Điều gì làm cho một nhà máy trở nên thông minh?

Công nghiệp đang thay đổi với tốc độ cao, được kích hoạt bởi các công nghệ mới được thúc đẩy bởi Công nghiệp 4.0 và Internet vạn vật công nghiệp (IIoT). Các phương pháp tiếp cận mới cho hệ thống phần mềm và máy móc luôn được công bố.

Điều khiển tất cả đã được tùy chỉnh hàng loạt. Người tiêu dùng yêu cầu các sản phẩm được cá nhân hóa, nhưng đồng thời các nhà sản xuất phải tiếp tục sản xuất với chi phí thấp bất chấp nhu cầu mới của thị trường. Tất cả những điều này đã buộc phải suy nghĩ lại triệt để về chuỗi cung ứng. Các ngành công nghiệp đang chuyển địa điểm để tận dụng lợi thế của tỷ lệ lao động thấp hơn, giao thông rẻ hơn và bền vững, cũng như ít quy định và thuế hơn, trong số các lý do khác. Nhưng khi máy móc, nhà máy và phần mềm trở nên thông minh hơn, việc chia sẻ thông tin và cộng tác đã được nâng cao lên hàng đầu và ngành công nghiệp đang xem xét lại chuỗi cung ứng một lần nữa.

Các máy móc thông minh trong một nhà máy thông minh, cộng tác trong một mạng lưới các nhà máy thông minh, sẽ được điều hành bởi một bộ não duy nhất xem xét tất cả các khía cạnh của sản xuất, chẳng hạn như tải của mỗi nhà máy, chi phí vận chuyển từ nhà máy đến nơi giao hàng, tình trạng sẵn có và chi phí nguyên vật liệu và ngày giao hàng. Trí tuệ nhân tạo (AI), máy học và các mô hình liên quan sẽ tạo ra trí thông minh cần thiết để tạo nên một nhà máy thông minh.

Trong một nhà máy thực sự thông minh, phần mềm và máy móc “nói chuyện” với nhau một cách liền mạch. Những khả năng này sẽ mở ra một cấp độ hợp tác mới giữa các nhà chế tạo máy, nhà cung cấp phần mềm, nhà tích hợp tự động hóa và những người chơi khác trong chuỗi cung ứng kim loại tấm.

Sự phát triển của giao tiếp máy móc

Nhu cầu máy móc “nói chuyện” với phần mềm không phải là mới. Trong nhiều năm, các bên liên quan trong ngành công nghiệp kim loại tấm đã tích hợp khả năng này trong nhiều tình huống khác nhau, điển hình là đối với một tế bào hoặc dây chuyền tự động, chẳng hạn như khi máy xếp kim loại tấm tải một máy đục lỗ hoặc máy laser chuyển tiếp các bộ phận cắt đến một máy uốn bảng. Trong những trường hợp này, máy móc phải thông báo cho hệ thống phần mềm khi chúng sẵn sàng thực hiện một hoạt động mới hoặc khi chúng đã hoàn thành nó. Bằng cách này, công ty có thể điều hành một ca hoàn chỉnh, thường là vào ban đêm, để dây chuyền có thể hoạt động mà không cần giám sát. Tự động tắt đèn như vậy đã sử dụng một hệ thống phần mềm xác nhận để kiểm soát tất cả các máy móc liên quan, phát hiện khi nào một máy hoàn thành công việc và sẵn sàng tải quy trình tiếp theo.

Các giao thức phổ biến như OPC UA (Open Platform Communications, Unified Architecture) và MTConnect giải quyết các vấn đề cơ bản liên quan đến bảo mật và truy cập dữ liệu, nhưng chúng không giải quyết được vấn đề ngữ nghĩa. Bất chấp những tiến bộ này, các hệ thống vẫn rất khó và đôi khi không thể giao tiếp. Các máy khác nhau từ các nhà sản xuất khác nhau, hoặc thậm chí các mô hình khác nhau của cùng một nhà sản xuất, có thể nói các ngôn ngữ khác nhau.

Đôi khi máy móc trong cửa hàng đã cũ và các giao thức liên lạc không được sử dụng. Việc kết nối chúng có thể khó khăn và tốn kém, đồng thời chi phí nâng cấp lên thiết bị hiện đại có thể rất cao. Để tiến lên với quá trình số hóa, các công ty cần đảm bảo rằng họ có máy móc thiết bị tuân thủ các tiêu chuẩn truyền thông mới nhất.

Nhập sáng kiến ​​Giao diện Máy công cụ Đa năng (UMATI). Ra mắt vào năm 2018, UMATI là nỗ lực chung của VDW (hiệp hội các nhà sản xuất máy công cụ của Đức) và 17 đối tác công nghệ nhằm đạt được sự dễ dàng và nhanh chóng trong việc tích hợp máy. Cho đến nay, điều này chỉ có thể đạt được với các dự án thiết kế riêng đòi hỏi chi phí cao và thời gian thực hiện lâu. Với UMATI, tất cả các máy sẽ nói cùng một ngôn ngữ.

UMATI dựa trên OPC UA, giải quyết tất cả các vấn đề kết nối cơ bản, như truy cập dữ liệu, phương thức truyền dữ liệu và bảo mật. Điều này mở ra cánh cửa để giải quyết những khó khăn trong tích hợp CNTT / IIoT, chìa khóa của Công nghiệp 4.0 và thiết yếu để xây dựng một nhà máy thông minh.

Các cơ chế tích hợp này cho phép bất kỳ máy nào giao tiếp dữ liệu trạng thái sản xuất theo thời gian thực với các hệ thống khác trong mạng. Khi người vận hành đã chuẩn bị xong công việc trên máy, tất cả các sự kiện (chẳng hạn như “bắt đầu”, “tạm dừng” và “kết thúc công việc”) được truyền đến các hệ thống hợp tác. Theo một nghĩa nào đó, các cơ chế này giúp một máy truyền thống có thể chuyển đổi thành một hệ thống điều khiển học “nói chuyện” với phần mềm hợp tác như lập kế hoạch nguồn nguyên vật liệu (MRP), hệ thống thực thi sản xuất (MES), lập kế hoạch nguồn lực doanh nghiệp (ERP), và các hệ thống khác quản lý quá trình sản xuất.

Các cơ chế này sẽ giúp phát triển nhiều hệ thống khác nhau theo dõi tình trạng máy móc. Chẳng hạn, chúng sẽ hiển thị các chỉ số quy trình chính trong thời gian thực – bao gồm khả năng chịu tải và hiệu quả tổng thể của thiết bị (OEE) – theo dõi khả năng chịu tải hiện tại và đưa ra báo giá dựa trên tình hình và tính khả dụng của máy móc.

Máy móc sẽ bắt đầu giao tiếp hiệu quả với phần mềm hợp tác hoạt động với IIoT, các cảm biến tiên tiến, bảo mật và các hệ thống khác. Những nguồn lực mới này mang đến những cơ hội mới không chỉ cho tự động hóa máy móc và tế bào, mà còn cho tự động hóa nhà máy và thậm chí là đa năng suất. Các máy mới kết hợp các lớp phần mềm cho phép chúng giao tiếp với các hệ thống phần mềm và ứng dụng khác một cách tinh vi, cục bộ hoặc trên đám mây.

Sự kết nối giữa hai thế giới, cục bộ và đám mây, sẽ rất quan trọng và nó đã có thể thực hiện được nhờ vào các công nghệ di động như 5G. Một tiêu chuẩn mới trong truyền thông, 5G sẽ cho phép đám mây trở thành môi trường mặc định nơi dữ liệu sẽ được lưu trữ, xử lý, quản lý và tiêu thụ bất kỳ lúc nào và từ bất kỳ thiết bị nào một cách hoàn toàn an toàn.

Điều này cũng sẽ thay đổi mối quan hệ của khách hàng và nhà cung cấp khi hệ thống thông tin trong toàn bộ chuỗi giá trị tiết lộ các cơ hội chưa được khai thác trước đây. Ngành công nghiệp đang chuyển từ những cỗ máy hiệu quả sang những cỗ máy thông minh và phần mềm sẽ nâng những cỗ máy này lên một tầm cao mới.

Bảo mật dữ liệu quan trọng cho số hóa

Việc kết nối nhà máy với IIoT có những lợi thế to lớn và không thể chối cãi, nhưng nó cũng có thể khiến các yếu tố ẩn giấu trong một thế giới mới đầy rẫy các mối đe dọa an ninh mạng. Để sản xuất đáng tin cậy và bảo mật, các máy thông minh trong nhà máy thông minh phải được bảo mật. Trong nhà máy thông minh, máy móc cũng như phần mềm cục bộ và dựa trên đám mây đều hợp tác, nhưng khả năng tương tác mạnh mẽ như vậy đòi hỏi các công nghệ bảo mật mới nhất.

Loại chức năng cần được bảo mật bao gồm truyền dữ liệu (cả thời gian thực và hàng loạt), lưu giữ dữ liệu và tính linh hoạt khi thêm các nguồn hoặc đích thông tin mới. Với các loại biện pháp bảo mật này, điện toán đám mây trở thành một giải pháp khả thi.

Bộ não sản xuất

Ngày nay, hầu hết các máy công cụ đều phụ thuộc vào nhu cầu của phần mềm bên ngoài. Họ chờ đợi để nhận được một chương trình CNC. Với dữ liệu và logic phù hợp, phần mềm bên ngoài xác định các tác vụ máy thực thi và khi nào chúng thực thi chúng. Máy móc gửi thông tin trạng thái đến phần mềm bên ngoài trong khi mọi người giám sát hoạt động bằng điều khiển máy hoặc thông qua điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA).

Tất cả sẽ thay đổi. Tự động hóa của nhà máy thông minh yêu cầu điều khiển được áp dụng thông minh vượt ra ngoài vòng điều khiển được thực hiện trong hệ thống SCADA. Một nhà máy thông minh một cách hiệu quả có một “bộ não” có khả năng điều phối tất cả các yếu tố liên quan đến sản xuất, từ việc nhập đơn hàng đến lập kế hoạch, mua hàng và thực hiện.

Cơ cấu chức năng của nhà máy sản xuất kim loại tấm sẽ thay đổi. Để quản lý một môi trường thay đổi liên tục, các chức năng lập kế hoạch, kỹ thuật và hoạt động sẽ chồng chéo hơn bao giờ hết khi nhiều quy trình trở nên tự động hóa.

Bộ não sản xuất sẽ thay đổi mọi thứ trong nhà máy kim loại tấm. Cân nhắc sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính. Bất kỳ hệ thống CAM nào cũng phải giảm thiểu lãng phí và kém hiệu quả. Nó không chỉ tạo ra tổ yến tốt nhất mà còn tạo ra phương pháp chế biến tốt nhất đáp ứng yêu cầu chất lượng và giảm thiểu thời gian chế biến trên máy. Ngày nay, để tối đa hóa lợi nhuận cho mỗi đơn hàng sản xuất, một lập trình viên lành nghề phải tạo ra tổ tốt nhất có thể, tối ưu hóa việc sử dụng vật liệu và chọn phương pháp cắt hiệu quả nhất.

Nhà máy thông minh sẽ thách thức vai trò truyền thống của kỹ sư sản xuất và thay đổi mối quan hệ giữa CAM và máy móc. Máy móc và phần mềm sẽ đảm nhận các công việc lặp đi lặp lại mà con người hiện đang thực hiện. Họ chỉ cần biết các thông số sản xuất nhất định, chẳng hạn như chất lượng, hình dạng, số lượng các bộ phận, vật liệu và độ dày. Với thông tin này, máy sẽ tạo ra phương pháp làm tổ và xử lý tốt nhất. AI và học máy sẽ là chìa khóa quan trọng, nhưng các trường hợp ngoại lệ vẫn sẽ cần sự giám sát và kiến ​​thức của kỹ sư sản xuất.

Nhà máy thông minh cũng sẽ thay đổi MES, phản ứng tự động với các sự cố như hỏng máy, thiếu nguyên liệu, thay đổi thứ tự ưu tiên và các sự kiện khác trong quá trình sản xuất. Kết hợp với trí thông minh, MES sẽ xác định thời gian tốt nhất để thực hiện một tác vụ, định tuyến tốt nhất và trình tự thực hiện tốt nhất. Và họ sẽ phân tích đơn đặt hàng và các đặc điểm của khách hàng, tình trạng sẵn có của nguyên vật liệu, ngày giao hàng được yêu cầu và thực hiện các điều chỉnh ngay lập tức có tính đến khối lượng công việc hiện tại — tất cả chỉ trong micro giây.

Công Ty Cổ Phần Thiết Bị và Giải Pháp Cơ Khí Automech – nhà cung cấp các dòng máy gia công kim loại tấm, hàn laser, giải pháp tự động từ những nhà cung cấp nổi tiếng JFY – member of TRUMPF group, Han’s laser, EKO, Yadon, ABB…. Automech đã hợp tác với nhiều đối tác thương mại lớn ở trong và ngoài nước nhằm phục vụ nhu cầu sản xuất đa dạng. Hệ sinh thái sản phẩm đa dạng cùng mức giá hợp lí là điểm cộng to lớn giúp Automech ngày càng chiếm được lòng tin của khách hàng.

Thông tin về sản phẩm vui lòng liên hệ

Hotline:0987.899.347 – Mr.Toàn

Email:info@automech.vn