Sản xuất thông minh (SM)
Sản xuất thông minh (SM) là gì?
Sản xuất thông minh (Smart Manufacturing – SM) là một mô hình sản xuất tiên tiến, dựa trên việc sử dụng công nghệ, dữ liệu, và tự động hóa để tối ưu hóa quy trình sản xuất và tạo ra một hệ thống sản xuất linh hoạt và đáp ứng theo thời gian thực. Trong SM, các thiết bị và máy móc trong quy trình sản xuất được kết nối Internet, cho phép giám sát, thu thập dữ liệu, và tương tác với nhau trong thời gian thực. Điều này giúp tối ưu hóa sử dụng tài nguyên, cải thiện hiệu suất sản xuất, và đảm bảo chất lượng sản phẩm.công nghệ, dữ liệu, và tự động hóa để tối ưu hóa quy trình sản xuất và tạo ra một hệ thống sản xuất.
Sản xuất thông minh (SM) đại diện cho một phương pháp hiện đại dựa trên công nghệ, tận dụng máy móc liên kết qua Internet để theo dõi và tối ưu hóa quy trình sản xuất. Mục tiêu chính của SM là phát hiện và khai thác các cơ hội để tự động hóa các hoạt động sản xuất, đồng thời sử dụng phân tích dữ liệu để nâng cao hiệu suất sản xuất.
SM có thể được coi là một ứng dụng tiêu biểu của sự kết hợp giữa Internet vạn vật và ngành công nghiệp. Quá trình triển khai của SM liên quan đến việc tích hợp cảm biến vào các thiết bị sản xuất để thu thập thông tin về tình trạng hoạt động và hiệu suất của chúng. Trước đây, dữ liệu này thường được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu cục bộ trên từng thiết bị và chỉ được sử dụng để phân tích nguyên nhân của sự cố sau khi chúng xảy ra.
Tuy nhiên, ngày nay, thông qua việc phân tích dữ liệu từ toàn bộ máy móc trong nhà máy hoặc thậm chí trên nhiều cơ sở sản xuất, kỹ sư sản xuất và chuyên gia phân tích dữ liệu có khả năng tìm kiếm những dấu hiệu tiền báo cho thấy sự hỏng hóc có thể xảy ra tại các bộ phận cụ thể. Điều này cho phép thực hiện các biện pháp bảo trì đề phòng để tránh thời gian ngừng hoạt động không lường trước trên các thiết bị.
Các nhà sản xuất cũng có khả năng phân tích xu hướng trong dữ liệu để phát hiện sự chậm trễ trong quá trình sản xuất hoặc sử dụng nguyên liệu không hiệu quả. Ngoài ra, các chuyên gia dữ liệu và nhà phân tích khác có thể sử dụng dữ liệu này để thực hiện mô phỏng các quy trình khác nhau, nhằm nghiên cứu và xác định cách thực hiện tối ưu nhất.
Khi sản xuất thông minh trở nên phổ biến hơn và ngày càng nhiều máy móc được kết nối mạng thông qua Internet of Things , chúng sẽ có khả năng giao tiếp với nhau tốt hơn, có khả năng hỗ trợ mức độ tự động hóa cao hơn.
Ví dụ: Hệ thống SM có thể tự động đặt hàng nhiều nguyên liệu thô hơn làm nguồn cung cấp, phân bổ các thiết bị khác cho các công việc sản xuất khi cần thiết để hoàn thành đơn hàng và chuẩn bị mạng lưới phân phối sau khi hoàn thành đơn hàng.
Thiếu các tiêu chuẩn và khả năng tương tác được coi là những rào cản quan trọng đối với việc mở rộng triển khai sản xuất thông minh. Hiện vẫn chưa có những tiêu chuẩn kỹ thuật rộng rãi cho dữ liệu cảm biến, làm giảm khả năng máy móc khác nhau tương tác và trao đổi thông tin một cách hiệu quả.
Ở Hoa Kỳ, Viện Tiêu Chuẩn và Công Nghệ Quốc Gia (NIST) đang tích cực thực hiện nghiên cứu để tìm cách phát triển và thúc đẩy tiêu chuẩn liên quan với sự hợp tác của nhiều bên liên quan trong ngành, bao gồm cả các doanh nghiệp công nghệ và nhà sản xuất. Quá trình này đang trong giai đoạn tiến triển, nhằm đảm bảo rằng tiêu chuẩn mới sẽ giúp khắc phục những thách thức hiện tại.
Ngoài ra, có một số khó khăn khác bao gồm việc triển khai cảm biến trên quy mô lớn, đòi hỏi đầu tư tài chính đáng kể. Cũng có sự phức tạp trong việc phát triển các mô hình dự đoán để tối ưu hóa quá trình sản xuất thông minh. Điều này đòi hỏi sự hợp tác chặt chẽ giữa các chuyên gia và công ty để đảm bảo rằng các giải pháp phù hợp được phát triển để vượt qua những thách thức này và thúc đẩy tiến bộ trong lĩnh vực sản xuất thông minh.
Lịch sử và bối cảnh
Trải qua hơn hai thế kỷ và gần 260 năm kể từ khi cuộc cách mạng công nghiệp đầu tiên bắt đầu, vào khoảng năm 1760, chúng ta đã chứng kiến những bước tiến vĩ đại trong lịch sử công nghiệp và công nghệ. Tại Hoa Kỳ, phiên bản mới nhất của quá trình này, được gọi là “sản xuất thông minh,” đang tiến triển một cách đầy hứa hẹn, trong khi ở châu Âu, nó được đặt tên là “Công nghiệp 4.0.”
Công nghiệp 4.0 là gì? Công nghiệp 4.0 (Industry 4.0) là một khái niệm trong lĩnh vực công nghiệp và sản xuất, đại diện cho sự chuyển đổi và tiến hóa của mô hình sản xuất truyền thống thông qua sự kết hợp mạnh mẽ giữa công nghệ số, tự động hóa, và dữ liệu. Công nghiệp 4.0 thường được xem là một phần quan trọng của cách mạng công nghiệp thứ tư, mà còn được gọi là cách mạng công nghiệp thông minh. Công nghiệp 4.0 (Industry 4.0) là một khái niệm trong lĩnh vực công nghiệp và sản xuất, đại diện cho sự chuyển đổi và tiến hóa của mô hình sản xuất truyền thống thông qua sự kết hợp mạnh mẽ giữa công nghệ số, tự động hóa, và dữ liệu. Công nghiệp 4.0 thường được xem là một phần quan trọng của cách mạng công nghiệp thứ tư, mà còn được gọi là cách mạng công nghiệp 4.0 (Industry 4.0) là một khái niệm trong lĩnh vực công nghệ số.
Cuộc cách mạng công nghiệp đầu tiên đã thay đổi toàn bộ bức tranh sản xuất bằng sự áp dụng năng lượng hơi nước và việc xuất hiện của máy dệt điện. Cuộc cách mạng công nghiệp thứ hai đưa đến sự xuất hiện của dây chuyền lắp ráp, một sự tiến bộ đột phá khác trong lịch sử công nghiệp. Cuộc cách mạng công nghiệp thứ ba, vào những năm 1970, đã chứng kiến sự ra đời của tự động hóa và việc tăng cường khả năng thu thập và xử lý dữ liệu.
Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư, đang diễn ra ngày nay, đặc trưng bởi một chuỗi các hệ thống tự động được kết nối với nhau, hợp nhất giữa các thế giới vật lý, kỹ thuật số và sinh học. Đây không chỉ là sự phát triển vượt bậc trong lĩnh vực công nghệ thông tin và tự động hóa mà còn là bước tiến quan trọng trong việc nâng cao tích hợp và kết nối giữa các khía cạnh khác nhau của quá trình sản xuất và công nghệ. Cuộc cách mạng này đã đánh dấu một sự đổi mới quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp và đang tạo nên tương lai hứa hẹn cho sự phát triển bền vững.
Công nghệ liên quan
Ngoài sự phát triển của Internet of Things (IoT), còn nhiều công nghệ khác đang đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự tiến bộ của sản xuất thông minh. Dưới đây, chúng ta sẽ khám phá sâu hơn về các công nghệ này và cách chúng đóng góp vào cuộc cách mạng công nghiệp:
- Trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy: AI và học máy không chỉ là một “cái bình thường” trong sản xuất thông minh mà còn là một trong những trụ cột quan trọng. Chúng cho phép tự động hóa quá trình ra quyết định dựa trên lượng dữ liệu đáng kể mà các doanh nghiệp thu thập. Với khả năng phân tích và hiểu thông tin từ các nguồn đa dạng, AI và học máy giúp tạo ra quyết định thông minh và tối ưu.
- Máy bay không người lái (UAV) và Phương tiện không người lái (UAV): Sử dụng UAV và phương tiện không người lái làm tăng năng suất bằng cách giảm thiểu cần số lượng công nhân tham gia vào các tác vụ lặp đi lặp lại trong quy trình sản xuất. Chẳng hạn, chúng có thể sử dụng để di chuyển sản phẩm và nguyên liệu qua các cơ sở một cách hiệu quả hơn.
- Blockchain: Công nghệ blockchain, với các đặc điểm như tính bất biến, khả năng theo dõi nguồn gốc và tính phi trung gian, đã trở thành một công cụ quan trọng trong việc ghi lại và lưu trữ thông tin quan trọng về sản xuất và chuỗi cung ứng. Điều này giúp cải thiện tính minh bạch, an toàn và theo dõi chặt chẽ trong quy trình sản xuất.
- Điện toán biên: Điện toán biên biến đổi lượng lớn dữ liệu tạo ra bởi các thiết bị tại các vị trí cụ thể thành thông tin hữu ích và hỗ trợ quyết định ngay tại nguồn. Chúng sử dụng các tài nguyên được kết nối với mạng, ví dụ như cảm biến nhiệt độ hoặc hệ thống cảnh báo, để phân tích dữ liệu tại chỗ.
- Phân tích dự đoán: Phân tích dự đoán cho phép các công ty dự đoán sự xuất hiện của vấn đề từ dữ liệu khổng lồ được thu thập từ nhiều nguồn. Nó cung cấp cái nhìn chi tiết về hiệu suất sản xuất, giúp quản lý tối ưu hóa và điều chỉnh quá trình sản xuất.
- Bản sao kỹ thuật số: Sử dụng bản sao kỹ thuật số, các doanh nghiệp có thể mô phỏng quy trình, mạng lưới, và máy móc của họ trong môi trường ảo. Điều này giúp họ dự đoán và ngăn trước vấn đề có thể xảy ra, cũng như tối ưu hóa hiệu suất và năng suất.
Những công nghệ này là những cơ sở quan trọng cho sự phát triển của sản xuất thông minh và đang tạo nên sự chuyển đổi đáng kể trong cách các doanh nghiệp tiếp cận sản xuất và quản lý chuỗi cung ứng. Sự kết hợp của chúng cùng nhau tạo ra cơ hội không giới hạn và đang thúc đẩy tiến bộ trong nhiều ngành công nghiệp.
Ưu và nhược điểm của sản xuất thông minh
Sản xuất thông minh, một trong những xu hướng công nghiệp quan trọng của thời đại hiện đại, mang lại một loạt lợi ích to lớn cho doanh nghiệp. Tuy nhiên, nó cũng đặt ra một số thách thức quan trọng. Hãy cùng tìm hiểu chi tiết hơn về ưu và nhược điểm của sản xuất thông minh:
Ưu điểm của sản xuất thông minh
- Cải thiện hiệu quả: Một trong những ưu điểm lớn nhất của sản xuất thông minh là khả năng cải thiện hiệu suất tổng thể. Trong môi trường nhà máy thông minh, năng suất liên tục được nâng cao. Hệ thống trí tuệ nhân tạo có khả năng phát hiện và giải quyết vấn đề ngay lập tức. Điều này giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và giảm thất thoát thời gian và tài nguyên.
- Tăng năng suất: Sản xuất thông minh tạo điều kiện thuận lợi cho tăng cường năng suất. Hệ thống tự động hoá thông minh có khả năng làm việc liên tục mà không cần nghỉ ngơi, giúp tăng sự sản xuất và giảm thời gian dừng sản xuất. Điều này đặc biệt quan trọng trong môi trường cạnh tranh và đòi hỏi hiệu suất cao.
- Tiết kiệm chi phí lâu dài: Một trong những lợi ích lớn nhất của sản xuất thông minh là khả năng giảm chi phí dài hạn. Hệ thống trí tuệ nhân tạo dự đoán và nêu bật các vấn đề trước khi chúng xảy ra, cho phép thực hiện các biện pháp để giảm thiểu chi phí tài chính. Các máy móc trang bị cảm biến và khả năng chẩn đoán từ xa cũng giúp giảm nguy cơ hỏng hóc và sự cố sản xuất.
- Tính linh hoạt: Các hệ thống sản xuất thông minh cực kỳ thích ứng, giúp tạo ra một môi trường linh hoạt. Các thiết bị và máy móc có khả năng tương tác và thích nghi với môi trường sản xuất, giúp nâng cao hiệu suất và khả năng thích ứng với thay đổi. Điều này làm cho doanh nghiệp có khả năng hoạt động hiệu quả trong các môi trường sản xuất biến đổi.
Nhược điểm của sản xuất thông minh
- Chi phí ban đầu cao: Một trong những rào cản lớn đối với sự áp dụng của sản xuất thông minh là chi phí ban đầu đáng kể. Đặc biệt đối với các công ty nhỏ và vừa, việc đầu tư vào công nghệ này có thể gây áp lực tài chính lớn và không phải lúc nào cũng có khả năng chi trả được. Để giải quyết vấn đề này, tổ chức phải có chiến lược đầu tư dài hạn.
- Độ phức tạp: Sản xuất thông minh đòi hỏi sự chuyên môn cao và phức tạp trong việc triển khai và quản lý. Các hệ thống phải được thiết kế và tích hợp một cách hoàn hảo để đảm bảo hiệu suất tối ưu. Sự cải thiện trong thiết kế và tích hợp có thể là một thách thức đối với nhiều tổ chức.
- Thời gian triển khai: Triển khai sản xuất thông minh có thể mất thời gian và đòi hỏi kế hoạch cẩn thận. Các tổ chức phải đảm bảo rằng họ có sự chuẩn bị và kế hoạch chi tiết trước khi thực hiện công nghệ này. Điều này đặc biệt quan trọng để tránh gây gián đoạn trong hoạt động sản xuất.
Tổng cộng, sản xuất thông minh có thể đem lại nhiều lợi ích lớn, nhưng cũng đi kèm với một số khó khăn quan trọng. Việc xem xét cẩn thận cả ưu và nhược điểm của công nghệ này là quan trọng để đảm bảo rằng việc triển khai sẽ mang lại giá trị tốt nhất cho tổ chức và tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển trong tương lai.
SM khác với phương pháp sản xuất truyền thống như thế nào
Sự khác biệt cơ bản giữa sản xuất thông minh (SM) và phương pháp sản xuất truyền thống thể hiện một sự tiến bộ đáng kể trong triết lý sản xuất, quy trình sản xuất và ứng dụng công nghệ. Phương pháp sản xuất truyền thống, xuất phát từ thời đại sản xuất hàng loạt, chú trọng vào việc duy trì quy mô lớn, tập trung vào việc khai thác máy móc và sự tiết kiệm kinh tế. Hướng tiếp cận này thường đi kèm với việc coi trọng việc máy móc phải hoạt động liên tục, mà nếu không sẽ gây thua lỗ. Để đảm bảo khả năng đáp ứng nhu cầu tiềm năng của khách hàng, các công ty truyền thống thường phải dự trữ lượng hàng tồn kho lớn, dẫn đến việc máy móc phải hoạt động ổn định với các thiết lập cụ thể trong khoảng thời gian dài nhất có thể, nhằm giảm chi phí sản xuất các bộ phận.
Phương pháp sản xuất truyền thống này, thường gọi là xử lý hàng loạt, tập trung vào việc xử lý các bộ phận một cách tuần tự và xếp hàng chờ, bất kể sự cần thiết hay không. Tuy nhiên, cách tiếp cận này không hiệu quả vì thời gian cài đặt máy kéo dài và dẫn đến mất thời gian sản xuất lớn hơn khi máy móc không hoạt động. Hơn nữa, chất lượng sản phẩm có thể bị ảnh hưởng do việc phát hiện lỗi chậm trễ, dẫn đến việc phải sản xuất lại, tốn kém và ảnh hưởng đến nguồn tài nguyên có giá trị.
Sản xuất thông minh, ngược lại, đại diện cho một mô hình sản xuất linh hoạt, đáp ứng theo thời gian thực và thích ứng với các biến đổi trong môi trường sản xuất, mạng lưới cung ứng và yêu cầu của khách hàng. Mục tiêu chính của SM là tối ưu hóa quy trình sản xuất bằng cách sử dụng phương pháp tiếp cận dựa trên công nghệ và sử dụng máy móc kết nối Internet để giám sát quá trình sản xuất. Trong mô hình này, không cần phải duy trì máy móc chạy liên tục nếu không cần thiết. SM tận dụng công nghệ để thực hiện kiểm soát chính xác và dự đoán để giảm thiểu thời gian sản xuất không cần thiết. Chất lượng sản phẩm cũng được đảm bảo thông qua quá trình theo dõi và phản hồi liên tục, ngăn chặn lỗi từ việc xảy ra trong quá trình sản xuất.
Tóm lại, sản xuất thông minh và phương pháp sản xuất truyền thống có sự khác biệt rõ ràng về triết lý sản xuất, quy trình sản xuất và ứng dụng công nghệ. Sản xuất thông minh đặt sự tập trung vào linh hoạt, đáp ứng theo thời gian thực và ứng dụng công nghệ tiên tiến để tối ưu hóa quy trình sản xuất, trong khi phương pháp truyền thống tập trung vào quy mô lớn và việc duy trì hoạt động liên tục của máy móc.
Hy vọng thông tin trong bài viết đã giúp bạn biết được sâu hơn về sản xuất thông minh (SM). Nếu bạn quan tâm đến sản phẩm của chúng tôi, xin vui lòng truy cập vào trang website COMIT và Fanpage của chúng tôi.
