מהפכת אוטומציה ו־AI בצמ"ה

באתרי כרייה ענקיים במערב אוסטרליה עובדות משאיות ענק במשקל 250 טונות ללא נהג, ובפרויקט עירוני בשוודיה מופעלים מחפרים חשמליים שקטים המונחים בידי מערכות AI. אלה תרחישי מדע בדיוני אלא פיילוטים פעילים שממחישים כיצד אוטומציה ורובוטיקה יוצרות מהפכה בענף ציוד מכני הנדסי. ציוד כבד כגון דחפורים, מנופים ועגורנים, משאיות פרקיות ומעמיסים, עובר לדיגיטציה, לחשמל ולניהול חכם, ומשנה את תפקידי המפעילים ואת רמת הבטיחות באתר.

חברות כגון קטרפילר (Caterpillar), קומאצו (Komatsu) ווולוו (Volvo Construction Equipment) משקיעות בפיתוח מכונות "חכמות", החל בכלי צמ"ה אוטונומיים וכלה במנופים שמזהים תקלות בעצמם. קטרפילר מפעילה צי של משאיות כרייה אוטונומיות כבר יותר מעשור ומביאה את הידע גם לאתרי בנייה. מערכת ההפעלה קאט קומנד (Cat Command) מאפשרת שליטה מרחוק בדחפורים ובמחפרים, ומפעיל יחיד יכול לנהל כמה כלים בו־בנמן. בניסוי שנעשה במחצבה בצפון אמריקה, צי משאיות אוטונומיות של קטרפילר שיפר את התפוקה ב־30% כמעט לעומת תפעול מאויש.

גם קומאצו, עם יותר מ־500 משאיות אוטונומיות במכרות מפתחת מחפרים שמבצעים חפירה עצמאית, ויש דחפורים ומפלסות בעלי מערכת iMC שמבצעת כוונון אוטומטי ללהב. וולוו מציגה כלים כגון הדחסן האוטונומי CX01 ומשאית חשמלית־אוטונומית TA15 להובלת מטענים ומשקלים עד 15 טונות ללא פליטות. בסין, היצרנית XCMG מפעילה שיירות של משאיות עפר אוטונומיות, ואוסטרליה, מובילה עולמית בתחום, מיישמת מערכות כרייה אוטונומיות בפרויקטים רחוקים של תשתית.

ב־2022 בנתה חברת הבנייה שימיזו (Shimizu) סכר ביפן ללא כוח אדם בשטח כמעט, באמצעות צי של כלים אוטונומיים וכלים המופעלים מרחוק. היא צמצמה את כוח האדם באתר ב־70% בקירוב. בארה"ב מחצבות באריזונה ובטקסס מפעילות צי אוטונומי של קטרפילר וקומאצו, עם תפוקה גבוהה ועמידה עקבית בבטיחות. באירופה נוסו "משאיות התרסקות" אוטונומיות להגנה על צוותי כבישים ללא סיכון הנהג.

טלמטיקה: מהפכת הנתונים של הציוד הכבד

לצד אוטומציה, טלמטיקה, שהיא שילוב טלקומוניקציה ואינפורמטיקה, מספקת שקיפות מלאה לצי. מערכות GPS, חיישנים ודרכי התחברות ותקשורת אלחוטית מעבירים לענן נתונים רציפים על מיקום, עומסים, לחצי הידראוליקה, צריכת דלק ועוד. ב־2023 פעלו בעולם כ־6.8 מיליון כלים עם מערכות טלמטיקה מקוריות. מספר זה צפוי לזנק ל־12 מיליון ב־2028.

היתרונות בולטים וכוללים שיפור ניכר בהפעלת מכונות באמצעות זיהוי כלים שאינם מנוצלים וצמצום זמני ההמתנה והעמידה, תחזוקה חזויה המבוססת על חיישנים שמזהים סדקים, ירידות לחץ או התחממות לפני התהוות תקלה, שיפור בבטיחות ובציות הודות לניטור התנהגות מפעילים, עומסי ציוד וחריגות, וחיסכון בדלק הנובע מהפחתת סרק ומאופטימיזציה של מסלולי העבודה.

בשטח, טלמטיקה צמצמה את כמות התקלות, שיפרה את היעילות והקטינה עלויות. למשל, צי רכבים עירוני בעיר יוסטון שבטקסס השיג חיסכון ניכר כבר בשנה הראשונה.

AI ולמידה ממוחשבת מגבירים את אפקטיביות התחזוקה: מערכות מתקדמות מגיעות לדיוק של יותר מ־90% בחיזוי תקלות שבועות מראש. קבלנים דיווחו על ירידה של עד 87% בכשלים לא צפויים.

סיכוני סייבר ואבטחה

ככל שהציוד נעשה מחובר יותר, כך גדל הסיכון למתקפות סייבר. רכיבי תקשורת, חיישנים, יחידות בקרה וקישורי ענן הם נקודות פגיעות. מחקרים הראו כי מערכות רבות לא תוכננו עם הגנות סייבר בסיסיות. לדוגמה, בקרי רמזורים שידרו מידע לא מוצפן. תרחישים אפשריים הם כיבוי צי שלם באמצעות תוכנת כופרה, הזרמת נתונים כוזבים לכלים אוטונומיים או השתלטות על יחידות טלמטיקה.

אירועים אמיתיים, כגון מתקפת סייבר על מחלקת התחבורה של קולורדו ב־2018, הדגישו את חשיבות חלוקת הרשתות והסגמנטציה, שמנעה קריסה של מערכות התפעול. לצד זאת גופים באירופה חווים מתקפות DDoS על מערכות תחבורה, איום שעלול להתרחב לאתרי בנייה וכרייה עם עליית הקישוריות.

איך לאבטח צי הנדסי אוטונומי? באמצעות הצפנה מלאה בין הכלים, תחנות הבקרה והענן למניעת יירוט או זיוף. שלב קריטי נוסף הוא אימות חזק למשתמשים ולכלים באמצעות סיסמאות ייחודיות ואישורים דיגיטליים. בד־בבד מיישמים ניטור רציף ומערכות IDS לזיהוי חדירות או פקודות חשודות בזמן אמת, וסגמנטציה ומנגנוני Fail-Safe המונעים התפשטות תקיפה ומעבירים כלים למצב בטוח במקרה של חריגה.

כדי שענף הציוד המכני יאמץ ציוד אוטונומי בקנה מידה גדול, עליו לסמוך על המערכות. ביטחון בתחום הסייבר מבטיח למפעילים, למהנדסים ולציבור שהכלים יפעלו רק לפי פקודות לגיטימיות ושהנתונים אמינים. בלעדיו, המהפכה נעצרת. עם הגנות חזקות, אוטומציה נהפכת לשותף אמיתי לעבודה: מכונות מבצעות משימות שחוזרות על עצמן או שעלולות לסכן מפעיל אנושי, והצוותים האנושיים מתמקדים בפיקוח ובקבלת החלטות. ככל שהבנייה והכרייה נעשות מחוברות ותלויות בנתונים, אבטחת מידע וביטחון בתחום הסייבר נהפכים לעמוד תווך שמאפשר לחדשנות לפרוח בבטחה.

לפרטים נוספים