شرح إنترنت الأشياء الصناعية (IIoT)

يمكن لمصنع ذكي واحد أن يولد أحجام بيانات تضاهي أحجام بيانات مدينة صغيرة. هذا التدفق للمعلومات مدفوع بإنترنت الأشياء الصناعي. يرمز IIoT إلى إنترنت الأشياء الصناعي، الذي يربط بين الآلات وأجهزة الاستشعار والأشخاص في نظام ذكي سريع الاستجابة. 

على عكس الإعدادات التقليدية التي قد يتم فيها جمع البيانات دون استخدامها، يمكن لإنترنت الأشياء أن تحوّل هذه البيانات إلى رؤى مؤثرة وإجراءات مستنيرة. تمكّن حلول إنترنت الأشياء من جمع البيانات وتحليلها والاستجابة لها في الوقت الفعلي. وهذا يساعد الصناعات على تعزيز الإنتاجية وتقليل وقت التوقف عن العمل واتخاذ قرارات أكثر ذكاءً وسرعة.

في الواقع، تتبنى العديد من الصناعات الكبرى إنترنت الأشياء الصناعية بسرعة في منشآتها. من استخدام إنترنت الأشياء في مصانع التصنيع ومنصات النفط إلى المستشفيات والمزارع، فهي تدعم موجة جديدة من الابتكار. يمكن للآلات المدمجة مع إنترنت الأشياء أن تفكر وتتكيف وتتواصل مع المشكلات في الوقت الفعلي.

في هذه المقالة، سنستكشف ما هو إنترنت الأشياء الصناعي وتأثيره في مختلف الصناعات. كما سنلقي نظرة فاحصة على دور الرؤية الحاسوبية في حلول إنترنت الأشياء الصناعية. الرؤية الحاسوبية هي مجال فرعي للذكاء الاصطناعي (AI) يمكّن الآلات من تفسير البيانات المرئية وفهمها. لنبدأ!

ما هو إنترنت الأشياء الصناعي (IIoT)؟

إن إنترنت الأشياء الصناعية هو إطار عمل لجعل الآلات أكثر ذكاءً من خلال ربطها بأجهزة الاستشعار والأجهزة المتطورة وأنظمة معالجة البيانات في الوقت الفعلي. إنه أشبه بمنح معدات المصانع دماغاً، مما يسمح لها بجمع البيانات ومشاركتها والاستجابة لها تلقائياً.

تتصل حلول إنترنت الأشياء، مثل أجهزة الاستشعار وعلامات تحديد الترددات اللاسلكية والمشغّلات، بشبكة تتيح للآلات مشاركة البيانات مع بعضها البعض. وهذا يُمكِّن الشركات من تحسين كفاءة وسلامة وموثوقية عملياتها.

خذ على سبيل المثال إنترنت الأشياء في التصنيع. تلعب مستشعرات إنترنت الأشياء دورًا رئيسيًا في أتمتة الناقل من خلال المراقبة المستمرة لمخرجات الماكينة. إذا انخفض الناتج عن المستويات المتوقعة، يمكن للنظام اكتشاف التباطؤ وتنبيه فرق الصيانة تلقائيًا للتحقيق في المشكلة وحلها.

وبالإضافة إلى التصنيع، تُستخدم إنترنت الأشياء IIoT أيضًا في صناعات مثل الطاقة والمرافق وقطاع النفط والغاز. فبدلاً من الاعتماد على الآلات القديمة التي تعمل بمعزل عن بعضها البعض، تفتح إنترنت الأشياء IIoT البيانات المخفية التي لطالما أنتجتها هذه الأنظمة وتحولها إلى رؤى قيمة من خلال التحليلات في الوقت الفعلي.

كيف تعمل إنترنت الأشياء؟

تعمل الأتمتة الصناعية وإنترنت الأشياء باستخدام شبكة من الأجهزة الذكية وأجهزة الاستشعار التي تتحدث باستمرار مع بعضها البعض وتتبادل البيانات في الوقت الفعلي. يمكن توصيل هذه الأجهزة بالآلات أو المركبات أو المعدات في المصانع والمستودعات الذكية وغيرها من الأماكن الصناعية.

يتم نقل البيانات التي تم جمعها إلى نظام مركزي، سواءً كان قائمًا على السحابة أو في الموقع عبر الحوسبة المتطورة. وهناك، يتم تحليلها لتحديد الأنماط وتوليد الرؤى. تدعم هذه الرؤى اتخاذ قرارات أفضل. على سبيل المثال، يمكن استخدامها للكشف عن مشكلات الأداء في وقت مبكر، والتنبؤ بموعد احتياج الآلات للصيانة، وأتمتة المهام الروتينية، وتعزيز السلامة في مكان العمل.

وعادةً ما تستخدم حلول إنترنت الأشياء أيضاً حلقات التغذية الراجعة لإجراء تعديلات في الوقت الفعلي. بناءً على البيانات المستلمة، يمكن للآلات تغيير الإعدادات تلقائيًا مثل السرعة أو درجة الحرارة. يمكن لهذه الحلقات أيضًا تشغيل تنبيهات للمشغلين أو بدء إجراءات آلية عندما لا يعمل شيء ما كما هو متوقع. وهذا يحافظ على كفاءة العمليات ويقلل من وقت التعطل.

تقنيات إنترنت الأشياء الصناعية (IIoT) التي تقود الابتكار

والآن بعد أن أصبح لدينا فهم أفضل لماهية إنترنت الأشياء الصناعي وكيفية عمله، دعونا نلقي نظرة فاحصة على تقنيات إنترنت الأشياء المستخدمة في الأتمتة الصناعية.

إليك نظرة عامة سريعة على المكونات الأساسية:

• حوسبة الحافة: يمكن للحوسبة الطرفية معالجة البيانات القريبة من مصدرها، مثل أجهزة الاستشعار أو البوابات المحلية، لتقليل زمن الاستجابة وتمكين الاستجابات الفورية. على سبيل المثال، يمكن أن تؤدي إلى إيقاف تشغيل جهاز ترتفع حرارته قبل حدوث أي ضرر.

• المنصات السحابية: توفر تخزينًا مركزيًا وتدعم التحليلات واسعة النطاق وتسمح بالوصول عن بُعد. كما يمكنها تجميع البيانات من مواقع متعددة لتحديد الاتجاهات وتحسين الأداء ودعم القرارات الاستراتيجية.

• اتصال 5G: يمكن لتقنية 5G توفير اتصال عالي السرعة ومنخفض الكمون لآلاف الأجهزة المتصلة. وهذا يمهد الطريق للأتمتة سريعة الاستجابة والروبوتات المتنقلة ومراقبة الجودة في الوقت الفعلي.

• المستشعرات والمشغلات: تجمع المستشعرات البيانات الهامة مثل درجة الحرارة والضغط والاهتزاز. وتستخدم المشغلات هذه البيانات لإجراء التعديلات المادية. ومن خلال عملهما معًا، يوفران معًا المراقبة المستمرة والاستجابات الآلية في الوقت الفعلي.

• الذكاء الاصطناعي و التعلم الآلي (ML): يمكن لهذه التقنيات المتطورة تحليل البيانات لاكتشاف الأنماط والتنبؤ بالأعطال وتحسين العمليات. وبمرور الوقت، تعمل هذه التقنيات على تحسين عملية اتخاذ القرار وتقليل وقت التعطل وتعزيز الكفاءة الكلية.

فوائد إنترنت الأشياء في مختلف الصناعات

بعد ذلك، دعنا نستعرض بعض المزايا الرئيسية لإنترنت الأشياء IIoT ونرى كيف تعيد تعريف العمليات عبر مجموعة من الصناعات الرئيسية.

تستخدم العديد من الشركات بالفعل حلول إنترنت الأشياء الصناعية. في الواقع، من المتوقع أن يتجاوز عدد أجهزة إنترنت الأشياء المتصلة حول العالم 31 مليار جهاز بحلول عام 2030. والسبب في قبولها واعتمادها على نطاق واسع هو أن إنترنت الأشياء الصناعية تقدم قيمة واضحة وقابلة للقياس. 

إن أحد أهم جوانب حلول إنترنت الأشياء هو ارتباطها الوثيق بالرؤية في الوقت الفعلي. فمن خلال جمع البيانات وتحليلها باستمرار، تمنح هذه الأنظمة المؤسسات رؤية فورية لعملياتها.

من المزايا الأساسية الأخرى لإنترنت الأشياء أنها تتيح إدارة العمليات بشكل أكثر سلاسة. فمن خلال استخدام البيانات في الوقت الفعلي، يمكن تعديل الآلات والعمليات على الفور، مما يقلل من التأخير ويحافظ على كفاءة الأمور. كما أنه يقلل من تكاليف الصيانة لأنه يمكن العثور على المشكلات في وقت مبكر ومعالجتها بسرعة. 

بالإضافة إلى ذلك، تعمل حلول إنترنت الأشياء على تحسين كفاءة الطاقة وتقليل الهدر وتقليل الحاجة إلى العمل اليدوي. كما أنها تزيد من السلامة في مكان العمل من خلال الكشف عن الظروف الخطرة في وقت مبكر واتخاذ إجراءات تلقائية لمنع الحوادث.

حالات الاستخدام الشائعة لإنترنت الأشياء

تعمل إنترنت الأشياء IIoT بنشاط على إعادة تصور كيفية عمل الصناعات اليوم. من الرعاية الصحية والخدمات اللوجستية إلى البناء والزراعة، تتبنى المؤسسات تقنيات إنترنت الأشياء IIoT لتحقيق نتائج أكثر ذكاءً وسرعة وموثوقية.

إنتاج الطاقة باستخدام إنترنت الأشياء الصناعي

ترتبط صناعة الطاقة عادةً بالمعدات واسعة النطاق والثقيلة مثل آلات الحفر والمصافي والمنصات البحرية. وفي حين أن هذه الأنظمة تعمل على تشغيل هذه الصناعة منذ عقود، فإن إنترنت الأشياء الصناعية (IIoT) تعمل على تغيير طريقة عملها خلف الكواليس.

تستخدم شركات الطاقة إنترنت الأشياء لتعزيز الكفاءة وتوسيع نطاق عملياتها. فهي تمنح مزودي الطاقة المزيد من التحكم من خلال تقديم رؤية في الوقت الفعلي لما يحدث على أرض الواقع. 

نظرًا لأن استبدال شبكات الطاقة بأكملها بأنظمة ذكية ليس عمليًا دائمًا، يمكن لإنترنت الأشياء ترقية البنية التحتية الحالية دون تغييرات كبيرة. وهذا يجعل من السهل أيضًا مراقبة المعدات عن بُعد، مثل رافعات المضخات أو توربينات الرياح، حتى يتمكن مشغلو المحطات من الحفاظ على تشغيل كل شيء بسلاسة وإنتاج الطاقة لفترة أطول.

‍

من الأمثلة الرائعة لإنترنت الأشياء في إنتاج الطاقة تطبيقه في مراقبة المضخات الكهربائية الغاطسة (ESPs). توضع هذه المضخات داخل آبار النفط للمساعدة في نقل السوائل إلى السطح وهي ضرورية لاستخراج النفط. ومع ذلك، يمكن أن تتعطل في بعض الأحيان دون سابق إنذار، مما يتسبب في حدوث تأخيرات وإصلاحات مكلفة.

لمنع ذلك، قامت مجموعة من الباحثين بإنشاء نظام يسمى إطار عمل I²OT-EC. وهو يجمع بين إنترنت الأشياء الصناعي والحوسبة المتطورة. يمكن للنظام تتبع عوامل مثل درجة الحرارة والضغط في الوقت الحقيقي. وهذا يجعل من السهل اكتشاف المشاكل في وقت مبكر، وجدولة الصيانة قبل حدوث الأعطال، والحفاظ على تشغيل المضخات بسلاسة.

كيف تُعيد حلول إنترنت الأشياء (IIoT) تشكيل الرعاية الصحية الحديثة

تساعد إنترنت الأشياء في مجال الرعاية الصحية، والمعروف أيضًا باسم إنترنت الأشياء الطبي، في جعل أنظمة الرعاية الصحية أكثر كفاءة وأقل إرهاقًا للمهنيين الطبيين. فمن خلال توصيل الأجهزة الطبية بأنظمة الذكاء الاصطناعي، تدعم إنترنت الأشياء الصناعية اتخاذ قرارات أفضل، وتقلل من مخاطر الأخطاء البشرية، وتحسن نتائج المرضى، وتساعد المستشفيات والعيادات على العمل بسلاسة أكبر.

على سبيل المثال، يمكن مراقبة المرضى بشكل مستمر باستخدام أجهزة يمكن ارتداؤها مثل أجهزة مراقبة معدل ضربات القلب والجلوكوز. ويمكن لهذه الأجهزة الكشف عن العلامات المبكرة للمشاكل الصحية وحتى إرسال تنبيهات طارئة إلى الأطباء في الوقت الفعلي. ومع استمرار تطور هذه التقنيات، يجري تطوير المزيد من حلول إنترنت الأشياء IIoT المتخصصة لاستهداف احتياجات طبية محددة.

ومن الأمثلة المثيرة للاهتمام على أجهزة الرعاية الصحية التي تعمل بتقنية إنترنت الأشياء جهاز Impedimed. إنه جهاز يمكنه الكشف عن خطر الإصابة بالوذمة اللمفاوية، وهو أحد الآثار الجانبية الشائعة لعلاج سرطان الثدي الذي يسبب تورمًا في الذراعين أو الساقين. 

يشبه جهاز إنترنت الأشياء هذا الميزان. يمكن للمرضى الوقوف عليه حافي القدمين ووضع أذرعهم على منصة. يرسل تياراً كهربائياً خفيفاً عبر الجسم لقياس مستويات السوائل وتكوين الجسم. تتم معالجة النتائج في أقل من دقيقة باستخدام برنامج سحابي، ثم تتم مشاركتها من خلال بوابة ويب وإضافتها إلى السجل الصحي الإلكتروني للمريض حتى يتمكن الأطباء من مراجعتها بسهولة.

‍

الزراعة الأكثر ذكاءً مع حلول إنترنت الأشياء الصناعية

وبالمثل، يمكن أن يساعد إنترنت الأشياء في الزراعة المزارعين. فباستخدام أدوات إنترنت الأشياء، يمكن للمزارعين إدارة محاصيلهم ومواشيهم بشكل أفضل من خلال معلومات في الوقت الفعلي ودقة أكبر. يمكن وضع أجهزة إنترنت الأشياء في التربة، أو تركيبها على الآلات، أو حتى ارتداؤها من قبل الحيوانات لمراقبة ظروف مثل درجة الحرارة والرطوبة ورطوبة التربة ومستويات المغذيات وسلوك الحيوانات. 

يمكن تحليل البيانات التي تم جمعها لمساعدة المزارعين على اتخاذ قرارات مبنية على البيانات حول الري والتسميد ومكافحة الآفات والإدارة الشاملة للمزرعة. تسمح لهم هذه الرؤى في الوقت الحقيقي باستخدام الأسمدة بشكل أكثر فعالية، وتقليل الفاقد، وتخطيط مسارات أفضل للمركبات الزراعية. يساعد ذلك على توفير الوقت والموارد مع تعزيز الإنتاجية.

‍

إنترنت الأشياء في التصنيع: إنتاج أكثر ذكاءً على نطاق واسع

يتضمن إنترنت الأشياء الصناعي في التصنيع استخدام الأجهزة الذكية المتصلة وأجهزة الاستشعار لجمع البيانات في الوقت الفعلي من الآلات وخطوط الإنتاج. ثم تتم معالجة هذه البيانات وتحليلها للحصول على رؤى تساعد المصانع على العمل بكفاءة أكبر.

باستخدام حلول إنترنت الأشياء، يمكن للمصنعين اكتشاف المشاكل وإصلاحها مبكرًا، وتقليل وقت التعطل من خلال الصيانة التنبؤية، وإدارة المخزون بشكل أكثر فعالية باستخدام مستشعرات الحافة. بشكل عام، تكون النتيجة بشكل عام جودة أفضل للمنتجات، واستجابة أسرع لأي مشاكل، وتكاليف تشغيلية أقل. 

وبالمثل، تدعم إنترنت الأشياء في الصناعة 4.0 مرونة أكبر في الإنتاج، مما يسهل على المصنعين الانتقال بين أنواع المنتجات أو تخصيص الطلبات. كما أنه يجعل إنتاج السلع والمواد أكثر مرونة ودقة وفعالية من حيث التكلفة. يمكن أن يضمن استخدام إنترنت الأشياء في التصنيع أيضاً سلامة المعدات وموثوقيتها.

على سبيل المثال، يعد ضمان سلامة وموثوقية معدات التصنيع الكيميائي أمرًا بالغ الأهمية، خاصةً عندما يتعلق الأمر بالتعامل مع المواد الكيميائية السامة أو القابلة للاشتعال. غالبًا ما تقصر طرق الصيانة التقليدية في توفير رؤى في الوقت الفعلي. يمكن أن يساعد استخدام إنترنت الأشياء في تصنيع المواد الكيميائية في معالجة هذه المشكلة. 

ومن المثير للاهتمام أن بعض المصنعين يستخدمون الآن تقنية إنترنت الأشياء إلى جانب الواقع المعزز (AR) لصيانة المعدات. الواقع المعزز عبارة عن تقنية تعرض المعلومات الرقمية، مثل الصور أو البيانات أو التعليمات، على عرض في العالم الحقيقي، عادةً من خلال النظارات الذكية أو سماعات الرأس. 

في هذا الإعداد، تراقب المستشعرات اللاسلكية والحوسبة المتطورة المعدات في الوقت الفعلي وترسل البيانات مباشرةً إلى سماعات الواقع المعزز التي ترتديها فرق الصيانة. وهذا يجعل من الممكن للفنيين رؤية بيانات الأداء المباشرة أو التنبيهات أمامهم، مما يساعدهم على تحديد المشكلات بسرعة، وخفض تكاليف الصيانة، واتخاذ قرارات أسرع وأكثر استنارة.

‍

دور الرؤية الحاسوبية في إنترنت الأشياء الصناعية

هناك تقنية متطورة أخرى تُحدث فرقاً في حلول إنترنت الأشياء وهي الرؤية الحاسوبية. الرؤية الحاسوبية هي فرع من فروع الذكاء الاصطناعي الذي يتعامل مع معالجة البيانات المرئية وتحليلها. 

على وجه الخصوص، تدعم نماذج الرؤية الحاسوبية مثل Ultralytics YOLO11 مهام مختلفة مثل اكتشاف الأجسام (تحديد الأجسام في الصورة وتحديد موقعها) وتقدير الوضعية (تحديد موضع واتجاه الشخص أو الجسم). 

بفضل هذه القدرات، يمكن لأنظمة إنترنت الأشياء التعرف على المعلومات المرئية والاستجابة لها في الوقت الفعلي. وهذا مفيد بشكل خاص في تطبيقات مثل مراقبة الجودة في التصنيع. 

على سبيل المثال، في منشأة تصنيع، يمكن لإنترنت الأشياء أن يرسل بيانات مرئية من خط الإنتاج إلى نظام الرؤية والذكاء الاصطناعي. ثم يقوم نموذج الرؤية الحاسوبية، مثل YOLO11، بتحليل الصور لاكتشاف العيوب في المنتجات. إذا حدد النموذج أي مشاكل، يمكن وضع علامة عليها بسرعة وحلها دون تأخير. 

وهذا يحسن جودة المنتج ويقلل من الأخطاء ويجعل العمليات أكثر أمانًا وكفاءة. لتحقيق نتائج أسرع، يمكن استخدام حوسبة الحافة. في هذا الإعداد، تتم معالجة البيانات مباشرةً على أجهزة الحافة عند نقطة الالتقاط، مما يتيح اتخاذ القرارات في الوقت الفعلي دون الحاجة إلى إرسال المعلومات إلى السحابة وتجنب التأخير المحتمل. 

‍

تحديات واعتبارات إنترنت الأشياء

والآن بعد أن رأينا كيف يمكن لحلول إنترنت الأشياء الصناعية أن تفيد مختلف الصناعات، من المهم أيضًا إلقاء نظرة فاحصة على التحديات التي قد تصاحب تنفيذ هذه الحلول. يعد فهم هذه التحديات أمرًا أساسيًا لتحقيق أقصى استفادة من حلول إنترنت الأشياء الصناعية وضمان نجاح تطبيقها. 

فيما يلي بعض القيود التي يجب وضعها في الاعتبار:

• التكامل مع المعدات القديمة: لا تزال العديد من المصانع تعتمد على آلات قديمة لم يتم تصميمها للعمل مع التقنيات القائمة على إنترنت الأشياء. قد يكون دمج ميزات إنترنت الأشياء الصناعية الذكية في هذه الأنظمة القديمة مكلفاً. وغالباً ما يتطلب الأمر محولات أو محولات خاصة لتمكين الاتصال بين المعدات القديمة والجديدة.

• تحديات الأمن السيبراني: يؤدي توصيل الأجهزة القديمة بالإنترنت إلى مخاطر أمنية جديدة. وبما أن هذه الأجهزة لم تُصنع في الأصل مع وضع الأمن السيبراني في الاعتبار، فهي أكثر عرضة للهجمات الإلكترونية. ويفتقر الكثير منها إلى الضمانات الأساسية مثل الحماية بكلمة مرور أو تشفير البيانات، مما يجعلها أهدافاً سهلة للقراصنة.

• صيانة الأجهزة الذكية: على الرغم من أن أنظمة إنترنت الأشياء يمكن أن تجعل الأمور أسهل، إلا أن الأجهزة الذكية لا تزال بحاجة إلى رعاية منتظمة. يجب فحص أجهزة الاستشعار والمعدات الأخرى أو تحديثها أو استبدالها من وقت لآخر للحفاظ على عمل كل شيء بشكل جيد. إذا لم تتم صيانتها بشكل صحيح، فقد تصبح البيانات غير موثوقة وتتسبب في حدوث مشاكل.

• فجوات المهارات في القوى العاملة: يجمع إنترنت الأشياء الصناعي بين المعدات التقليدية والتقنيات الرقمية المتقدمة، مما يتطلب قوة عاملة تتمتع بمزيج من مجموعتي المهارات. في حين أن بعض المؤسسات قد تواجه ثغرات في هذا المجال، إلا أنه يمثل أيضًا فرصة كبيرة لتحسين المهارات والتطوير. من خلال التدريب والدعم المناسبين، يمكن للفرق أن تتكيف بنجاح وتستفيد بشكل كامل من مزايا إنترنت الأشياء الصناعية.

مستقبل إنترنت الأشياء: نحو أتمتة ذكية

مع استمرار الصناعة 4.0 في التقدم، تتطور الأتمتة الصناعية وإنترنت الأشياء إلى ما هو أبعد من مجرد توصيل الأجهزة المختلفة. فهي تساعد الصناعات على أن تصبح أكثر اعتماداً على نفسها وأتمتةً، مع أساليب مثل الصيانة التنبؤية. ومن الإنجازات الرئيسية الأخرى استخدام التوائم الرقمية، وهي نماذج افتراضية للآلات أو أنظمة كاملة تستخدم البيانات في الوقت الفعلي للتنبؤ بالمشكلات وضبط العمليات.

بينما نتحرك نحو مصانع رقمية بالكامل، تزداد أهمية تقنيات مثل الذكاء الاصطناعي الحدي والرؤية الحاسوبية. يجلب الذكاء الاصطناعي المتطور الذكاء مباشرةً إلى الآلات، مما يتيح اتخاذ قرارات أسرع في الموقع دون الاعتماد على الوصول المستمر إلى السحابة. 

عند دمجها مع رؤية الكمبيوتر، يمكن للمصانع مراقبة الإنتاج بصريًا في الوقت الحقيقي، واكتشاف العيوب على الفور، والاستجابة للمشكلات فور حدوثها. هذا المستوى من الأتمتة والبصيرة يجعل الصناعات أقرب إلى عمليات ذكية وذاتية التحسين بحق. 

ببساطة، أصبحت القطاعات الصناعية ذكية بشكل متزايد. يتيح هذا التحول لكل جزء من العملية، من الصيانة إلى مراقبة الجودة، أن يسترشد بالبيانات ويعمل بالتقنيات الذكية.

انضم إلى مجتمعنا ومستودع GitHub لاستكشاف المزيد عن الذكاء الاصطناعي. اطلع على صفحات الحلول الخاصة بنا للقراءة عن الذكاء الاصطناعي في البيع بالتجزئة والرؤية الحاسوبية في الزراعة. اكتشف خيارات الترخيص لدينا وابدأ في البناء باستخدام الرؤية الحاسوبية اليوم!