الاستفادة من تقنيات النماذج الأولية المتطورة في مجال التصميم الصناعي في ضوء الثورة الصناعية الرابعة

نوع المستند : Original Article

المؤلف

1 أستاذ مساعد بقسم التصميم الصناعى - كلية الفنون التطبيقية - جامعة حلوان

2 قسم تصميم المنتجات - كلية الفنون التطبيقية - جامعة بدرmohamedryead@yahoo.com

المستخلص

توفر الثورة الصناعية الرابعة مجموعة من الفرص الجديدة نتيجة لظهور تقنيات جديدة ومتطورة تمثل إمكانات هائلة للتصميم الصناعي والنماذج الأولية، ويمثل التصميم الصناعى في عصر التحول المستمر والتجارب التكنولوجية فرصا جديدة لتحقيق الابتكارات التكنولوجية الحالية وترجمتها إلى منتجات ملموسة، وإنشاء جسر مباشر بين التكنولوجيا والمجتمع وعالم الإنتاج، ويلعب التصميم دورًا مركزيًا في بيئة التصنيع الجديدة من أجل ضمان الابتكار في تصميم المنتجات وإدارة عملياتها، وذلك بإدخال التقنيات المتطورة مثل النمذجة السريعة والنمذجة الرقمية والواقع المعزز والواقع الافتراضي للنماذج الأولية وتطوير المنتجات فى برنامج التصميم، مما يسمح بإنشاء منتجات عالية المرونة بتكلفة معقولة.
ومن هنا جاءت فكرة البحث الذي يسعى إلى تعظيم الاستفادة من تلك التقنيات الجديدة والمتطورة للنماذج الاولية وتصنيفها وامكانيات تطبيقها فى مجال التصميم الصناعى، حيث يتيح الجمع بين النماذج الأولية المادية والافتراضية أو المعززة إنشاء منتجات ذكية تتسم بالمرونة وتوفر عرضاً واقعياً لمظهر المنتج وسلوكه. وقد تم تناول الثورة الصناعية الرابعة من خلال توضيح مفهومها والتقنيات التى تقوم عليها، ثم الانتقال إلى استكشاف أنواع تكنولوجيات النماذج الأولية الجديدة والمتطورة فى ضوء تكنولوجيات الثورة الصناعية الرابعة تمهيداً للوصول إلى وضع تصنيف تلك التكنولوجيات تمهيداً للاستفادة منها وتطبيقها فى مراحل برنامج تصميم وتطوير المنتجات فى مجال التصميم الصناعى، حيث يؤدى تبنى تلك التقنيات الجديدة والمتطورة والاستفادة منها فى مجال التصميم الصناعى إلى خلق بيئات تصميمية أكثر تعاوناً بين فريق التصميم، بالإضافة إلى تدعيم إسراع عمليات تصميم وتطوير المنتجات، ودعم القدرة التنافسية للشركات فى سوق العمل.

الكلمات الرئيسية


1-     Abdulrahman, H. (2021, November 20). أدوات التحكم بالواقع الافتراضي. موقع الأكاديمية بوست. https://elakademiapost.com/أدوات-التحكم-بالواقع-الافتراضي/
2-     Anderl, R. (2014). Industry 4.0—Advanced Engineering of Smart Products and Smart Production.
3-     Andrade, A. (2022, August 9). The 3 Levels of the Digital Twin Technology. Vidya. https://vidyatec.com/blog/the-3-levels-of-the-digital-twin-technology-2/
4-     Arjomandi Rad, M. (2022). Data-driven and real-time prediction models for iterative and simulation-driven design processes.
5-     Botin, D., Adriana Simona, M., Peimbert-García, R., Ramírez Moreno, M. A., Ramirez-Mendoza, R. A., & Lozoya-Santos, J. (2022). Digital Twin Technology Challenges and Applications: A Comprehensive Review. Remote Sensing, 14, 1335. https://doi.org/10.3390/rs14061335
6-     Bouchard, J. (2016). Digital Twins: Identical, But Different. https://www.oliverwyman.com/our-expertise/insights/2016/oct/digital-twins.html
7-     Bryden, D. (2014). CAD and Rapid Prototyping for Product Design. Laurence King Publishing.
8-     Castello, A. (2021, January 11). End-to-End Product Realization: PD Process Wrap Up. Intelligent Product Solutions. https://intelligentproduct.solutions/process-blog/process-series-wrap-up/
9-     Corporation, M. (n.d.). ما الواقع المعزز (AR) | Microsoft Dynamics 365. Retrieved 29 November 2022, from https://dynamics.microsoft.com/ar-sa/mixed-reality/guides/what-is-augmented-reality-ar/
10-   Dow, K. (2022, November 11). What Is the Difference Between VR vs. AR vs. MR vs. XR? METAFLIX. https://www.metaflix.com/what-is-the-difference-between-vr-vs-ar-vs-mr-vs-xr/
11-   Fast-Berglund, Å., Gong, L., & Li, D. (2018). Testing and validating Extended Reality (xR) technologies in manufacturing. Procedia Manufacturing, 25, 31–38. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2018.06.054
12-   Grieves, M. (2016). Origins of the Digital Twin Concept. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.26367.61609
13-   HAYES, A. (2022, October 29). Augmented Reality (AR) Defined, with Examples and Uses. Investopedia. https://www.investopedia.com/terms/a/augmented-reality.asp
14-   Henrik von Scheel. (n.d.). An inside look at the drivers for Industry 4.0. Nokia. Retrieved 2 November 2022, from https://www.nokia.com/networks/insights/industry-4-0/three-key-drivers-for-success/
15-   Hofbauer, G., Sangl, A., & Engelhardt, S. (2019a). The Digital Transformation of the Product Management Process: Conception of Digital Twin Impacts for the Different Stages 1. INTERNATIONAL JOURNAL OF MANAGEMENT SCIENCE AND BUSINESS ADMINISTRATION, 5, 74–86. https://doi.org/10.18775/ijmsba.1849-5664-5419.2014.54.1005
16-   Hofbauer, G., Sangl, A., & Engelhardt, S. (2019b). The Digital Transformation of the Product Management Process: Conception of Digital Twin Impacts for the Different Stages 1. INTERNATIONAL JOURNAL OF MANAGEMENT SCIENCE AND BUSINESS ADMINISTRATION, 5, 74–86. https://doi.org/10.18775/ijmsba.1849-5664-5419.2014.54.1005
17-   Jian, B. (2020). Origami-based design for 4D printing of deployable structures.
18-   Kress, B. (2019). Meeting the optical design challenges of mixed reality | Electro Optics. https://www.electrooptics.com/analysis-opinion/meeting-optical-design-challenges-mixed-reality
19-   Kumar, A., & Nayyar, A. (2020). si3-Industry: A Sustainable, Intelligent, Innovative, Internet-of-Things Industry. In A. Nayyar & A. Kumar (Eds.), A Roadmap to Industry 4.0: Smart Production, Sharp Business and Sustainable Development (pp. 1–21). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-030-14544-6_1
20-   Laudante, E., & Caputo, F. (2016). Design and Digital Manufacturing: An ergonomic approach for Industry 4.0. https://doi.org/10.4995/ifdp.2016.3297
21-   Mohamed, O. Y., Zahran, A. K. S., & Ryad, M. M. (2022). The Role of Industry 4.0 Technologies in Design Process Management. 12(2), 14.
22-   Mohol, S. S., & Sharma, V. (2021). Functional applications of 4D printing: A review. Rapid Prototyping Journal, 27(8), 1501–1522. https://doi.org/10.1108/RPJ-10-2020-0240
23-   Nunes, M., Pereira, A., & Alves, A. (2017). Smart products development approaches for Industry 4.0. Procedia Manufacturing, 13, 1215–1222. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2017.09.035
24-   Parks, M. (2018). Types of Digital Twins | Mouser. https://eu.mouser.com/applications/digital-twinning-types/
25-   Piromalis, D., & Kantaros, A. (2022). Digital Twins in the Automotive Industry: The Road toward Physical-Digital Convergence. Applied System Innovation, 5(4), Article 4. https://doi.org/10.3390/asi5040065
26-   PricewaterhouseCoopers. (2022, September 15). What does virtual reality and the metaverse mean for training? PwC. https://www.pwc.com/us/en/tech-effect/emerging-tech/virtual-reality-study.html
27-   Printing, R. (2017, August 24). ReCreate3D 3D Printing. Recreate3d.Co.Za. https://www.recreate3d.co.za/recreate3d-3d-printing/
28-   qianw211. (2022, May 25). What is mixed reality? - Mixed Reality. https://learn.microsoft.com/en-us/windows/mixed-reality/discover/mixed-reality
29-   Ryead, M. (2022). Visual literacy approaches to develop the innovative capabilities of industrial design students (Application in Product presentation design course). مجلة العمارة والفنون والعلوم الإنسانية, 7(6), 707–732. https://doi.org/10.21608/mjaf.2022.124244.2671
30-   Salonika, A., Marko, H., Salonika, A., & Marko, H. (2022). New Industrial Sustainable Growth: 3D and 4D Printing. In Trends and Opportunities of Rapid Prototyping Technologies. IntechOpen. https://doi.org/10.5772/intechopen.104728
31-   Scheel, H. von. (2019, May). 2nd wave of Industry 4.0 by Henrik von Scheel 2019. Digital Enterprise Show 2019., Madrid. https://www.researchgate.net/publication/333451078_2nd_wave_of_Industry_40_by_Henrik_von_Scheel_2019
32-   Schreer, O., Pelivan, I., Kauff, P., Schäfer, R., Hilsmann, A., Chojecki, P., Koch, T., Gül, S., Shehu, A., Hu, W., Sabbah, Y., Royan, J., Deschanel, M., Murienne, A., Launay, L., Verly, J., Gallez, A., Grain, S., Gérard, A., … Gaspar, L. (2020). XR4ALL ‐ eXtended Reality for All. 141.
33-   Schwab, K. (2016). The Fourth Industrial Revolution. 172.
34-   Segovia, M., & Garcia-Alfaro, J. (2022). Design, Modeling and Implementation of Digital Twins. Sensors (Basel, Switzerland), 22(14), 5396. https://doi.org/10.3390/s22145396
35-   Sreekanth, S. (2019, January 15). Industry 4.0—The Top 9 Technology Trends. Medium. https://medium.com/@shalinisreekanth/industry-4-0-the-top-9-technology-trends-28c1b3cf1a9a
36-   Srivathsen V. (2019, June 21). Simulation-driven product development. Medium. https://medium.com/@srivathsen/simulation-driven-product-development-3bcb01728e34
37-   Tao, F., Sui, F., Liu, A., Qi, Q., Zhang, M., Song, B., Guo, Z., Lu, S., & Nee, A. (2018). Digital twin-driven product design framework. International Journal of Production Research, 57, 1–19. https://doi.org/10.1080/00207543.2018.1443229
38-   Tatipala, S., Larsson, T., Johansson, C., & Wall, J. (2021). The Influence of Industry 4.0 on Product Design and Development: Conceptual Foundations and Literature Review. In A. Chakrabarti, R. Poovaiah, P. Bokil, & V. Kant (Eds.), Design for Tomorrow—Volume 2 (pp. 757–768). Springer. https://doi.org/10.1007/978-981-16-0119-4_61
39-   Thakar, C. M., Parkhe, S. S., Jain, A., Phasinam, K., Murugesan, G., & Ventayen, R. J. M. (2022). 3d Printing: Basic principles and applications. Materials Today: Proceedings, 51, 842–849. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.06.272
40-   Winter, J. (n.d.). What Is Industry 4.0? Retrieved 3 November 2022, from https://blog.isa.org/what-is-industry-40