Nhà máy thông minh và mô hình thu thập dữ liệu xuyên suốt

Như đã đề cập trong bài viết “Sản xuất thông minh - Cuộc cách mạng hóa ngành thép”, sản xuất thông minh là việc khai thác sức mạnh của dữ liệu và kết nối hệ thống dây chuyền thiết bị với nhau để biến đổi mọi khía cạnh của sản xuất, từ nguyên liệu thô đầu vào đến thành phẩm đầu ra.

Tuy nhiên mọi người vẫn hay nhầm lẫn giữa “Sản xuất thông minh” và “Nhà máy thông minh”. “Nhà máy thông minh” đưa ý tưởng về “sản xuất thông minh” vào thực tiễn, sử dụng các dữ liệu thu thập được trong thời gian thực từ hệ thống máy móc, thiết bị, cảm biến, hệ thống IoT, kết hợp với AI, học máy.... giúp cải thiện quy trình sản xuất từ đầu đến cuối, giúp nhân sự vận hành máy, người quản lý dây chuyền, công nhân và ban lãnh đạo ra quyết định tốt hơn.

Lợi ích của Nhà máy thông minh

Thị trường công nghệ sản xuất thông minh toàn cầu bao gồm doanh số bán cảm biến, robot, phần mềm và các tài sản công nghệ khác dự kiến tăng từ 254.24 tỷ USD năm 2022 lên 787.54 tỷ USD năm 2030, theo Grand View Research. Các nhà sản xuất đang đầu tư vào Nhà máy thông minh vì những lý do chính sau:

- Tiết kiệm chi phí: Nhà máy thông minh giúp giảm thiểu chi phí thông qua giảm số lượng nhân sự, các lỗi xảy ra do con người, lỗi sản phẩm và lãng phí hoặc nâng cao tuổi đời máy móc thiết bị thông qua việc dự đoán bảo trì.

- Hỗ trợ ra quyết định tốt hơn, nhanh hơn: Dữ liệu thu thập được từ cảm biến và phân tích trong mỗi công đoạn sản xuất, bao gồm cả chuỗi cung ứng, giúp các giám đốc, quản lý và nhân viên ở mọi giai đoạn đưa ra quyết định dễ dàng & nhanh chóng hơn. Chẳng hạn, các chuyên gia chuỗi cung ứng có thể xem xét đề xuất của nhà máy thông minh về số lượng nguyên vật liệu cần đặt hàng thêm, tính toán thời điểm lô hàng được giao.

- Cải thiện hiệu suất: Các công nghệ của nhà máy thông minh hỗ trợ cải thiện hiệu suất bằng việc giảm sự trùng lặp trong quy trình, tự động hóa các nhiệm vụ lặp đi lặp lại, giảm thời gian và nguyên liệu lãng phí, hạn chế thời gian ngừng hoạt động và tái cung cấp hàng tồn kịp thời kho dựa trên dự báo thiếu hụt.

- Làm việc hiệu quả với ít nhân sự hơn: Trong khi con người vẫn đóng vai trò quan trọng trong nhà máy thông minh, các quy trình tự động hóa cho phép nhà sản xuất có thể làm được nhiều việc hơn với ít nhân sự hơn.

- Giảm thiểu tác động tới môi trường: Bằng cách sử dụng các nguyên vật liệu hiệu quả hơn với sự hỗ trợ của các công nghệ thông minh, hệ thống kết nối, nhà máy thông minh giúp nhà sản xuất giảm khối lượng rác thải lãng phí và hạn chế khối lượng CO2 thải ra môi trường. Các nhà sản xuất cũng có thể ưu tiên sử dụng nguyên vật liệu bền vững, theo dõi nguồn gốc và quá trình vận chuyển hàng hóa đó bằng cách sử dụng các công nghệ hiện đại: Blockchain, RFID…

Cấu trúc và các cấp độ của nhà máy thông minh

Nhà máy thông minh thường phát triển qua 4 cấp hộ hoặc giai đoạn sau:

1. Tính sẵn có của dữ liệu (Data availability): Bước đầu tiên dành cho nhà sản xuất là thu thập lượng lớn dữ liệu từ cảm biến được gắn vào các tài sản di chuyển trong chuỗi cung ứng và các máy móc thiết bị tại nhà máy. Cấp độ 1 cũng liên quan tới việc trích xuất dữ liệu từ các hệ thống cũ, bao gồm việc tích hợp tự động, nhập dữ liệu từ bảng tính (import dữ liệu) hoặc nhập dữ liệu thủ công.

2. Ngữ cảnh hóa dữ liệu (Data contextualization): Ở cấp độ 2, dữ liệu được tổ chức và kết hợp từ các khu vực khác nhau để thể hiện một bức tranh lớn hơn. Ví dụ, quản lý nhà máy muốn biết mức độ tác động của từng cấp công nhân tới hiệu suất đầu ra thì cần một phân tích cơ bản liên quan tới dữ liệu nhân sự và dữ liệu sản xuất. Ở cấp độ này, dữ liệu được tổ chức thành các Dashboard và hiển thị trực quan giúp dễ dàng tiếp thu.

3. Kích hoạt dữ liệu (Data activation): Phương pháp phân tích nâng cao sử dụng trí tuệ nhân tạo và học máy được ứng dụng trong cấp độ này, giúp quản lý nhà máy dự đoán kết quả đầu ra chỉ với ít sự can thiệp của con người. Ví dụ, các thuật toán trí tuệ nhân tạo có thể chuẩn đoán khi nào máy móc có khả năng gặp sự cố, thông báo cho người vận hành cách xử lý để tránh việc hỏng hóc hoàn toàn và giảm thời gian ngừng sản xuất.

4. Dữ liệu trong hành động (Data in action): Khi một nhà máy đạt đến cấp độ 4 là thời điểm để tin tưởng hoàn toàn vào robot và các máy móc khác tự hoạt động dựa trên việc phân tích liên tục dòng dữ liệu. Ví dụ, một nhà máy thông minh có thể điều chỉnh sản xuất dựa trên việc dự đoán nhu cầu của khách hàng hoặc sử dụng cảm biến thị giác để xác định các mối hàn kém chất lượng và ra lệnh cho robot làm lại trước khi di chuyển tới các bước tiếp theo. Kết quả đầu ra được phản hồi lại vào hệ thống vòng lặp đóng, do đó nó có thể cải thiện quá trình ra quyết định theo thời gian.

Ví dụ về Nhà máy thông minh:

LG Smart Park của LG Electronics tại Changwon, Hàn Quốc được Diễn đàn Kinh tế Thế giới chọn lựa là Nhà máy “Ngọn hải đăng” (Lighthouse factory) vì hiệu quả sản xuất, an toàn và ít tác động môi trường. Bên trong nhà máy sản xuất thiết bị gia dụng, các bộ phận của tủ lạnh và các thiết bị khác được chuyển đến dây chuyền sản xuất bằng hệ thống băng tải trên cao hoặc bằng phương tiện dẫn đường tự động (AGV) được quản lý qua mạng 5G của cơ sở. Gắn liền với mỗi dây chuyền là một “kho thông minh” giám sát hàng tồn kho theo thời gian thực và yêu cầu các bộ phận và vật tư bổ sung khi cần thiết. Công ty cho biết hệ thống tự động hóa hậu cần 3D giảm thiểu 30% không gian kho cần thiết so với các hệ thống thông thường, đồng thời rút ngắn 25% thời gian vận chuyển nguyên liệu. Các cảm biến được gắn vào và bên trong máy xác định các vấn đề sản xuất tiềm ẩn và ra lệnh cho robot khắc phục chúng trước khi xảy ra sự cố. Robot còn thực hiện những công việc nguy hiểm như hàn và nâng các thiết bị nặng, giúp nhà máy an toàn hơn cho công nhân. Vào năm 2022, LG cho biết họ có kế hoạch áp dụng những công nghệ này và các công nghệ sản xuất thông minh khác đã được tiên phong tại LG Smart Park, Changwon cho tổng số 26 cơ sở sản xuất tại 13 quốc gia.

Bước đầu tiên trong việc xây dựng nhà máy thông minh là việc thu thập được tất cả các dữ liệu trong quá trình sản xuất, vận hành nhà máy. Công cuộc xây dựng các hệ thống máy móc, phần mềm để thực hiện được công việc này không phải dễ dàng, đòi hỏi có sự nghiên cứu, phân tích và đưa ra các lựa chọn phù hợp với nhu cầu và tiềm lực của nhà máy.

Để giúp anh/chị có thể hiểu rõ hơn về mô hình Nhà máy thông minh, lộ trình chuyển đổi phù hợp cho doanh nghiệp, anh/chị có thể để lại ý kiến hoặc liên hệ trực tiếp cho Bộ phận Chuyển đổi số Tập đoàn theo các thông tin dưới đây: 

Email: Haptn@hoaphat.com.vn 

Máy lẻ: 6636 - SĐT: 0912146738 

Bộ phận Chuyển đổi số Tập đoàn với vai trò tư vấn & hỗ trợ các đơn vị trong Tập đoàn xây dựng lộ trình chuyển đổi số tổng thể, lựa chọn hệ thống giải pháp công nghệ và kết nối với các đối tác công nghệ để cung cấp giải pháp phù hợp. Chúng tôi cam kết sẽ hỗ trợ anh/chị từ các đơn vị thuộc Tập đoàn trong quá trình Chuyển đổi số & thích ứng nhanh chóng với sự thay đổi. 

Tài liệu tham khảo: What is Smart Factory and Smart Manufacturing? (oracle.com)