، اجماع غیرمتمرکز، فناوری‌های بی‌سیم نسل پنجم، چاپ سه‌بعدی و وسایل نقلیه کاملاً اتوماتیک و خودران مشخص شود.
انقلاب صنعتی نسل چهارم، به سمت اتوماسیون و تبادل داده در فناوری‌ها و فرآیندهای تولیدی پیش می رود که شامل سیستم‌های فیزیکی سایبری (CPS)، اینترنت اشیا، اینترنت صنعتی اشیا، محاسبات ابری، محاسبات شناختی و هوش مصنوعی می‌شود.
چگونه فناوری‌های نسل چهارم در حال تحول در تولید هستند؟
تولید کنندگان در حال ادغام فناوری های جدید از جمله اینترنت اشیا (IoT)، محاسبات ابری و تجزیه و تحلیل، و هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی، در امکانات و تجهیزات و در طول عملیات تولید هستند. کارخانه‌های هوشمند مجهز به حسگرهای پیشرفته، نرم‌افزارهای جدید و تجهیزات روباتیک هستند که داده‌ها را جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل می‌کنند و امکان تصمیم‌گیری های بهتر را فراهم می‌کنند. با ترکیب شدن داده‌های عملیات تولید با داده‌های عملیاتی از ERP، زنجیره تامین، خدمات مشتری و سایر سیستم‌های سازمانی، ارزش بالاتری ایجاد می‌شود و سطوح کاملاً جدیدی از دید و بینش را بوسیله اطلاعات ذخیره‌شده قبلی ایجاد کنند.
این فناوری‌های دیجیتال منجر به افزایش اتوماسیون، داشتن تعمیر و نگهداری قابل پیش‌بینی، بهینه‌سازی و بهبود فرآیند بصورت اتوماتیک و بالاتر از همه، بدست آوردن سطوح جدیدی از کارایی و پاسخگویی به مشتریان می‌شوند که قبلاً امکان‌پذیر نبود. توسعه کارخانه های هوشمند فرصتی باورنکردنی برای صنعت تولید برای ورود به انقلاب صنعتی چهارم فراهم می کند. تجزیه و تحلیل حجم زیادی از داده‌های بزرگ جمع‌آوری‌شده از حسگرها در کف کارخانه، داشتن اطلاعات بروز و کامل از مواد اولیه و تولیدات را فراهم می آورد و می‌تواند ابزارهایی را برای انجام تعمیرات قابل پیش بینی برای به حداقل رساندن خرابی تجهیزات را ارائه کند.
چه فناوری هایی صنعت نسل 4.0 را به پیش می برند؟
اینترنت اشیا (IOT)
اینترنت اشیا جزء کلیدی کارخانه های هوشمند است. ماشین‌های موجود در سطوح مختلف کارخانه مجهز به حسگرهایی هستند که دارای آدرس IP هستند و این به ماشین‌ها اجازه می‌دهد تا با سایر دستگاه‌های دارای وب متصل شوند. این مکانیزاسیون و اتصال به یکدیگر امکان جمع آوری، تجزیه و تحلیل و مبادله حجم زیادی از داده های ارزشمند را فراهم می کند.
پردازش ابری (Cloud computing)
رایانش ابری سنگ بنای هر استراتژی Industry 4.0 است. تحقق کامل تولید هوشمند نیازمند اتصال و ادغام مهندسی، زنجیره تامین، تولید، فروش و توزیع و همچنین خدمات است. حالت ابری کمک می کند که این اتفاق امکان پذیر شود. علاوه بر این، معمولاً حجم زیادی از داده‌هایی که در جاهای مختلف ذخیره و تجزیه و تحلیل می‌شوند را میتوان کارآمدتر و مقرون به صرفه‌تر با رایانش ابری پردازش کرد. همچنین رایانش ابری می تواند هزینه‌های راه‌اندازی را برای تولیدکنندگان کوچک و متوسط که امکان اندازه گیری نیازها و مقیاس خود را با رشد کسب‌وکارشان دارند، کاهش دهد.
هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی (AI and machine learning)
هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی به شرکت‌های تولیدی این امکان را می‌دهند که از حجم اطلاعات تولید شده نه تنها در کارخانه، بلکه در سراسر شعب و واحدهای تجاری خود و حتی از شرکا و منابع شخص ثالث بهره‌مند شوند. هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی می‌توانند بینش‌هایی ایجاد کنند که قابلیت مشاهده، پیش‌بینی و اتوماسیون عملیات و تولید و فرآیندهای تجاری را فراهم می‌کنند. به عنوان مثال، ماشین‌های صنعتی در طول فرآیند تولید مستعد خراب شدن هستند. استفاده از داده‌های جمع‌آوری‌شده از این دارایی‌ها می‌تواند به کسب‌وکارها کمک کند تا تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌کننده را بر اساس الگوریتم‌های یادگیری ماشین انجام دهند و در نتیجه زمان به‌روزرسانی بیشتر و کارایی بالاتری داشته باشند.
محاسبات لبه (Edge computing)
الزامات عملیات تولید بلادرنگ به این معنی است که برخی از تجزیه و تحلیل داده ها باید در “لبه” انجام شود – یعنی جایی که داده ها ایجاد می شوند. این امر زمان تأخیر را از زمان تولید داده تا زمانی که پاسخ مورد نیاز باید داده شود به حداقل می رساند. به عنوان مثال، تشخیص یک مشکل ایمنی یا کیفیت ممکن است نیاز به اقدام در زمان واقعی با تجهیزات داشته باشد. زمان مورد نیاز برای ارسال داده ها به ابر سازمانی و سپس بازگشت به کف کارخانه ممکن است بسیار طولانی باشد و به قابلیت امنیت شبکه نیز بستگی دارد. استفاده از محاسبات لبه همچنین به این معنی است که داده ها در نزدیکی منبع خود باقی می مانند و خطرات امنیتی را کاهش می دهند.
امنیت سایبری (Cybersecurity)
شرکت های تولیدی همیشه اهمیت امنیت سایبری یا سیستم های فیزیکی سایبری را بصورت کامل در نظر نگرفته اند. با این حال، همان اتصال تجهیزات عملیاتی در کارخانه (OT) که فرآیندهای تولید کارآمدتر را ممکن می‌سازد، مسیرهای ورود جدید را برای حملات مخرب و بدافزارها نیز باز می‌کند. هنگام تغییر دیجیتال به صنعت 4.0، در نظر گرفتن یک رویکرد امنیت سایبری که تجهیزات IT و OT را در بر می گیرد ضروری است.
دوقلو دیجیتال (Digital twin)
تحول دیجیتال ارائه شده توسط صنعت نسل 4 به تولیدکنندگان این امکان را داده است که دوقلوهای دیجیتالی را بسازند که کپی مجازی فرآیندها، خطوط تولید، کارخانه ها و زنجیره تامین هستند. یک دوقلو دیجیتال با رسم داده‌ها از حسگرهای IoT، دستگاه‌ها، PLC و سایر اشیاء متصل به اینترنت ایجاد می‌شود. تولیدکنندگان می توانند از دوقلوهای دیجیتال برای کمک به افزایش بهره وری، بهبود گردش کار و طراحی محصولات جدید استفاده کنند. برای مثال، با شبیه‌سازی فرآیند تولید، تولیدکنندگان می‌توانند تغییرات فرآیند را آزمایش کنند تا راه‌هایی برای به حداقل رساندن زمان توقف یا بهبود ظرفیت بیابند.
انقلاب صنعتی نسل 5
انقلاب صنعتی نسل پنجم که هم اکنون بر روی آن در حال بحث و ایده پردازی است بر مبنای نسل 4 ارائه شده است. در آن انسان ها در کنار فناوری پیشرفته و ربات های مجهز به هوش مصنوعی برای بهبود فرآیندهای تولید کار می کنند. این مرحله جدید که برنامه های فراتر از تولید را در بر می گیرد، بر اساس انقلاب صنعتی چهارم بنا شده است. صنعت نسل 5 با پیشرفت های I.T امکان پذیر شده است و شامل جنبه هایی مانند هوش مصنوعی، اتوماسیون، تجزیه و تحلیل داده های بزرگ، اینترنت اشیا (IoT)، یادگیری ماشینی، روباتیک، سیستم های هوشمند و مجازی سازی می شود. این رویکرد چشم اندازی از صنعت را ارائه می دهد که هدف آن فراتر از کارایی و بهره وری به عنوان اهداف نهایی در تولید است و نقش و سهم صنعت را در جامعه تقویت می کند. در این نسل رفاه و امنیت کارگر را در مرکز فرآیند تولید قرار می دهند و از فناوری های جدید برای ایجاد رفاه بیشتر و در عین حال رعایت محدودیت های تولید در کره زمین استفاده می کند.
نتیجه گیری
در این مقاله به بررسی کلی انقلاب های صنعتی رخ داده در طول سال های 1760 تا کنون پرداختیم و دیدیم که روند رشد و تکامل هر یک به چه صورت بوده است. اینکه در آینده چه اتفاقی برای صنعت خواهد افتاد همانطور که برای انسان هایی که در نسل یک بودند تصوری از اتفاقات نسل 3 و 4 نمی توانستند داشته باشند برای ما هم ممکن است غیر قابل تصور باشد. اما چیزی که قابل پیش بینی ست این است که فرایند تولید به مرور به سمت کاهش هزینه ها، مدیریت کامل و یکپارچه، بالابردن کیفیت تولید و در دسترس بودن خواهد رفت. و این در نسل های مختلف به دلیل استفاده از فناوری های بروزتر متفاوت خواهد بود.
منابع
https://en.wikipedia.org/wiki/Industrial_Revolution
https://en.wikipedia.org/wiki/Second_Industrial_Revolution#cite_note-Smil2005-6
نسبت به سایر مطالب روی اینترنت مطلب کامل تری بود بنظرم.
ممنون از اینکه زحمت کشیدید.