Giải pháp tự động hóa cho nhà máy sản xuất

1. Tự động hóa trong công nghiệp là gì?

Tự động hóa trong công nghiệp là việc sử dụng các hệ thống điều khiển , chẳng hạn như máy tính hoặc rô bốt và công nghệ thông tin để xử lý các quy trình và máy móc khác nhau trong một ngành công nghiệp để thay thế con người. Trong môi trường sản xuất, tự động hóa ngày càng được chấp nhận như một phương tiện để tăng sản lượng và hiệu quả. Đồng thời cũng giữ cho các bộ phận phức tạp trong phạm vi dung sai.

2. Giải pháp tự động hóa cho nhà máy sản xuất

2.1. Điều khiển số 

Điều này đề cập đến biểu thức tự động của công việc trước đây được thực hiện bởi các thợ máy lành nghề. Ngày nay, các chỉ dẫn được lập trình chuyển thành tín hiệu điện để hướng dẫn các cài đặt như lựa chọn công cụ, chuyển động của công cụ và tốc độ của trục chính. 

Giải pháp tự động hóa điều khiển số sử dụng một chương trình bộ phận của các tọa độ x,y và z để chỉ dẫn máy phay, cắt. Một chương trình bộ phận bao gồm các lệnh máy tuần tự được mã hóa cho thành phần hoặc lệnh của một bộ phận. Thông thường, một máy tính chạy và lưu trữ một phần chương trình. Tuy nhiên chúng ta cũng có thể truyền một chương trình đến một phần, quá trình này được gọi là điều khiển số trực tiếp. Điều khiển số kết hợp tính đồng nhất và chất lượng nhất quán với tỷ lệ sản lượng cao.

2.2. Điều khiển số bằng máy tính (CNC)

Sử dụng bộ xử lý máy tính kết hợp với điều khiển số là giải pháp tự động hóa cho phép lưu trữ, chỉnh sửa và xem lại các chương trình – phần đã được mã hóa nếu có lỗi phát sinh. Chúng ta có thể tạo ra các chương trình bộ phận tạo ra các lệnh chương trình để máy thực hiện theo tuần tự các bước đã được cài đặt sẵn.

2.3.Thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính (CAD) / Sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính (CAM)

Thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính sử dụng máy tính để thiết kế và sửa đổi các đối tượng. Khi có thiết kế cuối cùng, chúng ta nhập nó dưới dạng chương trình và gửi nó đến hệ thống sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính . Hệ thống CAM là nền tảng bao gồm tất cả các khía cạnh của lập kế hoạch quy trình, lập kế hoạch sản xuất, lập lịch trình, gia công và kiểm soát chất lượng.

2.4. Bộ điều khiển logic có thể lập trình (PLC)

Có thể điều khiển số bằng máy tính nhờ PLC, là bộ vi xử lý được tích hợp và hài hòa tín hiệu từ cảm biến với bộ truyền động lệnh. Giao diện người-máy đóng vai trò như mặt trước cho PLC, cung cấp phương tiện người dùng có thể truy cập để lập trình và giám sát các quy trình và tác vụ. 

3. Bốn loại hệ thống giải pháp tự động hóa cho nhà máy sản xuất

Có bốn loại hệ thống giải pháp tự động hóa cho nhà máy sản xuất đang được sử dụng ngày nay, mỗi hệ thống phục vụ một mục đích cụ thể: 

3.1. Sản xuất tích hợp máy tính (CIM)

Giải pháp tự động hóa sản xuất tích hợp là quá trình tự động hóa hoàn toàn các quy trình sản xuất và kinh doanh liên quan đến nhà máy thông qua máy tính. Hệ thống CIM có thể bao gồm các yếu tố sau:

• Hệ thống cầu và chuyển tải tự động
• Thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính (CAD) và sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính (CAM)
• Lập kế hoạch và sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính
• Hệ thống máy linh hoạt
• Người máy

3.2. Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS)

Hệ thống tự động hóa linh hoạt mở rộng khả năng của các hệ thống có thể lập trình để cho phép sự thay đổi với giới hạn hoặc không mất thời gian sản xuất. Hệ thống linh hoạt có thể xử lý nhiều loại sản phẩm trong các lô có quy mô vừa.

3.3. Có thể lập trình được

Các hệ thống tự động hóa có thể lập trình cho phép điều chỉnh và sắp xếp lại các quy trình để phù hợp với sự thay đổi và tùy chỉnh của đầu ra. Chúng thường bao gồm các máy công cụ điều khiển số mà một chương trình máy tính chạy để sản xuất hàng loạt các đối tượng khác nhau. Để đạt hiệu quả cao hơn, các hệ thống tự động hóa có thể lập trình sẽ phân loại các lô sản phẩm tương tự để sản xuất tuần tự. Các dây chuyền tự động hóa có thể lập trình bao gồm các giai đoạn không sản xuất, trong đó hệ thống thay đổi qua phần cứng và lập trình lại các điều khiển giữa các lô.

3.4. Cố định

Trong các hệ thống tự động hóa cố định, thiết bị ra lệnh cho trình tự các quy trình. Những quy trình này hoặc không thể thay đổi hoặc chỉ có thể thay đổi với nỗ lực lớn. Sản lượng thường được giới hạn ở một sản phẩm được sản xuất với khối lượng lớn, chẳng hạn như ô tô.

4. Lợi ích của giải pháp tự động hóa cho nhà máy sản xuất

4.1. Giải quyết vấn đề thiếu hụt nguồn lao động

Các nhà máy sản xuất đang gặp phải vấn đề ngày càng thiếu hụt lao động. Các nhà sản xuất khó có được những nhân viên giỏi với những kỹ năng có thể làm tăng năng suất. Các công ty luôn phải tìm cách tuyển người mới thay thế khi có nhân viên xin nghỉ. Chính vì vậy việc tự động hóa trong nhà máy sản xuất có thể cắt giảm nhân viên ở một số giai đoạn nhất định mà không ảnh hưởng đến quy trình sản xuất. 

4.2. Tăng sự an toàn cho người lao động 

Mọi quy trình sản xuất đều khác nhau tùy thuộc vào bản chất của hàng hóa được sản xuất ra. Máy móc là công cụ của hầu hết mọi doanh nghiệp.

Việc lắp ráp thủ công các bộ phận và thành phần nhất định có thể nguy hiểm, nếu không được thực hiện một cách cẩn thận và tỉ mỉ. Khi các nhiệm vụ như vậy được tự động hóa, thì các doanh nghiệp sẽ yên tâm rằng công nhân của họ được an toàn và không gặp rủi ro trong quá trình sản xuất.

4.3. Nâng cao năng lực sản xuất

Một số giới hạn của con người và luật lao động hạn chế người lao động làm việc. Tuy nhiên máy móc không có giới hạn và có thể tiếp tục làm việc 24/7, mà không có bất kỳ thời gian nghỉ ngơi, thay đổi ca làm việc hoặc tương tác của con người. Tự động hóa nâng cao chất lượng và năng lực của các quá trình sản xuất. Các hệ thống tự động có thể hoạt động nghiêm ngặt suốt cả ngày mà không cần bất kỳ sự can thiệp nào của con người.

4.4. Kiểm soát chất lượng sản phẩm

Kiểm tra chất lượng của sản phẩm trước khi chuyển đến tay người sử dụng là trách nhiệm quan trọng nhất của các ngành sản xuất. Không có tự động hóa trong kiểm soát chất lượng, con người phải kiểm tra thủ công các sai sót của sản phẩm. Thông qua tự động hóa, công việc này trở nên nhanh chóng, chính xác và thuận lợi hơn rất nhiều. IoT làm cho quá trình kiểm soát chất lượng mang tính chủ động và tự động hóa cao. Với sự trợ giúp của video và cảm biến nhiệt, chất lượng của sản phẩm được kiểm tra ở từng giai đoạn sản xuất của sản phẩm và quá trình này được hoàn thành mà không có bất kỳ sự tương tác nào của con người. 

4.5. Giảm chi phí 

Ngày nay, các công ty tập trung vào việc tự động hóa và hợp lý hóa quy trình sản xuất phức tạp với sự trợ giúp của IoT vì nó có tiềm năng tối đa hóa lợi nhuận và cho phép các công ty tiết kiệm tiền thay vì lãng phí chúng vào các quy trình thủ công.Bằng cách tự động hóa quy trình sản xuất, chi phí vận hành có thể được tiết kiệm về lâu dài. Tự động hóa đang giảm 70% sự cố và tạo điều kiện cho các nhà sản xuất tiết kiệm tới 12% chi phí sửa chữa thiết bị. Nó không chỉ giảm chi phí thiết bị mà còn cắt giảm chi phí lao động.

Giải pháp tự động hóa cho nhà máy sản xuất có thể giúp doanh nghiệp đạt được năng suất và hiệu quả cao đồng thời tăng chất lượng sản phẩm và lợi nhuận. Các hệ thống sản xuất tự động đòi hỏi rất ít hoặc không có sự tham gia của con người để vận hành. Các hệ thống này thường thực hiện các hoạt động lắp ráp, xử lý, kiểm tra hoặc xử lý vật liệu. Hiện nay ở Việt Nam các doanh nghiệp đã đầu tư và ứng dụng máy móc vào quy trình sản xuất trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Nhờ vậy các ngành công nghiệp đã có những bước phát triển vượt bậc về sản lượng, doanh thu và lợi nhuận.