המהפכה התעשייתית 4.0 מעצבת את העולם מחדש

האם ייתכן שפה בישראל, מתחת לאף שלנו, מתרחשת מהפכה עולמית בקנה מידה היסטורי, שרובנו כלל לא מודעים לה? ובכן, כן. 'תעשייה 4.0' נשמע כמו שם של תקן ייצור משמים, אלא שלמהפכות אמיתיות אין אבא ואמא מסוימים ואין להן יחסי ציבור, הן פשוט קורות מעצמן. 

סיפורים גדולים, כמו המהפכה המדוברת, הרבה יותר מובנים כשמפרקים אותם לפעילות בשטח.

לפני כ-40 שנה קמה בגרמניה חברת בקהוף אוטומציה (Beckhoff Automation) – חברה בתחום התעשייה, שהציגה פריצות דרך ופיתוח מוצרים ופתרונות חדשניים בטכנולוגיית בקרה מבוססת מחשב. כך למעשה בקהוף הייתה סמן ראשון במהפכה התעשייתית הרביעית, המכונה בעברית "תעשייה 4.0" (Industry 4.0). מדובר במונח המתבסס על חלוקת המהפכה התעשייתית לשלוש תתי-מהפכות: המצאת הנול הממוכן ב-1784; המצאת המסוע החשמלי ב-1870; והמצאת הבקר הראשון של חברת מודיקון ב-1969. לפי אותה חלוקה, הטמעת מהפכת האינטרנט בתעשייה החכמה, ב-2011, מהווה את תת המהפכה הרביעית, כשהתאפשר ניהול מפעלים, תוך התממשקות של מכונות הייצור לטכנולוגיות כמו האינטרנט של הדברים (IoT).

התפישה הזו מאפשרת להתאים את הייצור ללקוח באופן מיטבי ומהיר, לאפיין פריטי ייצור ולשנות אותם תוך כדי עבודה ולקצר את משך הזמן בין התכנון לביצוע למינימום. במובן הזה המהפכה הזו דומה למהפכת הדפוס הדיגיטלי, שדילג על שלב ה'קדם דפוס' והגיעה לידי כך שגרפיקאי משגר את העמוד שעיצב ישירות למכונת הדפוס. באותה עת שהחלה המהפכה הזו, שבקהוף ללא ספק הייתה אחת המובילות שלה, הוקמה החברה הישראלית של בקהוף, המציעה את שירותיה לתעשייה הישראלית, הידועה בעולם בקצב הגבוה של אימוץ החדשנות בה.

צוות בקהוף אוטומיישן ישראל. צילום: תמר מצפי

ישראל מובילה את מחשוב התעשייה

כעת בקהוף מסתכלת קדימה – מהעידן שבו המכונות מבוססות על למידת מכונה ומסוגלות לקבל החלטות עצמאיות תוך שימוש בביג דטה ולבצע סימולציות בעזרת מחשוב ענן – לעבר השלבים הבאים: האינטרנט של הדברים, הנעת אובייקטים בשדות אלקטרומגנטיים ועוד.

אחרי ההסברים המעט טכניים האלה אפשר פשוט להתרווח מעט, לעצום עיניים ולהפליג עם הדמיון. זה לא פשוט, כי נראה שהתחום הזה כבר רץ רחוק עם הדמיון הסביר, אבל אפשר להתאמץ ולחשוב מה המהפכה הזו תעשה לעולם. הרי שלוש הקודמות הטיסו את העולם ב-250 שנה, בקצב שהוא לא הכיר אלפי שנים קודם לכן. המונח 'מהפכה' שמור לשינויים שיש להם משמעויות מרחיקות לכת בהיבטים של סדר חברתי ותפישה בכלל.

כך למשל, המהפכה האמריקנית התרחשה רק אחרי המהפכה התעשייתית. אחריה פרצו המהפכה הצרפתית והמהפכה הבולשביקית, כמו גם גל המהפכות המכונה 'אביב העמים'.

לא מדובר במקריות – זה מה שעושה מהפכה, לא פחות. אז מה עוד תחולל המהפכה הזו? הרי מהפכת האינטרנט הזניקה את שווי הפלטפורמות הדיגיטליות, כמו מנוע החיפוש של גוגל, לשווי גבוה יותר משווים של סחורות יקרות, כמו בארות נפט. למעשה, האינטרנט דחק את שווי הסחורות הללו למקום נחות יותר.

האם 'תעשייה 4.0' תביא לביטול היתרון הסיני בהיצע כוח האדם? שינוי שכזה הוא אחת ההשלכות האפשריות של המהפכה הבאה.

לדברי אסף ברגר, מנכ"ל בקהוף אוטומיישן ישראל, "חזון האוטומציה החברתית, כמעין 'הפייסבוק של התעשייה', תלוי ביכולת שלנו ליישם פיתוחים חדשים בטכנולוגיית המידע ובטכנולוגיית התקשורת ליישומים תעשייתיים. קישור בין טכנולוגיות של מידע ואוטומציה לטכנולוגיית בקרה מבוססת מחשב נמצא בליבת הטכנולוגיה של בקהוף. לכן, בקהוף בוחנת מקרוב את הפיתוחים המתקדמים ביותר בטכנולוגיית המידע ואפשרויות השימוש בה בטכנולוגיית האוטומציה".

שם המשחק: אינטגרציה

ברגר הוסיף ואמר כי גם בתעשייה ניכר תהליך ה"דיפוזיה" של טכנולוגיות מוכרות. כך למשל, בעבר תחום הבקרה היה נפרד מטכנולוגיית המידע (IT), וכיום שילוב טכנולוגיית מידע וטכנולוגיות ייצור ובקרה מסורתיות מאפשר מענה מדויק יותר לדרישות השוק. בשוק הגדל ומשתכלל – הן בכמויות הנדרשות והן בתחרות הגדלה – ייעול הייצור הופך להיות קריטי להישרדות.

לדבריו, התשובות העכשוויות הן שילוב טכנולוגיות כמו למידת מכונה ובינה מלאכותית. בשוק הזה יש מקום לא רק למהנדסי תעשייה, אלא גם למהנדסי תוכנה שהתעשייה הפכה להיות רלוונטית מאוד בעבורם.

החידושים האלה מביאים לתוצאות בשטח, שבאות לידי ביטוי באיכות המשופרת של המוצרים ובעלויות הנמוכות יותר של הייצור. חברות שמשכילות לאמץ פתרונות טכנולוגיים מעין אלה משיגות את היתרון הברור בשוק ומצליחות להגשים את חזונן בדרך מהירה יותר. לא מדובר בעניין מובן מאליו לתעשייה המסורתית, שנדרשת לאמץ את המהפכה הזו. בקהוף מובילה את מחשוב התעשייה כבר יותר משלושה עשורים, ולמרות שמדובר בפתרונות בשלים עם רקורד מוכח, אימוץ הפתרונות הללו חייב להיות חלק משינוי תפישה של חברות – תפישה אוהדת לחדשנות.

האוטומציה מאיצה גם תהליכי פיתוח

מאז המהפכה התעשייתית ביקורים במפעלי ייצור עוררו סקרנות בקרב הציבור הרחב. חפשו ברשתות החברתיות וגלו רבבות סרטונים החושפים ייצור של מוצרים באופן מהפנט, המושך מאות מיליוני צופים.

המהפכנות שבמיכון הייתה למעשה החלפת האדם במכונה. העובד הפך למפעיל ובקר. השלבים האבולוציוניים הבאים היו מהפכת המחשוב ומהפכת האינטרנט, שהחליפו את האדם בבקרים אוטומטיים. מאז, הביקור במפעלי תעשייה מעין אלה הפך לפלאי – כמו לראות רכב אוטונומי. אנחנו יודעים שזה קיים, אך עדיין לא יכולים שלא להשתאות מהמראה המופלא של מכונית מונחית מחשב וסיגנלים אינטרנטיים.

התפתחות התעשייה לכיוונים החדשים הוא מהפכני, מכיוון שמעבר ליכולות הדיוק, הייעול והאיכות הוא מאפשר פיתוח וייצור של מוצרים שלא יכולנו לדמיין קודם לכן.

כך למשל, Steakholder Foods עוסקת בפיתוח טכנולוגיות לייצור בשר ללא בעלי חיים. מטה החברה יושב בישראל והיא נסחרת בנאסד"ק. דן קוזלובסקי, מנהל טכנולוגיות ראשי בחברה, סיפר על הצורך שהביא אותם לפתרון המשלב בין האינטרנט של הדברים, המחשוב המתקדם והאוטומציה התעשייתית, שמציעה חברת בקהוף ישראל: "חיפשנו פלטפורמה גמישה שמאפשרת הוספת יכולות תוך כדי הפיתוח".

זה נשמע דמיוני, אבל לדברי מפתחים בתחום, ארכיטקטורה מתאימה של מערכות יכולה לעשות זאת.

בקהוף פועלת בתחום מזה ארבעה עשורים ובישראל יותר מעשור. בחלק מהמקרים היא למעשה מחליפה צורך בעבודה אנושית, בדייקנות של ביצועי מכונה מבוקרת מחשב. במקרים אחרים, כמו במקרה של Steakholder Foods, היא מאפשרת עבודה שמלכתחילה לא ניתנת לביצוע אנושי, כפי שמספר קוזלובסקי: "היו לנו כמה דרישות כמו מהירות, תאוצה, דיוק, יכולת לשלוט על כל אלמנט בנפרד. בנוסף גם היינו מוגבלים לגודל מסוים. המכונה שרצינו נועדה לצורכי פיתוח והיא לא החליפה ביצוע אנושי, שלא רלוונטי לעניין".

זה לא דבר חדש שאנשי מקצוע נבחנים, בין היתר, ביכולת שלהם לבחור בכלי הנכון לפתרון בעיה לה הם נדרשו. כך למשל, אם תראו נגר שמנסה לשלוף מסמר באמצעות מפתח שבדי, או מזלג, תבינו מיד שהוא מאלתר, או מכיוון שאין לו גישה לכלי המתאים לביצוע המשימה, או גרוע יותר – שהוא בכלל לא יודע מהו הכלי המתאים.

כיום בחירת כלים מתאימים היא תורה בפני עצמה. כדי לבחור כלי מתאים צריך להיוועץ עם יועצים מומחים ולהיחשף לחידושים בעולם, באמצעות תערוכות מקצועיות, למשל. זאת במיוחד מכיוון שהכלים המדוברים כיום הופכים להיות חלק בלתי נפרד מהפתרון ועלות הטעות בבחירתם עלולה להיות קריטית להמשך קיומו של העסק.

Beckhoff XTS AT2000 צילום: בקהוף אוטומיישן

שליטת מחשב וקישוריות מהפכניים

בקהוף מציעה פתרונות באמצעות בקרה תעשייתית למגוון רחב של יישומים בתעשייה: בקרה על מכונות ייצור, דפוס דיגיטלי ורובוטים לאריזה, מערכות מבוססות IoT, אוטומציה לבקרת מבנה ועוד.

בישראל בקהוף פועלת משנת 2011 ומספקת מערכות אוטומציה תעשייתית לחברות המובילות במשק. הסניף בישראל מאפשר ללקוחות ליהנות בנוסף מהדרכה, סיוע ותמיכה טכנית למוצרי החברה, גם בשנים שאחרי ייצור המכונה.

אלפי מפעלים ברחבי העולם משתמשים במכונות שתוכננו ויוצרו על ידי בקהוף – החל ממפעלים קטנים ועד הגדולים ביותר בעולם. המובילות של החברה, הפעילה ביותר מ-75 מדינות ברחבי העולם, באה לידי ביטוי בכך שתקנים רבים נכתבו לפי פיתוחיה והתקינה הפנימית שלה.

כאמור, אי אפשר להבין מהפכה בסדר גודל כזה מבלי להבין את המשמעויות היומיומיות המוצעות בשטח. בקהוף במקרה הזה היא כמו חברת פריג'ידר בזמנו, ששם המותג שלה הפך לשם המוצר, מכיוון שזו הובילה את שוק המקררים בשנות השלושים של המאה הקודמת. כך כיום, טכנולוגיית ה-PC Control והארכיטקטורה שבקהוף פיתחה מיושמות בעולם בבניית מכונות והנדסת מפעלים, בטכנולוגיית מדידה ובדיקה, בטורבינות רוח ותאים פוטו-וולטאיים, בבנייני משרדים ובבתים פרטיים, בטכנולוגיית במה וביאכטות יוקרה, בטכנולוגיה רפואית ואפילו במאיצי חלקיקים.

בקרת המחשב של בקהוף היא הבסיס לטכנולוגיית בקרה חכמה בכל התחומים. כך למשל, הפתרון מבוסס תקשורת האתרנט (Ethernet), שפותח על ידי בקהוף, אומץ כתקן עולמי בטכנולוגיית האוטומציה. על בסיס הטכנולוגיה הזו מתפתח דור חדש של טכנולוגיות לתהליכי בקרה.

מבלי להיכנס להסברים טכניים מורכבים יותר, היתרונות של הטכנולוגיה של בקהוף נשמעים מנוגדים, אך הם הרמוניים לחלוטין: ביזור וריכוזיות. הביזור מתבטא ביכולת השליטה העצמית של המחשב ברכיבים שונים ומאידך הריכוזיות של השליטה מאפליקציה אחת, באריזה אחת. אם עד כה חברות הציעו את הטוב ביותר שאפשר לייצר כיום, הרי שגם כאן בקהוף פרצה את תקרת הזכוכית הזו והיא מסוגלת להבטיח כיום גם את הייצור הטוב ביותר וגם את ההתממשקות עם האפשרויות הטובות שייפתחו בעתיד.

בקהוף הציבה לעצמה יעד גידול של 15% בשנה והיא עומדת בו כבר כמה שנים. החברה מעסיקה יותר מ-4,500 עובדים בעולם, כמחציתם מהנדסים. התחום הזה צובר תאוצה, וכדי לשמור על היתרון שלה היא חייבת לגדול. "ההשקעה כיום נועדה להבטיח את העתיד שלנו (Future Proof): כדי שגם מחר וגם בעוד עשור, המערכת תגדל, תתפתח ותהיה בעלת יתרון תחרותי ומוכנות לאתגרי העתיד", אמר ברגר, מנכ"ל החברה בישראל.

שיתופי הפעולה בחברה הם חלק חשוב באסטרטגיה שלה. "מתרחש תהליך 'דיפוזיה' של טכנולוגיות מוכרות. בעבר, תחום הבקרה התעשייתית ותחום טכנולוגיית ה-IT היו נפרדים לחלוטין: מערכת יציבה וסגורה עבור בקרה על מכונות ייצור, ומערכות נפרדות התומכות בטכנולוגיית מידע עבור תוכנות הניהול. כיום אנחנו רואים שיש תנועה לכיוון פתרונות של איחוד טכנולוגיות: שילוב טכנולוגיית מידע חדשנית וטכנולוגיות ייצור מסורתיות מאפשר לתת מענה לדרישות השוק. השוק גדל, וכמות המתחרים גדלה, ולכן נדרשת יעילות בייצור. טכנולוגיות כמו למידת מכונה (Machine Learning), בינה מלאכותית (Artificial Intelligence) וניהול המידע, מתחילות להיות יותר ויותר משמעותיות ולפעמים אפילו קריטיות. בנוסף ובניגוד לעבר, חל גם שינוי בכוח האדם הזמין: במקום שרק מהנדסי תעשייה יעסקו בתחום האוטומציה, הרבה מהנדסי תוכנה היו רוצים לראות את העתיד שלהם בתעשייה.

כל חידוש טכנולוגי שמיושם נכון, עשוי להביא לתוצאות בשטח מבחינת איכות המוצרים, מגוון המוצרים ועלויות הייצור. יחד עם זאת, ההחלטה לחדש היא עדיין תהליך משמעותי בכל חברה. כאן נכנסים לתמונה החזון של החברה, היכולת שלה לקרוא את השוק וההכרה עד כמה החידוש יהיה משמעותי.

ניתן להבין את החשש שקיים בחברות בכל פעם שמחליפים טכנולוגיה שכבר הוכיחה את עצמה. בקהוף מפתחת כבר 30 שנה את המחשבים התעשייתיים ואת תוכנת הבקרה שלה, וחשוב להבין שגם הטכנולוגיה שנתפשת כחדשה בתעשייה, היא למעשה טכנולוגיה בשלה שהוכיחה את עצמה כבר כמה עשורים במגוון רחב מאוד של שימושים.

חפצים נעים בשדות אלקטרומגנטיים

כמובן שהקורונה האיצה גם את תחום הקניות אונליין, ויחד איתו את הגידול בביקוש למחסני לוגיסטיקה ושילוח, שנפחם זינק עם האצת המגמה של רכישות באינטרנט.

"השינוי הזה העלה את הצורך באינטגרציה של מערכות – משלב ההזמנה הממוחשבת ועד לאריזתה האוטומטית והוצאתה למשלוח. אלו הם האתגרים שבקהוף יודעת לעמוד בפניהם. בין הפתרונות המוצעים ניתן למצוא פתרונות המשנים את חוקי הגרביטציה, כמו מוצרים המרחפים מעל משטחים בעזרת שדות אלקטרומגנטיים – משטחים זזים המתוכנתים במערכת דמוית רשת או לוח שחמט. מאחר שהטכנולוגיה נטולת חיכוך ואינה צריכה מסילות – מובטחת תנועה חלקה והחלפות מהירות.

טכנולוגיות נוספות, כמו XTS מאפשרות, בין השאר, לאסוף מוצרים ממחסן לא מאורגן ולמקם אותם בצורה מסודרת.

מכונות ללא ארון חשמל

מערכת חדישה נוספת, MX של בקהוף, מייתרת את ארון החשמל. באופן מסורתי ארונות החשמל הם חלק אינטגרלי ממכונות וממערכות וקשה לדמיין מבנים בלעדיהם. כמעט כל מכונה כיום מצריכה ארון חשמל אחד לפחות. עם זאת, ארונות החשמל דורשים מקום פיזי יקר ערך במכונה. בנוסף, התכנון, הפיתוח והחיווט של ארונות החשמל לוקח זמן רב, ומלווה לרוב בטעויות ובאחזקה מסורבלת. מערכת ה-MX החדשה שמציעה בקהוף עונה על האתגרים האלו ומתחילה מהפכה בעולם האוטומציה.

ארונות חשמל יכולים להצטמצם למינימום או אפילו להתייתר. גישת ה-Plug in של מערכת ה-MX מאפשרת מיקום גמיש, מהיר ונוח של מרכיבים שונים במערכת הבקרה. כך ניתן לוותר על שטח יקר במכונה ולעצב את מבנה מערכת הבקרה בצורה גמישה ודינמית.

מערכת ה-MX מציגה אינטגרציה של כל פונקציונליות המכונה, ובמקביל רותמת את כל יתרונות טכנולוגיית הבקרה מבוססת ה-PC וה-EtherCAT. המערכת הקומפקטית, העשויה ממתכת, אינה רק חסינה לאבק ולמים – היא גם חזקה וחסינה – מה שמאפשר להציב אותה ישירות על המכונה.

הקורונה האיצה את הפיתוח

לדברי מנכ"ל בקהוף אוטומיישן ישראל, "הצפי הוא שעד לשנת 2025 תחום ה-Software PLC בתעשייה יכפיל את עצמו, וכאמור: בקהוף מובילה את התחום הזה.

בישראל, ההתפתחות והגדילה המואצת של תעשיות המוליכים למחצה, הדפוס הדיגיטלי ואחרות, יאיצו את התהליך – וזה עשוי להיות הקטר שיוביל את התעשייה כולה.

"המגמות העולמיות והקורונה בשנתיים האחרונות האיצו את שילובן של מכונות ואוטומציה תעשייתית בתחומי חיים רבים. התוצאה תהיה צמצום עלויות ומשאבים, שיפור תהליכים והזדמנויות חדשות לעסקים וגם לצרכנים", אמר ברגר.

ברגר הזהיר כי "חברות שלא יבצעו מהלכי התייעלות ושיפור, יישארו מאחור ויתקשו להתמודד עם ההתפתחות המואצת. כולם כבר יודעים שהקורונה, על שלל צורותיה ושלביה, טרפה את הקלפים בכל העולם – לכולנו ובמיוחד לעולם העסקי והתעשייתי. גם חברות שחשבו שהן מוגנות ובטוחות מפני כישלון גילו שאת התרחיש הזה אף אחד לא יכול היה לנבא".

"בקהוף הייתה, מאז ומעולם, 'עוף מוזר' בעולם האוטומציה התעשייתית. חברה שחרטה על דגלה חדשנות טכנולוגית, פריצת גבולות, הסתמכות על מערכות PC ובעיקר – פתיחות ונדיבות כלפי מערכות, טכנולוגיות ומוצרים של מתחרים", אמר ברגר. "גם בישראל, אנחנו מביאים טכנולוגיה עילית מתקדמת ומחברים אותה לקרקע באופן מותאם לתעשייה המקומית".

הוא סיכם ואמר ש-"כל לקוח של בקהוף יודע, אצלנו הכל מחובר ומקושר יחד – חבילה אחת, אפליקציה אחת ומגוון אפשרויות לשדרוג קל בעתיד. המשימה שלנו היא לבנות ללקוחות עולם של פוטנציאל, ומערכות שיאפשרו להם להגשים את הפוטנציאל הזה. המערכות מבצעות את העבודה באופן מושלם ומעבר לכך הן מאפשרות התפתחות לכל כיוון.

אין ספק שהשוק ימשיך להשתנות בעידן הקורונה, וגם כשיסתיים – אנחנו מקווים שבקרוב – האתגרים לא יעלמו. הבעיות של היום לא רלוונטיות למחר והתפישה שלנו מנצחת, כי אנחנו חיים את השינוי, כפי שהוכחנו בארבעת העשורים האחרונים".