Thách thức thực tế trong sản xuất: “Chúng tôi dành 30% thời gian để chuyển các bộ phận từ khu vực kiểm tra này sang khu vực kiểm tra khác bằng tay. Khi các công nhân vận hành mệt mỏi sau bữa trưa, họ thường tạo ra nhiều lỗi hơn. Chúng tôi muốn biết liệu có thể giảm chi phí bằng tự động hóa và ngăn chặn những vấn đề này tiếp diễn hay không.” — Giám đốc nhà máy, một nhà sản xuất linh kiện điện tử quy mô vừa.

Tự động hóa Tự động hóa đề cập đến việc sử dụng công nghệ, hệ thống điều khiển như PLC và CNC, và máy móc để thực hiện các thao tác hoặc công việc với rất ít sự can thiệp của con người. Trong môi trường sản xuất, tự động hóa định nghĩa lại cách thức lắp ráp, kiểm tra, hàn và đóng gói sản phẩm bằng cách thay thế các công việc thủ công, lặp đi lặp lại bằng các hoạt động nhanh chóng, đáng tin cậy và nhất quán. Hướng dẫn này bao gồm định nghĩa về tự động hóa, các loại tự động hóa, ví dụ thực tế, lợi ích và các tình huống thích hợp để triển khai. Ngoài ra, tài liệu này còn bao gồm các thông tin cụ thể về các loại thiết bị tự động hóa được sử dụng tại các cơ sở sản xuất điện áp thấp.

Hướng dẫn này bao gồm:

• Tự động hóa là gì? (Giải thích đơn giản và định nghĩa kỹ thuật)
• 4 loại tự động hóa công nghiệp
• Lợi ích chính cho nhà sản xuất (chất lượng, tốc độ, chi phí, an toàn)
• Các ví dụ và ứng dụng thực tế về tự động hóa
• Thiết bị tự động hóa chuyên dụng (dây chuyền lắp ráp, bệ thử nghiệm, buồng hàn)
• Khi nào nhà máy của bạn nên xem xét tự động hóa?
• Benlong Automation giúp các doanh nghiệp tự động hóa quy trình sản xuất linh kiện điện tử như thế nào?
• Các câu hỏi thường gặp về tự động hóa (kỹ năng, công cụ, tác động đến công việc)

1. Tự động hóa là gì?

Nói một cách đơn giản, tự động hóa nghĩa là sử dụng máy móc, máy tính hoặc robot để hoàn thành các công việc lặp đi lặp lại. Ví dụ, một máy có thể nhặt một đầu nối bạc, đặt nó lên một đầu nối đồng, hàn lại và sau đó kiểm tra chất lượng mà không cần ai chạm vào. Điều này biến một quy trình thủ công thành một hoạt động tự động, có thể lặp lại và nhanh hơn. Nó có thể đơn giản như một máy móc (ví dụ: một máy vặn vít tự động) hoặc toàn bộ dây chuyền sản xuất (ví dụ: dây chuyền lắp ráp MCB tạo ra 2.000 cầu dao mỗi ca).

Tự động hóa kỹ thuật sử dụng cảm biến, bộ truyền động, bộ điều khiển logic lập trình (PLC) và phần mềm để thực hiện các tác vụ được xác định trước hoặc dựa trên phản hồi thời gian thực. Các mục tiêu bao gồm tăng năng suất, tính nhất quán cao hơn, giảm chi phí lao động và cải thiện an toàn lao động.

2. 4 loại tự động hóa công nghiệp

Có bốn loại tự động hóa chính, tùy thuộc vào khối lượng sản xuất và chủng loại sản phẩm. Các kỹ sư phân loại tự động hóa dựa trên loại sản phẩm và khối lượng cần sản xuất.

• Tự động hóa cố định (cứng)Được phát triển cho sản xuất hàng loạt một sản phẩm duy nhất (ví dụ: dây chuyền tự động MCB sản xuất hơn một triệu đơn vị mỗi ngày). Chi phí thiết lập cao, nhưng chi phí trên mỗi đơn vị rất thấp.
• Tự động hóa lập trìnhCó thể cấu hình lại để sản xuất hàng loạt các sản phẩm khác nhau (ví dụ: một bàn thử nghiệm hiệu chuẩn cả cầu dao 1P và 4P bằng cách tải công thức mới). Thời gian chuyển đổi ở mức trung bình (từ vài phút đến vài giờ).
• Tự động hóa linh hoạt (mềm)Đây là một phần mở rộng của tự động hóa lập trình cho phép chuyển đổi nhanh chóng (thường dưới năm phút) giữa các biến thể sản phẩm. Dây chuyền sản xuất MCB thông minh IoT xử lý nhiều mẫu cầu dao thông minh khác nhau là một ví dụ điển hình – hoàn hảo cho sản xuất đa dạng sản phẩm với số lượng vừa phải.
• Tự động hóa tích hợp: Kết nối các hệ thống tự động (lắp ráp, hàn, kiểm tra, đóng gói) thành một dây chuyền hoàn toàn đồng bộ với quản lý dữ liệu tập trung (MES). Thường thấy trong các nhà máy lớn sản xuất hàng triệu thiết bị ngắt mạch mỗi năm.

3. Những lợi ích chính của tự động hóa đối với các nhà sản xuất

• Chất lượng ổn định: Robot hàn tự động đạt được lực kéo tiếp xúc >200 N với chỉ số năng lực quy trình (CPK) ít nhất là 1,33. Hàn thủ công cho thấy độ biến thiên cao hơn nhiều, giảm tỷ lệ lỗi từ 1-3% xuống dưới 0,1%.
• Thông lượng cao hơn: Máy lắp ráp MCB tự động sản xuất một cầu dao mỗi 2-3,5 giây, so với 15-20 giây đối với việc lắp ráp thủ công.
• Chi phí vận hành thấp hơn: Mặc dù cần đầu tư vốn ban đầu, thời gian hoàn vốn thường dao động từ 6 đến 14 tháng nhờ giảm chi phí nhân công, giảm lượng phế phẩm và giảm số lượng yêu cầu bảo hành.
• Cải thiện an toàn: Tự động hóa giúp loại bỏ người vận hành khỏi những công việc nguy hiểm như thử nghiệm điện áp cao và tiếp xúc với tia lửa hàn.
• Khả năng truy xuất nguồn gốc dữ liệu: Các hệ thống thử nghiệm tự động ghi lại mọi phép đo (thời gian ngắt mạch, điện trở tiếp xúc, giá trị cách điện) và tải dữ liệu lên hệ thống quản lý sản xuất (MES), cung cấp khả năng truy xuất nguồn gốc từ đầu đến cuối – một yêu cầu bắt buộc để đạt chứng nhận IEC/UL.

4. Các ví dụ thực tế về tự động hóa trong sản xuất điện

Ví dụ về tự động hóa trong các nhà máy bao gồm sản xuất các linh kiện điện áp thấp (cầu dao thu nhỏ, cầu dao vỏ đúc, công tắc tơ, thiết bị chống sét lan truyền).

• Hàn tiếp điểm bạc tự độngMáy hàn điều khiển bằng servo tạo ra các mối hàn đồng nhất giữa đầu bạc và đầu nối đồng thông qua việc điều khiển năng lượng bằng servo. Nó cũng có thể đo độ bền mối hàn bằng phương pháp thử kéo và nhanh chóng loại bỏ các bộ phận bị lỗi.
• Bàn hiệu chuẩn nhiệt MCB: Hệ thống thử nghiệm tự động này cấp dòng tải định mức 135%, đo thời gian ngắt mạch, điều chỉnh vít lưỡng kim bằng động cơ bước và ghi lại tất cả kết quả cho đến khi thời gian ngắt mạch nằm trong khoảng 45-55 giây. Tất cả dữ liệu đều được ghi lại.
• Lắp ráp máng hồ quang bằng robotRobot sáu trục nhặt các tấm cong từ bàn, đặt chúng vào vỏ và sử dụng hệ thống thị giác để kiểm tra việc xếp chồng chính xác. Thời gian chu kỳ là 1,5 giây cho mỗi cực.
• Kiểm tra chức năng trực tuyến của các thiết bị ngắt mạch thông minh.: Một hệ thống thử nghiệm IoT mô phỏng các giao thức truyền thông (Wi-Fi, Zigbee, RS485) và kiểm tra hoạt động từ xa cũng như xác minh đồng hồ đo năng lượng.

5. Các thiết bị tự động hóa chuyên dụng được sử dụng trong các nhà máy điện

Dưới đây là các loại máy móc thực tế mà các nhà sản xuất sử dụng:

Danh mục thiết bị Ví dụ Mục đích Lắp ráp Máy lắp ráp tự động đa cực MCCB Lắp ráp các loại và kiểu cầu dao khác nhau từ các bộ phận (bao gồm cả tán đinh và khắc laser). Kiểm tra Bàn thử nghiệm điện áp cao bán tự động MCCB Thực hiện các thử nghiệm chịu điện môi (hi-pot) và điện trở cách điện trên MCCB. Hàn Máy hàn đồng và bạc (có hỗ trợ robot) Thực hiện hàn điện trở các tiếp điểm bạc vào các đầu nối đồng. Hiệu chuẩn Bàn hiệu chuẩn nhiệt dài hạn MCB Xác nhận và thiết lập ngắt quá tải ở mức dòng điện định mức 100% hoặc 135%. Xử lý vật liệu Hệ thống cấp liệu tự động bằng robot cho máy ép phun Nạp và dỡ các bộ phận ở giai đoạn ép phun.

6. Khi nào nhà máy của bạn cần tự động hóa?

Bạn nên nghiêm túc cân nhắc việc tự động hóa nếu câu trả lời của bạn là “có” cho bất kỳ câu hỏi nào sau đây:

• Khối lượng lớnMỗi năm, bạn có sản xuất hơn 500.000 sản phẩm tương tự không?
• Vấn đề chất lượngTỷ lệ lỗi trên 1% của bạn có phải do lỗi của con người (ví dụ: hàn không nhất quán hoặc hiệu chuẩn không đúng cách) không?
• Nhiệm vụ lặp đi lặp lạiLiệu người vận hành có thực hiện lặp đi lặp lại ba bước (nạp, ép, dỡ) mỗi vài giây, dẫn đến mệt mỏi hoặc nguy cơ chấn thương gia tăng không?
• Yêu cầu truy xuất nguồn gốcKhách hàng của bạn (ví dụ: ABB, Schneider, Siemens) có yêu cầu dữ liệu thử nghiệm 100% cho mỗi sản phẩm không?
• Thiếu hụt lao độngBạn đang gặp khó khăn trong việc tuyển dụng và giữ chân các kỹ thuật viên lành nghề cho công việc lắp ráp/kiểm tra thủ công?
• Tần số chuyển đổiBạn có thay đổi mẫu sản phẩm nhiều hơn hai lần mỗi ca làm việc không, và thời gian chuyển đổi hiện tại có vượt quá 30 phút không?

Nếu bạn đáp ứng bất kỳ tiêu chí nào nêu trên, việc mua một giải pháp tự động hóa – thậm chí chỉ là một dây chuyền sản xuất đơn lẻ hoặc một bàn làm việc bán tự động – sẽ mang lại lợi nhuận tài chính trong vòng một năm.

7. Benlong Automation giúp các doanh nghiệp tự động hóa quy trình sản xuất linh kiện điện tử như thế nào?

Benlong Automation là một tổ chức công nghệ cao quốc gia tập trung vào các hệ thống sản xuất kỹ thuật số thông minh cho các sản phẩm điện áp thấp (MCB, MCCB, ACB, VCB, rơle, công tắc tơ, v.v.). Kể từ khi bắt đầu hoạt động vào năm 2008, chúng tôi đã cung cấp hơn 1.200 giải pháp tự động hóa trên toàn cầu.

• Dây chuyền lắp ráp hoàn toàn tự động Với chu kỳ hoạt động từ 2-3,5 giây, kiểm tra bằng hình ảnh và chuyển đổi nhanh chóng.
• Hệ thống thử nghiệm toàn diện Dùng để hiệu chuẩn nhiệt và từ, kiểm tra điện áp cao (hi-pot), điện trở tiếp xúc và độ bền (thường theo tiêu chuẩn IEC 60947-2 hoặc 60898).
• Máy hàn chính xác Dùng cho các tiếp điểm bạc, dải lưỡng kim, bện đồng và hàn mạch in PCBA.
• Dây chuyền sản xuất thông minh IoT Với khả năng kết nối MES, chẩn đoán từ xa và khả năng truy xuất dữ liệu đầy đủ.

Chúng tôi sản xuất các sản phẩm tuân thủ theo tiêu chuẩn IEC và UL. Tất cả sản phẩm đều được bảo hành một năm và đào tạo tại chỗ. Hỗ trợ từ xa được cung cấp miễn phí. Ngoài ra, chúng tôi tiến hành tối đa hai bài kiểm tra khả thi miễn phí cho mỗi sản phẩm được gửi đến. Chúng tôi sẽ xử lý sản phẩm – bằng phương pháp hàn hoặc kiểm tra hiệu chuẩn – và cung cấp báo cáo CPK sau khi hoàn thành.

8. Câu hỏi thường gặp (FAQ)

Tự động hóa là gì, nói một cách đơn giản?

Tự động hóa một quy trình có nghĩa là thực hiện các nhiệm vụ lặp đi lặp lại mà không cần sự can thiệp của con người, bằng cách sử dụng máy móc, máy tính hoặc robot. Ví dụ, một máy có thể chọn một tiếp điểm bạc, đặt nó lên đầu nối, hàn và kiểm tra chất lượng – mỗi bước đều diễn ra mà không cần sự can thiệp của con người, cho phép xử lý nhanh hơn, sản lượng ổn định hơn và ít phụ thuộc vào chuyên môn cá nhân.

Tự động hóa có 4 loại?

Có bốn loại chính: cố định (sản xuất số lượng lớn một sản phẩm duy nhất), lập trình được (sản xuất theo lô, có thể lập trình lại), linh hoạt (chuyển đổi nhanh giữa các sản phẩm hỗn hợp) và tích hợp (toàn bộ dây chuyền được điều khiển trung tâm). Mỗi loại phù hợp với nhu cầu về khối lượng và chủng loại sản phẩm cụ thể.

Ví dụ về tự động hóa là gì?

Một ví dụ tuyệt vời trong sản xuất thiết bị điện hạ thế là dây chuyền kiểm tra tự động MCB. Nó tự động nạp các cầu dao, kiểm tra khả năng ngắt tức thời (đường cong B/C/D), hiệu chuẩn nhiệt, độ bền điện môi và điện trở tiếp xúc, sau đó phân loại chúng vào các nhóm đạt/không đạt – một quy trình hoàn toàn tự động không cần sự can thiệp của con người.

Những công cụ tự động hóa hàng đầu là gì?

Các công cụ chính cho các quy trình công nghiệp bao gồm PLC (Bộ điều khiển logic lập trình), HMI (Giao diện người máy), SCADA (Hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu), cánh tay robot (khớp nối hoặc kiểu Cartesian) và bộ truyền động servo. Các công cụ bổ sung có thể bao gồm hệ thống thị giác, bộ điều khiển hàn điện trở hoặc các thiết bị kiểm tra.

Những kỹ năng nào cần thiết cho việc tự động hóa?

Các năng lực chính bao gồm: lập trình logic bậc thang PLC, kiến thức về cảm biến và bộ truyền động, robot cơ bản, các giao thức truyền thông dữ liệu (Modbus & Ethernet/IP), hiểu biết về quy trình sản xuất cụ thể của bạn (hàn, hiệu chuẩn, v.v.) và tất cả các khía cạnh của bảo trì phòng ngừa và hành động khắc phục.

Tự động hóa còn được gọi bằng tên nào khác?

Các từ đồng nghĩa bao gồm tự động hóa công nghiệp, tự động hóa quy trình, tự động hóa sản xuất và tự động hóa chế tạo. Các thuật ngữ cơ điện tử và hệ thống điều khiển có liên quan nhưng không hoàn toàn đồng nghĩa trong mọi ngữ cảnh.

Tự động hóa có thể thay thế những công việc nào?

Các công việc thủ công lặp đi lặp lại như hàn thủ công, kiểm tra và thử nghiệm thủ công, lắp ráp đơn giản (ví dụ: vặn vít, tán đinh), xử lý vật liệu và đóng gói thường được thay thế bằng tự động hóa. Các kỹ sư lành nghề, kỹ thuật viên bảo trì và nhà thiết kế quy trình không bị thay thế; thay vào đó, họ được trao quyền để chuyển từ việc hoàn thành nhiệm vụ sang tối ưu hóa hệ thống.

Tự động hóa Tự động hóa là phương pháp chiến lược đảo ngược quy trình sản xuất bằng cách thay thế lao động thủ công chậm chạp, không nhất quán bằng các quy trình tự động, nhanh chóng, có tính lặp lại cao và dựa trên dữ liệu. Hiểu bốn loại tự động hóa giúp bạn xác định phương pháp phù hợp dựa trên khối lượng và chủng loại sản phẩm của mình. Lợi ích – tỷ lệ lỗi thấp hơn, năng suất tăng, chi phí giảm và an toàn tăng – đã được chứng minh rộng rãi và ghi chép đầy đủ. Khi sản xuất các linh kiện điện áp thấp, một số loại máy móc tự động (dây chuyền lắp ráp, giá thử nghiệm, buồng hàn) có sẵn từ các nhà cung cấp như Benlong Automation. Hãy đánh giá những thách thức trong sản xuất của bạn dựa trên sáu câu hỏi “khi nào nên tự động hóa”; nếu bạn trả lời “có” cho bất kỳ câu hỏi nào, bước tiếp theo là yêu cầu một nghiên cứu khả thi ban đầu. Tự động hóa không tồn tại để loại bỏ con người, mà để cung cấp cho họ những công cụ tốt hơn.