Industry 4.0 หรือ อุตสาหกรรม 4.0 : การผลิตยุคดิจิตอล
เป็นการเปลี่ยนการผลิตทางอุตสาหกรรมครั้งใหญ่ ที่ทำให้เทคโนโลยีพัฒนาอย่างรวดเร็ว ในแต่ละประเทศอาจจะมีการเรียกชื่อและแนวทางแตกต่างกันไปบ้าง แต่โดยภาพรวมคือการผลิตที่มีการเชื่อมโยงหรือส่งผ่านข้อมูลในรูปแบบดิจิตอลจากแม่แบบ ดีไซน์ไปถึงกระบวนการผลิตได้ทั้งระบบ ด้วยระบบการสื่อสารที่รวดเร็วในปัจจุบัน เช่น 4G 5G LTE ตามแต่ละที่ ดังนั้นผู้ผลิตสามารถที่จะปรับเปลี่ยนการผลิต แบบ ชนิด ได้ตามความต้องการของลูกค้าอย่างรวดเร็ว
- อุตสาหกรรม 1.0 การคิดค้นพลังงานน้ำ เครื่องจักรไอน้ำ
- อุตสาหกรรม 2.0 ยุคของการผลิตระบบสายพาน ระบบราง ไฟฟ้า เชื้อเพลิงปิโตรเลียม
- อุตสาหกรรม 3.0 ยุคของดิจิตอล หุ่นยนต์ และอินเตอร์เน็ท
- อุตสาหกรรม 4.0 การผลิตเฉพาะบุคคล สายการผลิตแบบอัตโนมัติ และ IOT (Internet of Things)
จุดเริ่มต้นมาจากประเทศเยอรมันในปี 2011 ที่รัฐบาลต้องการเชื่อมโยงระบบควบคุมดิจิตอลเข้ากับกระบวนการผลิต จึงได้ตั้งคณะกรรมการทำงานขึ้นมา (ที่มา: MTEC)
เมื่อเจาะลึกลงไปถึงอุตสาหกรรม 4.0 จะประกอบไปด้วยเทคโนโลยีหลักที่ขับเคลื่อนอยู่อีก 8-10 หัวข้อ ขึ้นอยู่กับว่าผู้เขียนท่านใดอาจจะมีการแบ่งแตกต่างกันไป แต่ภาพรวมก็จะออกมาคล้ายๆ กันคือมีส่วนของข้อมูลด้านดิจิตอล กระบวนการผลิตใหม่ๆ ในส่วนของการผลิตหรือ Manufacturing นั้น มีเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องคือ
- Robot ทดแทนแรงงานคน ที่นับวันจะมีแต่ผู้สูงอายุมากขึ้น หุ่นยนต์สามารถเข้ามาทดแทนได้ตั้งแต่งานง่ายๆ เช่น หยิบจับ แพ็คของ จนไปถึงทำงานที่มีความซับซ้อนสูงได้อย่างแม่นยำช
- Big Data Analysis การเก็บรวบรวมข้อมูล เพื่อนำมาใช้วิเคราะห์เพื่อผลลัพธ์ต่างๆ ไม่ใช้เฉพาะด้านการขายเท่านั้น ข้อมูลการผลิตจำนวนมาก สามารถนำมาช่วยปรับปรุงกระบวนการผลิต ลดต้นทุน ลของเสีย ลดขั้นตอนที่ไม่จำเป็นได้มหาศาล รวมถึงชี้เป้าความต้องการของผู้บริโภคได้อีกด้วย
- 3D Printing เป็นเครื่องจักรในการผลิตหลัก ที่เน้นผลิตจำนวนน้อยมีมูลค่า และลักษณะเฉพาะตัวสูง
- Augmented Reality (AR) ช่วยในการสร้างประสบการณ์ใหม่กับผู้ใช้งาน
3D Printing กับ Industry 4.0
เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ มีการเรียกในหลายชื่อ เช่น Additive Manufacturing ที่มักใช้ในการผลิตระดับอุตสาหกรรม Layer Fabrication เรียกตามกระบวนการขึ้นรูป หรือ Rapid Prototype ที่เรียกแทนการขึ้นรูปงานต้นแบบอย่างรวดเร็ว แต่ความเข้าใจโดยรวมสามารถใช้คำว่า 3D Printing แทนได้ทั้งหมด ซึ่งเทคโนโลยีนี้สามารถที่จะแปลงข้อมูล 3D Model ที่สร้างขึ้นในโปรแกรมคอมพิวเตอร์ (CAD) ให้กลายเป็น ผลิตภัณฑ์ ชิ้นงาน ที่สามารถจับต้องได้จริง มีวัสดุให้เลือกใช้หลากหลายตั้งแต่พอลิเมอร์ จนไปถึงโลหะความแข็งแรงสูง ใช้ในอุตสาหกรรมหนัก เช่น อวกาศ อากาศยานต์ ยานยนต์ ปิโตรเคมี (อ่านบทความเครื่อง 3D Printer โลหะ เทคโนโลยีการผลิตขั้นสูง)
ข้อดีของการพิมพ์ 3 มิติ
- ไม่ต้องใช้แม่พิมพ์ หรือ Tooling อื่นๆในการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์
- การทำงานไม่ซับซ้อน ไม่ต้องใช้ประสบการณ์เหมือนเครื่องจักรการผลิตทั่วไป
- สามารถทำงาน โดยไม่ต้องใช้คนในเฝ้า ติดตาม
- ของเสีย ของเหลือ หรือ Waste ในการผลิตน้อยมาก
สิ่งที่จะเกิดขึ้นเมื่อนำมาใช้กับ Industry 4.0
- ขึ้นรูปงานต้นแบบได้อย่างรวดเร็ว ลด Cycle Time ของการสร้างผลิตภัณฑ์ได้อย่างมาก
- A/B testing ในปริมาณน้อยๆ โดยไม่ต้องลงทุนผลิตจำนวนมาก หรือผลิตขายหลายๆแบบ แต่จำนวนไม่เยอะ เพื่อทดลองตลาด
- ลดสต๊อกสินค้า เน้นการผลิตอย่างรวดเร็ว เพื่อจำหน่าย
- ลดข้อจำกัดด้านรูปร่าง วัสดุ ดีไซน์
- ปรับเปลี่ยนรายละเอียดของผลิตภัณฑ์ ให้เหมาะสมกับลูกค้าแต่ละราย (Mass Customization)
ข้อ 5 นั้นถือเป็นจุดเด่นของเทคโนโลยี 3D Printing มากที่สุด ซึ่งกระบวนการผลิตแบบทั่วไปทำได้ยาก มีต้นทุนที่สูงกว่าหลายเท่า ไม่คุ้มค่า เช่น การปรับเปลี่ยน Tooling เพื่อผลิตของแค่ 10 ชิ้น ซึ่งก็สอดคล้องกับผลการสำรวจจาก PWC ที่มีการนำเอามาใช้ในระดับ Production มากขึ้นจากปี 2017 ที่ 22% เป็น 43%ในปี 2018 (ที่มา: Immensa Technology Labs)
ตัวอย่าง Mass Customization ที่มีในปัจจุบัน
ธุรกิจรองเท้ากีฬา เป็น 1 ธุรกิจที่นำมาเอาใชได้อย่างรวดเร็ว โดยเน้นพัฒนารองเท้าที่มีรูปร่าง สมบัติการรับแรงกด แรงกระแทก ที่เหมาะสมสำหรับบุคคลนั้นโดยเฉพาะ และแบรนด์ดังอย่าง Adidas ก็เป็นผู้นำในด้านนี้ โดยมีพันธมิตรที่สำคัญอย่าง Carbon 3D ในการผลิตตัวพื้นรองเท้าที่ทำหน้าที่ดูดซับแรงไว้ให้ โดยชื่อตอนเปิดตัวใหม่ๆคือ Adidas Futurecraft 4D ส่วนตอนนี้ถ้าจะหาซื้อในห้างจะใช้ชื่อว่า Alphaedge 4D ราคาคู่ราวๆ 12,000 บาท แต่เป็นที่น่าเสียดายที่ว่ายังไม่มีระบบการผลิตเฉพาะบุคคล ที่ต้องไปวัดเท้า วัดแรงกด เพื่อนำไปออกแบบส่วนดูดซับแรงให้เหมาะสมกับผู้สวมใส่
ส่วนยี่ห้อที่มีช๊อปให้ผู้ใช้สามารถเข้าไปสั่งตัดรองเท้าให้เหมาะได้ จะมีของ Brooks โดยใช้ชื่อว่า Fitstation (มีเฉพาะที่ USA) มีพาทเนอร์หลัก คือ HP ที่มีเทคโนโลยี FusionJet รองเท้าที่ตัดออกมาแล้วชื่อว่า Brooks Genesys
ชิ้นส่วนทางการแพทย์ ที่ในอดีตจะมีการผลิตให้ใกล้เคียงกับที่ทางทีมแพทย์ต้องการมากที่สุด แต่ก็ยังเจออุปสรรค ปัญหาในการผลิตหลากหลาย แต่ในปัจจุบันการทำ CT-Scan แล้วผ่านการ Process ขั้นตอนต่างๆ เพื่อผลิตเป็นชิ้นส่วนอวัยวะคน มีให้เห็นเยอะมาก โดยเฉพาะในส่วนของการใช้วัสดุเซรามิกส์ หรือโลหะ (ไทเทเนียม) มาปลูกถ่ายในคนจริงๆ ส่วนพวกอวัยวะที่เป็นเนื้อเยื่อ ส่วนใหญ่ยังอยู่ในระดับงานวิจัยทางการแพทย์ มีตัวอย่างทดลอง ยังไม่แพร่หลายสู่การรักษาคนทั่วไป (อ่านบทความ เซรามิกส์ 3D Print สำหรับงานด้านการแพทย์)
ยังมีอีกหลายตัวอย่างที่ได้มีการนำมาใช้งานแล้ว โดยสามารถค้นหาผ่านระบบของ google โดยใช้คำว่า Mass customization หรือ Personalized ซึ่งมีทั้งอุตสาหกรรมยานยนต์ อากาศยานต์ การแพทย์ อีกมากมายที่ปัจจุบันเทคโนโลยี 3D Printing เข้าไปมีส่วนร่วมแล้ว ซึ่งได้ได้กล่าวมาแล้วก้คือส่วนหนึ่งของการผลิตยุค 4.0 ซึ่งยังมีอีกหลายส่วนที่เกี่ยวข้องกันตามเทคโนโลยีด้านบนที่ได้พูดมาแล้ว
จากที่ได้กล่าวมาแล้ว หากเทคโนโลยีทุกตัวสามารถเชื่อมต่อการได้หมดผ่านโครงข่ายที่มีความรวดเร็วในการส่งข้อมูลสูง ไม่แตกต่างจากการสั่งการหน้างาน ทำให้ระบบการผลิตใช้คนลดลงกว่าปัจจุบันเกินครึ่ง โดยหน้าที่ของคนจะเป็นการตัดสินใจจากข้อมูลมหาศาล ที่กลั่นกรองและสรุป วิเคราะห์ระดับหนึ่งจาก AI มาแล้ว ส่วนระบบการผลิต จะไม่จำเป็นต้องใช้คนอีกต่อไป หรือใช้น้อยมาก เครื่องจักรที่ใช้ในการผลิตจะใช้เวลาเรียนรู้ในการควบคุมเป็นระยะเวลาสั้นๆ (เหมือนที่สมัยนี้เด็กประถมก็ใช้เครื่อง 3D Printer เป็นแล้ว) ดังนั้นเวลาส่วนใหญ่จะใช้ไปกับการสร้างสรรค์ผลิตภัณฑ์ที่ดีกว่า เหมาะสมกว่า และถูกกว่าเป็นหลัก !
