Sản xuất thông minh- xu hướng sản xuất tương lai

Làn sóng công nghệ vào cuối thế kỉ 19 đã đem lại sự tăng trưởng nhanh chóng về sản lượng sản xuất. Các công nghệ mới, gồm có máy tính cá nhân (PC), bộ điều khiển số học (NC) , bộ PLC và sản xuất với sự hỗ trợ của máy tính (CAM), kết hợp với những ý tưởng mới cải tiến quy trình như Kiểm soát chất lượng tổng thể (TQM), Sản xuất vừa phải (Just-In-Time) và 6 Sigma đã nâng tầm sản lượng và hiệu quả ở nhiều ngành sản xuất.

Ngày nay, chúng ta tiếp tục được tận hưởng thêm nhiều giá trị nhờ ứng dụng 4.0 trong công nghiệp, kết hợp các công nghệ mới và cải tiến phương tiện quản lý. Thế hệ nhà máy thông minh ra đời tạo nên hình thức sản xuất mới: sản xuất thông minh. Và Cách mạng công nghiệp lần này sẽ ứng dụng 4.0 trong công nghiệp sâu rộng hơn.

1. Sản xuất thông minh là gì ?

Sản xuất thông minh là quá trình sản xuất sản phẩm dựa trên sự tích hợp Tự động hóa công nghiệp Automation, Kết nối vạn vật công nghiệp IIoT và Công nghệ thông tin IT, gồm có dịch vụ đám mây, mô hình 3D, điều khiển bằng điện thoại, trí tuệ nhân tạo và tích hợp đa nền tảng. Sản xuất thông minh là bước đi làm thay đổi hoàn toàn ngành công nghiệp sản xuất hàng hóa.

Những nhà máy thông minh được nhìn nhận là những trung tâm tiến bộ kĩ thuật mang lại lợi nhuận, cho phép ứng dụng 4.0 trong công nghiệp trở nên khả thi.

Lấy ví dụ một quá trình sản xuất trong nhà máy thông minh bao gồm những bước sau:

(a) thông tin cấu hình sản phẩm được truyền tới các máy móc trong nhà máy thông minh thông qua sóng vô tuyến

(b) các máy móc lắp ráp và kiểm tra chọn chương trình phù hợp dựa trên thông tin sản phẩm nhận được

(c) các sản phẩm lỗi được đưa ra khỏi dây chuyền lắp ráp thông thường và chuyển tới khu sửa chữa sai sót. Các sản phẩm lỗi được camera nhận diện và truyền tín hiệu cho dây chuyền thông qua mạng lưới kết nối vạn vật công nghiệp IIoT

(d) thông tin sản phẩm lỗi được nhắn tới hệ thống chất lượng của nhà máy thông minh

(e) yêu cầu tài nguyên sản xuất mới và sửa chữa sản phẩm lỗi được tính toán, báo cáo và tài nguyên được vận chuyển đến máy móc tự động thông qua những phương tiện tự hành.

sản xuất thông minh sử dụng phương tiện tự hành để vận chuyển

Sản xuất thông minh sẽ ứng dụng nhiều thiết bị tự hành phục vụ sản xuất

2. Mục tiêu ứng dụng 4.0 trong công nghiệp : sản xuất thông minh

Ứng dụng 4.0 trong nghiệp có đích đến là sản xuất thông minh. Cụ thể hơn bao gồm:

- Hỗ trợ các dịch vụ và mô hình kinh tế bao gồm cá thể hóa sản phẩm và cung cấp sản phẩm đi kèm dịch vụ.

- Nhận được dữ liệu từ các thiết bị có sử dụng các chuẩn bảo mật, để phân tích và tổng hợp, tức tận dụng kết nối vạn vật công nghiệp IIoT

- Tham gia trực tiếp vào quá trình phân tích, khai thác dữ liệu và cải tiến những tiến trình có tính lặp lại. Từ đó kích hoạt những thay đổi trong lập trình hay bảo dưỡng các thiết bị.

- Cho phép tự động hóa nhiều hơn và phân phối nhiều quyết định hỗ trợ tại cấp độ sản xuất. Những máy móc trong nhà máy thông minh được trang bị những khả năng xử lí riêng và tính kết nối với với hệ điều hành doanh nghiệp

- Quảng bá việc sử dụng các tiêu chuẩn kết nối máy- máy và ứng dụng- ứng dụng để đơn vị sản xuất ở mọi quy mô và mọi ngành có thể truy cập được các tính năng nâng cao với mức chi phí chấp nhận được và độ phức tạp vừa phải trong triển khai.

3. Nền tảng công nghệ sản xuất thông minh

Để đạt được những mục tiêu trên cho cuộc cách mạng sản xuất thông minh, chúng ta cần áp dụng những nền tảng công nghệ sau :

- Máy móc thông minh và robot thế hệ mới : Máy móc thông minh kết nối với hệ thống sản xuất và thể hiện một cấp độ mới của sự tự động. Những máy móc này nhận diện được các đặc tính sản phẩm và có các thông tin đánh giá. Từ đó, chúng ra quyết định và giải quyết vấn đề mà không cần sự can thiệp của con người. Robot với các cảm biến tăng cường, sự khéo léo và trí tuệ nhân tạo có thể thực hiện nhiệm vụ không cần lập trình trước. Bởi trong nhà máy thông minh, máy móc ro bot học từ kinh nghiệm. Các cảm biến sẽ giúp chúng nhận thức môi trường và an toàn hơn nếu có con người ở gần đó.

kết nối vạn vật công nghiệp IIoT là xương sống cho nhiều ngành công nghiệp

Kết nối vạn vật công nghiệp là xương sống nhiều ngành công nghiệp

- Kết nối vạn vật công nghiệp IIoT : Các thiết bị sản xuất với kết nối mạng và kết nối internet - từ máy tính bảng cho tới các cảm biến- được nhúng trong bộ điều khiển tự động ở các máy móc thông minh là những nhân tố năng động tham gia vào quá trình sản xuất tự điều chỉnh hướng sự kiện.

- Các phần mềm, hệ thống tích hợp doanh nghiệp: thống nhất dữ liệu và hành vi các robot. Máy móc cũng trở nên thông minh hơn thông qua học tập kiến thức mới từ khai thác những dữ liệu được thu thập.

Chúng ta sẽ hưởng lợi từ thành quả của robot, máy móc thông minh, kết nối vạn vật công nghiệp IIoT và các phần mềm sẽ sử dụng trong nhà máy thông minh. Thực tế hành trình xây dựng thế hệ nhà máy thông minh vẫn còn gặp nhiều thách thức. Vẫn còn thiếu hụt nhiều điều kiện thuộc nhiều lĩnh vực để đạt mức độ kết nối vạn vật công nghiệp IIoT trong quy trình sản xuất. Các tổ chức quốc tế như MESA, IIC,... vẫn đang nỗ lực vượt qua những trở ngại. Sản xuất thông minh với những nhà máy tự động vận hành không còn nằm trong những câu chuyện giả tưởng mà sẽ là tương lai ngành sản xuất.

Bài viết bạn nên xem