در بخش تولید و انتقال انرژی (بخصوص انرژی الکتریکی) حرکت در جهت صنعت 4 به معنای استفاده از ماشین‌های هوشمند و فناوری جدید برای ایجاد تحول در تولید و انتقال انرژی است. نتیجه این تحولات، ساخت نیروگاه‌های کارآمدتر، ایمن‌تر و پایدارتر همراه با شبکه توزیع در دسترس و قابل اطمینان است. با توجه به این هدف، پرسش اصلی این است که شرکت‌های این حوزه چگونه برای رسیدن به این افق دیجیتال و بهره‌وری حاصل از آن برنامه‌ریزی می‌کنند؟
از اواخر قرن هجدهم میلادی و پیش از مطرح شدن چالش‌های تولید و انتقال انرژی، جهان سه انقلاب صنعتی را به خود دیده است. هر یک از این انقلاب‌ها محصول یک فناوری پایه بوده‌اند: موتور بخار، فناوری در خط مونتاژ، کارخانه‌های تولید و سرعت رایانه‌ای. علت اینکه آنها را «انقلاب صنعتی» می‌خوانند این است که نوآوری محرک آنها، نه‌فقط بهره‌وری و کارایی را بهبود می‌بخشد بلکه تحولی انقلابی در نحوه تولید، مدیریت و اجرای عملیات ایجاد می‌کند. صنعت 4 از ابزارهای فناورانه‌ای مانند اینترنت اشیا، تحلیل‌های پیشرفته داده، پردازش ابری، اینترنت 5G و هوش مصنوعی برای دیجیتالی کردن فرایندها و خودکارسازی عملیات بهره می‌گیرد. فراتر از آن، صنعت 4 انقلابی در مدیریت سیستم‌ها، نیروی کار و تعریف مدل‌های کسب‌وکار نوآورانه است.
تمام شرکت‌ها درگیر یک سفر دیجیتال با کشتی فناوری هستند ومقصد آنها بهبود عملیات شرکت است. تولیدکنندگان انرژی روی دارایی‌های دیجیتال سرمایه‌گذاری می‌کنند تا اکوسیستم دیجیتال منسجم را ایجاد کنند؛ اکوسیستمی که محصول آن افزایش کارایی عملیاتی، ایمنی در فرایندها، پایداری و جذب استعدادهای برتر است.
بهبود بهره‌وری نیروگاه‌ها با استفاده از فناوری‌های نظارتی
فناوری‌های مورد استفاده در نظارت بطور مستقیم تجهیزات نیروگاه و عملیات مختلف را رصد و کنترل می‌کنند. با استفاده از حسگرهای اینترنت اشیا و نرم‌افزارهای پردازش داده آنها، یک سیستم نظارت هوشمند برای هر فرایند یا ابزار خاصی پیاده‌سازی می‌شود. بخصوص اطلاعات مرتبط با معیارهای کلیدی، عملکرد کلیت سیستم در فواصل زمانی مختلف برداشت و نیاز به هرگونه تغییر یا توقف گزارش می‌شود.
با یکپارچه‌سازی راهکارهای دیجیتال مختلف در فرایند تولید انرژی، فناوری‌های صنعت 4 قابلیت‌های زیر را به صنعت تولید و انتقال انرژی افزوده‌اند:
- پیگیری معیارهای تولید، مانند KPI و OKRها
- وضوح بیشتر در گردش کار
- انجام عملیات به شیوه‌ای پایدارتر
- تشخیص به‌موقع نواقص و نقاط آسیب‌پذیر در سیستم و تهدیدهای امنیتی
یکی از شاخص‌ترین ابزارهای فناوری در رصد هوشمند عملیات، همزاد دیجیتال است. همزادهای دیجیتال ویرایشی مجازی از دارایی‌ها و عملیات واقعی شرکت هستند. با استفاده از این ابزار نظارتی، مدیران و مهندسان کنترل بیشتری بر وضعیت کنونی دارند و امکان پیش‌بینی آینده عملیات و در دسترس بودن تجهیزات فراهم می‌شود.
بهینه‌سازی تولید و انتقال انرژی با تجزیه‌وتحلیل پیش‌بینی کننده
تجزیه‌وتحلیل کلان داده‌های صنعتی شیوه‌ای نوین و کاربردی در پیش‌بینی وضعیت نیروگاه‌ها در آینده است. خودکارسازی عملیات و روش تولید ناب اصلی‌ترین برداشت‌ها از این تحلیل‌های پیش‌بینی کننده هستند. بویژه، شرکت‌های تولید و انتقال انرژی می‌توانند با اهداف زیر از این ابزارهای صنعت 4 بهره بگیرند:
- استقرار یک اکوسیستم مبتنی بر فناوری که بخش‌های عملیاتی مختلف در آن بهینه شده‌اند
- اتصال اجزای عملیاتی و مدیریتی نیروگاه با استفاده از ابزارهای ارتباط هوشمند
- انتقال داده‌ها از نقطه تولید به پلتفرم‌های پردازش و تصمیم‌گیری
- تولید انرژی از منابع مختلف (مانند تولید برق از جریان آب، باد و تابش خورشید)
برای مثال، تولیدکنندگان برق می‌توانند داده‌های تاریخی مرتبط با الگوهای مصرف در مناطق مختلف را جمع‌آوری کنند و با داده‌های مرتبط با قدرت تولید برق نیروگاه‌های خود بسنجند تا درنهایت، استراتژی تولید مناسبی را برنامه‌ریزی و پیاده‌سازی کنند.
بطورکلی، هر آنچه به جریان تقاضا و عرضه مرتبط است، با پیش‌بینی و ابزارهای هوشمند در تخمین آینده تقاضا و ظرفیت عرضه گره‌خورده است. همچنین، با استفاده از تجزیه‌وتحلیل پیش‌بینی‌کننده، تیم‌های عملیاتی و اتاق‌های فکر این شرکت‌ها می‌توانند پیش از وقوع حوادث در نیروگاه و خطوط انتقال، احتمال آن را محاسبه و فعالیت‌های پیشگیرانه را اتخاذ و اجرا کنند.
یک مثال عینی از کاربرد تحلیل کلان داده‌ها در تولید و انتقال انرژی
یکی از اصلی‌ترین چالش‌ها در بهره‌برداری از مزارع خورشیدی (تاسیسات فتوولتائیک) وابستگی شدید عملکرد آنها به وضعیت آب‌وهوا است. از طرفی، پیش‌بینی وضع هوا همیشه یک چالش است؛ جایی که کلان‌داده‌ها و تحلیل‌های متناظر با آنها اصلی‌ترین نقش را در ارائه پیش‌بینی مطلوب بازی می‌کنند.
با استفاده از یک سامانه یکپارچه از حسگرهای محیطی، پلتفرم‌های مدیریت و واکنش هوشمند، تجزیه‌وتحلیل کلان‌داده‌های آب‌وهوا، و تاریخچه عملکرد نیروگاه‌های خورشیدی، شرکت‌های فعال در این حوزه به بالاترین سطح از تولید پویا و سازگار با وضعیت‌های مختلف رسیده‌اند.
تقویت پایداری نیروگاه از طریق مدل‌های تولید هوشمند
ساخت یک مدل نیروگاه پایدار یک عامل اصلی در بهبود بهره‌وری در صنعت تولید و انتقال انرژی است. بنا بر نتایج تحقیقی که در سال 1399 انجام شد، تقریبا تمام مدل‌های کنونی قابلیت ارتقا به ساختارهای هوشمند و با ویژگی توسعه پایدار را ندارند. از طرفی وابستگی به یک مدل قدیمی و انعطاف‌ناپذیر، سدی در مقابل اثربخشی عملیات و برآورده‌کردن اصول زیست‌محیطیِ ملی و بین‌المللی است؛ موضوعی که از اصلی‌ترین هدف‌های سازمان‌های بین‌المللی برای کاهش میانگین دمای کره زمین به اندازه دو درجه سانتیگراد و انتشار صفر درصدی کربن تا چند دهه آینده هستند.
با تجهیز سیستم‌ها و تعریف مدل‌ها در قالب ابزارهایی مثل اینترنت اشیا صنعتی، پردازش ابری و هوش مصنوعی، عملیات تولید و انتقال انرژی مسیر پایدارتری را طی خواهد کرد. بخصوص، تلاطم بازارهای مالی و نوسان در تقاضا برای انرژی از یک طرف و نیاز به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای نیروگاه‌ها از طرف دیگر، نیاز به مدل‌های نوین، فناوری‌محور و بر پایه دانش روز را توجیه می‌کند.
از افزایش بهره‌وری گرفته تا پایبندی به مقررات سخت‌گیرانه دولت‌ها، دیجیتالی‌شدن می‌تواند روشن‌ترین و نویدبخش‌ترین مسیر برای توسعه پایدار شرکت‌های تولید و انتقال انرژی باشد.
گسترش نیروگاه‌ها و شبکه‌های انتقال انرژی با استفاده از خودکارسازی
اپراتورهای نیروگاه‌ها و شبکه‌های انتقال انرژی و مدیران آنها، باید از راهکارهای صنعت 4، مانند یادگیری ماشین، خودکارسازی صنعتی و حسگرهای اینترنت اشیا استفاده کنند تا انعطاف و چابکی سازمان و زیرساخت‌هایش به نقطه‌ای برسد که هرگونه توسعه‌ای در کوتاه‌ترین زمان ممکن شود.
وقتی شرکت‌ها روی ریل فناوری حرکت می‌کنند، مطمئنا از نوآوری‌های آن نیز بی‌بهره نخواهند بود و آنچه برای رقیبان یک فناوری نوین تلقی می‌شود، برای پیشگامان صنعت، به‌روزرسانی وضعیت و تجهیزات کنونی است.
جذب نیروهای با استعداد در انتقال انرژی
دوران همه‌گیری کرونا آستانه‌ای برای تعریف یک روند جدید در فعالیت‌های حرفه‌ای و اشتغال از راه دور بود. در بازار کسب‌وکار امروز، کارکنان زیادی وجود دارند که نه در محیط فیزیکی کارخانه‌ها، بلکه از راه دور فعالیت‌های کلیدی شرکت‌ها را کنترل می‌کنند.
ابزارهای صنعت 4 این امکان را فراهم کرده‌اند که استعدادهای علاقه‌مند به فناوری، تمایل بیشتری به فعالیت در صنایع مختلف داشته باشند و ذهنیت نوآور خود را در مسیر پیشرفت آنها خرج کنند. وقتی شرکت‌های تولید و انتقال انرژی به فناوری‌های جذاب روز تجهیز شوند، راه برای ورود استعدادهای علاقه‌مند به فناوری نیز باز خواهد شد.
بخصوص حرکت در مسیر انقلاب صنعتی 4 قابلیت‌های زیر را در دسترس شرکت‌های حوزه انرژی قرار می‌دهد:
- استفاده از ابزارهای واقعیت افزوده و مجازی برای آموزش کارکنان و کاهش خطای انسانی
- بهره‌گیری از ابزارهای کنترل از راه دور به‌منظور ایمنی کارکنان در محیط‌های با ریسک بالا
- تولید مدل‌های هوشمند و اجرای فرایندها برای تشخیص فعالیت‌های زائد و حذف آنها
- ایجاد ارتباطی مشتاقانه و کاربردی‌تر بین صنعت و دانشگاه
فناوری آن‌قدر سریع وارد جریان‌های مختلف می‌شود که سایه انقلاب صنعتی پنجم در پس انقلاب صنعتی چهارم به چشم می‌خورد. به عبارتی، انقلاب‌های جدید با فاصله‌های زمانی کمتر و تحولات بنیادی‌تری به واقعیت می‌پیوندند. در این چالش محصول فناوری، شرکت‌هایی موفق‌اند که اندیشه نوآورانه و فناوری محور را فرهنگ‌سازی و در مقابل تحولاتی این‌چنین چابک‌تر از رقیبان عمل کنند.
