لاشك أن التحول الرقمي فى الصناعة (الجيل الرابع وما بعده) يؤثر بشكل متزايد على القدرة التنافسية والنجاح الاقتصادي للمؤسسات الصغيرة ومتوسطة الحجم في الوقت الحالى. وتواجه الشركات العديد من التحديات في بيئة العمل المتغيرة، إلى جانب تنفيذ البرامج والحلول الرقمية. والحاجة إلى ضمان المزيد من كفاءة الموظفين، بالإضافة إلى تحفيزهم وثقتهم تجاه العمليات الرقمية. فتم تطوير النموذج الذكي ومصانع التعلم (للتغلب على هذا الحاجز)، مثل مركز القدرة الرقمية في آخن (Digital CapabilityCenter) والذى يقدم مجموعة متنوعة من شركات التدريب والدعم نحو تطوير الصناعة, ويصور مركز آخن التحول الرقمي على طول سلسلة التوريد بأكملها بطريقة تفاعلية وواقعية.
شكل 1. تسجيل الدخول الفردي لمحطات العمل
شكل2 - أرضية المحلات فى آخن
شكل3. التطبيقات الرقمية في مركز القدرات الرقمية فى آخن
تتيح بيئة التعلم والعرض الخاصة بها مع الوصول المباشر إلى ظروف وعمليات إنتاج المنسوجات والعمل والتعلم الموجه، حل المشكلات على طول سلسلة إنتاج المنسوجات بأكملها لإنتاج سوار معصم ذكي. و تغطي جميع مراحل سلسلة التوريد من إدخال الطلب إلى تطوير المنتج والخدمة. وتم تنفيذ العديد من الحلول الرقمية في كل هذه المراحل، ويشتمل سوار المعصم على وظائف مختلفة تتعلق بالاتصال بين الإنسان والآلة، ويتم إعداد الآلات أو محطات العمل بشكل فردي بناءً على هوية الموظف. فعلى سبيل المثال يمكن ضبط ارتفاعات الجدول والأوامر وتعليمات العمل وكذلك حقوق الماكينة حيث يتم حفظها على شريحة تحديد التردد اللاسلكي (RFID) الخاصة بسوار المعصم. ويتم إنتاج سوار المعصم (في مركز القدرات الرقمية)على عدة مراحل من تحضيرات النسيج وإنتاجه، والتشطيب (الطلاء والطباعة الرقمية)، والتجميع (القطع والخياطة والتغليف)، ومراقبة الجودة. ويتم عرض العديد من الحلول الرقمية في كل مرحلة. وأحد الحلول الرقمية في المركز هو مراقبة الحالة والتي تقدم معلومات شاملة عن عمليات الإنتاج لتقليل أوقات تعطل الماكينة بنسبة 50٪ ، وتقليل الخردة بنسبة 80٪.
وتجمع البيانات في الوقت الفعلي بمستشعرات داخلية وخارجية، والتي يتم عرضها على أجهزة الكمبيوتر اللوحية أو الهواتف الذكية للموظفين. ويتم إطلاق الإنذار بمجرد انحراف العملية عن البيانات المحددة مسبقًا. ويتم استخراج البيانات من وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) وغير القابلة للاستخراج في بعض الحالات، ويمكن لأجهزة الاستشعار الخارجية الإضافية توفير البيانات المطلوبة من الأجهزة حيث يتم جمع البيانات المستخرجة من جميع الأجهزة وأجهزة الاستشعار عن طريق البرامج الوسيطة. ويتم استخدام نظام إنترنت الأشياء (IoT) لتصور البيانات التي تم جمعها بالإضافة إلى الاتصال بالجهاز.
رصد حالة: يمكن للموظف الحصول على جميع معلومات مراقبة الجودة عند تسجيل الدخول إلى الجهاز من خلال مراقبة الحالة أثناء "السدا"، وتقوم أجهزة الاستشعار المختلفة بجمع بيانات عن توتر الغزل والعقد والاهتزاز والتآكل ودرجة الحرارة والرطوبة والضوء , وتتيح البيانات المجمعة رد فعل أسرع على المشكلات أثناء عملية "السدا" وتوفر أساس قرار قائم على البيانات. والحل الرقمي الآخر هو أنظمة المساعد الرقمي التي يمكنها تقليل أوقات تعطل الجهاز المتعلق بالوقت بنسبة 75٪، بالإضافة إلى التدريب المطلوب بنسبة 50٪. وعلى سبيل المثال يمكن للموظفين غير المتمرسين أو غير المدربين الحصول على المساعدة المطلوبة لاستخدام الجهاز من هذا النظام. وبعد "السدا" يتم إنتاج القماش المنسوج المرن الخاص بسوار المعصم على نول شريط الإبرة. ويتم توفير تعليمات التشغيل حول بارامترات النسيج والتشغيل الآلي للموظفين من خلال نظام مساعد رقمي، مع تعليمات تستند إلى مستوى تدريب الموظف. ويمكن دعم حل المشكلات القادمة مثل الخيط المقطوع من خلال الواقع المعزز والتعليمات خطوة بخطوة. وفي عملية التشطيب يتم ضبط القماش المنسوج بالحرارة ويتم تغطيته. ومع التعلم الآلي يتم تنظيم تحسين الأصول مثل تكييف استهلاك الطاقة تلقائيًا.
قماش حسب الطلب بالطباعة الرقمية: يمكن إنتاج حجم كبير واحد. ويمكن تصميم مخطط المعصم وطلبه من الطابعة الرقمية عبر أحد التطبيقات,فيتم تحويل البيانات إلى رمز الاستجابة السريعة الذي تتم طباعته على سوار المعصم. فيمكن تحديد كل سوار معصم وتخصيصه حسب طلبه بعد الطباعة ، وتتحكم الكاميرا في جودة الطباعة عبر الذكاء الاصطناعي (AI) قبل تقطيع القماش المطبوع إلى أربطة معصم بعلامات خاصة بالحجم. وبالنسبة لمرحلة التجميع يوضحمركز القدرات الرقميةعددًا من الحلول الرقمية المدمجة كتصميم مكان العمل التكيفي/ الفردي، وقياس وقت الدورة، وأنظمة المساعد الرقمي من خلال الحلول الرقمية .ويمكن تقليل اختلاف أوقات الدورات بنسبة تصل إلى 80٪ و زيادة الإنتاجية بنسبة 25٪.
شكل 4. وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة(PLC) خارجي على آلة النسيج
التجميع واللوجستيات: يتم في مرحلة التجميع (في مركز القدرات الرقمية(إرشاد الموظفين خلال العملية خطوة بخطوة بواسطة نظام مساعد الفيديو, ومن خلال تسجيل الدخول إلى الجهاز تتكيف محطة العمل مع احتياجات الموظف، فعلى سبيل المثال ارتفاع الطاولة، واللغة، وشمولية التعليمات ...وما إلى ذلك ، مما يضمن زيادة بيئة وسلامة العمل . ويوضح المركز أيضًا الحلول الرقمية المتعلقة باللوجستيات ، وتوريد المواد لجميع مراحل العملية. ويتم تحقيق ذلك بمساعدة الواقع المعزز باستخدام نظارات جوجل الذكية التي يمكن أن تزيد من إنتاجية العملية اللوجستية بنسبة 25٪ بالإضافة إلى جودة العملية. وتزود العناصر الموجودة في المخازن بعلامات RFID. ويرتدي الموظفون سوار معصم يتضمن قارئ RFID، والذي يتعرف على انتقاء العناصر الصحيحة أو غير الصحيحة. وفي حالة الانتقاء غير الصحيح يتلقى الموظف ملاحظات صوتية ومرئية. وبذا يمكن تقليل معدل الخطأ في المرحلة اللوجستية بنسبة 60٪.
- حل المنسوجات الذكية لمشاكل الجلوس والرقود على الطاولات طويلا:
شكل 5. نظام الوقاية من إصابات الضغط في جورجيا للتكنولوجيا
شكل 6. نظام جورجيا التقني لمنع الإصابة بالضغط في كرسي متحرك
تعد إصابات الضغط إحدى المشكلات الصحية الخطيرة التي تنتج عن الضغط المستمر أو الطويل على الجلد والأنسجة الرخوة. وتزداد خطورة هذه الإصابات لدى الأفراد المصابين بإصابات النخاع الشوكي بسبب ضعف الإحساس، مما يجعل الوقاية منها ضرورة لتحسين جودة الحياة والحد من تكاليف الرعاية الصحية. ويهدف نظام الوقاية من إصابات الضغط في جامعة جورجيا للتكنولوجيا إلى تقديم حل مبتكر وشامل يعتمد على تقنيات المنسوجات الذكية. يدمج النظام شبكات استشعار قائمة على الأقمشة مع أجهزة معالجة بيانات وخوارزميات تعلم آلي لتقديم تنبيهات وتدخلات في الوقت الفعلي.
خلفية المشكلة: إصابات الضغط هي تلف موضعي يصيب الجلد والأنسجة الرخوة، وعادة ما يحدث فوق بروز عظمي أو نتيجة لاستخدام أجهزة طبية. تتسبب عوامل، مثل الضغط، والرطوبة، والقص في تفاقم هذه الإصابات. وتشير الدراسات إلى أن الأفراد المصابين بإصابات النخاع الشوكي هم الأكثر عرضة لهذه الإصابات، مما يؤثر سلبًا على رفاهيتهم الجسدية، والنفسية، والاجتماعية.
الحلول الحالية: تتمثل الممارسات التقليدية في إعادة وضع الأفراد كل ساعتين لتخفيف الضغط، وهو أمر غير عملي خاصة مع نقص مقدمي الرعاية. كما تُستخدم أجهزة مثل الوسائد الهوائية والمقاعد المصممة خصيصًا، لكنها غالبًا ما تكون سلبية ولا تستجيب للتغيرات الديناميكية في الضغط والرطوبة.من الممارسات الشائعة لتخفيف الضغط المستمر عند نقاط الاتصال بين الفرد وسطح الجلوس هو إعادة وضع الفرد كل ساعتين.. والفترة الزمنية التي تبلغ ساعتين هي قاعدة أساسية تمارس في المستشفيات، وليس من السهل على الأفراد المصابين بإصابات النخاع الشوكي أن يغيروا وضعهم بمساعدة مقدم الرعاية. وأدت جائحة كورونا إلى تفاقم النقص في مقدمي الرعاية مما ترك العديد من الأفراد دون هذا الدعم الحاسم. وتعد الأوتاد والوسائد والمقاعد المصممة خصيصًا والوسائد الهوائية عددًا قليلاً من الأجهزة المستخدمة للتخفيف من إصابة الضغط. وهى مفيدة ولكنها أجهزة سلبية ولا تستجيب ديناميكيًا اعتمادًا على الفرد أو الموقف المحدد,وتندرج وظيفتها إما في آلية التفريغ أو آلية الغمر لتخفيف الضغط عند نقطة الاتصال. والحل الذي يقدمه نظام الوقاية من إصابات الضغط في جورجيا للتكنولوجيا هو مراقبة الضغط والرطوبة بشكل مستمر وغير مخفي عند نقاط اتصال الفرد مع السطح (السرير والكرسي المتحرك)، ويطبق التعلم الآلي لتسخير البيانات المكتسبة لإطلاق تنبيه قائم على الأدلة و توفير تدخل قائم على المعرفة في الوقت الفعلي لتخفيف الضغط والرطوبة في جزء معين من الجسم، وبالتالي منع إصابة الضغط. ويوضح الشكل (6) الإطار المفاهيمي للنظام المدمج في كرسي متحرك جنبًا إلى جنب مع اللبنات التقنية الأساسية حيث تتكون اللبنة الأساسية لتقنية الاستشعار من شبكة استشعار قائمة على النسيج التي تراقب باستمرار الضغط والرطوبة عند نقاط التلامس السطحية للفرد الجالس على الكرسي المتحرك. وتعتبر وحدة بناء تكنولوجيا المعلومات (شكل5) مسئولة عن معالجة إشارات الضغط والرطوبة من لبنة بناء تكنولوجيا الاستشعار، وتحديد الحاجة إلى التدخل لمنع حدوث إصابة الضغط. وعندما يتم الوصول إلى حد معين إما الضغط أو الرطوبة أو كليهما معا) مما يشير إلى إمكانية وجود إصابة ضغط فيتم تشغيل التنبيه المناسب بإحدى طريقتين: يدوي أو تلقائي. والفرد المصاب بإصابات النخاع الشوكي لديه خيار قبول أو رفض التوصية لبدء التدخل في التطبيق. ويوفر التطبيق خريطة حرارة في الوقت الفعلي لمستويات الضغط والرطوبة عند نقاط التلامس السطحية. كما تعرض أيضًا موضع وحالة نظام المشغل ونظام المروحة على التوالي. وشبكة الاستشعار القائمة على القماش موضوعة على المقعد. ويُظهر الجانب السفلي من الكراسي المتحركة المراوح التي يتم تشغيلها بواسطة نظام التدخل لتقليل الرطوبة المستوية عند نقاط التلامس السطحية. وتم اختبار النظام الشامل بنجاح في المعمل.
نظام الوقاية القائم على المنسوجات الذكية:
- مكونات النظام:
1. شبكة استشعار قائمة على الأقمشة: تقوم بمراقبة الضغط والرطوبة عند نقاط الاتصال السطحية بشكل مستمر.
2. أجهزة معالجة الإشارات: تحلل البيانات وتحدد الحاجة إلى التدخل.
3. آليات تدخل: تشمل نظام تشغيل المراوح لتقليل الرطوبة.
4. تطبيق هاتف ذكي: يوفر خريطة حرارية لمستويات الضغط والرطوبة، ويتيح للمستخدم قبول أو رفض التوصيات.
- كيفية العمل:
• عند الوصول إلى حد معين من الضغط أو الرطوبة، يتم تنشيط التنبيه.
• يمكن أن يكون التدخل يدويًا أو تلقائيًا، وفقًا لتفضيلات المستخدم.
• تم اختبار النظام بنجاح في المعمل، مما يؤكد فعاليته تطبيقات مستقبلية وتحليلات البيانات.
- منصة تحليلات البيانات الكبيرة: يوفر النظام منصة لتحليلات البيانات الكبيرة، مما يسمح بجمع بيانات طويلة المدى من المستخدمين لتحسين التدخلات الشخصية. كما يُمكِّن النظام من تحسين تصميم الكراسي المتحركة والأجهزة المساعدة الأخرى. يوفر نظام جورجيا للوقاية من إصابات الضغط منصة سهلة الاستخدام للحصول على البيانات بشكل غير ملحوظ من الأفراد المصابين بإصابات النخاع الشوكي في الكراسي المتحركة سواء في الوقت الفعلي أو على مدى فترة طويلة,. ويمكن تحليل كنز البيانات هذا واستخراجها لتحديد التدخلات الشخصية لمنع إصابة الضغط على المدى الطويل .وتكون البيانات بمثابة الأساس لفهم احتياجات الأفراد في الكراسي المتحركة واستخدامها لتعزيز تصميم الكراسي المتحركة والمساعدات الأخرى لمنع الإصابة خاصة بالنسبة لأولئك الذين يعانون من إصابات النخاع الشوكي، والحل لا يقتصر عليهم فقط بل ينطبق على جميع المواقف عندما يكون الفرد على اتصال بسطح لفترات طويلة.فإن الأفراد الذين يتم حجزهم لفترات طويلة في المستشفيات ودور رعاية المسنين علي الأسرة معرضون للإصابة بـإصابة الضغط مثلهم مثل السائقين في النقل لمسافات طويلة والأفراد الجالسين على كراسي المكتب لفترات طويلة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن النسيج هو المنصة المثالية التي يمكن أن تكون بمثابة بنية تحتية فعالة للمعلومات لشبكة المستشعرات الذكية الموزعة لأن الأقمشة المنسوجة تتوافق مع شكلها وتنفسها وثنيها جيدًا وناعمة ومريحة. وبالتالي فإن نظام الوقاية من إصابات الضغط في جورجيا للتكنولوجيا يقدم مساهمة كبيرة في تحسين نوعية الحياة للأفراد من خلال منع حدوث إصابات الضغط وتمهيد الطريق لجعل إصابات الضغط بلاء من الماضي.
مجالات التطبيق الذكية: الأفراد في المستشفيات ودور الرعاية. السائقون لمسافات طويلة. العاملون على المكاتب لفترات طويلة.
مزايا المنسوجات الذكية: تمثل الأقمشة منصة مثالية لتقنيات الاستشعار بفضل خصائصها، مثل:المرونةـــ التهويةـــ الراحة.
ختاما: يمثل نظام الوقاية من إصابات الضغط في جورجيا للتكنولوجيا خطوة مهمة لتحسين جودة الحياة بفضل تكامل شبكات الاستشعار، والتعلم الآلي، والتدخلات، ويمكن القضاء على إصابات الضغط وتحقيق نقلة نوعية في مجال الرعاية الصحية. وهنا لابد من إشادة واجبة، حيث يُعد هذا الإنجاز نتيجة أبحاث الدكتورة سونجمي بارك والدكتور سوندارزان جيارامان، اللذين قدما حلولًا مبتكرة تسهم في تحسين جودة الرعاية الصحية للأفراد حول العالم.
- تم الاعتماد بشكل رئيسى على مقالين أولهما لسونجمي بارك وسوندارزان جيارامان، والآخر لنيكولينا براس ومونشنغلادباخ، IFJ الأمريكية، 8 سبتمبر 2022- 5 مارس 2020.