الإنتاج المتكامل ب-معونة الحاسوب

أ ب ت ث ج ح خ د ذ ر ز س ش ص ض ط ظ ع غ ف ق ك ل م ن هـ و ي

الإنتاج المتكامل ب-معونة الحاسوب

انتاج متكامل بمعونه حاسوب

Computer-integrated manufacturing - Fabrication intégrée par ordinateur

أحمد المالح

ميزات تطبيق الإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب	هدف التصنيع المتكامل بمعونة الحاسوب
التصنيع الذكيAgile manufacturing	منظومات التصنيع المتكامل
أنوع الشبكات	التحديات المفتاحية للتحول إلى الإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب

الإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب computer integrated production يعني تطبيق الأتمتة الشاملة لمراحل عمليات التشغيل البينية كلها،تعمل فيه جميع مكنات خطوط الإنتاج والمؤتمتات القابلة للبرمجة والأنظمة الرقمية: تحت قيادة ومراقبة حاسوبية دائمة. يتصف الإنتاج بمعونة الحاسوب بالسرعة وبنسبة خطأ أقل وزيادة في درجة جودة المنتج ووثوقيته. أما الميزة المهمة فهي إمكان إيجاد عمليات إنتاج مؤتمتة. يتحقق الإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب بالتحكم في عمليات التشغيل بدورة مغلقة معتمدة على معالجة المعلومات والمعطيات بالزمن الحقيقي.

لمحة تاريخية

يمكن توصيف أي عمل إنتاجي بوساطة ما يسمى «منظومة التصنيع» manufacturing system بأنه مجموعة متكاملة من العناصر تشمل العمال ووسائل الإنتاج ومعدات المناولة وغيرها من الأجهزة المساعدة. تعالج منظومة التصنيع مواد الإنتاج (المواد الخام) لإنتاج منتجات مفيدة تؤدي مهامَّ معينة طبقاً لمتطلبات المستهلكين واحتياجاتهم ورغباتهم. تطورت منظومات التصنيع تطوراً كبيراً بالتوازي مع التطور الهائل في البُنى الصلبة hardware للمنظومات الحاسوبية والبرمجية ومنظومات الاتصالات.

في العام 1980 أوجدت جمعية المنظومات الحاسوبية والأتمتة ونقابة المهندسين الصناعيين تعريفاً متطوراً للإنتاج عدّ بداية التحول إلى الإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب، ويبين الشكل رقم (1) مراحل تطور عمليات الإنتاج وصولاً إلى الإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب.

الشكل (1) مراحل تطور عمليات الإنتاج

هدف التصنيع المتكامل بمعونة الحاسوب:

يهدف تطبيق الإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب إلى إيجاد صيغة مبنية على تكامل العمل بين مجموع شركات الصناعات باستخدام المنظومات المتكاملة ونظم نقل المعطيات،واعتماد فلسفة الإدارة الحديثة التي تعمل على تحسين مقدرة المؤسسة وزيادة مردودية الموظفين.

ويمكن في الوقت الراهن تحقيق ما يسمى الإنتاج العالمي المعتمد على الإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب الافتراضي.

في الإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب، ترتبط المهام الوظيفية (التصميم، التحليل، التخطيط، عمليات التصنيع والتحكم) حاسوبياً بالوظائف الإدارية في المصنع (إدارة مناولة المواد، توفير السيطرة المباشرة ومراقبة جميع العمليات، شؤون العاملين، التسويق والتمويل) بغرض تحقيق الأداء الأمثل من ناحية الإنتاجية الكلية للمنظومة ممثلة في كل عناصرها, مثل زمن الإنتاج, واستغلال مكنات الإنتاج.

يمكن أن يعد الإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب مثالاً تطبيقياً لتقنيات نقل المعطيات والاتصالات في الصناعة. فمن أجل تنفيذ خلية تصنيع مرنة مثلاً - بوصفها شكلاً من أشكال الإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب - لابد من توفر حاسوبين على الأقل، أحدهما للتحكم بذراع روبوت المناولة والتخزين، والثاني خاص بآلة التشغيل الرقمية المبرمجة، وبينهما شبكة لنقل الأوامر ومعطيات الدخل والخرج إلى الخلية لضمان استمرار العمل.

يبين الشكل (2) وحدة إنتاج متكامل بمعونة الحاسوب مؤلفة من وحدة تخزين للمادة الخام، وعدد من مكنات التشغيل، ومنظومة فحص المنتج وإنهائه وتسليمه، حيث تنتقل المشغولة خلال مراحل دورة الإنتاج بنظام مناولة مؤتمت.

الشكل (2)

يبيّن الشكل (3) المخطط الهيكلي لارتباط مختلف أقسام مؤسسة تعمل بطريقة التصنيع المتكامل بمعونة الحاسوب التي تتضمن ثلاث منظومات رئيسة هي التصميم والتصنيع والموارد. وترتبط كلها بمنظومة تخطيط موارد المؤسسة التي تخضع لسياساتها المعتمدة.

الشكل (3) ارتباط مختلف أقسام المصنع بعضها ببعض

منظومات التصنيع المتكامل:

تتنوع منظومات التصنيع وتختلف بحسب عدة عوامل مؤثرة، منها مثلاً نوع الخامات المستخدمة في نظام التصنيع كالصناعات المعدنية، والصناعات الهندسية، والصناعات الكيميائية، وصناعات الغزل والنسيج، والصناعات الغذائية. ومنها كذلك طبيعة المنتج، حيث يُميز بين الإنتاج المجزأ discrete production، كإنتاج الكتب والأقلام، ويقدر المنتج بالقطعة، والإنتاج المتصل continuous production، كإنتاج الغاز، ويقدر المنتج بالحجم أو الوزن.

ثمة مؤثرات عديدة تدخل في تصنيف منظومات التصنيع غير ما ذُكر، ويعد حجم الإنتاج ومعدله المؤثر الأكثر وضوحاً:

• الإنتاج بحسب الطلب: ويتميز بانخفاض حجم الإنتاج (قطعة واحدة على الأغلب) وهذا النوع من الإنتاج يتطلب توافر آلات تشغيل عمومية للتمكن من تنفيذ طلبات الزبائن المختلفة.

• الإنتاج على دفعات Batch production: حجم الإنتاج متوسط، حيث يجري إنتاج قطعة معينة على دفعات بأزمنة متفق عليها، تتمتع هذه المنظومة بمرونة متوسطة.

• الإنتاج الكميMass production : حجم الإنتاج كبير، يستخدم هذا النوع لإنتاج القطع المعيارية مثل اللوالب والبراغي والصواميل. يصمم خط الإنتاج وينفذ بحيث يؤمن أفضل حركة انسيابية مؤتمتة للمنتج، لتحقيق أعلى مستوى من الإنتاجية، لهذا لابد من تجهيز خطوط الإنتاج بآلات متخصصة ذات وظيفة محددة ومناسبة وذات إنتاجية عالية.

التحديات المفتاحية للتحول إلى الإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب:

ثمة ثلاثة تحديات رئيسية للتحول إلى منظومة تصنيع متكامل تعمل بسلاسة بمعونة الحاسوب هي: تكامل الأجزاء الواردة من مصادر متعددة، تكامل البيانات، التحكم بالعملية.

التقنيات الحاسوبية المساعدة على الإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب

إن منظومة الإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب معقدة وليست بسيطة مثل منظومة إطفاء الأنوار في المعمل، التي تعمل مستقلة من دون تدخل الإنسان، مع أن هذا الأمر خطوة عظيمة في هذا الاتجاه،لأن أي جزء من المنظومة يجب أن يكون متعلقاً بالتصنيع المرن، حيث تستطيع المنشأة الصناعية التكيف بسرعة وسهولة مع تصنيع منتجات مختلفة أو تتأقلم مع إنتاج كميات مختلفة منها يُمكن أن توجد في منظومة الإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب بعض التقنيات الحاسوبية المساعدة التالية أو كلها:

• التصميم بمعونة الحاسوب (CAD) Computer Aided Design: هي كل منظومة حاسوبية تساعد على تنفيذ عمليات الرسم الهندسي الصناعي، والتصميم والنمذجة، والتحليل والتعديل على التصميم الهندسي.

• الهندسة بمعونة الحاسوب (CAE) computer aided engineering: توفر هذه المنظومة أدوات مساعدة للمهندسين لتصميم المكونات الجزئية للمنتج مثال: حساب تصميم نابض ومدرجه العياري.

• التصنيع بمعونة الحاسوب (CAM) computer aided manufacturing: وهو منظومة حاسوبية تحاكي عملية التصنيع افتراضياً وتولد برامج التنفيذ الخاصة ذات التحكم الحاسوبي الرقمي (CNC) computer numerical control.

• تخطيط العمليات بمعونة الحاسوب (CAPP) computer aided process planning: تُعنى هذه التقانة ببرمجة تسلسل عمليات التشغيل وتوليدها ألياً آخذةً في الحسبان قيود تشغيل القطعة المراد تصنيعها وقيود التصنيع الخاصة بمكونات خط الإنتاج ونقل القطع.

• ضمان الجودة بمساعدة الحاسوب (CAQ) computer aided quality assurance: كانت تعتمد الطرائق التقليدية للتحكم بالجودة ومراقبةَ أهم مواصفات المنتج النهائي، ويجري قبول المنتج أو رفضه على أساس نتائج تلك المراقبة. أما حالياً فتُعتمد عمليات التحكم الإحصائي باستخدام أدوات إحصائية لمراقبة أداء خطوط الإنتاج، ودراسة احتمال أي انحراف يطرأ على المنتَج ويُسبب رفضَه في نهاية خط الإنتاج. يستخدم المصطلح CAQ في المقام الأول في جميع التطبيقات الهندسية التي تستخدم الحاسوب أداةً رئيسيةً في التحقق من إنجاز الأعمال الخاصة بإدارة دورة الإنتاج product life cycle management، أو جودة متابعة سير المشروع، أو أداةَ مراقبةٍ للتحكم الحاسوبي المبرمج بالآلات في أثناء مراحل التنفيذ أو الفحص والاختبار المؤتمت، وذلك لضمان جودة منتجات المشاريع التي تعتمد بالدرجة الأولى على نشر الجودة وترسيخها.

• التخطيط والتحكم بالإنتاج (PPC) production planning and control: التحكم بمخصصات الموارد المعينة لأنشطة الإنتاج وذلك لتلبية حاجة الزبائن، متوسطة الأمد والبعيدة.

• تخطيط موارد المشاريع (ERP) enterprise resources planning: هو نظام مكتبي، وأساس الأنظمة المالية وإدارة سلسلة التوريدات والموارد البشرية والتصنيع، يربط الأطراف ذوي الصلة بالشركة (من عملاء وموردين وموظفين وبنوك) عن طريق شبكة الإنترنت .

• تخطيط موارد المواد (MRP) material resources planning : يهدف إلى التأكد من توفر المواد الأولية اللازمة للتصنيع، والتأكد من سلامة المواد الأولية ومطابقتها للمواصفات،وتأمين المنتجات الجيدة والكافية للتسويق، والعمل على التحكم بتخزين المواد بالقيم الدنيا من أجل الاستثمار الأفضل لرأس المال، ووضع خطط لفعاليات التصنيع، ووضع جداول تسلم المواد الخام وتسليم البضائع المنتجة.

يبين الشكل (4) التقنيات المختلفة بمعونة الحاسوب وعلاقتها ضمن مخطط إدارة دورة الإنتاج.

الشكل (4) مخطط إدارة دورة الإنتاج

التجهيزات والآلات المستخدمة في منظومة الإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب

• آلات التشغيل والتصنيع ذات التحكم الحاسوبي الرقمي (CNC): هي آلات مؤتمتة جزئياً أو كلياً تُزَوَّد بالأوامر المتعلقة بتشغيل القطع رقمياً عن طريق برنامج يتضمّن هذه الأوامر. تتنوّع هذه الآلات بين مخارط مبرمجة وفارزات مبرمجة ومراكز تشغيل.

• التحكم الرقمي المباشر direct numerical control (DNC): وهو مصطلح صناعي لشبكة آلات التشغيل الرقمي. تستخدم هذه التقنية عندما تكون ذاكرة الآلة الرقمية صغيرة ولا تستوعب برنامج التشغيل، عندها يعمل هذا النظام على إرسال كل كتلة من برامج التشغيل إلى الآلة بشكل متتال.

• المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجةprogrammable logic control (PLC): هي حاسوب رقمي يستخدم في تنفيذ عمليات أتمتة المنظومات الإلكترونية والميكانيكية.

• الروبوت robots: هو آلة ميكانيكية مؤتمتة تؤدي مهمة بدلاً من الإنسان. يتألف الروبوت من بنية ميكانيكية، وآليات (مكانيزمات)، ومحركات، وحساسات، ونظام تحكم وقيادة، مثل (روبوت اللحام النقطي، وروبوت المناولة، وغيرهما...).

• الحواسيب والبرامج الحاسوبية computers and software.

• المتحكمات controllers: هي بطاقات حاسوبية يسند إليها إجراء عمليات التحكم والسيطرة ونقل المعلومات.

• نظام الاتصالات والشبكات communication system and networks: يؤمن نظام الاتصالات التخاطب ونقل المعلومات والأوامر بين جميع مكونات منظومة الإنتاج المتكامل - من آلات التشغيل الرقمية وروبوتات وحواسيب - وبين نظام التحكم الأعلى.

• منظومة التصنيع المرنة (FMS) Flexible Manufacturing System: وهي منظومة مؤلفة من مجموعة محطات عمل ( تكون في العادة آلات رقمية حاسوبية(CNC) مرتبطة بعضها ببعض عن طريق منظومة مناولة وتخزين آلية، ويتم التحكم فيها بوساطة نظام حاسوبي متكامل.

• منظومة التخزين والاسترداد المؤتمتة (ASRS) Automated Storage and Retrieval Systems: هي من المكونات الضرورية التي تضمن أداء محكماً لمستلزمات عملية التصنيع في الورشة من مواد خام وأدوات قطع ومستلزمات مساعدة. تأخذ منظومة التخزين عدة أشكال: التخزين الأفقي أو الشاقولي أو الدائري، ومن الممكن أن يكون التخزين ثابتاً أو متحركاً. أما المهام المطلوب التحكم فيها: فهي مستوى المواد المخزنة، واسم المادة، وإحداثيات مكان المادة، وحالة التصنيع (مشغلة، نصف مشغلة، خام).

• المركبات الموجهة أتماتياً (AGV) Automated Guided Vehicle: وهي مركبات مزودة بمنظومات قيادة ذاتية، تقوم بتتبع مسارات تنقل مستلزمات الإنتاج وتحميلها وتفريغها، كما في الشكل (5) الذي يوضح الدورة الكاملة للإنتاج ودور الحاسوب فيها.

الشكل (5) الوظائف والمهام الحاسوبية خلال مستويات إدارة دورة الإنتاج في الإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب

مستويات إدارة الإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب

ينقسم الهيكل الهرمي إلى أربعة مستويات تتوافق مع مستويات صنع القرار في البيئة الصناعية:

المستوى 3 (مستوى المؤسسة الصناعية): المستوى الأعلى للهرم، وهو أعلى مستوى لاتخاذ القرار. وفي هذا المستوى يتم تخطيط الإنتاج العام، وإدارة المنتج والمخزون، والإمداد، وإدارة خدمة العملاء، وإدارة الطلبات والتسليم عن طريق وضع العتبات العليا والدنيا لجميع برامترات العمليات الجارية في المؤسسة وتسلسل الأولويات، وطريقة إدارة المخاطر.

المستوى 2 (مستوى المعمل): إدارة المنتجات في أقسام الإنتاج المختلفة بطريقة دقيقة ومراقبة تنفيذ الخطوات العملية للإنتاج، التعليمات الخاصة بإنجاز عمليات المناولة وإدارة الدفعة. تحصيل المعلومات والمعطيات الخاصة بالإنتاج والآلات بالوقت الحقيقي ومن ثم ربطها بالمستوى الأعلى.

المستوى 1 (مستوى خطوط الإنتاج أو/و الخلايا): أوامر منظومة الأتمتة، التحكم بنقل المواد وحركتها، التحكم بتسلسل عمليات التصنيع، مراقبة حسن سير العمل.

المستوى 0 (مستوى الآلة): حالة الحساسات وأوامر المحركات الخاصة بالتحكم بالآلة المبرمجة، وبالروبوت، وبالعربة الناقلة، وبالمؤتمتات المنطقية المبرمجة.

قاعدة المعطيات الشاملة في الإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب

من أجل تنفيذ منظومة الإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب تبرز أهمية اعتماد قاعدة بيانات واسعة وشاملة تتضمن عدداً من قواعد المعطيات الفرعية القادرة على تبادل البيانات بطريقة صحيحة ومتكاملة، وتحصيل البيانات من كل نقاط الإنتاج وبالزمن الحقيقي ومعالجتها في أثناء مراحل دورة الإنتاج. وتتضمن هذه القاعدة معلومات عن جميع موارد المؤسسة وأنشطتها مثل المعدات والآلات وأدوات التشغيل والمستودعات (مواد خام ومصنَّعة ونصف مصنَّعة) والموظفين ومؤهلاتهم والزبائن.

ميزات تطبيق الإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب:

• زيادة المرونة: قدرة الاستجابة العالية لمتغيرات السوق والمتطلبات الجديدة.

• زيادة الإنتاجية في الصناعة: حيث تزداد إنتاجية الآلات إلى أكثر من 85 %.

• فترة الانتظار قصيرة للعملاء: يعود ذلك إلى تقصير زمن التحضير والتنفيذ 30 -60 %.

• زيادة في الجودة: فعمليات التصنيع مؤتمتة ومربوطة بعمليات فحص الجودة والتفتيش بطريقة مؤتمتة مما يؤدي إلى تخفيض عدد القطع المرفوضة بنسبة 20-50 %.

• زيادة في عدد الزبائن: بسبب ازدياد ثقة الزبائن بالشركة المنتجة المحافظة على جودة عالية للمنتج وأزمنة محددة للتسليم.

• انخفاض مستويات المخزون: وذلك بفضل أتمتة عمليات تخزين المادة الخام وجريانها بالكميات الضرورية لتأمين انسياب العملية الإنتاجية بأقل الكميات المخزنة مما يزيد من مردود حركة رأس المال.

• انخفاض التكلفة الإجمالية: بسبب الاستغلال الأمثل للموارد، وتقليص الهدر في عمليات الإنتاج، وتقليص القطع المرفوضة.

• تحسين ظروف العمل: توفير أجواء عمل أكثر سلامة للعاملين، أعمال لا تتطلب جهداً عضلياً كبيراً مجهداً، بل عملاً نوعياً فكرياً متميزاً،تخفيض ساعات العمل الأسبوعية.

• تحسين التنافسية.

• أداء افضل للجدولة.

التطبيقات والبرامج الحاسوبية

تُعد البرامج الحاسوبية التي تهتم بإدارة دورة المنتج (PLM) Product Life Management - مثل برامج unigraphics- CATIA- ProEngineer - من أهم البرامج التي تساعد على إنشاء منظومة الإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب. يميل كثير من الشركات العالمية إلى اعتماد أحد هذه البرامج لقدرتها على تسريع زمن دورة المنتج إلى أكثر من 100 ضعف.

تتكامل في هذه البرامج عمليات الرسم الهندسي والنمذجة ثلاثية الأبعاد مع النمذجة التجميعية وعمليات ضبط صحة التصميم، من خلال التدقيق في صحة عمل الآليات (المكانيزمات) باستخدام طريقة العناصر المنتهية حيث يتولد مباشرة برنامج التصنيع الخاص بآلات التشغيل الرقمية المرتبطة بشبكة داخلية بالمكونات الأخرى من خطوط الإنتاج ومنظومة التخزين ومنظومة المناولة عن طريق شبكة الاتصال.

في الواقع تقوم هذه البرمجيات بعمليات مراقبة أدوات القطع وتأكلها وتشوّهها وتصحيح توضّعها تبعاً لذلك، وضمن المجال نفسه تقوم أيضاً بمراقبة جودة القِطَع المشغّلة وتقرير صلاحيتها أو استبعادها. وتتكفل برمجيات التصنيع بمساعدة الحاسوب بتهيئة الشروط المحيطية الملائمة لعملية التشغيل كالتبريد مثلاً. وعلى مستوى خط إنتاجي يضم مجموعة كبيرة من الآلات تقوم البرمجيات بتنظيم تبادل أدوات القَطْع المختلفة، ومناولة المشغولات فيما بينها، ومراقبة العملية الإنتاجية.

لا تسمح هذه البرمجيات بالتحكم التام بعمليات الإنتاج فحسب، بل تسمح أيضاً بالإظهار البياني لعمليات الإنتاج المتكامل بوصفه مشهداً عاماً للعملية، ومشاهد خاصة تظهر كل مرحلة من المراحل،كما تقدم هذه البرمجيات معلومات لحظية واقعية عن متحولات العملية، إلى جانب إمكان إظهار التغيرات مع الزمن، والتي تظهر عملياً وبوضوح الحالة الحقيقية لدورة الإنتاج. تتجاوز البرمجيات الخاصة بالإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب حدود خطوط الإنتاج لتنتقل إلى فضاء التسويق والزبون وحركة الأسواق مما يساعد المصممين على إضفاء رؤية شاملة لحلقة دورة المنتج.

التصنيع الذكي. Agile manufacturing

يعرَّف الذكاء بأنه القدرة على النمو والنجاح ضمن بيئة تتغير بطريقة غير متوقعة دائماً. لقد أخذ شكل التصنيع في السنوات الأخيرة يتغير من الإنتاج الكمي إلى الإنتاج الذكي. وأخذت عولمة الأسواق تضغط على مؤسسات الصناعة لكي تصبح تنافسية.ومن أجل أن تكون على المستوى المطلوب برز نموذجٌ جديد عرف باسم التصنيع الذكي.

إن هدف التصنيع الذكي هو السماح للمؤسسات الصناعية بأن تكون تنافسية بإعادة تشكيل برمجياتها وأدواتها وهياكل تنظيمها. ويمكن أن يعزى هذا التغيير إلى عدد من الأسباب، هي: زيادة المنافسة الكلّية، وتحوّل الأسواق الكبيرة إلى أسواق متخصصة، وتوقُّع الزبائن انخفاضاً في الحجم وزيادةً في الجودة، وقصر دورات حياة المنتج والتطوير.

مميزات التصنيع الذكي:

- تخصيص أكبر للمنتج.

- دخول أسرع لمنتج معدَّل أو جديد.

- تقانة شبكات متقدمة بين الشركات.

- قابلية المنتجات للترقية.

- زيادة التركيز على المعرفة والعمال المدربين تدريباً عالياً.

- علاقة تفاعلية مع الزبائن.

- إعادة هيكلة ديناميكية لعمليات الإنتاج.

- استخدام أوسع لتقنيات الإنتاج المرن.

- تصنيع سريع للنماذج.

- بيئة نظم معلومات مفتوحة.

- هيكلية إدارة مرنة ومتجددة.

- تسعير المنتجات على أساس قيمتها بالنسبة للزبون.

البنية التحتية ذات النظام المفتوح من أجل التصنيع المتكامل بمعونة الحاسوب (CIMOSA) Computer Integrated Manufacturing Open System Architecture

هي بنية تحتية تطورت مع بداية العقد الماضي بتمويل لمشروع أوربي، يهدف إلى تبويب نماذج مؤسسية جاهزة وتأطيرها لتستخدم من أجل المراقبة والتحكم الصناعي في المهام اليومية. وقد طور لذلك نموذج مؤسسي تنفيذي، وبنية تحتية متكاملة، يدعمان تحقيق التكامل بين الآلات والحواسيب والأفراد في المؤسسة.

يظهر مكعب الـCIMOSA البنية التحتية الخاصة بالمنظومة الحديثة والنماذج الضرورية موضحة بالشكل (6)، في حين يبين الشكل (7) مبدأ عمل هذه البنية.

الشكل (1) مراحل تطور عمليات الإنتاج

الشكل (2)

الشكل (3) ارتباط مختلف أقسام المصنع بعضها ببعض

الشكل (4) مخطط إدارة دورة الإنتاج

الشكل (6) البنية التحتية الخاصة بالنظام المفتوح للإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب

الشكل (7) مبادئ عمل منظومة CIMOSA

تؤدي بنية CIMOSA إلى حلول حقيقية وواقعية لنمذجة المؤسسة، حيث تشرح كل وظائف المؤسسة بطريقة عمومية آخذة في الحسبان وجهات نظر مختلفة منها:

1 - وجهة نظر الوظيفة: توصيف تسلسل العمل.

2 - وجهة نظر المعلومات: توصيف معطيات الدخل والخرج للوظائف، ومعطيات النموذج.

3 - وجهة نظر المصادر: توصيف البنية التحتية من الأشخاص والآلات ومصادر معلومات المنظومة.

4 - وجهة نظر المؤسسة: تحدد الحقوق والواجبات.

شبكات الاتصال:

تعد شبكة الاتصال الهيكل الأساسي لتكامل الشركة، وذلك بربط جميع أجهزتها المحوسبة بعضها ببعض بغض النظر عن مكانها. ويمكن تضمين كامل الشركة باستخدام الشبكات حتى الموردين والزبائن.

يمكن مثلاً إرسال طلبات الزبائن لمنتجات جديدة إلى مكاتب التصميم الهندسي، بعدها يمكن أن ترسل فاتورة المواد الأولية التي يولِّدها برنامج التصميم إلى منظومة تخطيط احتياجات المواد. وترسل معطيات التصميم إلى فرع التخطيط لاستخدامها في تخطيط العملية.

- نماذج شبكات الاتصال: ثمة نوعان من شبكات الاتصال:

- شبكات اتصال هاتفية.

- شبكات اتصال حاسوبية.

تستخدم شبكات الاتصال الهاتفية أساساً في الاتصالات الصوتية، في حين توسم الشبكات الحاسوبية بأنها منظومة ربط بين الحواسيب وأجهزة أخرى قادرة على تبادل المعطيات. وكانت شبكات العام 1980 غير مركزية ومعزولة، وهي شبكات تفاعلية بين مستخدم ومنظومة، وليس بين عدة مستخدمين ومنظومات. وقبل ظهور الإنترنت (الشابكة) كانت مجرد شبكات مستخدمين وحواسيب معزولة، ولا يوجد لها بروتوكول (لغة). وبعد العام 1985 غدت شبكات غير مركزية.

2 - تصميم الشبكات والبروتوكولات.

تتألف شبكة الاتصال من كيان صلب (عتاد)، وكيان ليِّن ووسائط media. يوصّف تصميم الشبكة المكونات، والوظائف المنفَّذة، والواجهات بين المكونات والشبكة. ويشمل الأجهزة، والبرامج، والمعايير، والضوابط، ووصلة البيانات، والطبولوجيا، والبروتوكولات. تعرِّف البروتوكولات في تصميم شبكة ما مجموعة من قواعد تبادل المعطيات بين جهازين. تعرِّف البروتوكولات شكل الرسالة وقواعد معالجتها والرسائل الجوابية.

يعد النظام المفتوح للاتصالات البينية (OSI)Open Systems Interconnections نموذجاً مرجعياً لتصميم الشبكة يتيح لعددٍ من مزودي المنظومات، مثل DECNET, SNA, TCP/IP و SINEC للاتصال بعضهم ببعض باستخدام مجموعة مشتركة من البروتوكولات.

يعتمد النموذج المرجع على:

- كون وظائف الاتصال مقسَّمة طبقات.

- كون الخدمات التي تقدمها كل طبقة محدَّدة.

- الطبقة n+1 فوق الطبقة n تستخدم خدمات الأخيرة في تنفيذ مهامها.

- تحدِّد بروتوكولات OSI الاتصالات بين الطبقة n والمحطات المشاركة.

أنوع الشبكات

الشبكات المحليّة :LANs

تستخدم هذه الشبكات لوصل الحواسيب (سلكياً أو لاسلكياً) داخل المبنى أو المؤسسة نفسها. وتعمل عادة بسرعات تراوح بين 10 ميغا بايت/ثا و 10 غيغا بايت/ثا. وتصل بين عدة مئات من الأجهزة عبر مسافة تصل حتى 5 أو 10 كم. وهناك طريقتان لوصل الحواسيب عن طريق هذه الشبكة (الشكل 8) طريقة المسرى BUS وطريقة الحلقة ring.

الشكل (8) طرائق ربط الحواسيب بحسب نوع شبكة الاتصال بينها

شبكات المناطق المدينية:

هي شبكات محلية كبيرة تغطي مدينة كبيرة أو ضاحية، تستخدم لوصل شبكات محلية ضمن مناطق حضرية، تعمل هذه الشبكات عادةً بسرعات تبلغ عدة غيغا بايت/ثا وتكون سلكية عادةً، ولكنها غدت فيما بعد ذات تقانة لاسلكية.

شبكات الاتصال العريضة (WANs)wide area network:

تستخدم تلك الشبكات مرافق ناقلة مشتركة لمسافات بعيدة وتستخدم للاتصال بين مواقع ومرافق بين البلدان (الدول).

تراوح سرعة الاتصال بين المدن بين 1 و 100 غيغابايت/ثا وتكون كلفة النقل عالية، لذلك تكون هذه الشبكات ملكاً للشبكة العامة وتشغَّل من قبلها.

الشبكات العالمية (GAN) Global area network.

تصل هذه الشبكات بين الدول حول العالم وتراوح سرعتها بين 10 ميغا و100 غيغا بايت/ثا، ولمسافات تصل إلى عدة آلاف من الكيلومترات.

التسلسل الهرمي للاتصال

1 - مستوى المؤسسة: تربط هذه الشبكة المؤسسات والمواقع بحيث يمكنها أن تتبادل البيانات الإلكترونية فيما بينها .

2 - مستوى المصنع: تربط هذه الشبكة بين مختلف الأقسام في المصنع.

3 - مستوى الخلية: تربط بين الخلايا ضمن القسم الواحد.

4 - مستوى الأجهزة والمعدات: تصل بين الأجهزة المختلفة مثل الحواسيب والروبوتات والآلات الرقمية.

لقد دعت الحاجة إلى تطبيق منظومات التصنيع المرن إلى استخدام حواسيب سريعة، وذواكر باستطاعة تخزين عالية بالتوازي مع الحاجة إلى شبكات اتصال بسرعات عالية. تتألف بيئات التصنيع النموذجية - المسماة ببيئات CAD/CAM/CAE - من حواسيب سريعة، ووحدات تخزين مركزية، ومراكز تشغيل رقمية، وروبوتات وغيرها، ترتبط جميعها بشبكة واحدة. تستخدم في هذه الشبكات بروتوكولات TCP/IP، أو بروتوكولات مصممة خصوصاً مثل MAPأوTOP.

- بروتوكولات أتمتة التصنيع. Manufacturing Automation Protocols MAP:

أحدثت هذه المنظومة نتيجة سعي شركة جنرال موتورز الأمريكية إلى اختيار عددٍ من البروتوكولات تعتمد جميعها على معايير المنظمة العالمية للمعايير ISO من أجل الحصول على منظومة مفتوحة لربط مختلف معدات مؤسسة تصنيع مؤتمتة وتجهيزاتها. ومن هنا أتت التسمية.

- بروتوكولات المكتب التقني (TOP) Technical office protocols:

أحدثت هذه المنظومة بالطريقة السابقة بفضل سعي شركة بوينغ الأمريكية إلى اختيار مجموعة من المعايير للحصول على منظومة وصل مفتوحة في بيئة تقنية ومكتب تقني.

كان للتحول إلى الإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب أثر إيجابي كبير اقتصادياً واجتماعياً، وفتح أبواب معارف جديدة، مما ساعد على تحقيق التنمية المستدامة. لذا يتوجب على الدول النامية العمل على استخدام الحاسوب في الصناعة والاستفادة من تجارب الدول المتقدمة لتوطين منظومات الإنتاج المتكامل بمعونة الحاسوب والتحول إليها من دون الوقوع في الأخطاء المرتكبة سابقاً.

مراجع للاستزادة:

- AMICE Consortium, Open System Architecture, CIMOSA, AD 1.0, Architecture Description, ESPRIT Consortium AMICE, Brussels, Belgium.

- S.Kalpakjian, S.Serope; Schmid, Manufacturing engineering and technology (5th ed.), Prentice Hall, 2006.

- P. A. Laplante, Comprehensive dictionary of electrical engineering, CRC Press, 2005.

- U. Rembold, B. Nnaji and A. Storr, Computer Integrated Manufacturing and Engineering, Addison Wesley, 1993.