Η Βιομηχανία 4.0 προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα, αλλά η μετάβαση σε ένα σύγχρονο μοντέλο παραγωγής αποτελεί μια σύνθετη διαδικασία που αντιμετωπίζει αρκετές προκλήσεις.
Του κ. Νικόλαου Κορακιανίτη*
Η ιστορική εξέλιξη των βιομηχανικών επαναστάσεων καταδεικνύει τον καθοριστικό ρόλο των τεχνολογικών καινοτομιών στη διαμόρφωση των βιομηχανικών δομών και των κοινωνικοοικονομικών συνθηκών. Η πρώτη βιομηχανική επανάσταση, η οποία χρονολογείται γύρω στο 1784, σηματοδότησε την έναρξη της εκτεταμένης μηχανοποίησης μέσω της αξιοποίησης της ενέργειας του ατμού και του νερού, οδηγώντας στην αντικατάσταση της χειρωνακτικής εργασίας και στην ανασυγκρότηση των παραγωγικών μεθόδων (Schwab, 2017).
Στη δεύτερη βιομηχανική επανάσταση, η οποία εκτυλίχθηκε από τα τέλη του 19ου έως τις αρχές του 20ού αιώνα, το επίκεντρο μετατοπίστηκε στην υιοθέτηση της ηλεκτρικής ενέργειας και στην καθιέρωση της μαζικής παραγωγής μέσω της χρήσης γραμμών συναρμολόγησης, ενισχύοντας κατακόρυφα την παραγωγικότητα και τη βιομηχανική απόδοση (Lasi et al., 2014).
Η τρίτη βιομηχανική επανάσταση, που αναδύθηκε στα τέλη του 20ού αιώνα, συνδέεται με την ενσωμάτωση της πληροφορικής, της ηλεκτρονικής και των αυτοματισμών στις βιομηχανικές διαδικασίες, διαμορφώνοντας νέα πρότυπα αποδοτικότητας και τεχνολογικής ολοκλήρωσης (Xu et al., 2018). Κάθε μία από αυτές τις φάσεις λειτούργησε ως καταλύτης κοινωνικοοικονομικών μετασχηματισμών, συμβάλλοντας στη διαρκή αναπροσαρμογή της βιομηχανικής παραγωγής, αλλά και στην αναδιοργάνωση των εργασιακών, καταναλωτικών και κοινωνικών δομών.
Επισκόπηση βιομηχανικών επαναστάσεων
Οι βασικές τεχνολογίες που υποστηρίζουν την 4η βιομηχανική επανάσταση –όπως το υπολογιστικό νέφος (cloud computing), η ανάλυση μεγάλων δεδομένων (big data analytics), τα ευφυή ρομποτικά συστήματα και η μηχανική μάθηση– επαναπροσδιορίζουν τη λειτουργία των επιχειρήσεων σε παγκόσμιο επίπεδο (Deloitte Insights, 2020).
Ωστόσο, παρά τις σημαντικές δυνατότητες που παρέχει, η μετάβαση στη Βιομηχανία 4.0 συνοδεύεται από ποικίλες προκλήσεις. Ανάμεσά τους συγκαταλέγονται το υψηλό κόστος επένδυσης σε νέες τεχνολογίες, η αυξανόμενη ανησυχία για την ασφάλεια στον κυβερνοχώρο και η ανεπαρκής ετοιμότητα του εργατικού δυναμικού σε σχέση με τις απαιτούμενες ψηφιακές δεξιότητες.
Σύμφωνα με το World Economic Forum (2021), περίπου το 60% των επιχειρήσεων παγκοσμίως θεωρούν το κόστος αναβάθμισης ως βασικό ανασταλτικό παράγοντα. Παράλληλα, έρευνες της Deloitte καταδεικνύουν ότι περίπου το 70% των οργανισμών εκφράζουν έντονο προβληματισμό για θέματα κυβερνοασφάλειας που σχετίζονται με την εισαγωγή διασυνδεδεμένων συστημάτων. Επιπλέον, η έλλειψη εξειδικευμένων δεξιοτήτων, κυρίως σε προηγμένες τεχνολογίες όπως η τεχνητή νοημοσύνη, επιβάλλει την ανάγκη ανάπτυξης στοχευμένων προγραμμάτων εκπαίδευσης και διά βίου μάθησης.
Κριτική ανάλυση της Βιομηχανίας 4.0
Οι βασικοί καταλύτες που συμβάλλουν στην υιοθέτηση και εδραίωση της Βιομηχανίας 4.0 εντοπίζονται σε τρεις αλληλένδετους παράγοντες: α) στην επιτάχυνση της παγκοσμιοποίησης, β) στην αυξανόμενη απαίτηση για μαζική εξατομίκευση προϊόντων, καθώς και γ) στην επιτακτική ανάγκη για ενίσχυση της αποδοτικότητας και της περιβαλλοντικής βιωσιμότητας.
Η Βιομηχανία 4.0 προσφέρει ένα ευρύ φάσμα πλεονεκτημάτων, όπως είναι η ενίσχυση της λειτουργικής αποδοτικότητας, η σημαντική μείωση του λειτουργικού κόστους και η βελτίωση της ποιότητας των τελικών προϊόντων μέσω της ακριβούς παρακολούθησης και ελέγχου της παραγωγικής διαδικασίας. Ωστόσο, η μετάβαση στο πρότυπο της Βιομηχανίας 4.0 δεν στερείται κινδύνων.
Η ευρεία ψηφιοποίηση και διασύνδεση συστημάτων ενέχει σοβαρές απειλές για την ασφάλεια των δεδομένων, μεταξύ των οποίων περιλαμβάνονται οι παραβιάσεις πληροφοριακών συστημάτων, η απώλεια ή κλοπή πνευματικής ιδιοκτησίας και η αυξανόμενη εξάρτηση από αυτοματοποιημένα τεχνολογικά συστήματα. Οι προκλήσεις αυτές καθιστούν επιτακτική την υιοθέτηση ισχυρών μέτρων κυβερνοασφάλειας και την ανάπτυξη αποτελεσματικών κανονιστικών και ρυθμιστικών πλαισίων για τη διασφάλιση της ψηφιακής ακεραιότητας και ανθεκτικότητας των επιχειρήσεων.
Αναφορικά με την υιοθέτηση των τεχνολογιών της Βιομηχανίας 4.0, αρκετοί οργανισμοί, και κυρίως οι μικρομεσαίες επιχειρήσεις, αντιμετωπίζουν σοβαρά εμπόδια. Τα υψηλά κόστη αναβάθμισης των υφιστάμενων υποδομών, η οργανωσιακή αντίσταση στην αλλαγή, καθώς και το έλλειμμα δεξιοτήτων στο υπάρχον ανθρώπινο δυναμικό, αποτελούν καθοριστικούς ανασταλτικούς παράγοντες.
Σύμφωνα με έρευνα της Deloitte Insights (2020), περίπου το 40% των μικρομεσαίων επιχειρήσεων δηλώνει ότι οι περιορισμένοι οικονομικοί πόροι εμποδίζουν την επένδυση σε τεχνολογίες Βιομηχανίας 4.0, ενώ το 30% αναφέρει δυσκολίες στην τεχνική ενσωμάτωσή τους στα ήδη υπάρχοντα πληροφοριακά συστήματα.
Επιπλέον, το World Economic Forum (2021) εκτιμά ότι περίπου το 50% του παγκόσμιου εργατικού δυναμικού θα απαιτήσει αναβάθμιση δεξιοτήτων εντός της επόμενης δεκαετίας, γεγονός που καταδεικνύει την ανάγκη για στοχευμένες στρατηγικές κατάρτισης και διά βίου μάθησης.
Τέλος, ένα ακόμη κρίσιμο ζήτημα είναι η διαλειτουργικότητα μεταξύ παλαιών και νέων τεχνολογικών υποδομών, η οποία συχνά καθυστερεί ή περιορίζει τη δυναμική ενσωμάτωση καινοτόμων λύσεων. Η μελλοντική επιστημονική και τεχνολογική έρευνα οφείλει να επικεντρωθεί στην ανάπτυξη οικονομικά βιώσιμων λύσεων για μικρότερες επιχειρήσεις, στην ενίσχυση των εκπαιδευτικών πρωτοβουλιών για την ανάπτυξη τεχνολογικών δεξιοτήτων, καθώς και στη σχεδίαση ολοκληρωμένων πλαισίων κυβερνοασφάλειας που να ανταποκρίνονται στις σύνθετες απαιτήσεις του νέου βιομηχανικού περιβάλλοντος.
Το μέλλον της Βιομηχανίας 4.0
Οι κυρίαρχες τεχνολογικές και οργανωσιακές τάσεις που επηρεάζουν τη διαμόρφωση της Βιομηχανίας 4.0 συνίστανται στην ταχεία ανάπτυξη αυτόνομων συστημάτων, στην εμβάθυνση της ενσωμάτωσης της τεχνητής νοημοσύνης (AI), στη διαδικασία λήψης αποφάσεων και στη διευρυμένη χρήση των ψηφιακών διδύμων (digital twins) για την προσομοίωση και βελτιστοποίηση βιομηχανικών διεργασιών σε εικονικά περιβάλλοντα (Deloitte Insights, 2020).
Τα ψηφιακά δίδυμα, μέσω της δυναμικής αλληλεπίδρασης μεταξύ φυσικών και ψηφιακών συστημάτων, επιτρέπουν την πρόβλεψη συμπεριφορών, την ανάλυση απόδοσης και την έγκαιρη παρέμβαση σε κρίσιμες διαδικασίες.
Παράλληλα, οι αναδυόμενες τεχνολογίες αιχμής, όπως η κβαντική υπολογιστική (quantum computing) και τα δίκτυα πέμπτης γενιάς (5G), αναμένεται να διαδραματίσουν καταλυτικό ρόλο στην ενίσχυση των υπολογιστικών δυνατοτήτων και στη δραστική επιτάχυνση των ρυθμών επικοινωνίας και ανταλλαγής δεδομένων.
Η κβαντική πληροφορική υπόσχεται επαναστατικές εξελίξεις στην επίλυση περίπλοκων προβλημάτων βελτιστοποίησης και στη μοντελοποίηση μεγάλων συστημάτων, ενώ η 5G συνδεσιμότητα δημιουργεί τις προϋποθέσεις για πραγματικό χρόνο απόκρισης, κρίσιμο στοιχείο για εφαρμογές όπως είναι τα αυτόνομα ρομποτικά συστήματα και η κατανεμημένη βιομηχανική νοημοσύνη.
Η κοινωνική επίδραση της Βιομηχανίας 4.0 είναι πολυδιάστατη και βαθιά μετασχηματιστική, επηρεάζοντας δομικά τόσο την οικονομική δραστηριότητα όσο και τον κοινωνικό ιστό. Σύμφωνα με στοιχεία του World Economic Forum (2021), η αξιοποίηση των τεχνολογιών της Βιομηχανίας 4.0 μπορεί να επιφέρει αύξηση της παραγωγικότητας έως και 30%, ενώ παράλληλα συμβάλλει στη μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα και στην επίτευξη του στόχου της βιώσιμης ανάπτυξης.
Ωστόσο, η επιτάχυνση της αυτοματοποίησης εκτιμάται ότι θα οδηγήσει στην απώλεια περίπου 20 εκατομμυρίων θέσεων εργασίας παγκοσμίως, πλήττοντας κυρίως επαγγέλματα χαμηλής ειδίκευσης και καθιστώντας αναγκαία τη συστηματική επανακατάρτιση του εργατικού δυναμικού.
Η υιοθέτηση τεχνολογιών όπως είναι η τεχνητή νοημοσύνη και τα αυτόνομα συστήματα συμβάλλει στον περιορισμό των μονότονων επαναλαμβανόμενων καθηκόντων, επιτρέποντας στους εργαζομένους να μετατοπιστούν σε ρόλους όπου απαιτείται δημιουργική σκέψη, στρατηγική ανάλυση και επίλυση σύνθετων προβλημάτων (Schwab, 2017).
Παρά ταύτα, η μετάβαση αυτή συνοδεύεται από κοινωνικούς κινδύνους, καθώς μπορεί να εντείνει τις ανισότητες στην αγορά εργασίας, αν δεν υποστηριχθεί από κρατικές πολιτικές, επενδύσεις σε εκπαιδευτικές δομές και ενίσχυση της διά βίου μάθησης. Η συνεργασία μεταξύ κυβερνήσεων, βιομηχανίας και εκπαιδευτικών ιδρυμάτων καθίσταται απαραίτητη για την ανάπτυξη στοχευμένων προγραμμάτων αναβάθμισης δεξιοτήτων, με στόχο μια κοινωνικά δίκαιη και χωρίς αποκλεισμούς μετάβαση στη νέα βιομηχανική εποχή.
Σε περιβαλλοντικό επίπεδο, η Βιομηχανία 4.0 ενισχύει τη βιωσιμότητα μέσω της αξιοποίησης τεχνολογιών που προάγουν την αποδοτικότερη χρήση φυσικών πόρων, τη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης, την ελαχιστοποίηση αποβλήτων και την υποστήριξη κυκλικών μοντέλων παραγωγής.
Ωστόσο, η αυξανόμενη χρήση και απόρριψη ηλεκτρονικών συσκευών και ψηφιακών υποδομών εγείρει νέες περιβαλλοντικές προκλήσεις, όπως είναι η διαχείριση των ηλεκτρονικών αποβλήτων και η εξόρυξη σπάνιων πρώτων υλών. Η αντιμετώπιση αυτών των ζητημάτων απαιτεί τη συνδυασμένη εφαρμογή καινοτομίας στην πράσινη τεχνολογία και την υιοθέτηση αποτελεσματικών ρυθμιστικών πλαισίων (Xu et al., 2018).
Η επερχόμενη φάση της Βιομηχανίας 5.0 διαφαίνεται ως μια εξέλιξη που υπερβαίνει το τεχνολογικό υπόβαθρο της Βιομηχανίας 4.0, δίνοντας έμφαση στην επανατοποθέτηση του ανθρώπου στο επίκεντρο των παραγωγικών διαδικασιών. Στο πλαίσιο αυτό, τεχνολογίες όπως τα συνεργατικά ρομπότ (cobots), η επαυξημένη πραγματικότητα (augmented reality) και η εξατομικευμένη παραγωγή αναμένεται να διαμορφώσουν ένα πιο ανθρωποκεντρικό και ευέλικτο παραγωγικό περιβάλλον.
Παράλληλα, η ανάπτυξη ηθικών πλαισίων για τη χρήση της τεχνητής νοημοσύνης και η προώθηση της κοινωνικής ευημερίας θα αποτελέσουν θεμελιώδεις πυλώνες αυτής της νέας βιομηχανικής εποχής (Lu, 2017).
Το μέλλον της Βιομηχανίας 4.0 θα χαρακτηρίζεται από αυξημένη υπερσυνδεσιμότητα και σύγκλιση μεταξύ φυσικών και ψηφιακών συστημάτων. Οι επιχειρήσεις που θα υιοθετήσουν προσαρμοστικές στρατηγικές και θα επενδύσουν στην ενσωμάτωση προηγμένων τεχνολογιών, θα αποκτήσουν ουσιαστικό ανταγωνιστικό πλεονέκτημα.
Παράλληλα, οι φορείς χάραξης πολιτικής οφείλουν να προωθήσουν πλαίσια κινήτρων για την καινοτομία και την τεχνολογική αναβάθμιση, ενώ ταυτόχρονα πρέπει να ανταποκριθούν στις κοινωνικές προκλήσεις που προκύπτουν από τη μετάβαση, διασφαλίζοντας την ισόρροπη κατανομή των ωφελειών της Βιομηχανίας 4.0.
Τα Οφέλη της βιομηχανίας IoT στη βιομηχανική παραγωγή
Συμπεράσματα
Η ενσωμάτωση προηγμένων ψηφιακών τεχνολογιών, όπως είναι η τεχνητή νοημοσύνη, το Διαδίκτυο των Πραγμάτων (IoT) και τα κυβερνοφυσικά συστήματα, προσφέρει στους κατασκευαστές τη δυνατότητα για:
- Επίτευξη εξαιρετικής λειτουργικής αποδοτικότητας.
- Δυναμική εξατομίκευση προϊόντων.
- Αυξημένη περιβαλλοντική βιωσιμότητα.
Οι φορείς χάραξης πολιτικής καλούνται να διαμορφώσουν ένα συνεκτικό και υποστηρικτικό πλαίσιο που θα ενθαρρύνει την καινοτομία και θα διασφαλίζει την ευρεία και ισόρροπη ενσωμάτωση των τεχνολογιών της Βιομηχανίας 4.0.
Κρίσιμες παρεμβάσεις είναι η αύξηση των δημοσίων επενδύσεων στην έρευνα και την ανάπτυξη (R&D), η χορήγηση επιδοτήσεων προς μικρομεσαίες επιχειρήσεις (ΜΜΕ), καθώς και η θέσπιση αυστηρών και διαφανών κανονιστικών πλαισίων, για την προστασία των δεδομένων και τη διαχείριση κινδύνων ασφάλειας στον κυβερνοχώρο.
Ενδεικτικά, η ευρωπαϊκή πρωτοβουλία Horizon Europe χρηματοδοτεί έργα έρευνας και καινοτομίας με στόχο την ενίσχυση της τεχνολογικής προσαρμοστικότητας και την επιτάχυνση της υιοθέτησης των ψηφιακών λύσεων στις βιομηχανικές εφαρμογές (European Commission, 2021).
Στις Ηνωμένες Πολιτείες, το National Institute of Standards and Technology (NIST) έχει εκπονήσει πρότυπα και κατευθυντήριες οδηγίες για την ενίσχυση της κυβερνοασφάλειας σε περιβάλλοντα παραγωγής (NIST, 2020). Αντίστοιχα, η γερμανική πρωτοβουλία Industrie 4.0, υπό την αιγίδα του Ομοσπονδιακού Υπουργείου Οικονομίας και Ενέργειας (BMWi), παρέχει στοχευμένες ενισχύσεις και εκπαιδευτικά προγράμματα προς τις μικρομεσαίες επιχειρήσεις για την επιτυχή ενσωμάτωση ψηφιακών τεχνολογιών (BMWi, 2021).
Σε επιχειρησιακό επίπεδο, είναι απαραίτητη η καλλιέργεια μιας κουλτούρας καινοτομίας που να ενισχύει τη συνεχή τεχνολογική προσαρμογή, ενώ η στρατηγική επένδυση στην εκπαίδευση και στην ανάπτυξη δεξιοτήτων του ανθρώπινου δυναμικού αποτελεί βασική προϋπόθεση για τη μακροπρόθεσμη βιωσιμότητα. Ταυτόχρονα, η υιοθέτηση της αρχής της διά βίου μάθησης από τα άτομα καθίσταται ζωτικής σημασίας, προκειμένου να μπορούν να ανταποκριθούν στις ραγδαίες μεταβολές της αγοράς εργασίας και να παραμείνουν ανταγωνιστικοί στο νέο τεχνολογικό περιβάλλον.
Συνολικά, η επιτυχής μετάβαση προς τη Βιομηχανία 4.0 προϋποθέτει το συντονισμό προσπαθειών μεταξύ δημόσιου και ιδιωτικού τομέα, με σκοπό την ενίσχυση της ανθεκτικότητας και της καινοτομικής ικανότητας των οικοσυστημάτων παραγωγής. Η σταδιακή αυτή προσαρμογή θα θέσει τις βάσεις για τη μελλοντική μετάβαση στη Βιομηχανία 5.0, η οποία φιλοδοξεί να εστιάσει στον άνθρωπο, στη βιωσιμότητα και στην ηθική χρήση των τεχνολογιών.
*Ο κ. Νικόλαος Σ. Κορακιανίτης είναι εκπαιδευτικός, ηλεκτρολόγος μηχανικός & τεχνολογίας υπολογιστών, I.MSc electrical and computer engineering, MSc in microelectronics και υποψήφιος διδάκτορας του Πανεπιστημίου Δυτικής Αττικής.
Αναφορές
- Schwab, K. (2017). The Fourth Industrial Revolution. Crown Business.
- Lasi, H., Fettke, P., Kemper, H. G., Feld, T., & Hoffmann, M. (2014). Industry 4.0. Business & Information Systems Engineering, 6(4), 239-242.
- Xu, L. D., Xu, E. L., & Li, L. (2018). Industry 4.0: State of the art and future trends. International Journal of Production Research, 56(8), 2941-2962.
- Lu, Y. (2017). Industry 4.0: A survey on technologies, applications, and open research issues. Journal of Industrial Information Integration, 6, 1-10.
- Deloitte Insights. (2020). The Industry 4.0 paradox. Ανακτήθηκε από https://www2.deloitte.com.
- European Commission. (2021). Horizon Europe: The EU Research and Innovation programme 2021-2027. Retrieved from https://ec.europa.eu.
- NIST. (2020). Cybersecurity Framework Manufacturing Profile. Retrieved from https://www.nist.gov.
- BMWi. (2021). Industrie 4.0 in Germany. Retrieved from https://www.bmwi.de.