Làn sóng công nghệ 4.0 đã và đang tiếp cận đến mọi lĩnh vực đời sống, đặc biệt là sản xuất kinh doanh. Nhờ các giải pháp thông minh việc “sản xuất thông minh“, “số hóa sản xuất”, “tự động hóa sản xuất” đã giúp các doanh nghiệp ngày càng phát triển, đạt nhiều thành công. Cùng tìm hiểu về sản xuất thông minh qua bài viết sau để biết được cách đã giúp các doanh nghiệp đạt được thành công nhờ ứng dụng tiên phong ra sao.
1. Sản xuất thông minh là gì?
Sản xuất thông minh, tiếng anh là smart manufacturing đang được xem là xu hướng mới cho nền sản xuất công nghiệp tương lai. Sản xuất thông minh tập trung vào việc kết hợp công nghệ thông tin và công nghệ sản xuất tự động, tối ưu hóa để đáp ứng được sự thay đổi và chuyển biến trên thị trường.
Smart manufacturing mang tính chuyển đổi, tác động triệt để đến hiệu suất của hệ sinh thái sản xuất thông qua những cải tiến có thể đo lường được trong các lĩnh vực như: tốc độ, sự nhanh nhẹn, chất lượng, thông lượng, chi phí/ lợi nhuận, an toàn, độ tin cậy của tài sản và năng suất năng lượng. Do đó, cải thiện khả năng sinh lời, từ đó tăng tốc đầu tư vào đổi mới.
Sản xuất thông minh giúp doanh nghiệp sản xuất theo quy trình, tăng độ chính xác, dễ dàng kiểm soát dữ liệu dựa trên hệ thống máy móc điều khiển. Quá trình sản xuất thông minh này được dựa trên các ứng dụng và thiết bị được tích hợp từ tự động hóa công nghiệp automation, kết nối vạn vật công nghiệp Industrial Internet of Thing IIoT, IT, dịch vụ đám mây, mô hình 3D,…
2. Tính năng nổi bật của nhà máy sản xuất thông minh
- Linh hoạt theo thời gian thực trong các công đoạn của dây chuyền sản xuất thông minh, không bị gián đoạn quy trình bởi các tác động xung quanh.
- Tự động hóa ở mức dung cao.
- Giao tiếp đa chiều giữa các thiết bị được kết nối trong cùng một hệ thống.
- Quản lý tự động, chỉ sử dụng các phần mềm và chính sách kỹ thuật số.
- Phân tích và cung cấp dữ liệu, khả năng hiển thị về tình trạng của các thiết bị để đưa ra dự đoán, ngăn ngừa sự cố xảy ra.
- Hệ thống mở, có thể tương tác với nguồn dữ liệu thông suốt.
- Bảo mật đầu cuối dọc theo toàn bộ nguồn dữ liệu.
3. Lợi ích của sản xuất thông minh cho doanh nghiệp
- Loại bỏ sự lãng phí trong sản xuất: Khi thiết lập các thiết bị hoạt động đúng cách thì sẽ tạo ra dung sai càng nhỏ. Khắc phục được việc làm sai làm lại sản phẩm, giảm đi lượng phế liệu được thải ra.
- Hỗ trợ công tác quản lý: Các thiết bị, máy móc được áp dụng với công nghệ tạo thành một hệ thống quản lý. Có thể trực tiếp giám sát tình trạng sản xuất mà không cần thông qua những báo cáo, tập trung hơn vào công việc.
- Kiểm soát chi phí: Các giai đoạn đã được tối ưu hóa bằng máy móc, giảm đi được lượng nhân công ở nhiều giai đoạn không cần thiết. Robot công nghiệp và các thiết bị tự động sẽ hoạt động phối hợp cùng con người mang lại hiệu quả tốt nhất. Chi phí đầu tư thấp do với dự tính lâu dài.
- An toàn cho công nhân: Con người sẽ hạn chế được những công việc, những giai đoạn nguy hiểm. Đảm bảo được an toàn cho người lao động vì hạn chế được những tác động trực tiếp.
- Tối ưu hóa năng suất: Các máy móc có thể hoạt động ở thời gian dài, hoạt động liên tục mà không cần nghỉ ngơi, tối thiểu downtime trong sản xuất. Đảm bảo được quy trình làm việc mà hoạt động sản xuất ổn định. Nhờ vào đó mà năng suất cũng sẽ cao hơn.
- Hợp lý hóa quy trình sản xuất: Sản xuất theo quy trình, có độ chính xác cao, dễ dàng kiểm soát dữ liệu, thực hiện các giai đoạn gọn gàng.
4. Phạm vi ứng dụng tự động hóa sản xuất thông minh
Sản xuất thông minh bao gồm sự phát triển thông minh của hệ thống quản lý, điều hành được số hóa trên 3 nội dung:
- Quản lý vòng đời sản phẩm (PLM) tích hợp thông tin trên toàn bộ chuỗi giá trị sản xuất từ giai đoạn ý tưởng thiết kế – phát triển sản phẩm (ideation), qua thực hiện sản xuất (realization) cho tới giai đoạn sử dụng (utilization) bao gồm các dịch vụ hỗ trợ đối với sản phẩm và máy móc – nhà xưởng.
- Quản lý hoạt động sản xuất (MOM) số hóa quá trình hoạt động sản xuất từ việc thu thập dữ liệu sản xuất phát sinh, tối ưu hóa việc lập kế hoạch và lịch trình sản xuất, đến bảo đảm chất lượng sản xuất và cung cấp thông tin minh bạch cho quản lý điều hành.
- Tự động hóa (AUTOMATION) hay Điều khiển tự động bằng các công nghệ làm giảm sự can thiệp của con người vào các quy trình sản xuất, thông qua việc xác định trước các tiêu chí quyết định, các mối quan hệ của quy trình phụ và các hành động liên quan – và thể hiện những xác định trước đó trong phần mềm quản lý máy móc.
5. Công nghệ sản xuất nổi bật trong nhà máy sản xuất thông minh
5.1 Internet vạn vật IoT
Internet of Things hay Internet vạn vật IoT là hệ thống kết nối tất cả các thiết bị vật lý bằng internet, cho phép các thiết bị thu thập và chia sẻ dữ liệu, thông tin mà không cần đến sự tham gia của con người.
IoT là một công cụ hỗ trợ đắc lực doanh nghiệp lập kế hoạch sản xuất, kiểm soát, phân tích và tối ưu các quy trình theo cách tốt hơn bằng cách tạo ra một mạng lưới kết nối giữa máy móc, hệ thống, thiết bị và con người. Dữ liệu được tạo ra từ mạng kết nối này sẽ cung cấp cho các công ty sản xuất nhiều cơ hội tiềm năng như cải thiện hoạt động, nâng cao trải nghiệm của khách hàng và củng cố chuỗi cung ứng.
5.2 Tự động hóa quy trình bằng Robot (RPA)
RPA là viết tắt của Robot Process Automation – tự động hóa quy trình bằng robot. Đây là công nghệ được tạo ra để bắt chước hành động của con người và thay thế con người trong các tác vụ lặp đi lặp lại nhằm tăng hiệu quả công việc trong môi trường độc hại, những nơi làm việc nguy hiểm và mang lại năng suất làm việc cao vì robot không bao giờ ngủ, không mệt mỏi.
5.3 Công nghệ in 3D
Công nghệ in 3D là ứng dụng tiêu biểu trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0. In 3D cũng được đánh giá là một trong những công nghệ linh hoạt nhất, giúp các doanh nghiệp sản xuất tiết kiệm nhiều thời gian, công sức và tiền bạc.
Áp dụng nguyên lý đắp chồng lớp để tạo sản phẩm, công nghệ in 3D cho phép sản xuất các mô hình có hình dạng phức tạp dưới dạng 3D, điều này cắt giảm phế liệu và tạo nhanh sản phẩm thử nghiệm theo yêu cầu.
5.4 Digital Twin
Công nghệ Digital Twins sử dụng kết nối tốc độ cao như 5G để tạo ra một “bộ đôi” của một vật thể/thiết bị theo thời gian thực. Digital Twin bắt chước hoạt động, trạng thái, từ đó có thể xác định vấn đề bảo trì tiềm ẩn trước khi chúng xảy ra.
5.5 AI Trí tuệ nhân tạo
Trí tuệ nhân tạo AI được sử dụng trên các camera máy quét sản phẩm sẽ giúp tìm ra các sản phẩm lỗi NG, hoặc sản xuất không đúng quy cách. Kết quả này có được thông qua việc công nghệ AI thu thập dữ liệu, học các mô hình sản phẩm hoàn chỉnh từ đó đối chiếu với các sản phẩm chạy qua dây chuyền sản xuất nhằm phát hiện ra các sản phẩm không đạt chất lượng.
Bằng cách ứng dụng khả năng tự học của trí tuệ nhân tạo vào quy trình sản xuất, doanh nghiệp có thể tiến tới bỏ quy trình kiểm tra chất lượng bằng con người, từ đó tiết kiệm đáng kể thời gian làm việc thủ công và thay vào đó là tập trung vào các công việc mang tính chất sáng tạo.
5.6 Công nghệ AR
AR là viết tắt của Augmented Reality – công nghệ thực tế ảo tăng cường. AR được ứng dụng trong sản xuất, giúp tiết kiệm thời gian và tăng trải nghiệm về quá trình đào tạo cho nhân viên.
5.7 Big Data
Big Data là mô hình dữ liệu cung cấp thông tin cho một doanh nghiệp trên cơ sở hàng ngày. Các chỉ số, tính toán, dự báo về thị trường, độ hiệu quả của chiến lược sẽ giúp doanh nghiệp điều chỉnh phù hợp với các đối tác, đại lý của mình. Big Data được xử lý để trở thành nguồn ý tưởng cho những điều chỉnh, đổi mới về giá, chất lượng thành phần và độ tin cậy của sản phẩm.
6. Các cấp độ phát triển của nhà máy sản xuất thông minh
Các nhà máy thông minh cũng được xây dựng tho mô hình theo chuẩn công nghiệp IEC theo 5 cấp bậc từ 0-4:
Cấp độ 0 và cấp độ 1: Là các thiết bị cảm biến, thiết bị điều khiển, các thiết bị tham gia trực tiếp vào quá trình sản xuất.
Cấp độ 2: Hệ thống theo dõi và điều khiển tự động hóa
- SCADA: hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu.
- DCS: hệ thống điều khiển thiết bị phân tán.
- PLC: hệ thống điều khiển cho phép lập trình.
Cấp độ 3: Các hệ thống cao cấp hơn dùng để theo dõi và điều khiển bao quát các hoạt động
- MES: Hệ thống điều khiển quy trình và dây chuyền sản xuất, điều phối nguồn lực và các công cụ sản xuất, theo dõi phân tích lô hàng, kiểm soát chất lượng.
- LIMS: hệ thống quản lý thông tin thí nghiệm sản xuất sản phẩm.
Cấp độ 4: Đây là các hệ thống dùng để quản trị doanh nghiệp
- ERP: hệ thống hoạch định nguồn lực doanh nghiệp
- CRM: hệ thống quản lý quan hệ khách hàng.
- SCM: hệ thống quản lý chuỗi cung ứng.
- PLM: hệ thống quản lý vòng đời sản phẩm.
Sản xuất thông minh là bước tiến vượt bậc giúp doanh nghiệp hiện đại hóa quy trình sản xuất và nâng cao năng lực cạnh tranh trong thị trường toàn cầu. Không chỉ mang lại hiệu quả cao hơn, chuyển đổi sang sản xuất thông minh còn giúp doanh nghiệp linh hoạt thích ứng với biến động của thị trường và nhu cầu của khách hàng. Sản xuất thông minh sẽ trở thành nền tảng vững chắc, giúp doanh nghiệp phát triển bền vững và tạo ra giá trị vượt trội trong thời đại công nghiệp 4.0.
Bài viết liên quan:
