صفحة ٣٠٩
انظر إلى بداية الدرس الأول عن مقدمة إلى كاب كاربون والصناعة الذكية. إنترنت الأشياء يغير مجالات الحياة ليقلل التكلفة ويحسن الكفاءة، ويزيد التنافسية. الشركات تحاول دائماً خفض تكلفة التصنيع وسلاسل التوريد، لكن المحاولات المستمرة قد تؤثر سلباً على جودة الإنتاج إن لم تكن مدروسة. التصنيع القائم على البيانات يعني أن المصنعين يجمعون كل البيانات عبر الآلات لمراقبة الجودة، ويستخدمون مؤشر كفاءة الآلات الكلية لمعالجة استجابة السوق. تقارب تقنية التشغيل وتقنية المعلومات يدمج وحدات التحكم القابلة للبرمجة مع شبكات IP لتقليل الفجوة بين الآلات والأعمال التجارية. انظر إلى تقنية أفضل بتكلفة أقل، حيث الأجهزة قابلة للتطوير والأتمتة لخفض تكلفة توصيل الأجهزة في النظام المتكامل. تعزيز الكفاءة والسلامة في قطاعات الأغذية والمشروبات يعتمد على التحكم الآلي والأتمتة دون تدخل بشري لزيادة الأمان.
صفحة ٣١٠
انظر إلى هيكلية المصنع المتصل. الشركات تدمج الأتمتة الصناعية وأنظمة التحكم مع تقنية المعلومات لتوفير إمكانيات تحكم وتحليلات تشغيلية مفيدة للأعمال، ويهدف ذلك إلى تحقيق مستوى عال من التكامل والموثوقية. بروتوكول التحكم في الإرسال وبروتوكول مودبس يستخدم في القطاع الصناعي بشكل شائع لإدارة الأجهزة الرئيسية والفرعية. تم تحويل بروتوكول مودبس إلى بروتوكولات الاتصالات المستخدمة على نطاق واسع مثل إيثرنت وبروتوكول التحكم في الإرسال، وهو بروتوكول معياري مفتوح موثوق ومثبت في جميع أنحاء العالم لإدارة الأجهزة بشكل أقل تنوعاً. انظر إلى تحديات المصنع المتصل، حيث أصبح القطاع الصناعي عرضة للقرصنة الإلكترونية ومهاجمي الإنترنت بسبب التقارب الحاصل بين الشبكات والأعمال التجارية، مما يولد ثغرات أمنية. فصل شبكة المصنع عن شبكة تقنية المعلومات حل بسيط، ولكنه يمنع التواصل مع عمليات الطبقة العليا ويزيد المخاطر المحتملة للبرمجيات والأجهزة المحمولة.
صفحة ٣١١
الحوسبة الطرفية في المصنع المتصل تعالج مشكلة تخزين كميات هائلة من البيانات الناتجة عن الآلات، والتي تسببت في أعطال أجهزة الحاسب في المصنع وصعوبات بالصيانة. معظم الأجهزة لا تصمم لتحمل الظروف المختلفة، مما يشكل عائقاً أمام عمليات التصنيع. تساعد الحوسبة الطرفية في معالجة البيانات والاستجابة بكفاءة. في صناعة النفط والغاز، يعتمد المجتمع على الموارد بشكل أساسي لبدء البنية التحتية والمواصلات وتصنيع المواد البلاستيكية. تهتم شركات النفط بخفض التكاليف وزيادة كفاءة الإنتاج والسلامة العامة باستخدام مؤشرات الأداء الرئيسية ومراقبة حالة المعدات وتحقيق أقصى قدر من الكفاءة. انظر إلى تحديات الصناعة الرئيسية للتحول إلى الرقمنة، حيث يمثل معمل الغاز في العثمانية أكبر المصانع لمعالجة الغاز في المملكة العربية السعودية، ويعمل بحلول إنترنت الأشياء والذكاء الاصطناعي لتحسين الإنتاجية والموثوقية بدون طيار وتخزين سحابي.
صفحة ٣١٢
انظر إلى برنامج كاب كاربون. هو مدينة ذكية افتراضية وبيئة محسوبة لشبكة مستشعرات لاسلكية لإنترنت الأشياء، ويمكن استخدامه لتصميم وإنشاء تمثيل شبكات إنترنت الأشياء والمكونة من عقد وأجهزة وأحداث. يوفر المحاكي أدوات لتكوين الشبكات واختبارها وتحسينها، وقد تم تضمن البروتوكولات الشائعة مثل زيجبي ولورا وواي فاي، بالإضافة إلى استخدام خريطة الشارع المفتوح كواجهة لإجراء عمليات المحاكاة. بعد إنشاء الشبكة، يمكنك استخدام كاب كاربون لبرمجة وحدة تحكم أردوينو، ويمكن تجريبها على أجهزة حقيقية عبر البرمجة النصية. تستخدم العقد البرمجة الخاصة بلغة البرمجة النصية سنسكريبت، مع دعم لغة البايثون في هذه الوحدة.
صفحة ٣١٣
انظر إلى خطوات تنزيل كاب كاربون وتشغيله. افتح متصفحك وقم بتنزيل الملف من الرابط الموجود في الصفحة. افتح مستكشف الملفات وابحث عن الملف الذي تم تنزيله في مجلد التنزيلات. اضغط بزر الفأرة الأيمن على الملف واختر استخراج الكل. اختر سطح المكتب الخاص بك وجهة للاستعراض، واضغط على استخراج. ابحث عن المجلد المستخرج في سطح المكتب وافتحه. اضغط ضغطاً مزدوجاً على برنامج كاب كاربون لبدء البرنامج. تأكد من تثبيت جافا على جهاز الحاسب الخاص بك حتى يعمل برنامج كاب كاربون بشكل صحيح.
صفحة ٣١٤
انظر إلى نافذة برنامج كاب كاربون ويندوز. عند فتحك للبرنامج ستلاحظ نافذتين، النافذة الرئيسية التي تحتوي على الخريطة ووحدة التحكم، وتتكون من شريط القوائم، وشريط الأدوات، وقائمة المتغيرات، والخريطة، وشريط الحالة. تستخدم وحدة التحكم لطباعة الرسائل التي أنشئت بواسطة المحاكاة، ولإخراج رسائل الأخطاء لمساعدة المستخدم على تصحيح الخطأ في البرامج النصية.
صفحة ٣١٥
انظر إلى بدء الاستخدام في كاب كاربون. ستنشئ في هذا الدرس محاكاة بسيطة لعقدة إنترنت أشياء تطبع رسائل لتعتاد على استخدام بيئة كاب كاربون، وفي البداية ستنشئ مشروعاً جديداً. لإنشاء مشروع جديد، اضغط على مشروع جديد من شريط الأدوات، واختار الموقع الذي تريده لحفظ المشروع، ثم اكتب اسم المشروع في حقلي اسم الملف، ثم اضغط على حفظ.
صفحة ٣١٦
انظر إلى طريقة إضافة عقدة. يمكنك في شريط الأدوات العثور على الكائنات المختلفة التي ستستخدمها في مشاريعك، والتي ستنتج إما إشارات وتتواصل مع بعضها، أو تنفذ إجراءات معينة. اضغط على عقدة إنترنت أشياء من شريط الأدوات، واضغط على الخريطة لإضافة العقدة، والتي يمكن وضعها على الخريطة، ويمكن إعطاؤها مقطعاً برمجياً لتشغيلها. العقد هي اللبنات الأساسية لتكوين كاب كاربون، ويُعرض في العقدة المُعرَّف الخاص بها مع دائرتين حولها، ودائرة داخلية تشير إلى نصف قطر المستشعر المُستخدَم للكشف عن المستشعرات، ودائرة خارجية تكشف عن الأجهزة اللاسلكية مثل العقد الأخرى. انظر إلى إنشاء المقطع البرمجي، حيث ستقوم بإنشاء مقطع برمجي بسيط يطبع رسالتين ذاتيتين بالتناوب على العقدة، مع التأكد من استخدام المسافة البادئة المناسبة داخل التكرار حتى يعمل المقطع البرمجي بشكل صحيح.
صفحة ٣١٧
يجب عليك أولاً تضمين مكتبة تايم في البايثون، وسستخدم دالة سليب المدمجة لتأخير عملية الطباعة. يجب تضمين التعليمات البرمجية للعقدة داخل التكرار وايلي نود لوب، ويمكن للعقدة الطباعة الذاتية باستخدام دالة نود برنت، ويمكنها السكون، أي ألا تفعل شيئاً، باستخدام دالة تايم سليب كمعامل للرسالة المراد طباعتها على شكل نص. على سبيل المثال، نود برنت هلو وورلد، وتأخذ دالة سليب كمعامل عدد موجب يشير لعدد الثواني التي تريدها للعقدة ليتم التأخير الزمني، وسينفذ سكون للعقدة لمدة ثلاث ثوان. ستطبع العقدة في برنامجك كلمة هلو، ثم تنتظر لمدة ثانية واحدة، وتنتظر مرة أخرى لمدة ثانية واحدة، ثم تبدأ مرة أخرى من البداية بلا توقف ما لم يتم إنهاء المحاكاة.
صفحة ٣١٨
انظر إلى إدراج المقطع البرمجي وتشغيل المحاكاة. اضغط على العقدة، واضغط على علامة تبويب ديفايس باراميتار معامل في قائمة معامل، واضغط على صندوق سكريبت فايل ملف البرنامج. من القائمة المنسدلة، اختر المقطع البرمجي هلو باي، واضغط على الزر الموجود على اليمين لإدراج المقطع البرمجي في العقدة. اضغط على حفظ المشروع من شريط الأدوات، ومن شريط الأدوات اضغط على رن آي أو تي سيميوليشن تشغيل محاكاة إنترنت الأشياء. ولإيقاف المحاكاة، اضغط على زر ستوب آي أو تي سيميوليشن إيقاف محاكاة إنترنت الأشياء.
صفحة ٣١٩
انظر إلى حالات المحاكاة. كما هو متوقع، فإن العقدة ستتناوب في طباعة النصين هلو وورلد لمدة ثانية واحدة لكل منهما. تظهر الخريطة العقدة الدائرية وعليها النص المطبوع داخل حدود التغطية الخاصة بالمستشعر.
صفحة ٣٢٠
انظر إلى التمرين الأول والثاني. في السؤال الأول، حدد الجملة الصحيحة والجملة الخاطئة فيما يلي، واقرأ كل عبارة بدقة لتقرر إن كانت حقيقة تقنية أم لا؛ مثل عبارة لا يمكن استخدام مراقبة البيانات لزيادة كفاءة المعدات بشكل عام، أو إمكانية دمج تقنية التشغيل وتقنية المعلومات في قطاعات التصنيع. في السؤال الثاني، صنف تقنيات إنترنت الأشياء الرئيسة التي ستغير عمليات التصنيع التقليدية بناءً على ما درسناه في بداية الدرس عن التصنيع القائم على البيانات والحوسبة الطرفية وتقارب التقنيات.
صفحة ٣٢١
انظر إلى التمرينين الثالث والرابع. في السؤال الثالث، قدم تحليلاً لكيفية تعرض المصانع المتصلة بأنظمة إنترنت الأشياء للهجمات الإلكترونية، وفكر في الثغرات الأمنية الناتجة عن تقارب شبكة المصنع مع شبكات تقنية المعلومات. في السؤال الرابع، صف مدى مساهمة الحوسبة الطرفية في المصانع المتصلة في تحسين كفاءتها وقدرتها الإنتاجية عبر معالجة البيانات محلياً قرب الآلات وتقليل مشاكل التخزين والأعطال.
صفحة ٣٢٢
انظر إلى التمارين الخامسة والسادس والسابع. في السؤال الخامس، اذكر كيفية استخدام حلول إنترنت الأشياء الصناعية الذكية لتحسين عمليات في صناعة النفط والغاز مثل مراقبة حالة المعدات وزيادة كفاءة العمليات. في السؤال السادس، أنشئ عقدة في برنامج كاب كاربون واكتب برمجتها بحيث يكون هناك تكرار يجعل العقدة تطبع الرسالة أ لمدة ثانية واحدة، وب لمدة ثانتين، وج لمدة ثلاثة ثوان، وقم برمجة العقدة وتشغيل المحاكاة. في السؤال السابع، أنشئ عقدتين في برنامج كاب كاربون واكتب برمجتهما بواسطة البايثون، حيث سيرض كل مقطع برمجي رسالة بلينك متكررة، وسترسل كل عقدة في كل مرة رسالة عندما تكون الأخرى غير نشطة، ثم قم برمجة العقدتين وتشغيل المحاكاة.
