Giải pháp xử lý vật liệu tự động

Tại một nhà sản xuất thiết bị bảo vệ điện ở Ôn Châu, các MCB (máy cắt mạch nhỏ) được di chuyển khoảng 50 mét từ cuối dây chuyền kiểm tra đến trạm đóng gói. Do đó, một công nhân thường phải đẩy xe giữa hai vị trí này trung bình 40 lần mỗi ca. Thêm vào đó, mặc dù xe đẩy được đặt gần nơi cần thiết, nhưng nó không phải lúc nào cũng có mặt đúng lúc cần. Hậu quả là, trạm đóng gói định kỳ có quá nhiều MCB, và có lúc lại quá ít, dẫn đến lãng phí thời gian đáng kể cho cả sản xuất và đóng gói. Tình trạng này đã được khắc phục bằng cách sử dụng xe tự hành (AGV) để vận chuyển MCB dọc theo đường dẫn từ tính được đồng bộ hóa với đầu ra của dây chuyền kiểm tra. AGV sẽ đến đúng lúc cần thiết, mang đúng số lượng MCB và sẽ quay trở lại dây chuyền kiểm tra để lấy tải tiếp theo trong vòng trung bình dưới 18 tháng. Việc sử dụng một AGV duy nhất đã giúp ổn định toàn bộ quy trình tiếp theo. Hệ thống xử lý vật liệu tự động (ADHMS) hiện nay cung cấp một cách để kết nối các hệ thống tự động hóa khác nhau trong sản xuất lại với nhau, tạo ra một dòng chảy liền mạch, liên tục và có thể dự đoán được của vật liệu, linh kiện và thành phẩm trong các hệ thống sản xuất hiện đại.

Tình hình vận hành tự động vật liệu trong giai đoạn 2025–2026

Thị trường thiết bị xử lý vật liệu tự động Thị trường thiết bị xử lý vật liệu tự động bao gồm một thị trường rộng lớn và đang mở rộng với tiềm năng tăng trưởng đáng kể trong thập kỷ tới (2024). Theo Viện Xử lý Vật liệu (MHI), giá trị thị trường toàn cầu của thiết bị xử lý vật liệu sẽ vượt quá 1.400.000 USD vào năm 2024 và dự kiến sẽ tăng trưởng với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) khoảng 7.100.300 USD đến 1.100.300 USD từ năm 2024 đến năm 2030 do ba động lực kinh doanh chính: tăng năng suất do nguồn lao động hạn chế; nhu cầu ngày càng tăng về việc thực hiện đơn hàng thương mại điện tử nhanh hơn và chính xác hơn; và sự chuyển đổi sang sản xuất tự động hóa hoàn toàn (dark/light-out manufacturing) tại các khu vực có chi phí lao động cao.

Một số xu hướng đang thúc đẩy sự phát triển của các giải pháp xử lý vật liệu tự động, dự kiến sẽ được các nhà máy và kho hàng triển khai từ năm 2025 và sẽ tiếp tục tăng tốc khi chúng ta bước sang năm 2026:

• Robot di động đang trở thành lựa chọn mặc định cho việc vận chuyển từ điểm này đến điểm khác. Trong thập kỷ qua, robot di động tự hành (AMR) và xe tự hành dẫn hướng (AGV) đã chuyển từ các dự án thí điểm trở thành một phần tiêu chuẩn của nhà kho và nhà máy. Các AMR hiện đại di chuyển linh hoạt với công nghệ định vị và lập bản đồ đồng thời (SLAM) và camera tích hợp để tránh các chướng ngại vật tĩnh và động, đồng thời định tuyến lại trong thời gian thực khi hoạt động trên cùng một không gian nhà máy với xe nâng và người đi bộ (không cần đường đi riêng). Chi phí của AMR cũng đã thay đổi - các AMR cấp thấp hiện nay có thể được mua và triển khai với giá dưới $30.000, dễ tiếp cận với các nhà sản xuất quy mô vừa chứ không chỉ riêng các nhà sản xuất ô tô lớn.

• Việc tự động hóa kho hàng đang được thúc đẩy bởi sự sẵn có của nguồn lao động, chứ không chỉ đơn thuần là khối lượng hàng hóa. Lĩnh vực thực hiện đơn hàng thương mại điện tử, được ghi chép chi tiết bởi McKinsey & Company, Nơi đây đã trở thành nơi thử nghiệm cho các hệ thống lưu trữ và truy xuất tự động mật độ cao (AS/RS), các trạm lấy hàng tự động và robot tự hành xử lý thùng hàng. Đến năm 2026, các công nghệ tương tự sẽ được ứng dụng vào các kho hàng sản xuất và trung tâm phân phối phục vụ dây chuyền sản xuất, chứ không chỉ khách hàng trực tuyến. Một nhà sản xuất lưu trữ nguyên liệu thô, linh kiện và thành phẩm trong hệ thống AS/RS có thể cung cấp cho dây chuyền sản xuất chính xác linh kiện cần thiết vào đúng thời điểm, giảm lượng hàng tồn kho tại dây chuyền và diện tích sàn chiếm dụng.
• Việc tích hợp với máy móc sản xuất ngày càng chặt chẽ hơn. Một robot tự hành (AMR) mang khay chứa vỏ cầu dao đúc sẵn đến dây chuyền lắp ráp không chỉ đơn thuần “đến” nữa. Nó giao tiếp với bộ điều khiển dây chuyền thông qua giao thức IoT công nghiệp (như OPC UA hoặc MQTT), xác nhận rằng dây chuyền đã sẵn sàng và kích hoạt robot dỡ khay. Sự giao tiếp giữa máy móc này khép kín vòng lặp giữa việc xử lý vật liệu và sản xuất, loại bỏ quyết định của con người vốn thường diễn ra giữa thời điểm “các bộ phận đã đến” và “dây chuyền có thể bắt đầu”. Đối với ngành sản xuất điện, sự tích hợp này là nơi việc xử lý vật liệu kết nối trực tiếp với các dây chuyền lắp ráp và thử nghiệm tự động mà Benlong Automation xây dựng. Dây chuyền lắp ráp tự động MCB Dây chuyền sản xuất này, được cung cấp bởi một robot tự hành (AMR) chuyên chở các cụm tiếp điểm và vỏ bọc theo yêu cầu, không bao giờ phải chờ linh kiện và không bao giờ tồn đọng hàng tồn kho dở dang.
• Dữ liệu và mô hình song sinh kỹ thuật số đang biến dòng chảy vật liệu thành một quy trình được quản lý. Hệ thống băng tải, đội robot di động tự hành hoặc hệ thống lưu trữ/truy xuất tự động sẽ thu thập dữ liệu vị trí, tốc độ di chuyển, thông tin về trọng lượng hàng hóa và mức độ sử dụng. Dữ liệu được tạo ra bởi tất cả các hệ thống này có thể được gửi đến hệ thống quản lý sản xuất (MES) hoặc hệ thống quản lý kho (WMS), nơi nó có thể được sử dụng để tạo ra mô hình thời gian thực của mọi vật thể và mọi máy móc trong nhà máy. Mô hình ảo (được gọi là bản sao kỹ thuật số) của hệ thống xử lý vật liệu cho phép chúng ta dự đoán tương lai, lường trước các điểm nghẽn sản xuất tiềm năng và đưa ra các quyết định bố trí mà không cần di chuyển bất kỳ thiết bị thực nào.

Sự khác biệt trong hệ thống xử lý vật liệu tự động giữa các ngành công nghiệp

Các công nghệ tương tự – băng tải (xe tự hành dẫn hướng (AGV), robot di động tự động (AMR) và cánh tay robot). Tất cả các công nghệ này được ứng dụng/xử lý trong các ngành công nghiệp khác nhau, tuy nhiên, chúng sử dụng các mức độ xử lý khác nhau. Do đó, vật liệu sử dụng, khối lượng vật liệu và môi trường pháp lý ảnh hưởng đến việc ứng dụng của chúng.

Sản xuất điện và điện tử

Các chi tiết nhỏ, với số lượng lớn và thường có hình dạng tương tự nhau. Ví dụ, một khay các tiếp điểm bạc, một cuộn dây dẫn và một chồng vỏ đúc là những ví dụ phổ biến. Ở đây, việc xử lý vật liệu hầu như hoàn toàn tập trung vào việc cung cấp vật liệu chính xác, đúng thời điểm đến các dây chuyền lắp ráp tự động. Robot tự hành (AMR) với các khay hoặc ngăn kéo chứa chi tiết nhỏ sẽ mang các bộ phận trực tiếp đến robot trong dây chuyền lắp ráp, nơi robot sẽ lấy chúng trực tiếp từ AMR. Do đó, không cần giá kệ dọc dây chuyền và giảm thiểu việc đóng gói thủ công, điều này có thể tác động đáng kể đến chi phí nhân công và giảm thiểu lỗi. Trong môi trường sản xuất MCB, MCCB và contactor, hệ thống xử lý vật liệu đóng vai trò là hệ thống tuần hoàn của toàn bộ quy trình sản xuất và kết nối các chức năng dập, hàn, lắp ráp, hiệu chuẩn và đóng gói. Benlong Automation thiết kế toàn bộ các dây chuyền sản xuất này, bao gồm cả chức năng xử lý vật liệu ngay từ đầu mỗi dự án, tạo ra một dây chuyền sản xuất mà luồng chi tiết thông qua hệ thống xử lý vật liệu phù hợp với cách các quy trình khác nhau chuyển đổi chi tiết thành sản phẩm cuối cùng.

Ô tô và xe điện

Việc xử lý vật liệu trong ngành ô tô liên quan đến các quy trình nặng, khối lượng lớn và đa dạng sản phẩm. Thiết bị xử lý vật liệu như xe tự hành (AGV) vận chuyển các tải trọng nặng (các bộ phận động cơ, bộ pin và các tấm thân xe dập khuôn) giữa các dây chuyền sản xuất. Hệ thống lưu trữ và truy xuất tự động (AS/RS) lưu giữ hàng nghìn mã số bộ phận riêng biệt để giao hàng đúng trình tự cho quy trình lắp ráp. Xu hướng thiết kế sản xuất xe điện đã tạo ra những thách thức mới trong việc xử lý các bộ phận ô tô – các mô-đun pin là những vật thể nặng, cần được bảo vệ cẩn thận khỏi hiện tượng phóng tĩnh điện do tính nhạy cảm của chúng, và ngày càng có nhiều trường hợp phát sinh thúc đẩy đầu tư vào chuyên môn hóa tự động hóa xử lý.

Chế biến thực phẩm và đồ uống

Việc vận chuyển nguyên vật liệu đòi hỏi phải vệ sinh sạch sẽ và thường phải sử dụng vật liệu không gỉ hoặc có khả năng chống nước rửa trôi. Điều này có nghĩa là băng tải phải được làm bằng vật liệu đai hợp vệ sinh, cùng với máy xếp pallet tự động để di chuyển nguyên liệu đóng bao quanh nhà máy, và xe tự hành AGV để vận chuyển các thùng chứa lớn qua các khu vực nấu nướng, chiết rót và đóng gói của cơ sở. Đối với các cơ sở kho lạnh, xu hướng năm 2026 là tăng cường tự động hóa do khó khăn trong việc sử dụng lao động thủ công với chi phí cao.

Thương mại điện tử và hậu cần

Hệ thống xử lý vật liệu tự động (AMH) được biết đến với các hình thức hoạt động dễ nhận biết nhất, ví dụ như các hệ thống băng tải dài, các đội robot di động lớn vận chuyển các khối kệ đến các trạm lấy hàng và các hệ thống phân loại nhanh cung cấp các kiện hàng đến các cửa bốc dỡ phù hợp. Các công ty xây dựng cơ sở hạ tầng này — Dematic, Vanderlande, Honeywell Intelligrated — hiện đang điều chỉnh các giải pháp quy mô kho bãi của họ cho phù hợp với quy mô nhỏ hơn của logistics sản xuất.

Các công nghệ chủ chốt trong xử lý vật liệu tự động

Các từ viết tắt khá nhiều, nhưng máy móc thì rất thiết thực. Bảng dưới đây tóm tắt các loại thiết bị xử lý vật liệu tự động phổ biến nhất và vị trí của chúng trong môi trường sản xuất.

Hệ thống xử lý vật liệu tự động mang lại những lợi ích gì cho nhà máy?

Hệ thống xử lý vật liệu tự động có nhiều lợi ích đáng kể đã được ghi nhận. Không cần phải lý thuyết hóa về những ưu điểm này; chúng có thể được xác nhận bằng cách nhìn lại tất cả các nhà máy đã chuyển đổi xe đẩy thủ công của họ sang xe đẩy tự động (AMR) và kệ tĩnh của họ sang hệ thống thu gom và lưu trữ tự động (AS/RS).

• Hiệu suất cao hơn với cùng kích thước. Các bộ phận được vận chuyển đến đúng trạm vào đúng thời điểm, loại bỏ thời gian chết do việc xử lý bộ phận thủ công. Có thể thấy rõ sự cải thiện năng suất từ 20 đến 40% trên các dây chuyền trước đây được cấp liệu thủ công.
• Giảm lượng hàng tồn kho đang trong quá trình sản xuất.Việc luân chuyển vật liệu liên tục từ trạm này sang trạm khác giúp loại bỏ nhu cầu duy trì kho đệm giữa các công đoạn, nhờ đó giảm lượng hàng tồn kho dở dang và cho phép giải phóng tiền mặt và không gian sàn để sử dụng cho các mục đích khác.
• Giảm thiểu hư hỏng sản phẩm và sai sót trong quá trình vận chuyển. Mỗi lần nhấc một linh kiện lên, đặt xuống bề mặt và di chuyển, bạn đều có nguy cơ làm trầy xước hoặc nhiễm bẩn nó. Các linh kiện tự động giảm thiểu rủi ro đó vì chúng được xử lý tự động.
• Độ an toàn được cải thiện. Các loại tai nạn lao động phổ biến nhất bao gồm: tai nạn xe nâng, chấn thương do căng thẳng lặp đi lặp lại từ việc nâng vật nặng bằng tay, vấp ngã do chen chúc trong lối đi hoặc hành lang. Xe tự hành dẫn hướng (AGV) và robot di động tự hành (AMR) có thể thay thế xe nâng hàng bằng tay, cũng như robot xếp dỡ pallet có thể thay thế người xếp hàng bằng tay, giúp giảm thiểu trực tiếp các rủi ro này.

Câu hỏi thường gặp

Tự động hóa có 4 loại?

Có bốn loại tự động hóa công nghiệp tiêu chuẩn. Thứ nhất là tự động hóa cứng (hoặc cố định), được sử dụng để sản xuất một mặt hàng với số lượng lớn; thứ hai là tự động hóa lập trình, được sử dụng để sản xuất các mặt hàng theo lô; thứ ba là tự động hóa linh hoạt (hoặc mềm), được sử dụng để sản xuất các sản phẩm được sản xuất theo từng đợt hỗn hợp trên dây chuyền lắp ráp liên tục; và cuối cùng là tự động hóa tích hợp, về cơ bản toàn bộ nhà máy được điều khiển bằng máy tính và kết nối thông qua dữ liệu. Thông qua bất kỳ loại tự động hóa nào trong bốn loại này, sẽ có một hạng mục được gọi là Thiết bị Xử lý Vật liệu Tự động trong ứng dụng thương mại, cho dù đó là băng tải cố định được sử dụng trên dây chuyền lắp ráp dành riêng cho một sản phẩm hoặc việc sử dụng đội robot di động tự hành (AMR) trong một cơ sở tích hợp dữ liệu linh hoạt.

Hãy nêu một ví dụ về hệ thống xử lý vật liệu tự động?

Một ví dụ phổ biến về robot di động tự hành (AMR) là một thiết bị tự động di chuyển từ dây chuyền kiểm tra đến trạm đóng gói, mang theo các khay chứa đầy các cầu dao đã lắp ráp. AMR sẽ tự động di chuyển, tránh chướng ngại vật và giao tiếp với hệ thống điều khiển sản xuất để đến đúng thời điểm thực hiện nhiệm vụ của mình.

AGV trong kho hàng là gì?

Trong kho hàng, phiên bản xe tự hành (AGV) của công ty là một loại xe vận hành không cần vô lăng, di chuyển trên một lộ trình cố định thường được thiết lập bằng băng từ, dây dẫn hoặc mục tiêu laser. Trên lộ trình này, nó sẽ di chuyển các kiện hàng, thùng chứa và container từ khu vực lưu trữ đến khu vực lấy hàng, và cuối cùng đến khu vực vận chuyển. Đây là phương pháp chính để vận chuyển vật liệu trong toàn bộ cơ sở, đặc biệt trong những trường hợp khối lượng hàng hóa lớn và các công việc được thực hiện lặp đi lặp lại.

Những ví dụ phổ biến về thiết bị xử lý vật liệu (MHE) là gì?

Thiết bị xử lý vật liệu (MHE) Bao gồm tất cả các cơ chế vận hành di chuyển vật liệu bằng con người và máy móc; bao gồm nhưng không giới hạn ở: Xe nâng tay, xe nâng hàng, xe nâng pallet, hệ thống băng tải, xe tự hành AGV, robot tự hành AMR, hệ thống lưu trữ và truy xuất tự động (AS/RS), hệ thống xếp pallet bằng robot, hệ thống cần cẩu trên cao. Nó bao gồm đầy đủ các loại từ xe nâng pallet vận hành bằng tay đến đội robot di động tự hành giao tiếp qua mạng dữ liệu. Mỗi loại cơ chế xử lý vật liệu đều có đặc điểm riêng và sử dụng các cơ chế vận hành khác nhau.

Tài liệu tham khảo

• Viện Xử lý Vật liệu (MHI) — Báo cáo thường niên ngành — Quy mô thị trường, dự báo tăng trưởng và xu hướng ứng dụng thiết bị xử lý vật liệu.
• McKinsey & Company — Tự động hóa trong lĩnh vực Logistics và Sản xuất — Nghiên cứu về tác động của tự động hóa đến năng suất kho hàng và nhà máy.
• Dematic — Giải pháp xử lý vật liệu và hậu cần tự động — Nhà cung cấp chính các hệ thống băng tải, xe tự hành AGV và tự động hóa kho hàng.
• Vanderlande — Tự động hóa kho và bưu kiện — Nhà cung cấp toàn cầu các hệ thống xử lý tự động cho kho bãi và sân bay.

Giải pháp xử lý vật liệu tự động Hệ thống xử lý vật liệu khép kín vòng tuần hoàn giữa máy móc sản xuất sản phẩm và máy móc đóng gói, lưu trữ hoặc vận chuyển sản phẩm. Chúng không phải là phần dễ thấy nhất trong nhà máy — robot lắp ráp và các trạm kiểm tra mới thu hút sự chú ý — nhưng chúng là phần quyết định liệu nhà máy có hoạt động trơn tru hay gặp trục trặc. Một hệ thống xử lý vật liệu được thiết kế tốt, tích hợp với thiết bị sản xuất mà nó phục vụ, mang lại năng suất cao hơn, lượng hàng tồn kho thấp hơn và tính nhất quán tốt hơn bất kỳ xe đẩy hoặc xe nâng thủ công nào. Benlong Automation xây dựng các dây chuyền sản xuất tự động cho ngành điện với hệ thống xử lý vật liệu được thiết kế ngay từ đầu, bởi vì một dây chuyền sản xuất ra một bộ ngắt mạch hoàn hảo nhưng lại phải chờ khay tiếp điểm tiếp theo là một dây chuyền không hoạt động.