Các hoạt động sản xuất thông minh được nhà máy thông minh sử dụng được hỗ trợ bởi nhiều công nghệ bao gồm trí tuệ nhân tạo (AI), phân tích dữ liệu lớn (Big Data), điện toán đám mây và Internet vạn vật (IoT) công nghiệp.
Các nhà máy thông minh kết nối thế giới vật lý và kỹ thuật số để giám sát toàn bộ quy trình sản xuất, từ quản lý chuỗi cung ứng đến các công cụ sản xuất và thậm chí cả công việc của từng người vận hành tại phân xưởng. Các hệ thống sản xuất hợp tác, tích hợp đầy đủ mang lại nhiều lợi ích cho người vận hành, bao gồm cho phép các hoạt động có thể thích ứng và dễ dàng tối ưu hóa.
Những lợi ích
Các nhà máy thông minh sử dụng các thiết bị và thiết bị được kết nối để cho phép đưa ra quyết định dựa trên bằng chứng nhằm tối ưu hóa hiệu quả và năng suất trong suốt quá trình sản xuất .
Việc cung cấp một quy trình sản xuất linh hoạt, lặp đi lặp lại có thể mở rộng khả năng của cả thiết bị và nhân viên, dẫn đến giảm chi phí, giảm thời gian ngừng hoạt động và ít lãng phí hơn trong ngành sản xuất.
Việc xác định và sau đó giảm bớt hoặc loại bỏ các khả năng sản xuất không được sử dụng đúng mức hoặc không được sử dụng đúng chỗ sẽ làm tăng hiệu quả và sản lượng mà không cần đầu tư nhiều vào các nguồn lực mới.
Lợi ích của việc số hóa nhà máy bao gồm những lợi ích liên quan đến lập kế hoạch, kiểm soát chất lượng, phát triển sản phẩm và hậu cần vì mỗi yếu tố đều được đánh giá và tối ưu hóa dựa trên phản hồi thực tế.
Ngoài ra còn có những lợi ích lâu dài có thể đạt được thông qua việc đưa máy học vào quy trình. Bằng cách thu thập và phân tích dữ liệu, có thể lên lịch bảo trì phòng ngừa và dự đoán - dựa trên thông tin thực tế chính xác - để tránh việc ngừng hoạt động dây chuyền sản xuất.
Bốn cấp độ của nhà máy thông minh
Có bốn cấp độ có thể được sử dụng để đánh giá hành trình của bạn trong suốt quá trình cải tiến để trở thành nhà sản xuất thông minh:
1. Cấp độ một: Tính sẵn có của dữ liệu cơ bản
Ở cấp độ này, một nhà máy hoặc cơ sở không thực sự “thông minh” chút nào. Có sẵn dữ liệu nhưng không dễ dàng truy cập hoặc phân tích. Phân tích dữ liệu, khi được thực hiện, sẽ tốn thời gian và có thể làm tăng thêm sự thiếu hiệu quả cho quy trình sản xuất của bạn.
2. Cấp độ hai: Phân tích dữ liệu chủ động
Ở cấp độ này, dữ liệu có thể được truy cập ở dạng có cấu trúc và dễ hiểu hơn. Dữ liệu sẽ có sẵn và được tổ chức tập trung với khả năng trực quan hóa và hiển thị hỗ trợ xử lý dữ liệu. Tất cả điều này cho phép phân tích dữ liệu một cách chủ động, mặc dù vẫn sẽ cần một mức độ nỗ lực nhất định.
3. Cấp độ ba: Dữ liệu hoạt động
Ở cấp độ này, dữ liệu có thể được phân tích với sự hỗ trợ của máy học và trí tuệ nhân tạo, tạo ra cái nhìn sâu sắc mà không cần nhiều sự giám sát của con người. Hệ thống này tự động hóa hơn ở cấp độ hai và có thể dự đoán các vấn đề chính hoặc điểm bất thường để chủ động dự đoán các lỗi có thể xảy ra.
4. Cấp độ bốn: Dữ liệu hướng hành động
Cấp độ thứ tư dựa trên tính chất tích cực của cấp độ ba để tạo ra giải pháp cho các vấn đề và trong một số trường hợp, thực hiện hành động để giảm bớt vấn đề hoặc cải thiện một quy trình mà không cần sự can thiệp của con người. Ở cấp độ này, dữ liệu được thu thập và phân tích về các vấn đề trước khi tạo ra các giải pháp và nếu có thể, được xử lý với rất ít ý kiến đóng góp của con người.
Những công nghệ nào được sử dụng trong Nhà máy thông minh?
Nhà máy thông minh sử dụng nhiều công nghệ khác nhau liên quan đến cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư ( Công nghiệp 4.0 ) để tối ưu hóa quy trình sản xuất thông minh.
Những công nghệ này bao gồm:
Cảm biến
Cảm biến trên thiết bị và máy móc được sử dụng ở các giai đoạn cụ thể của quy trình sản xuất để thu thập dữ liệu có thể dùng để giám sát quy trình. Ví dụ: cảm biến có thể theo dõi nhiệt độ hoặc các biến số khác và tự khắc phục mọi sự cố hoặc cảnh báo cho nhân viên. Những cảm biến này có thể được liên kết với mạng để cung cấp khả năng giám sát liên kết trên nhiều máy.
Điện toán đám mây
Việc lưu trữ và xử lý dữ liệu được thu thập từ các cảm biến được thực hiện thông qua điện toán đám mây. Điều này linh hoạt hơn và rẻ hơn so với lưu trữ tại chỗ truyền thống, cho phép tải lên, lưu trữ và đánh giá một lượng lớn dữ liệu để cung cấp phản hồi cho việc ra quyết định trong thời gian thực.
Phân tích dữ liệu lớn
Khi thu thập được nhiều dữ liệu hơn, bạn có thể sử dụng dữ liệu đó để cung cấp thông tin chi tiết về cách thức hoạt động của quy trình sản xuất. Dữ liệu lớn cho phép phát hiện các mẫu lỗi và đảm bảo chất lượng dự đoán được thực hiện với mức độ chính xác cao hơn. Dữ liệu này có thể được chia sẻ giữa các nhà máy hoặc thậm chí các tổ chức khác nhau để giải quyết các vấn đề chung và tối ưu hóa hơn nữa các quy trình.
Thực tế ảo và tăng cường
Thực tế tăng cường là một công nghệ kỹ thuật số bao gồm thông tin kỹ thuật số được phủ lên thực tế và được xem qua điện thoại thông minh, trong khi thực tế ảo là một thế giới ảo đắm chìm hơn cần có kính đặc biệt. Cả hai công nghệ này đều có thể giúp người vận hành nhà máy thông minh tổ chức sản phẩm, nhiệm vụ sản xuất cũng như bảo trì và sửa chữa thiết bị.
Cặp song sinh kỹ thuật số
Bản sao kỹ thuật số có thể được sử dụng để thể hiện một quy trình hoặc đối tượng vật lý và mô phỏng hiệu suất trong thế giới thực. Điều này có thể dẫn đến cải thiện hiệu quả đồng thời hỗ trợ kiểm soát và lập kế hoạch hoạt động.
Nhà máy thông minh trong IoT là gì?
Internet of Things (IoT) là nơi các thiết bị, máy móc và/hoặc quy trình được kết nối thông qua hệ thống truyền dữ liệu Internet để chúng có thể chia sẻ thông tin với các máy móc và con người khác.
Thông thường sử dụng công nghệ cảm biến và điện toán đám mây, IoT công nghiệp (IIoT) tự động hóa rất nhiều công việc cần thiết để theo dõi và xác định các cải tiến trong quy trình sản xuất.
IoT là một phần của cái được gọi là 'Công nghiệp 4.0' và liên quan đến việc tin học hóa nhiều ngành công nghiệp truyền thống, bao gồm cả sản xuất. Nhà máy thông minh tập hợp các hệ thống vật lý và kỹ thuật số với Internet of Things. Các hệ thống này bao gồm kết nối không dây, cảm biến và chương trình thu thập dữ liệu.
Việc giám sát liên tục được cung cấp bởi nơi làm việc có hỗ trợ IIoT hiệu quả sẽ không chỉ giúp giảm chi phí và thời gian cho quy trình sản xuất mà còn có thể cải thiện sự an toàn của môi trường sản xuất bằng cách giám sát các lỗi tiềm ẩn và cho phép bảo trì dự đoán, cũng như giảm thiểu tác động vật lý. yêu cầu đối với người lao động. Sử dụng học máy để tối ưu hóa quy trình sản xuất cũng có thể giảm mức tiêu thụ năng lượng, đồng thời mang lại lợi ích môi trường rộng hơn.
Nguyên tắc chính của một nhà máy thông minh là gì?
Các nguyên tắc chính đằng sau nhà máy của tương lai là khả năng kết nối cùng với phân tích và chẩn đoán dữ liệu; dẫn đến ít phải ngừng hoạt động hơn, cải tiến quy trình và tối ưu hóa cơ sở vật chất.
Một nhà máy thông minh dựa trên việc sử dụng các công nghệ và kết nối mới nhất để thúc đẩy cải tiến các quy trình.
Việc sử dụng các công nghệ như IoT và trí tuệ nhân tạo cho phép tạo ra một đường truyền phản hồi nhanh hơn nhưng cũng có khả năng dự đoán tốt hơn; tận dụng tối đa các nguồn lực sẵn có để sản xuất hiệu quả và tiết kiệm chi phí.
Tạo một nhà máy thông minh
Nâng cấp nhà máy trở nên 'thông minh' có vẻ như là một việc làm tốn kém, nhưng bạn có thể thực hiện những thay đổi nhanh chóng và hiệu quả mà không cần phải thay thế mọi máy móc trong chuỗi sản xuất của mình.
Nếu bạn đánh giá dây chuyền sản xuất của mình và chọn ra những bộ phận quan trọng nhất, bạn có thể nhanh chóng thực hiện những thay đổi có lợi cho toàn bộ quy trình. Việc phân tích các lĩnh vực chính này sau đó có thể cung cấp thông tin về những gì cần được cải thiện tiếp theo.
Phân tích này phải được thực hiện với một nhóm đa dạng điều hành nó, bao gồm các chuyên gia trong các lĩnh vực kinh doanh khác nhau. Bạn càng có thể thu hút lực lượng lao động tham gia vào quá trình cải tiến thì những thay đổi đó sẽ càng hiệu quả hơn. Nhân viên cũng có thể cần được đào tạo để đảm bảo họ có thể sử dụng bất kỳ thiết bị mới nào. Thật vậy, thay vì cần ít người hơn trong lực lượng lao động, các kỹ năng mà nhân viên của bạn yêu cầu sẽ thay đổi khi họ giám sát hệ thống, đối chiếu dữ liệu và cải tiến, kiểm tra hoặc sửa chữa.
Các kỹ sư sẽ cần làm việc với các chuyên gia về quản lý và hệ thống CNTT để tìm ra các khu vực cần nâng cấp và cần lập ra một kế hoạch để xem xét tối ưu hóa các quy trình, tăng doanh số bán hàng, giảm chi phí và tiết kiệm thời gian trong toàn bộ quy trình sản xuất.
Nhà máy thông minh và an ninh mạng
Vì các nhà máy thông minh phụ thuộc vào hệ thống điện toán và kỹ thuật số nên an ninh mạng cần được đề cập đặc biệt.
Bảo vệ dữ liệu và quyền riêng tư là điều quan trọng đối với bất kỳ doanh nghiệp nào và ngay khi ngành công nghiệp được số hóa, vấn đề an ninh mạng cần được giải quyết. Trong một số trường hợp, ngành sẽ chia sẻ dữ liệu với các công ty khác vì lợi ích của mọi người, chẳng hạn như về các vấn đề an toàn. Tuy nhiên, các thành phần, quy trình và dữ liệu khác của bạn cần được bảo vệ khỏi lỗi vô tình hoặc thậm chí là cố ý hack.
Các vấn đề về an ninh mạng có thể tạo ra thêm chi phí cần được xem xét khi quyết định xem lợi ích của nhà máy thông minh của bạn có xứng đáng với chi phí thiết lập hay không.
Phần kết luận
Các nhà máy thông minh sử dụng nhiều công nghệ khác nhau để tạo ra hoạt động sản xuất được kết nối, có khả năng thu thập và đánh giá dữ liệu quy trình, đồng thời mang lại những cải tiến về hiệu quả, an toàn, v.v.
Việc tối ưu hóa này có thể bao gồm cải tiến quy trình, cải tiến kiểm tra và bảo trì, hậu cần, thời gian và thậm chí cả việc sử dụng nhân viên.
Sử dụng Internet of Things cùng với phân tích dữ liệu và cảm biến, nhà máy thông minh có thể trở thành một phần tích cực trong quá trình hướng tới Công nghiệp 4.0, với những cải tiến được cảm nhận trong toàn bộ quy trình sản xuất.
Tuy nhiên, với chi phí nâng cấp thiết bị, thiết lập hệ thống an toàn và đào tạo lại nhân viên, không phải người sử dụng lao động nào cũng có thể biện minh cho chi phí đó so với lợi ích.
Quyết định xây dựng một nhà máy thông minh cần có sự tham gia của tất cả các lĩnh vực của công ty, nhưng cuối cùng cũng cần dựa trên sự so sánh chính xác xem liệu nó có xứng đáng với cơ sở hoặc mô hình kinh doanh cụ thể của bạn hay không.
(ST)