ในปัจจุบันเราอยู่ในยุคเริ่มต้นของการปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่ 4 หรือ Industry 4.0 ซึ่งก่อนหน้านี้โลกของเราได้ผ่าน การปฏิวัติอุตสาหกรรมมาทั้งสิ้น 3 ครั้งด้วยกัน ดังนี้

• ครั้งที่ 1 คือ การเปลี่ยนจากการใช้แรงงานคนและสัตว์ มาใช้พลังงานจากน้ำและไอน้ำ
• ครั้งที่ 2 คือ การนำพลังงานไฟฟ้า น้ำมัน และถ่านหินเข้ามาใช้ใน อุตสาหกรรม มีการนำสายพานเข้ามาใช้ และการผลิตครั้งละมากๆ หรือ Mass Production ก็เกิดขึ้นในยุคนี้ด้วย
• ครั้งที่ 3 คือ การนำเอาคอมพิวเตอร์และอิเล็กทรอนิกส์เข้ามาใช้งาน ส่งผลให้ยุคนี้เกิดระบบอัตโนมัติในโรงงานขึ้น (Manufacturing Automation)

เมื่อคอมพิวเตอร์ถูกนำมาใช้งานอย่างแพร่หลายจนก่อให้เกิดเทคโนโลยีใหม่ๆในปัจจุบัน จนกลายมาเป็นยุคที่คอมพิวเตอร์ถูกเชื่อมต่อกันทั้งหมดและสื่อสารกันเพื่อทำการตัดสินใจโดยไม่จำเป็นต้องอาศัยมนุษย์ Industry 4.0 (หรือ Smart Factory) จึงเป็นการเปลี่ยนแปลงที่มีผลกระทบกับ การใช้ชีวิตและการทำงาน และคาดว่าจะส่งผลกระทบทั้งด้านอุตสาหกรรม ด้านเศรษฐกิจและสังคม ด้านการศึกษา และด้านอื่นๆ รอบตัวเราทั้งหมด ซึ่งจะ disrupt และก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งยิ่งใหญ่กับอุตสาหกรรมเกือบทั้งหมดทั่วโลกในทุกประเทศ

องค์ประกอบที่สำคัญของ Industry 4.0


องค์ประกอบที่สำคัญของ Industry 4.0 นั้นประกอบไปด้วยเทคโนโลยีต่างๆ เช่น


• Cyber-physical systems คือ อุปกรณ์ที่ทำงานโดยใช้อัลกอริทึมของ คอมพิวเตอร์เป็นพื้นฐาน
• Industrial Internet of Things หรือ IIoT คือ การเชื่อมต่ออุปกรณ์ ต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นเครื่องจักร หรือเซ็นเซอร์ บนเครือข่ายที่ฝังความสามารถในการตรวจจับ การสแกน และการตรวจสอบด้วยคอมพิวเตอร์ไว้บนอุปกรณ์
• Cloud computing คือ การประมวลผล จัดเก็บข้อมูล และการใช้บริการอื่นๆ บนเครือ ข่ายอินเตอร์เน็ต
• Cognitive computing คือ แพลตฟอร์มเทคโนโลยีที่ใช้ปัญญาประดิษฐ์

การนำเทคโนโลยีที่กล่าวมาข้างต้นมาผสมผสานและประยุกต์ใช้งาน ทำให้แนวคิด Smart Factory สามารถใช้ได้จริงเพราะเครื่องจักรที่เราใช้ในอุตสาหกรรม(Industrial Machinery) มีความฉลาดขึ้น เนื่องจากเครื่องจักรสามารถเข้าถึงข้อมูลได้มากขึ้น โรงงานก็ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและลดการสูญเสียได้มากขึ้นดังที่เราเห็นการนำพวกสมาร์ทเทคโนโลยี (Smart Technology) มาใช้งานในรูปแบบต่างๆ เช่น การเชื่อมต่อเครื่องจักรทั้งหมดและแลกเปลี่ยนข้อมูลกันแบบ Real-time โดยอาศัยเทคโนโลยี Industrial Internet of Things (IIoT) พร้อมแสดงผลทั้ง production chain และทำการตัดสินใจโดยอัตโนมัติ หรือการที่เครื่องจักรสามารถเรียนรู้การทำงานที่ผิดพลาดและแก้ไขความผิดพลาดนั้นได้เองโดยอาศัยข้อมูลที่เก็บได้ จากอุปกรณ์ในระบบ (Machine Learning) หรือเมื่อนำข้อมูลที่เก็บได้จากอุปกรณ์ทั้งหมดในระบบ มาทำการวิเคราะห์เชิงพยากรณ์ก็จะช่วยทำให้คาดการณ์ความผิดปกติบางอย่างที่อาจะเกิดขึ้นในกระบวนการหรือระบบ ทำให้สามารถดำเนินการล่วงหน้าได้ดีกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการดำเนินการเมื่อมีอุปกรณ์เสียหายหรือระบบพัง วิธีการนี้เรียกว่า Predictive Maintenance การวิเคราะห์ข้อมูลนั้นไม่เพียงแต่ช่วยในด้านการบำรุงรักษาเท่านั้น แต่ยังสามารถช่วยพัฒนากระบวนการผลิต การใช้วัตถุดิบ การจัดการห่วงโซ่อุปทาน และอื่นๆ ได้อีกด้วย ดังนั้นการเชื่อมต่อเครื่องจักรต่างๆ เข้าด้วยกันเพื่อให้เกิดการสร้างและแบ่งปันข้อมูลซึ่งเป็นพลังอำนาจที่แท้จริงของ Industry 4.0

แม้ว่า Industry 3.0 จะเป็นยุคที่มีการก้าวกระโดดอย่างมาก เนื่องจากมีการนำคอมพิวเตอร์และระบบอัตโนมัติควบคุม (Manufacturing automation) มาใช้งานในอุตสาหกรรม และมีการใช้หุ่นยนต์มาใช้ในกระบวนการทำงานที่มนุษย์ทำมากขึ้น อีกทั้งยังเกิดอุปกรณ์ต่างๆ ที่เรารู้จักกันดี เช่น PLC ที่ใช้เพื่อควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์ (Industrial Robots)หรือเครื่องจักร แต่การทำงานของหุ่นยนต์(Industrial Robot)หรือเครื่องจักรนั้นจะเป็นการทำงานตามคำสั่งที่มนุษย์ป้อนให้ทำเท่านั้น ในยุคนี้เครื่องจักรจะยังไม่มีปัญญาประดิษฐ์ หรือ Artificial Intelligence (AI) เข้ามาเกี่ยวข้อง แนวคิด Smart Factory ในยุคนี้จึงยังถือว่าไม่สมบูรณ์ไปซะทีเดียว


ความแตกต่างระหว่าง Industry 3.0 และ Industry 4.0



แนวคิดเช่น Industry 4.0, Digitization และ Industrial IoT นั้นถูกจัดว่าเป็นการปฏิวัติอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตามก็มีหลายท่านที่ยังไม่เข้าใจว่าการปฏิวัติครั้งนี้มีความแตกต่างในทางปฏิบัติกับยุค Industry 3.0 (IT and automation) อย่างไร เทคโนโลยีไม่ว่าจะเป็น การเชื่อมต่อด้วย Ethernet, เซ็นเซอร์, ซอฟท์แวร์ที่ใช้แก้ปัญหา เช่น MES (Manufacturing Execution Systems) และ SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), และแม้กระทั่งการวิเคราะห์ข้อมูลที่ถูกนำมาใช้ในการผลิตแล้วตั้งหลายปี รวมไปถึงเทคโนโลยี Cloud ที่มีการใช้งานโดยทั่วไปในระดับธุรกิจด้วย ในยุคของ Industry 4.0 นั้นมีเทคโนโลยีใหม่ๆ เกิดขึ้นมากมาย ไม่ว่าจะเป็น การพิมพ์สามมิติ (3D Printing), Collaborative Robots หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่า Cobot, Augmented Reality (AR), และ Virtual Reality (VR) นั้นเริ่มถูกนำมาใช้ในส่วนของการผลิตบ้างแล้ว อย่างไรก็ตามเทคโนโลยีที่มีผลกระทบมากที่สุดในการที่จะเป็น Smart Factory นั้นก็คือ IIoT, Cloud, และ Big Data Analytics โดยเทคโนโลยีเหล่านี้จะถูกนำมาใช้เพื่อคาดการณ์การผลิต ออกแบบผลิตภัณฑ์และโรงงาน ช่วยในด้านการบำรุงรักษา และยังช่วยจัดการห่วงโซ่อุปทานได้อีกด้วย ถ้าจะพูดให้เห็นภาพ ทั้ง 3 เทคโนโลยีที่สำคัญต่อการเป็น Smart Factory นั้นมีบทบาทดังนี้


• หน้าที่ของ Cloud ในการแก้ไขปัญหา

  
  ในอดีตการใช้งาน Cloud ยังไม่ถูกนำมาใช้โดยทั่วไปเหมือนทุกวันนี้ ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับการผลิตจำนวนมากถูกแชร์ระหว่างโรงงานหลายๆ โรงภายในบริษัท การลดระยะเวลาที่ใช้ในการส่ง-รับข้อมูล และเทคโนโลยีอื่นๆ (เช่น เทคโนโลยี Time Sensitive Networking หรือ TSN) จะช่วยให้การใช้งาน Cloud นั้นทำงานได้ดีขึ้นและหลากหลายมากขึ้น บางกิจการเริ่มมีการนำเสนอซอฟท์แวร์ที่ช่วยแก้ปัญหา (เช่น MES) ที่สามารถจัดเก็บข้อมูลได้บน Cloud และในบางกรณีอาจจะสามารถควบคุมผ่าน Cloud ได้



• หน้าที่ของการทำ Big Data Analytics ในการแก้ไขปัญหา

  
  จำนวนของข้อมูลที่ถูกบันทึกและจัดเก็บโดยผู้ผลิตนั้นเพิ่มขึ้นอย่างมาก จากเดิมที่มีการบันทึกข้อมูลเฉพาะส่วนที่สำคัญและจำเป็น ต่อมาผู้ผลิตก็อยากจะเก็บข้อมูลเป็นชุดๆ เพื่อทำการวิเคราห์ผลลัพธ์ ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงที่เห็นได้ชัดที่สุดก็คือจำนวนของข้อมูลที่จำเป็นต้องบันทึก และประมวลผลเพื่อสนับสนุนการทำ “Big Data Analytics” โดยการทำ Big Data Analytics ไม่เพียงต้องการการลงทุนเพิ่มเติมในอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลเท่านั้น แต่ยังรวมถึงแอปพลิเคชันในการประมวลผลข้อมูลที่ต้องถูกอัพเกรดด้วย เพื่อรองรับกับความซับซ้อนและขนาดข้อมูลที่เพิ่ม ขึ้น
  
  การรวบรวมข้อมูลที่เกี่ยวข้องจำนวนมากนั้นสำคัญมาก ข้อมูลที่เกี่ยวข้องจำนวนมากจะช่วยให้ เกิดการพัฒนาอัลกอริทึมที่ซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งสนับสนุนปัญญาประดิษฐ์และการเรียนรู้ของเครื่องจักร และทำให้เกิดการเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานของอุปกรณ์โดยรวม ช่วยเรื่องการทำ Predictive Maintenance ให้มีประสิทธิภาพและแม่นยำ ช่วยด้านการจัดการพลังงาน และอื่นๆ



• หน้าที่ของ IIoT เพื่อแก้ไขปัญหา

  
  แม้ว่าเครือข่ายที่ใช้ในโรงงานแบบ Ethernet จะมีให้ใช้ตั้งแต่ช่วงต้นปี ค.ศ. 2000 แต่มีหลายผลิตภัณฑ์ (โดยเฉพาะอุปกรณ์ระดับ field) ที่ยังคงไม่ถูกเชื่อมกัน หรือมีการเชื่อมต่อด้วยการสื่อสารแบบทางเดียว แต่ด้วยเทคโนโลยี IIoT การเชื่อมต่อจะเป็นแบบสองทาง คือ จากตัวควบคุมไปยังอุปกรณ์ และจากอุปกรณ์ส่งกลับมายังตัวควบคุม (และในอนาคตจะถูกส่งต่อไปยัง Cloud) การที่ความฉลาดของอุปกรณ์มีมากขึ้นสนับสนุนให้ เกิดการกระจายอำนาจในการวิเคราะห์และตัดสินใจได้

สรุป

Industry 3.0 นั้นมีกระบวนการที่เป็นอัตโนมัติโดยใช้ตัวประมวลผลเชิงตรรกะ (Logic Processors) และข้อมูล ซึ่งกระบวนการเหล่านี้จะทำงานโดยปราศจากการแทรกแซงของมนุษย์ แต่ก็ยังต้องใช้มนุษย์ในการป้อนข้อมูลคำสั่งอยู่ดี ยกตัวอย่างเช่น ในยุคของ Industry 3.0 เครื่อง CNC แม้ว่าจะมีการทำงานแบบอัตโนมัติ แต่ก็ต้องอาศัยชุดคำสั่งจากคน ที่ตั้งค่าป้อนเข้าไปเพื่อให้เครื่องทำงาน แต่ถ้าเป็น Industry 4.0 การทำงานของเครื่อง CNC จะไม่ได้ทำงานเพียงแค่ทำตามชุดคำสั่งที่คนป้อนเข้าไปเพียงอย่างเดียวแต่ยังมีการบันทึกข้อมูล และนำข้อมูลที่เกิดขึ้นมาปรับปรุงการทำงานแบบอัตโนมัติด้วยปัญญาประดิษฐ์ และมีการคาดการณ์เพื่อการบำรุงรักษา ซึ่งการจะเป็น Industry 4.0 จะเกิดขึ้นไม่ได้เลยถ้าเราไม่ได้เชื่อมต่ออุปกรณ์ทุกอย่างเข้าด้วยกัน ดังนั้นเครือข่ายจึงเป็นหนึ่งในปัจจัยพื้นฐานที่ค่อนข้างสำคัญ เพราะไม่ว่าจะเป็น IIoT, การทำ Big Data Analytics, การใช้เทคโนโลยี Cloud, รวมไปถึงประยุกต์ใช้เทคโนโลยีอย่างเช่น การทำ Predictive Maintenance ต่างก็ต้องใช้การส่งผ่านข้อมูลโดยใช้เวลาอันสั้น Real-time ที่สามารถส่งผ่านข้อมูลได้ในปริมาณที่มากเพียงพอต่อการใช้งาน มีความเสถียรในการใช้งานสูง สามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์และโปรโตคอลที่หลากหลายได้ ซึ่งมาตรฐาน Time Sensitive Networking หรือ TSN นั้นจะช่วยตอบโจทย์ทางด้านการใช้งานเครือข่ายสำหรับ Industry 4.0 ได้

References:

https://www.bernardmarr.com/default.asp?contentID=1545
https://www.forbes.com/sites/bernardmarr/2018/09/02/what-is-industry-4-0-heres-a-super-easy-explanation-for-anyone/#691f7cbb9788
https://www.quora.com/What-is-the-main-difference-between-Industry-3-0-and-Industry-4-0
https://www.coilwindingexpo.com/berlin/knowledge-hub/industry-30-to-industry-40-whats-the-difference
https://www.onupkeep.com/answers/predictive-maintenance/industry-3-0-vs-industry-4-0