معالجة البيانات الصناعية

📅 آخر تحديث: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

تُعدّ معالجة البيانات الصناعية فرعًا من علوم الحاسوب التطبيقية ، ويشمل مجال تصميم وبرمجة الأنظمة المحوسبة التي لا تُعتبر حواسيب بالمعنى الحرفي، والتي يُشار إليها غالبًا بالأنظمة المدمجة ( مثل وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة ، والأنظمة الآلية ، والأجهزة الذكية، وما إلى ذلك). تحتوي هذه المنتجات على معالج دقيق أو وحدة تحكم دقيقة واحدة على الأقل ، بالإضافة إلى موصلات (للإدخال والإخراج ).

وهناك تعريف حالي آخر لمعالجة البيانات الصناعية وهو أنها تتعلق ببرامج الكمبيوتر التي تمثل متغيراتها بطريقة ما كميات فيزيائية ؛ على سبيل المثال درجة حرارة وضغط الخزان، وموضع ذراع الروبوت ، وما إلى ذلك .

تاريخ

ظهرت معالجة البيانات الصناعية في منتصف القرن العشرين مع ظهور وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) [ 1 ] وأنظمة التحكم الإشرافي واكتساب البيانات (SCADA). [ 2 ] وقد أتاحت هذه التقنيات للمشغلين الصناعيين مراقبة الآلات والتحكم بها باستخدام المدخلات والمخرجات الرقمية.

خلال سبعينيات وثمانينيات القرن العشرين، ساهم دمج أنظمة التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC) وأنظمة التحكم الموزعة (DCS) في تطوير هذا المجال، مما أتاح أتمتة أكبر ومعالجة بيانات على نطاق واسع. [ 3 ] وقد مهّد انتشار أجهزة الاستشعار والشبكات الصناعية الطريق لظهور الثورة الصناعية الرابعة، حيث باتت الحوسبة السحابية والمعالجة الطرفية والذكاء الاصطناعي جزءًا لا يتجزأ من البيئات الصناعية. [ 4 ]

عناصر

جمع البيانات الصناعية: تُجمع البيانات الصناعية من أجهزة الاستشعار والمشغلات وأنظمة التحكم والآلات عبر إشارات تناظرية ورقمية. ويمكن أن تشمل هذه البيانات درجة الحرارة والضغط والاهتزاز والسرعة والجهد الكهربائي ومتغيرات العمليات الأخرى.

تقوم أنظمة المعالجة الآنية ، مثل أجهزة الحوسبة الطرفية ووحدات التحكم الدقيقة وأجهزة الكمبيوتر الصناعية، بمعالجة البيانات محليًا لتقليل زمن الاستجابة وزيادة الموثوقية. وقد تشمل وظائف المعالجة المسبقة التصفية، واكتشاف الحالات الشاذة، ومعالجة الأحداث المنطقية.

تخزين وأرشفة البيانات: تقوم قواعد بيانات سجلات البيانات وقواعد بيانات السلاسل الزمنية بتخزين كميات كبيرة من البيانات المرتبة زمنيًا. وتُعد هذه الأرشيفات ضرورية لمراقبة الأداء على المدى الطويل، والامتثال للوائح التنظيمية، وتحليل الأسباب الجذرية، والصيانة التنبؤية.

تعتمد معالجة البيانات الصناعية على بروتوكولات الاتصال مثل Modbus و OPC-UA و PROFIBUS و MQTT لنقل البيانات بين الأجهزة الميدانية وأنظمة التحكم وتطبيقات المؤسسات.

تحليل البيانات ودعم اتخاذ القرارات: تستخدم منصات التحليلات المتقدمة النماذج الإحصائية والذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي لتحليل مجموعات البيانات في الوقت الفعلي أو بأثر رجعي. وتشمل التطبيقات المراقبة القائمة على الحالة، وتحسين العمليات، وضمان الجودة الآلي، ونمذجة التوأم الرقمي.

التطبيقات

تُعد معالجة البيانات الصناعية أمراً أساسياً لـ:

  • التصنيع الذكي والصناعة 4.0 [ 5 ]
  • الصيانة التنبؤية وإدارة الأصول
  • كفاءة الطاقة الصناعية ومراقبتها
  • الروبوتات والتحكم في الحركة
  • إدارة البنية التحتية (مثل المرافق العامة والنقل والنفط والغاز)
  • أتمتة الخدمات اللوجستية وسلسلة التوريد

مساهمون بارزون

لقد ساهم عدد من الشخصيات المؤثرة من جميع أنحاء العالم في تشكيل تطور معالجة البيانات الصناعية، والتي تشمل تخصصات مثل نظرية التحكم والحوسبة والروبوتات وهندسة الشبكات.

  • قام كونراد تسوزه (ألمانيا) بتصميم وبناء أول حاسوب رقمي قابل للبرمجة (Z3)، مما وضع الأساس لأنظمة الحوسبة الصناعية. [ 6 ]
  • قامت صوفي ويلسون (المملكة المتحدة) بتطوير مجموعة التعليمات لمعالج ARM، والذي يستخدم على نطاق واسع في الأجهزة المدمجة وأجهزة التحكم الصناعية. [ 7 ]
  • طورت فاي فاي لي (الصين/الولايات المتحدة الأمريكية) أنظمة متقدمة للرؤية الحاسوبية والذكاء الاصطناعي تُستخدم الآن في الفحص الصناعي والروبوتات ومراقبة الجودة. [ 8 ]
  • قدم لطفي زاده (أذربيجان/إيران/الولايات المتحدة الأمريكية) المنطق الضبابي، الذي أصبح حجر الزاوية لأنظمة التحكم الحديثة في الأتمتة الصناعية. [ 9 ]
  • كان تشيان شيويهسن (الصين) شخصية رئيسية في مجال نظرية الفضاء والتحكم الصينية، حيث ساهم في الأنظمة السيبرانية المبكرة ذات الصلة بالتطبيقات الصناعية. [ 10 ]
  • قام ندوبويسي إيكيكوي (نيجيريا) بتطوير أنظمة الإلكترونيات الدقيقة وحلول الأتمتة التي تم تكييفها مع سياقات التصنيع والبنية التحتية الأفريقية. [ 11 ]
  • كانت مارغريت هاميلتون (الولايات المتحدة الأمريكية) رائدة في مجال الأنظمة المدمجة في الوقت الحقيقي وقدمت مفاهيم تحمل الأعطال البرمجية، مما أثر على أطر الأتمتة الصناعية. [ 12 ]
  • ساهمت باربرا ليسكوف (الولايات المتحدة الأمريكية) بمبادئ التصميم المعياري وتجريد البيانات، وهي مبادئ بالغة الأهمية في تطوير برامج تحكم موثوقة. [ 13 ]
  • شارك دينيس ريتشي (الولايات المتحدة الأمريكية) في ابتكار لغة البرمجة C، والتي تستخدم على نطاق واسع في البرمجة الصناعية منخفضة المستوى والبرامج الثابتة. [ 14 ]
  • ابتكرت راديا بيرلمان (الولايات المتحدة الأمريكية) بروتوكول الشجرة الممتدة، وهو ضروري لضمان التكرار والمتانة في شبكات إيثرنت الصناعية. [ 15 ]
  • ساهم جوزيف إنجلبرجر (الولايات المتحدة الأمريكية) في تسويق الروبوتات الصناعية، وشجع على دمج أجهزة الاستشعار وبيانات التحكم في الأنظمة الآلية. [ 16 ]
  • ابتكر جون جي. زيغلر وناثانيال بي. نيكولز (الولايات المتحدة الأمريكية) طريقة زيغلر-نيكولز لضبط حلقة التحكم PID، وهي طريقة أساسية في الصناعات التحويلية. [ 17 ]
  • قام جاي فورستر (الولايات المتحدة الأمريكية) بتطوير نماذج ديناميكيات النظام وهياكل التحكم الرقمي المبكرة التي تُعتبر أساسية لأنظمة التغذية الراجعة الصناعية. [ 18 ]
  • دافعت ماريا كلاوي (كندا/الولايات المتحدة الأمريكية) عن إتاحة الفرص والشمول في مجالي الحوسبة والهندسة، مما ساعد على تنويع القوى العاملة العالمية التي تقود التقنيات الصناعية. [ 19 ]
  • تنتقد ميريام بوسنر (الولايات المتحدة الأمريكية) التحيز وعدم المساواة في البنى التحتية للبيانات، وتقدم رؤى حول كيفية انعكاس القيم التي تتمحور حول الإنسان بشكل أفضل في الأنظمة الصناعية. [ 20 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ بولتون، و. (2015)، "وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة" ، إلسيفير، ص 1-22 ، doi : 10.1016/b978-0-12-802929-9.00001-7 ، ISBN  978-0-12-802929-9تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 يوليو 2025{{citation}}: مفقود أو فارغ |title=( مساعدة )
  2. ↑ بوير، إس إيه، 2009. سكادا: التحكم الإشرافي واكتساب البيانات . الطبعة الرابعة. ريسيرش تراينجل بارك، نورث كارولاينا: الجمعية الدولية للأتمتة (ISA).
  3. ↑ بيل، ر. (يناير 1985). "مراجعة لكتاب: "التحكم الحاسوبي في أنظمة التصنيع". بقلم يورام كورين. (شركة ماكجرو هيل الدولية للنشر، 1983). [ 287 صفحة ]. السعر 8.95 جنيه إسترليني" . المجلة الدولية لبحوث الإنتاج . 23 (4): 841-842 . doi : 10.1080/00207548508928066 . ISSN 0020-7543 . 
  4. ↑ جيسي، فيليب ج. (2024-01-04)، "المصنع المظلم" ، المصنع المظلم ومستقبل التصنيع ، نيويورك: دار برودكتيفيتي للنشر، ص 3-19 ، doi : 10.4324/9781032688152-2 ، ISBN  978-1-032-68815-2تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 يوليو 2025
  5. ↑ "مصنع المستقبل | مركز ابتكار التصنيع المتقدم | جامعة كوينز بلفاست" . we-are-amic.com . تاريخ الاسترجاع: 19 يوليو 2025 .
  6. ↑ كونراد تسوسي، الوثائق الفنية Z3.
  7. ↑ ويلسون، س. (1985). معمارية ARM. شركة Acorn Computers.
  8. ↑ لي، ف. (2015). ImageNet والتعلم العميق. معاملات IEEE في تحليل الأنماط والذكاء الآلي.
  9. ↑ زاده، ل. أ. (1965). المجموعات الضبابية. المعلومات والتحكم ، 8(3)، ص 338-353. https://doi.org/10.1016/S0019-9958(65)90241-X
  10. ↑ تشانغ، ك. (2009). تشيان شيويهسن، 98 عامًا، أبو برنامج الفضاء الصيني. صحيفة نيويورك تايمز .
  11. ↑ إيكيكوي، ن. (2010). الإلكترونيات الدقيقة وأتمتة الأسواق الناشئة. مجلة IEEE Spectrum .
  12. ↑ هاميلتون، م. (1976). بنية البرمجيات المدمجة لبرنامج أبولو. تقارير ناسا الفنية.
  13. ↑ ليسكوف، ب. ووينغ، ج.م. (1994). مفهوم سلوكي للتصنيف الفرعي. معاملات ACM في لغات البرمجة والأنظمة .
  14. ↑ ريتشي، د. وكيرنيغان، ب. (1978). لغة البرمجة سي. مختبرات بيل.
  15. ↑ بيرلمان، ر. (1985). خوارزمية للحساب الموزع لشجرة ممتدة في شبكة محلية موسعة. ACM SIGCOMM .
  16. ↑ إنجلبرجر، ج. (1980). الروبوتات في الممارسة العملية. مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
  17. ↑ زيغلر، جي جي ونيكولز، إن بي (1942). الإعدادات المثلى لأجهزة التحكم الآلية. معاملات الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين .
  18. ↑ فورستر، جيه دبليو (1961). ديناميكيات الصناعة. مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
  19. ↑ كلاوي، م. (2020). الإنصاف في تعليم علوم الحاسوب. وقائع مؤتمر ACM.
  20. ↑ بوسنر، م. (2016). ما هو التالي: الإمكانات الجذرية غير المحققة للعلوم الإنسانية الرقمية. مجلة العلوم الإنسانية الرقمية الفصلية .