چشم‌انداز مدیریت صنعتی

چشم‌انداز مدیریت صنعتی

نقش فناوری های صنعت 4.0 در ارتقای تاب آوری شبکه توزیع برق: رویکرد ترکیبی نگاشت شناختی فازی و شبکه اعتقادی بیزین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مدیریت صنعتی، دانشکده مدیریت و اقتصاد، دانشگاه تربیت مدرس
2 کارشناس ارشد مدیریت تکنولوژی ، گروه مدیریت صنعتی، دانشکده مدیریت و اقتصاد، دانشگاه تربیت مدرس
3 مدیرعامل شرکت توزیع برق گیلان
10.48308/jimp.2026.242941.1679
چکیده
مقدمه و اهداف: صنعت برق به‌عنوان یکی از زیربنایی‌ترین ارکان توسعه اقتصادی، اجتماعی و صنعتی کشورها، نقشی تعیین‌کننده در پایداری خدمات عمومی و رشد اقتصادی ایفا می‌کند. این صنعت برای مقابله با اختلالات ناشی از تغییرات اقلیمی، بلایای طبیعی، حوادث فنی، خطاهای انسانی و تهدیدهای سایبری، نیازمند برخورداری از سطح بالایی از تاب‌آوری است. هم‌زمان، با ظهور فناوری‌های انقلاب صنعتی 4.0 فرصت‌های نوینی برای پایش هوشمند، کنترل بهینه، تصمیم‌گیری پیش‌بینانه و کاهش ناپایداری‌های شبکه فراهم شده است. با وجود این ظرفیت‌ها، در پیشینه پژوهش به سازوکار دقیق اثرگذاری این فناوری‌ها بر تاب‌آوری شبکه پرداخته نشده است. و همچنین مطالعه ساختارمندی حول بررسی تاثیر ارتقای بلوغ هر یک از فناوری‌های مذکور بر تاب‌آوری شبکه صورت نگرفته است. از این رو، هدف اصلی این مطالعه مدلسازی و تحلیل تأثیر فناوری‌های کلیدی صنعت 4.0 بر تاب‌آوری شبکه توزیع برق و سنجش احتمال بهبود تاب آوری شبکه در سناریوهای مختلف ارتقای بلوغ فناوری‌ها است.

روش ها: در پژوهش حاضر از رویکرد ترکیبی نگاشت شناختی فازی و شبکه اعتقادی بیزین استفاده شده است تا در مرحله نخست مدل علّی اثرگذاری فناوری‌های صنعت 4.0 بر تاب‌آوری شبکه توزیع برق شناسایی شود و سپس امکان تحلیل احتمالاتی و سناریومحور فراهم آید. پس از مرور پیشینه و تنظیم پروتکل مصاحبه بر اساس رویه نگاشت شناختی فازی فناوری‌های اثرگذار بر تاب‌آوری شبکه توزیع و مکانیزم علّی اثرگذاری آنها در قالب نقشه‌های ذهنی خبرگان استخراج شد. پس از ادغام نقشه‌های انفرادی، نگاشت شناختی فازی نهایی بدست آمد. با اعمال تغییراتی از جمله تبدیل پارامترهای امکانی نگاشت شناختی فازی به جداول احتمال شرطی نگاشت نهایی به مدل علّی شبکه بیزین تبدیل شد و احتمالات پسین محاسبه گردید. و در نهایت رفتار احتمالاتی تاب‌آوری شبکه در برابر تغییرات سطح بلوغ فناوری‌ها در قالب شش سناریو تحلیل شود. همچنین تحلیل حساسیت انجام شد تا مشخص شود کدام متغیرها بیشترین تأثیر را بر تغییرات احتمالی تاب‌آوری دارند.

یافته ها: نتایج پژوهش نشان می‌دهد فناوری‌هایی چون اینترنت اشیا و تحلیل کلان‌ داده‌ با فراهم‌سازی داده‌های دقیق و لحظه‌ای، و هوش مصنوعی با پیش‌بینی وضعیت‌های بحرانی و ارائه تصمیم‌های سریع نقش تعیین‌کننده‌ای در بهبود تاب‌آوری دارند. همچنین رباتیک با تسهیل تعمیرات خودکار و کاهش وابستگی به مداخله انسانی در شرایط بحران، بیشترین اثرگذاری را بر سرعت بازیابی نشان می‌دهد. نتایج تحلیل سناریوها بیانگر آن است که ارتقای بلوغ هر یک از فناوری‌های اینترنت اشیا، تحلیل کلان‌داده، هوش مصنوعی یا رباتیک به‌صورت مستقل، نمی‌تواند تغییر زیادی در سطح تاب‌آوری شبکه ایجاد کند. با این حال، تحلیل شبکه بیزین در سناریوی ارتقای هم‌زمان بلوغ همه فناوری‌ها نشان داد که هم‌افزایی آن‌ها در مقایسه با توسعه انفرادی هر فناوری، تأثیر بیشتری بر بهبود شاخص‌های کلیدی تاب‌آوری دارد. به‌گونه‌ای که احتمال قرار گرفتن شبکه در سطوح «متوسط» و «زیاد» نسبت به سناریوی پایه افزایش قابل توجهی می‌یابد.

نتیجه گیری: به‌طور کلی، این مطالعه نشان می‌دهد که ارتقای تاب‌آوری شبکه توزیع برق نیازمند توسعه هم‌زمان و هماهنگ فناوری‌های صنعت 4.0 است و سرمایه‌گذاری منفرد بر یک فناوری، اثربخشی کافی ندارد. چارچوب ارائه‌شده می‌تواند به‌عنوان ابزاری برای اولویت‌بندی هوشمند سرمایه‌گذاری‌های فناورانه و برنامه‌ریزی راهبردی جهت افزایش تاب‌آوری شبکه مورد استفاده مدیران و سیاست‌گذاران شرکت‌های توزیع برق قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

The Role of Industry 4.0 Technologies in Enhancing the Resilience of Power Distribution Networks: A Hybrid Fuzzy Cognitive Mapping and Bayesian Belief Network Approach

نویسندگان English

khadijeh Mostafaee Dolatabad 1
Nafiseh Efhami 2
Masoud Sadeghi Khomami 3
1 Assistant Professor, Department of Industrial Management, Faculty of Management and Economics, Tarbiat Modares University
2 Master of Science in Technology Management, Department of Industrial Management, Faculty of Management and Economics, Tarbiat Modares University
3 CEO of Guilan Electricity Distribution Company
چکیده English

Introduction: The power industry, as one of the most critical infrastructures underpinning economic, social, and industrial development, plays a decisive role in the sustainability of public services and economic growth. To cope with disruptions caused by climate change, natural disasters, technical failures, human errors, and cyber threats, this industry requires a high level of resilience. At the same time, the emergence of Industry 4.0 technologies has created new opportunities for intelligent monitoring, optimal control, predictive decision-making, and the reduction of network instabilities. Despite these capacities, the existing literature has not adequately addressed the precise mechanisms through which these technologies affect network resilience. Moreover, no structured study has been conducted to examine the impact of improving the maturity level of each of these technologies on network resilience. Therefore, the main objective of this study is to model and analyze the impact of key Industry 4.0 technologies on the resilience of the electricity distribution network and to assess the probability of resilience improvement under different technology maturity enhancement scenarios.

Methods: In the present study, a hybrid approach combining Fuzzy Cognitive Mapping (FCM) and Bayesian Belief Networks (BBN) was employed. In the first stage, the causal model of the effects of Industry 4.0 technologies on the resilience of the electricity distribution network was identified, and subsequently, probabilistic and scenario-based analyses were conducted. Following a literature review and the development of an interview protocol based on the FCM procedure, the technologies influencing the resilience of the distribution network and the causal mechanisms of their effects were extracted through experts’ mental maps. After integrating the individual maps, the final Fuzzy Cognitive Map, with certain modifications, was used as the causal model for the Bayesian network, and posterior probabilities were calculated. Finally, the probabilistic behavior of network resilience under changes in the maturity levels of technologies was analyzed through six scenarios. In addition, sensitivity analysis was conducted to determine which variables had the greatest influence on changes in the probability of resilience.

Findings:The findings indicate that technologies such as the Internet of Things (IoT) and Big Data Analytics, by providing accurate and real-time data, as well as Artificial Intelligence (AI), through predicting critical situations and enabling rapid decision-making, play a decisive role in improving resilience. Furthermore, Robotics, by facilitating automated repairs and reducing dependence on human intervention during crises, demonstrated the greatest impact on recovery speed. The scenario analysis results reveal that independently improving the maturity level of any one of the technologies—IoT, Big Data Analytics, AI, or Robotics—cannot produce a significant change in the level of network resilience. However, Bayesian network analysis under the scenario of simultaneous maturity enhancement of all technologies showed that their synergy, compared with the isolated development of each technology, has a greater effect on improving key resilience indicators. As a result, the probability of the network operating at “medium” and “high” resilience levels increases significantly compared with the baseline scenario.

Conclusion: Overall, this study demonstrates that improving the resilience of the electricity distribution network requires the simultaneous and coordinated development of Industry 4.0 technologies, and that isolated investment in a single technology does not provide sufficient effectiveness. The proposed framework can serve as a tool for the intelligent prioritization of technological investments and strategic planning aimed at enhancing network resilience, and may be utilized by managers and policymakers.

کلیدواژه‌ها English

Resilience
Industry 4.0 Technologies
Bayesian Belief Network (BBN)
Fuzzy Cognitive Mapping (FCM)
Power Distribution Networks

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 23 آبان 1405