กระบวนการวิวัฒนาการ: ระบบอัตโนมัติช่วยให้การดำเนินงานมีความคล่องตัวได้อย่างไร

แพลตฟอร์มระบบอัตโนมัติไม่ได้เป็นเพียงระบบควบคุมอีกต่อไป

เป็นเวลาหลายทศวรรษที่ระบบควบคุมแบบกระจายทำงานอยู่เบื้องหลังอย่างเงียบ ๆ ในโรงงานกระบวนการผลิต เพื่อให้การผลิตมีเสถียรภาพ การดำเนินงานปลอดภัย และมีประสิทธิภาพในระดับที่ยอมรับได้ บทบาทของระบบเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นการกำกับดูแล ได้แก่ การตรวจสอบสภาวะ การดำเนินการตามตรรกะ และการรักษาความต่อเนื่อง

รูปแบบดังกล่าวกำลังเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ปัจจุบันการดำเนินงานภาคอุตสาหกรรมต้องการความยืดหยุ่น การตัดสินใจที่รวดเร็วยิ่งขึ้น และการปรับตัวอย่างต่อเนื่อง ระบบอัตโนมัติกำลังพัฒนาจากชั้นควบคุมแบบแยกส่วนไปสู่ระบบนิเวศการดำเนินงานอัจฉริยะที่ผสานความเชี่ยวชาญของมนุษย์เข้ากับปัญญาดิจิทัลแบบเรียลไทม์

ในโรงงานพลังงาน เคมี บำบัดน้ำ และการผลิต ประเด็นสำคัญไม่ได้มีเพียงเวลาการทำงานของกระบวนการอีกต่อไป เจ้าของโรงงานในปัจจุบันคาดหวังให้แพลตฟอร์มระบบอัตโนมัติรองรับความยั่งยืน ประสิทธิภาพของบุคลากร ความปลอดภัยทางไซเบอร์ และการตัดสินใจเชิงคาดการณ์ได้พร้อมกัน

รูปที่ 1. การทำงานร่วมกันระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักรกำลังกลายเป็นลักษณะสำคัญของแพลตฟอร์มระบบอัตโนมัติภาคอุตสาหกรรมยุคถัดไป

อุตสาหกรรม 4.0 วางรากฐานไว้ แต่ภารกิจได้ขยายออกไปแล้ว

การเปลี่ยนผ่านสู่ดิจิทัลในภาคอุตสาหกรรมระลอกแรกมุ่งเน้นการเชื่อมต่อเป็นอย่างมาก อุปกรณ์ IoT เอดจ์คอมพิวติ้ง การวิเคราะห์ข้อมูลบนคลาวด์ และการสื่อสารระหว่างเครื่องจักรกับเครื่องจักร ทำให้โรงงานสามารถรวบรวมข้อมูลการดำเนินงานได้มากกว่าที่เคย

วิวัฒนาการในปัจจุบันก้าวไปไกลกว่านั้นมาก ผู้จัดหาระบบอัตโนมัติกำลังผสาน AI แมชชีนเลิร์นนิง เวอร์ชวลไลเซชัน หุ่นยนต์ และเทคโนโลยีดิจิทัลทวินเข้ากับกลยุทธ์การดำเนินงานทั่วทั้งโรงงานโดยตรง จุดมุ่งหมายกำลังเปลี่ยนจากการเพิ่มประสิทธิภาพเฉพาะจุด ไปสู่ความคล่องตัวในการดำเนินงานและความยืดหยุ่นในระยะยาว

การเปลี่ยนแปลงนี้ยังเปลี่ยนมุมมองของวิศวกรที่มีต่อบทบาทของบุคลากรด้วย ผู้ปฏิบัติงานไม่ได้แยกออกจากระบบอัตโนมัติอีกต่อไป แต่ทำงานร่วมกับเครื่องมืออัจฉริยะที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการตัดสินใจและลดความเสี่ยงด้านการดำเนินงาน

โรงงานที่กำลังปรับปรุง ระบบควบคุม DCS ให้ทันสมัย ให้ความสำคัญกับแพลตฟอร์มที่สามารถผสานการวิเคราะห์แบบเรียลไทม์ ความปลอดภัยทางไซเบอร์ และการมองเห็นการดำเนินงานในระดับองค์กรได้มากขึ้น

การถอดรหัสสถาปัตยกรรมระบบอัตโนมัติสมัยใหม่

แกนหลักการควบคุมที่มีเสถียรภาพ

ฟังก์ชันควบคุมที่สำคัญต่อภารกิจยังคงต้องการสภาพแวดล้อมที่มีการกำหนดแน่นอนและมีความปลอดภัยสูง ชั้นระบบอัตโนมัติหลักยังคงจัดการลูปกระบวนการ สัญญาณเตือน การจัดลำดับ และตรรกะฉุกเฉินด้วยความน่าเชื่อถือสูงสุด

ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่น การผลิตไฟฟ้า น้ำมันและก๊าซ และการแปรรูปเคมี ความเสถียรนี้ยังคงเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้หากขาดหายไป การหยุดทำงานหรือความไม่เสถียรของกระบวนการอาจก่อให้เกิดผลกระทบด้านความปลอดภัยและการเงินอย่างมีนัยสำคัญ

สภาพแวดล้อมดิจิทัลที่คล่องตัว

ควบคู่ไปกับชั้นควบคุมที่มีเสถียรภาพ ผู้ผลิตกำลังสร้างสภาพแวดล้อมดิจิทัลที่คล่องตัว ซึ่งออกแบบมาเพื่อรองรับนวัตกรรมอย่างรวดเร็ว สภาพแวดล้อมเหล่านี้ประมวลผลข้อมูลการปฏิบัติงานจากคอนโทรลเลอร์ อุปกรณ์ภาคสนาม และระบบเครื่องมือวัด โดยใช้การวิเคราะห์บนคลาวด์และเอดจ์

ขณะนี้ดิจิทัลทวินและแพลตฟอร์มเวอร์ชวลไลเซชันช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานจำลองการเปลี่ยนแปลงกระบวนการก่อนนำไปใช้งานจริง ทีมวิศวกรรมสามารถจำลองการอัปเกรด ตรวจสอบความถูกต้องของเวิร์กโฟลว์ และเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานได้โดยไม่ขัดจังหวะการดำเนินงานของโรงงาน

รูปที่ 2 กลยุทธ์การปรับปรุงระบบในโรงงานเดิมให้ทันสมัยพึ่งพาเวอร์ชวลไลเซชันและสถาปัตยกรรมระบบอัตโนมัติแบบหลายชั้นมากขึ้น

การแยกส่วนระหว่างการควบคุมการปฏิบัติงานกับนวัตกรรมดิจิทัลนี้สร้างแนวทางปรับปรุงให้ทันสมัยที่ปลอดภัยยิ่งขึ้นสำหรับโรงงานเก่า ปัจจุบันโรงงานหลายแห่งผสานรวมแพลตฟอร์มใหม่เข้ากับอุปกรณ์เดิม แทนที่จะพยายามเปลี่ยนระบบทั้งหมด

องค์กรที่ดูแลสภาพแวดล้อมโครงสร้างพื้นฐานแบบผสมผสาน มักใช้การวิเคราะห์สมัยใหม่ร่วมกับระบบ PLC และ PACที่มีอยู่ เพื่อยืดอายุการใช้งานสินทรัพย์พร้อมยกระดับความชาญฉลาดในการปฏิบัติงาน

เหตุใดข้อมูลแบบเรียลไทม์จึงกลายเป็นสกุลเงินของการปฏิบัติงาน

กลยุทธ์การบำรุงรักษาแบบดั้งเดิมพึ่งพารายงานข้อมูลในอดีตและการตรวจสอบตามกำหนดเวลาเป็นอย่างมาก แนวทางดังกล่าวไม่สามารถตอบสนองความรวดเร็วและความซับซ้อนของการปฏิบัติงานในภาคอุตสาหกรรมสมัยใหม่ได้อีกต่อไป

ระบบอัตโนมัติในปัจจุบันประมวลผลข้อมูลการปฏิบัติงานแบบเรียลไทม์อย่างต่อเนื่องจากเซ็นเซอร์ ไดรฟ์ เครื่องวิเคราะห์ ระบบเครื่องมือวัด และอุปกรณ์หมุน การวิเคราะห์ด้วย AI สามารถระบุความไม่เสถียรของกระบวนการ ตรวจจับการเสื่อมสภาพของอุปกรณ์ และคาดการณ์ความขัดข้องก่อนที่จะลุกลามจนกลายเป็นเหตุหยุดทำงาน

การผสานการประมวลผลที่เอดจ์เข้ากับการวิเคราะห์บนคลาวด์ทำให้เกิดรูปแบบการดำเนินงานที่ตอบสนองได้ดียิ่งขึ้น แทนที่จะรอรับมือกับความขัดข้อง โรงงานสามารถคาดการณ์ความเสี่ยงด้านการปฏิบัติงานและเพิ่มประสิทธิภาพตารางการบำรุงรักษาได้แบบพลวัต

ขีดความสามารถนี้มีความสำคัญเป็นพิเศษเมื่อโรงงานขยายขนาดและเพิ่มความหนาแน่นของอุปกรณ์ สินทรัพย์ที่เชื่อมต่อกันมากขึ้นก่อให้เกิดข้อมูลปริมาณมากขึ้น ส่งผลให้จำเป็นต้องมีการคัดกรองอัจฉริยะและการวิเคราะห์ตามบริบท

ผู้ปฏิบัติงานที่เป็นมนุษย์ยังคงมีบทบาทสำคัญ

แม้ระบบอัตโนมัติจะก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว แต่ระบบอัตโนมัติในภาคอุตสาหกรรมยังคงพึ่งพาวิจารณญาณของมนุษย์อย่างมาก อันที่จริง เทคโนโลยีใหม่ล่าสุดจำนวนมากได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อเสริมขีดความสามารถของผู้ปฏิบัติงาน ไม่ใช่เพื่อทดแทนมนุษย์

อินเทอร์เฟซความเป็นจริงเสริม ระบบวินิจฉัยที่มี AI ช่วยสนับสนุน และเครื่องมือทำงานร่วมกันระยะไกลกำลังช่วยให้วิศวกรตีความสภาวะที่ซับซ้อนของโรงงานได้รวดเร็วยิ่งขึ้น ช่างเทคนิคภาคสนามสามารถเข้าถึงข้อมูลการปฏิบัติงานแบบเรียลไทม์ขณะทำงานร่วมกันจากระยะไกลกับผู้เชี่ยวชาญที่อยู่ที่ใดก็ได้ในโลก

รูปที่ 3. เครื่องมือแสดงภาพแบบเรียลไทม์กำลังเปลี่ยนแปลงวิธีที่ผู้ปฏิบัติงานโต้ตอบกับระบบอุตสาหกรรม

แนวทางที่ยึดมนุษย์เป็นศูนย์กลางนี้ยังช่วยส่งเสริมความยั่งยืนของบุคลากรด้วย ระบบอัตโนมัติอัจฉริยะช่วยลดงานซ้ำ ๆ ลดภาระทางความคิด และช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานที่มีประสบการณ์น้อยกว่าตัดสินใจได้ดีขึ้นภายใต้แรงกดดัน

ความมั่นคงปลอดภัยทางไซเบอร์เป็นข้อกำหนดหลักในการออกแบบแล้ว

เมื่อระบบอุตสาหกรรมเชื่อมต่อถึงกันมากขึ้นเรื่อย ๆ ความมั่นคงปลอดภัยทางไซเบอร์จะไม่สามารถเป็นเพียงข้อพิจารณารองได้อีกต่อไป ตัวควบคุม เซนเซอร์ เวิร์กสเตชัน และจุดเชื่อมต่อระยะไกลทุกจุดที่เชื่อมต่ออยู่ล้วนเพิ่มความเสี่ยงที่อาจถูกเปิดเผย

สถาปัตยกรรมระบบอัตโนมัติสมัยใหม่ให้ความสำคัญกับหลักวิศวกรรมที่คำนึงถึงความปลอดภัยตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบมากขึ้น แอปพลิเคชันแบบคอนเทนเนอร์ เครือข่ายแบบแบ่งส่วน เฟรมเวิร์กซีโรทรัสต์ และการยืนยันตัวตนอย่างต่อเนื่องกำลังกลายเป็นแนวปฏิบัติมาตรฐานในสภาพแวดล้อมโครงสร้างพื้นฐานสำคัญ

เป้าหมายไม่ได้มีเพียงการป้องกันการโจมตีเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการรักษาความต่อเนื่องในการดำเนินงาน แม้ว่าเครือข่ายบางส่วนจะถูกเจาะระบบ

ระบบอัตโนมัติและความยั่งยืนกำลังพึ่งพาซึ่งกันและกัน

ประสิทธิภาพการใช้พลังงานและความรับผิดชอบต่อสิ่งแวดล้อมมีความเชื่อมโยงอย่างลึกซึ้งกับความสามารถในการแข่งขันของภาคอุตสาหกรรมในปัจจุบัน ระบบอัตโนมัติมีบทบาทโดยตรงในการช่วยให้โรงงานลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก เพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และลดของเสีย

โครงการริเริ่มด้านการใช้ไฟฟ้า การผสานรวมพลังงานหมุนเวียน และการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการขั้นสูง ล้วนอาศัยโครงสร้างพื้นฐานระบบควบคุมอัจฉริยะเป็นอย่างมาก แพลตฟอร์มระบบอัตโนมัติสมัยใหม่มอบความสามารถในการมองเห็นและการวิเคราะห์ที่จำเป็นต่อการสนับสนุนโครงการ ESG พร้อมรักษาเป้าหมายด้านผลิตภาพ

ตั้งแต่การจัดการพลังงานไปจนถึงการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ การทำให้เป็นดิจิทัลได้รับการมองมากขึ้นเรื่อย ๆ ว่าเป็นทั้งกลยุทธ์ด้านการปฏิบัติการและกลยุทธ์ด้านความยั่งยืน

เหตุใดการปรับปรุงให้ทันสมัยแบบค่อยเป็นค่อยไปจึงมักประสบความสำเร็จ

บทเรียนสำคัญประการหนึ่งที่เกิดขึ้นในอุตสาหกรรมกระบวนการคือ การเปลี่ยนผ่านที่ประสบความสำเร็จแทบไม่เคยเกิดขึ้นผ่านโครงการเปลี่ยนระบบทั้งหมดในชั่วข้ามคืน

กลยุทธ์การปรับปรุงให้ทันสมัยที่มีประสิทธิผลสูงสุดมักนำเสนอนวัตกรรมแบบค่อยเป็นค่อยไป โรงงานต่าง ๆ จะทดสอบเทคโนโลยีใหม่ในระยะที่ควบคุมได้ วัดผลกระทบต่อการปฏิบัติงาน และขยายการนำไปใช้อย่างค่อยเป็นค่อยไป

แนวทางนี้ช่วยลดความเสี่ยงด้านการปฏิบัติการ ขณะเดียวกันก็ช่วยให้ทีมวิศวกรรมยังคงมั่นใจในระบบการผลิตหลัก นอกจากนี้ยังช่วยปกป้องการลงทุนในโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ พร้อมเปิดทางให้ขยายระบบได้ในระยะยาว

ในทางปฏิบัติ การดำเนินงานที่คล่องตัวไม่ได้เกิดจากเทคโนโลยีเพียงหนึ่งเดียว แต่เกิดจากการบูรณาการข้อมูล ระบบอัตโนมัติ ความเชี่ยวชาญของบุคลากร และวินัยในการปฏิบัติงานอย่างรอบคอบ

วิวัฒนาการขั้นถัดไปจะขับเคลื่อนด้วยความร่วมมือ

อนาคตของระบบอัตโนมัติในภาคอุตสาหกรรมจะไม่ได้วัดกันด้วยความเร็วในการประมวลผลหรือความซับซ้อนของระบบเพียงอย่างเดียว ปัจจัยชี้ขาดคือระบบอัตโนมัติจะช่วยให้ผู้คนตัดสินใจด้านการปฏิบัติการได้อย่างชาญฉลาดยิ่งขึ้นได้มีประสิทธิภาพเพียงใด

โรงงานที่ผสานข้อมูลเชิงลึกจาก AI การวิเคราะห์แบบเรียลไทม์ ความมั่นคงปลอดภัยทางไซเบอร์ และความเชี่ยวชาญของบุคลากรได้สำเร็จ จะดำเนินงานได้อย่างยืดหยุ่นและปรับตัวได้มากกว่าคู่แข่งที่ยังพึ่งพากระบวนการทำงานแบบตายตัวจากระบบเดิม

ระบบอัตโนมัติไม่ได้เป็นเพียงโครงสร้างพื้นฐานแบบพาสซีฟอีกต่อไป แต่กำลังกลายเป็นพันธมิตรเชิงปฏิบัติการที่มีบทบาทอย่างต่อเนื่องในการกำหนดความน่าเชื่อถือ ความยั่งยืน และผลการดำเนินงานของธุรกิจ

ผู้เขียน: Daniel Mercer | ผู้สื่อข่าวอาวุโสด้านระบบอุตสาหกรรม

Daniel Mercer มีประสบการณ์มากกว่า 14 ปีในการรายงานข่าวด้านระบบอัตโนมัติในภาคอุตสาหกรรม การปรับปรุงระบบควบคุมกระบวนการให้ทันสมัย และกลยุทธ์การทำโรงงานให้เป็นดิจิทัล ประสบการณ์ของเขาครอบคลุมโครงการบูรณาการภาคสนามที่เกี่ยวข้องกับแพลตฟอร์มระบบอัตโนมัติของ ABB, Emerson, Honeywell และ Siemens ในโรงงานพลังงานและอุตสาหกรรมการผลิตหนัก