Các công nghệ của nền công nghiệp 4.0 trong Nhà máy thông minh

Nhà máy thông minh (Smart Factory) là bước tiến mới vượt bậc cho ngành công nghiệp sản xuất. Thực chất, đó chính là sự chuyển đổi từ các hệ thống tự động hóa truyền thống sang một hình thức mới, có khả năng kết nối và xử lý dữ liệu liên tục một cách linh hoạt hơn. Và dưới đây chính là những điểm khiến Smart Factory trở nên khác biệt.

Nhà máy thông minh là gì?

Nhà máy thông minh là một cơ sở sản xuất được số hóa sử dụng các thiết bị, máy móc và hệ thống sản xuất được kết nối để liên tục thu thập và chia sẻ dữ liệu. Dữ liệu này sau đó được sử dụng để thông báo các quyết định cải tiến quy trình cũng như giải quyết mọi vấn đề có thể phát sinh.

Các phương pháp sản xuất thông minh được sử dụng bởi một nhà máy thông minh được kích hoạt bởi nhiều công nghệ bao gồm trí tuệ nhân tạo (AI), phân tích dữ liệu lớn, điện toán đám mây và Internet vạn vật công nghiệp (IoT).

Thực tiễn sản xuất được áp dụng bởi các nhà máy thông minh là ứng dụng tối ưu nhất của các công nghệ phát sinh từ cuộc cách mạng công nghiệp 4.0. Sự kết hợp của các công nghệ Công nghiệp 4.0 khác nhau góp phần tối ưu hóa sản xuất thông minh. Dưới đây là các công nghệ kích hoạt quan trọng nhất:

- IoT công nghiệp (IIoT)

IoT công nghiệp đề cập đến các thiết bị, máy móc và quy trình được kết nối với nhau được liên kết bởi các hệ thống truyền thông dữ liệu. Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi và sử dụng dữ liệu giữa con người và máy móc. 

Thông thường, các thiết bị này có cảm biến thu thập các điểm dữ liệu có ý nghĩa trên cơ sở dữ liệu đám mây hoặc ngoại tuyến để theo dõi và xác định các cách cải thiện quy trình sản xuất. IoT công nghiệp cho phép hiệu quả hoạt động, kiểm soát và khả năng hiển thị thành các chỉ số chính có thể hành động.

- Cảm biến

Các cảm biến được gắn vào các thiết bị và máy móc giúp thu thập các điểm dữ liệu riêng biệt ở các giai đoạn cụ thể của quy trình sản xuất, cung cấp khả năng hiển thị tức thì vào các lớp khác nhau. 

Ví dụ: cảm biến nhiệt độ trong phòng sạch có thể theo dõi và phát hiện khí hậu trong phòng thí nghiệm và chia sẻ dữ liệu đó thông qua cổng kết nối IoT. Sau đó, dữ liệu có thể được sử dụng để tự sửa lỗi bằng AI (Trí tuệ nhân tạo) hoặc cảnh báo các thành viên trong nhóm có liên quan để xem xét.

- Điện toán đám mây

Điện toán đám mây cho phép các nhà máy thông minh lưu trữ, xử lý và chia sẻ dữ liệu với tính linh hoạt cao hơn với chi phí thấp hơn so với các giải pháp thay thế tại chỗ truyền thống. Các thiết bị và máy móc được kết nối với nhau trên sàn cửa hàng được hưởng lợi từ việc có thể nhanh chóng tải lên một lượng lớn dữ liệu có thể được chắt lọc để cung cấp phản hồi và đưa ra quyết định gần thời gian thực.

- Phân tích dữ liệu lớn

Việc tích lũy dữ liệu theo thời gian có thể cung cấp thông tin chi tiết về mức độ hiệu quả của quy trình sản xuất, các chỉ số chính cần tập trung vào và hệ thống nào đang hoạt động kém hiệu quả. Kích thước tuyệt đối của Dữ liệu lớn có thể phát hiện ra các mẫu lỗi và đảm bảo chất lượng dự đoán với độ chính xác cao. Việc trình bày và thời gian của phân tích dữ liệu lớn được cung cấp thông tin phù hợp vào đúng thời điểm, cho phép cải thiện một cách tối ưu và nhanh chóng.

- An ninh mạng

An ninh mạng là một công nghệ thiết yếu trong nhà máy thông minh vì quyền riêng tư và bảo vệ dữ liệu là khía cạnh quan trọng nhất đối với các ngành công nghiệp.

- Robot

Robot công nghiệp tạo điều kiện thuận lợi cho những công việc đòi hỏi độ chính xác cao hoặc tất cả những công việc lặp đi lặp lại. Mỗi hoạt động được phát triển sẽ yêu cầu một Robot nhận thức hoặc một Robot tự động hoặc cả hai.

- Digital Twins

Digital Twins để tăng hiệu quả, kiểm soát và lập kế hoạch hoạt động. Là một đại diện ảo của một sản phẩm, quy trình hoặc dịch vụ vật lý. Sự sáng tạo của nó cho phép hiểu sản phẩm hoặc quy trình ở mức độ sâu hơn, từ phân tích dữ liệu, với một số chức năng rất có giá trị cho doanh nghiệp

4 cấp độ của Nhà máy thông minh

4 cấp độ của cấu trúc dữ liệu có thể giúp bạn đánh giá xem bạn đang ở đâu trong tiến trình trở thành một nhà máy thông minh và bạn cần thực hiện những bước nào để tiến lên cấp độ tiếp theo.

- Cấp độ một: Dữ liệu có sẵn

Đây có thể là tình trạng hiện tại của hầu hết các nhà máy. Dữ liệu có sẵn, nhưng không thể truy cập. Việc sắp xếp và phân tích dữ liệu đòi hỏi công việc thủ công và có thể tốn nhiều thời gian, làm tăng thêm tính kém hiệu quả cho quá trình cải tiến sản xuất so với dự định hoặc mức cần thiết.

- Cấp độ hai: Phân tích dự đoán

Ở giai đoạn này, dữ liệu được trình bày dưới dạng dễ xử lý hơn. Dữ liệu được tổ chức theo cấu trúc và sắp xếp hợp lý ở một vị trí với các hệ thống bổ sung giúp trực quan hóa dữ liệu và hiển thị trang tổng quan. Phân tích dự đoán cho phép các nhà khai thác và kỹ sư thực hiện hành động phòng ngừa để tránh thời gian ngừng hoạt động hoặc lỗi chất lượng đáng kể.  Nhà máy có thể thực hiện phân tích chủ động, mặc dù việc này có thể vẫn đòi hỏi một chút thời gian và nỗ lực.

- Cấp độ ba: Phân tích mô tả

Thay vì dự đoán thời điểm có thể xảy ra lỗi, công nghệ máy học đề xuất các cài đặt thông qua phân tích mô tả cho phép bạn tối ưu hóa sản xuất. Dữ liệu hoạt động có nghĩa là dữ liệu có thể thực hiện phân tích chủ động bằng cách sử dụng máy học và trí tuệ nhân tạo để tạo ra thông tin chi tiết mà không cần nhiều sự giám sát của con người. Hệ thống có thể xác định các vấn đề chính và các điểm bất thường để dự đoán lỗi với độ chính xác cao và thông báo cho những người có liên quan những hiểu biết có giá trị vào đúng thời điểm.

- Cấp độ bốn: Tự động hóa do AI điều khiển 

Tự động hóa do AI thực sự triển khai các đề xuất được xác định bằng cách phân tích dữ liệu sản xuất. Ở giai đoạn này, học máy có thể tạo ra các giải pháp hữu ích cho các vấn đề đã được xác định trong các giai đoạn trước đó. 

Sau đó, máy móc và thiết bị sản xuất được kết nối với mô-đun hoặc hệ thống này có thể thực hiện những thay đổi đó mà không cần sự can thiệp của con người. Việc thu thập dữ liệu, xác định vấn đề và đưa ra giải pháp diễn ra theo trình tự mà không cần đến sự tham gia của con người.

Xem thêm:

• Các loại băng tải thường dùng hiện nay

• Những lợi ích sử dụng băng tải xích