Công nghệ sản xuất thông minh đang chuyển đổi sản xuất hàng loạt
Sự ứng dụng của công nghệ tiên tiến và tích hợp cao trong quy trình sản xuất, hay còn gọi là Sản xuất thông minh (SM), đang đem đến một cuộc cách mạng trong hoạt động của các công ty. Sự phát triển của công nghệ và sự toàn cầu hóa cùng số hóa của thị trường đã thúc đẩy các nhà sản xuất áp dụng SM nhằm duy trì khả năng cạnh tranh và tăng lợi nhuận.
SM là một ứng dụng tiên tiến của Internet vạn vật công nghiệp (IIoT) và dựa trên việc sử dụng các cảm biến công nghệ cao để thu thập dữ liệu về sức khỏe và hiệu suất quan trọng từ các tài sản quan trọng của tổ chức.
Trong quá trình chuyển đổi kỹ thuật số của Công nghiệp 4.0, SM kết hợp các công nghệ mới và các công cụ chẩn đoán như trí tuệ nhân tạo (AI), Internet vạn vật (IoT), robot và thực tế tăng cường để tối ưu hóa hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP). Điều này giúp các công ty trở nên linh hoạt và dễ thích ứng hơn với môi trường thay đổi.
Bài viết này, hãy cùng COMIT tìm hiểu về các công nghệ chính liên quan đến hệ thống sản xuất thông minh, những lợi ích mà việc áp dụng quy trình SM mang lại, và cách mà SM đang thúc đẩy sự chuyển đổi trong ngành sản xuất.
Các công nghệ chính của sản xuất thông minh
Sản xuất thông minh (SM) là một quy trình phức tạp, phụ thuộc vào mạng lưới các công nghệ mới hợp tác làm việc để hợp lý hóa toàn bộ hệ sinh thái sản xuất.
Các công cụ SM chính bao gồm:
Internet vạn vật công nghiệp (IIoT)
IIoT là gì? IIoT là một mạng lưới gồm các máy móc, công cụ và cảm biến được kết nối với nhau, giao tiếp với nhau và với đám mây để thu thập và chia sẻ dữ liệu. Tài sản được kết nối IIoT giúp các cơ sở sản xuất công nghiệp quản lý và bảo trì thiết bị bằng cách sử dụng điện toán đám mây và tạo điều kiện liên lạc giữa các máy móc được hỗ trợ. Các tính năng này sử dụng đồng thời dữ liệu từ nhiều máy, tự động hóa quy trình và cung cấp cho nhà sản xuất những phân tích phức tạp hơn.
Trong các nhà máy thông minh, thiết bị IIoT được sử dụng để nâng cao tầm nhìn của máy, theo dõi mức tồn kho và phân tích dữ liệu để tối ưu hóa quy trình sản xuất hàng loạt.
IIoT không chỉ cho phép các tài sản thông minh được kết nối internet giao tiếp và chia sẻ dữ liệu chẩn đoán, cho phép so sánh tài sản và hệ thống tức thời mà còn giúp các nhà sản xuất đưa ra quyết định sáng suốt hơn về toàn bộ hoạt động sản xuất hàng loạt.
Trí tuệ nhân tạo (AI)
Trí tuệ nhân tạo (AI) đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các lợi ích đáng kể trong lĩnh vực sản xuất thông minh. Một trong những ưu điểm chính của công nghệ AI trong sản xuất thông minh là khả năng phân tích dữ liệu theo thời gian thực một cách hiệu quả. Với sự kết hợp giữa các thiết bị IoT và cảm biến thu thập dữ liệu từ máy móc, thiết bị và dây chuyền lắp ráp, các thuật toán AI có thể nhanh chóng xử lý và phân tích dữ liệu để xác định mô hình và xu hướng, giúp các nhà sản xuất hiểu rõ quy trình sản xuất đang diễn ra như thế nào.
Các công ty cũng có thể sử dụng hệ thống AI để phát hiện các điểm bất thường và lỗi thiết bị. Ví dụ, các thuật toán học máy và mạng lưới thần kinh có thể giúp xác định các mẫu dữ liệu và đưa ra quyết định dựa trên những mẫu đó, cho phép các nhà sản xuất phát hiện sớm các vấn đề về kiểm soát chất lượng trong quá trình sản xuất.
Hơn nữa, việc sử dụng các giải pháp AI như một phần của chương trình bảo trì thông minh có thể giúp các nhà sản xuất thực hiện các hoạt động bảo trì dự đoán, tối ưu hóa quản lý chuỗi cung ứng và xác định các mối nguy hiểm về an toàn tại nơi làm việc.
Tóm lại, công nghệ AI đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa sản xuất thông minh bằng cách cung cấp khả năng phân tích dữ liệu, phát hiện lỗi và cải thiện quy trình sản xuất đồng thời đảm bảo an toàn và hiệu quả cho doanh nghiệp.
Điện toán đám mây và biên
Điện toán đám mây và điện toán biên đóng một vai trò quan trọng trong cách thức vận hành của các nhà máy sản xuất thông minh. Điện toán đám mây giúp các tổ chức quản lý việc thu thập và lưu trữ dữ liệu từ xa, loại bỏ nhu cầu về phần mềm và phần cứng tại chỗ, đồng thời tăng khả năng hiển thị dữ liệu trong chuỗi cung ứng. Với các giải pháp dựa trên đám mây, nhà sản xuất có thể tận dụng các ứng dụng IIoT và các công nghệ tiên tiến khác (như điện toán biên) để giám sát dữ liệu thiết bị theo thời gian thực và mở rộng quy mô hoạt động của họ dễ dàng hơn.
Mặt khác, điện toán biên là một mô hình điện toán phân tán giúp đưa tính toán và lưu trữ dữ liệu đến gần hơn với hoạt động sản xuất, thay vì lưu trữ nó trong một trung tâm dữ liệu dựa trên đám mây trung tâm. Trong bối cảnh sản xuất thông minh, điện toán ranh giới triển khai các tài nguyên điện toán và lưu trữ dữ liệu ở rìa mạng—gần các thiết bị và máy móc tạo ra dữ liệu hơn—cho phép xử lý nhanh hơn với khối lượng dữ liệu thiết bị cao hơn.
Điện toán ranh giới trong sản xuất thông minh cũng giúp các nhà sản xuất thực hiện những việc sau:
- Giảm yêu cầu về băng thông mạng, vấn đề về độ trễ và chi phí liên quan đến việc truyền dữ liệu lớn ở khoảng cách xa.
- Đảm bảo rằng dữ liệu nhạy cảm vẫn nằm trong mạng riêng của họ, cải thiện tính bảo mật và tuân thủ.
- Cải thiện độ tin cậy và khả năng phục hồi trong hoạt động bằng cách duy trì hoạt động của các hệ thống quan trọng trong thời gian trung tâm dữ liệu trung tâm ngừng hoạt động và/hoặc gián đoạn mạng.
- Tối ưu hóa quy trình công việc bằng cách phân tích dữ liệu từ nhiều nguồn (ví dụ: mức tồn kho, hiệu suất máy và nhu cầu của khách hàng) để tìm ra các khu vực cần cải thiện và tăng khả năng tương tác của tài sản.
Cùng với nhau, điện toán ranh giới và điện toán đám mây cho phép các tổ chức sử dụng phần mềm như một dịch vụ (SaaS) , mở rộng khả năng tiếp cận công nghệ tới nhiều hoạt động sản xuất hơn.
Trong môi trường sản xuất, nơi mà sự chậm trễ trong việc ra quyết định có thể tác động đáng kể đến kết quả sản xuất, điện toán đám mây và điện toán biên giúp các công ty sản xuất nhanh chóng xác định và ứng phó với các lỗi thiết bị, lỗi chất lượng, tắc nghẽn dây chuyền sản xuất, v.v.
Chuỗi khối
Blockchain là gì? Blockchain là một công nghệ lưu trữ và truyền thông tin phân tán, trong đó dữ liệu được ghi vào các khối và liên kết với nhau thông qua một mạng lưới ngang hàng. Mỗi khối chứa thông tin về các giao dịch và được xác nhận bởi một mạng lưới các người dùng (nút) tham gia vào hệ thống. Đặc điểm chính của blockchain là tính bất biến và không thể sửa đổi của dữ liệu đã được ghi vào.
Trong ngành sản xuất thông minh (MES), blockchain có thể tạo ra một sổ cái chung để ghi lại các giao dịch, theo dõi tài sản và nâng cao an ninh mạng trong chuỗi cung ứng. Bằng cách sử dụng blockchain để theo dõi quá trình di chuyển của hàng hóa và nguyên liệu, các nhà sản xuất có thể đảm bảo rằng mọi bước trong quy trình sản xuất đều minh bạch và an toàn, từ đầu đến cuối, giảm nguy cơ gian lận và tăng cường trách nhiệm giải trình.
Blockchain cũng có thể cải thiện hiệu quả của chuỗi cung ứng bằng cách tự động hóa nhiều quy trình liên quan đến theo dõi và xác minh giao dịch. Ví dụ, một tổ chức có thể sử dụng hợp đồng thông minh – hợp đồng tự thực hiện với các điều khoản được viết trực tiếp thành dòng mã – để xác minh tính xác thực của sản phẩm, theo dõi lô hàng và thực hiện thanh toán. Điều này giúp giảm thời gian và chi phí liên quan đến các quy trình thủ công, đồng thời cải thiện độ chính xác và giảm nguy cơ xảy ra lỗi.
Các nhà sản xuất cũng có thể sử dụng công nghệ blockchain để bảo vệ tài sản trí tuệ bằng cách tạo hồ sơ về quyền sở hữu và cải thiện hoạt động bền vững bằng cách theo dõi tác động môi trường của quy trình sản xuất.
Tóm lại, blockchain là một công nghệ phân tán và bất biến, có thể được sử dụng trong ngành sản xuất thông minh để ghi lại các giao dịch, theo dõi tài sản, cải thiện hiệu quả và an ninh trong chuỗi cung ứng, bảo vệ tài sản trí tuệ và theo dõi tác động môi trường.
Bản sao kỹ thuật số
Trong thế giới sản xuất thông minh, khái niệm về bản sao kỹ thuật số đang ngày càng trở nên phổ biến. Bản sao kỹ thuật số đại diện cho một phiên bản ảo của một vật thể hoặc hệ thống vật lý, được trang bị cảm biến và kết nối với Internet. Điều này cho phép nó thu thập dữ liệu và cung cấp thông tin chi tiết về hiệu suất theo thời gian thực. Bản sao kỹ thuật số được sử dụng để giám sát và tối ưu hóa hiệu suất của quy trình sản xuất, máy móc và thiết bị.
Thông qua việc thu thập dữ liệu từ các cảm biến trên thiết bị, bản sao kỹ thuật số có khả năng phát hiện các điểm bất thường, xác định các vấn đề tiềm ẩn và cung cấp thông tin chi tiết về cách tối ưu hóa quy trình sản xuất. Điều này giúp các nhà sản xuất nắm bắt và giải quyết các sự cố kịp thời, từ đó cải thiện hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Bản sao kỹ thuật số cũng cung cấp khả năng mô phỏng các kịch bản và thử nghiệm cấu hình trước khi triển khai chúng trong môi trường thực tế. Điều này giúp đảm bảo rằng các thay đổi và cải tiến sẽ không gây ảnh hưởng tiêu cực đến quy trình sản xuất.
Bên cạnh đó, bản sao kỹ thuật số còn mang lại lợi ích trong việc bảo trì và hỗ trợ từ xa. Nhờ sự kết nối Internet, các chuyên gia và kỹ thuật viên có thể truy cập và giám sát bản sao kỹ thuật số từ xa, đồng thời cung cấp hỗ trợ và chỉ dẫn từ xa khi cần thiết. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và chi phí cho việc di chuyển và tương tác trực tiếp với thiết bị vật lý.
Tổng quan, bản sao kỹ thuật số là một công cụ quan trọng trong sản xuất thông minh, cho phép giám sát hiệu suất, phát hiện sự cố, tối ưu hóa quy trình và hỗ trợ từ xa. Sự kết hợp giữa cảm biến và kết nối Internet mang lại khả năng thu thập dữ liệu và chia sẻ thông tin chính xác và chính thời, từ đó nâng cao hiệu suất và sự linh hoạt trong quá trình sản xuất.
In 3D
In 3D, còn được gọi là sản xuất bồi đắp, là một công nghệ phát triển nhanh chóng đã thay đổi cách các công ty thiết kế, tạo nguyên mẫu và sản xuất sản phẩm. Các nhà máy thông minh chủ yếu sử dụng in 3D để sản xuất các bộ phận và bộ phận phức tạp một cách nhanh chóng và chính xác.
Các quy trình sản xuất truyền thống như ép phun có thể bị hạn chế bởi sự phức tạp của hình dạng bộ phận của nguyên mẫu và chúng có thể yêu cầu nhiều bước và thao tác để sản xuất. Với in 3D, các nhà sản xuất có thể tạo ra các hình dạng phức tạp chỉ trong một bước, giảm thời gian và chi phí sản xuất.
In 3D cũng có thể giúp các công ty:
- Phát triển các sản phẩm và linh kiện tùy chỉnh bằng cách sử dụng các tệp thiết kế kỹ thuật số.
- Xây dựng và thử nghiệm nguyên mẫu ngay tại xưởng.
- Cho phép sản xuất theo yêu cầu để hợp lý hóa quy trình quản lý hàng tồn kho.
Phân tích dự đoán
Sản xuất thông minh chủ yếu dựa vào phân tích dữ liệu để thu thập, xử lý và phân tích dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm cảm biến IIoT, hệ thống sản xuất và hệ thống quản lý chuỗi cung ứng. Sử dụng các kỹ thuật phân tích dữ liệu nâng cao, phân tích dự đoán có thể giúp xác định sự thiếu hiệu quả, tắc nghẽn và các vấn đề về chất lượng một cách chủ động.
Lợi ích chính của phân tích dự đoán trong lĩnh vực sản xuất là khả năng tăng cường phát hiện lỗi, cho phép nhà sản xuất thực hiện các biện pháp phòng ngừa để ngăn chặn thời gian ngừng hoạt động và lỗi thiết bị. Phân tích dự đoán cũng cho phép các tổ chức tối ưu hóa lịch bảo trì để xác định thời điểm tốt nhất cho việc bảo trì và sửa chữa.
Lợi ích của sản xuất thông minh
Các giải pháp sản xuất thông minh sẽ giúp mang lại một số lợi ích so với các phương pháp sản xuất truyền thống hơn, bao gồm:
- Tăng hiệu quả: Sản xuất thông minh giúp cải thiện hiệu suất của tổ chức bằng cách tối ưu hóa quy trình sản xuất. Công nghệ thông tin mới được áp dụng để giảm thiểu lỗi sản xuất, giảm lãng phí và giảm chi phí. Nhờ đó, hiệu suất tổng thể của các thiết bị và hệ thống sản xuất được nâng cao.
- Cải thiện chất lượng sản phẩm: Sản xuất thông minh đảm bảo chất lượng sản phẩm cao hơn bằng cách cải thiện quy trình kiểm soát và thử nghiệm sản phẩm. Sử dụng cảm biến Internet of Things (IIoT) và phân tích dữ liệu, nhà sản xuất có thể theo dõi và kiểm soát thông lượng sản xuất theo thời gian thực. Điều này giúp phát hiện và khắc phục sự cố trước khi chúng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
- Tăng tính linh hoạt: Sản xuất thông minh cải thiện tính linh hoạt trong quá trình sản xuất. Công nghệ cho phép các nhà sản xuất thích ứng nhanh chóng với sự thay đổi trong nhu cầu thị trường và tận dụng lợi ích của việc dự báo nhu cầu. Bằng cách triển khai các công cụ robot và trí tuệ nhân tạo (AI), nhà sản xuất có thể linh hoạt cấu hình lại dây chuyền sản xuất để phù hợp với thay đổi về thiết kế sản phẩm hoặc khối lượng sản xuất. Điều này giúp tối ưu hóa chuỗi giá trị một cách hiệu quả.
- Tiết kiệm tài nguyên: Sản xuất thông minh giúp tối ưu hóa sử dụng tài nguyên. Công nghệ và quá trình tự động hóa giúp giảm lãng phí và sử dụng tài nguyên một cách hiệu quả hơn. Việc áp dụng các biện pháp tiết kiệm năng lượng, vật liệu và nguyên liệu cũng giúp giảm tác động đến môi trường.
- Tăng sự đáng tin cậy: Sản xuất thông minh giúp nâng cao độ tin cậy của quy trình sản xuất. Bản sao kỹ thuật số và hệ thống giám sát theo thời gian thực giúp phát hiện và dự đoán sự cố, từ đó giảm thiểu thời gian dừng máy và sự gián đoạn trong quy trình sản xuất
