Ngành Công Nghiệp Sản Xuất Máy Móc Tự Động Đang Được Hỗ Trợ

Một nhà sản xuất thiết bị điện quy mô vừa tại Thái Lan đã thay thế dây chuyền hiệu chuẩn MCB thủ công bằng thiết bị kiểm tra và lắp ráp tự động vào năm 2023 chỉ do tỷ lệ lỗi 1.2% của các bộ ngắt mạch được hiệu chuẩn thủ công, điều này đã khiến một khách hàng lớn ở châu Âu cảnh báo. Sau hai năm vận hành dây chuyền tự động, tỷ lệ lỗi giảm xuống dưới 0.05%, thời gian sản xuất tăng gấp đôi, và các hợp đồng trước đây không thể tham gia đấu thầu bắt đầu được nhắm tới. Khoản đầu tư đã thu hồi vốn trong vòng mười bốn tháng. Trường hợp cụ thể này minh họa cho các xu hướng đang diễn ra khiến các khoản đầu tư vào sản xuất máy móc tự động hóa tăng lên ở tất cả các ngành công nghiệp và khu vực. Lao động trở nên đắt đỏ và khó tìm hơn ở những nơi trước đây dồi dào, yêu cầu về chất lượng ngày càng nghiêm ngặt, thời gian giao hàng rút ngắn, và các công nghệ như robot, hệ thống thị giác và phần mềm đã đủ tiên tiến để các dây chuyền tự động không còn là dự án thử nghiệm mà được coi là dự án đầu tư vốn có thể dự đoán với lợi nhuận rõ ràng.

Nắm bắt khái niệm về những thuận lợi này – bản chất của chúng, cách chúng phối hợp với nhau và lĩnh vực nào chúng có sức mạnh lớn nhất – đặt ra cho các công ty câu hỏi quan trọng không chỉ là có nên triển khai tự động hóa hay không mà còn là khi nào, ở phần nào và theo thứ tự nào để thực hiện điều này. Mục đích của hướng dẫn này là điều tra các sự kiện dẫn đến sự gia tăng đầu tư vào tự động hóa trong năm 2025 và các năm tiếp theo, cũng như các cơ hội từ góc độ kinh tế trong các ngành công nghiệp khác nhau.

Những thuận lợi cấu trúc: Lao động, Sức bền và Sự kết thúc của việc chuyển sản xuất ra nước ngoài

Không phải công nghệ mà chính nhân khẩu học mới là lực lượng thúc đẩy lớn nhất đằng sau các khoản đầu tư vào thiết bị tự động hóa. Số lượng công nhân lành nghề trong sản xuất giảm ở tất cả các khu vực sản xuất chính. Năm 2011, số lượng công nhân Trung Quốc đạt đỉnh và bắt đầu giảm. Nhật Bản, Đức, Hàn Quốc và nhiều quốc gia Đông Âu cũng trải qua sự suy giảm tương tự. Những công nhân vẫn còn làm việc nhận được mức lương cao hơn và có nhiều cơ hội việc làm hơn so với cha mẹ họ. Một cơ sở sản xuất với lắp ráp thủ công hiện nay gặp khó khăn trong việc tìm kiếm công nhân từ các vùng lân cận, đồng thời phải cạnh tranh với các công ty logistics, trung tâm mua sắm và các nhà cung cấp kinh tế gig, những nơi cung cấp môi trường làm việc có điều hòa và lịch làm việc linh hoạt.

Theo McKinsey & Company và Viện Xử lý Vật liệu (MHI), phản ứng đối với vấn đề này không phải là tự động hóa như một hình thức thay thế lực lượng lao động mà là sử dụng tự động hóa để ổn định lực lượng lao động. Tự động hóa cung cấp cho các nhà sản xuất khả năng thực hiện các thao tác lắp ráp lặp đi lặp lại và cực kỳ chính xác với số lượng công nhân ít hơn. Nó cũng cho phép các tổ chức giao cho những công nhân còn lại công việc có chất lượng cao hơn.

Đang diễn ra vào thời điểm áp lực dân số là sự suy nghĩ lại về chuỗi cung ứng. Với những gián đoạn do đại dịch kéo dài nhiều năm, cùng với căng thẳng địa chính trị và chi phí vận chuyển tăng cao, nhiều công ty bắt đầu thực hiện xu hướng đưa sản xuất trở lại trong nước và gần kề, có nghĩa là chuyển sản xuất từ các quốc gia nước ngoài trở lại Bắc Mỹ và châu Âu. Vấn đề là việc đưa sản xuất trở lại không có lợi thế về chi phí lao động thấp như lý do chuyển sản xuất ra nước ngoài mà lợi ích nhiều từ năng suất và trong một nền kinh tế có mức lương cao thì điều đó có nghĩa là tự động hóa. Thực tế, các công ty nhấn mạnh tự động hóa như một động lực của việc đưa sản xuất trở lại theo Sáng kiến Reshoring đã tăng đáng kể trong những năm gần đây.

Làn gió công nghệ: Khi các công cụ trưởng thành

Các máy tự động hiện đại vượt xa các máy từ năm 2005. Sự kết hợp của nhiều xu hướng công nghệ sẽ cho phép tăng hiệu quả, linh hoạt và khả năng chi trả của việc lắp ráp và kiểm tra tự động:

• Kiểm tra bằng thị giác và trí tuệ nhân tạo. Hệ thống camera có khả năng học cách nhận biết một con vít nhỏ bị thiếu hoặc vết nứt nhỏ trên gốm sứ, và có thể được dạy để nhận diện một sản phẩm mới trong vài giờ thay vì phải lập trình theo quy tắc trong nhiều tuần, đã thay đổi kinh tế của kiểm soát chất lượng. Thị giác đã trở nên nhanh và rẻ đến mức có thể sử dụng tại mỗi trạm trên dây chuyền thay vì chỉ giới hạn ở điểm kiểm tra cuối cùng.
• Robot cộng tác và di động. Một cobot hoạt động phối hợp với công nhân mà không cần lồng bảo vệ, và có thể được cấu hình lại từ nhiệm vụ này sang nhiệm vụ khác trong một ngày, đại diện cho một bước đột phá trong đầu tư tự động hóa. Robot di động tự hành (AMRs), có thể di chuyển khắp nhà máy mà không cần tuyến đường cố định, đã làm cho việc xử lý vật liệu tự động trở nên khả thi với các công ty vừa và nhỏ không đủ khả năng lắp đặt hệ thống băng tải. Dữ liệu do Liên đoàn Robot Quốc tế (IFR) cung cấp cho thấy số lượng robot làm việc cộng tác và robot di động đang tăng lên hàng năm trên toàn thế giới.
• Digital twins and virtual commissioning. Với sự xuất hiện của công nghệ phần mềm, các dây chuyền sản xuất có thể được thiết kế, thử nghiệm và mô phỏng ảo trước khi bất kỳ gia công kim loại nào được thực hiện. Mô hình ảo quan trọng phân tích các điểm nghẽn và kiểm tra thời gian chu kỳ. Nó cũng đào tạo công nhân vận hành hệ thống mới trong môi trường ảo trước khi dây chuyền sản xuất thực tế được lắp đặt, từ đó giảm thời gian vận hành và giảm thiểu rủi ro của một dây chuyền lỗi.
• Dữ liệu chuẩn hóa và tích hợp. Các giao thức công nghiệp cho phép PLC của nhà cung cấp này giao tiếp với robot của nhà cung cấp khác và hệ thống thị giác của nhà cung cấp khác nữa — OPC UA, MQTT và PROFINET — đã trưởng thành đến mức các dây chuyền tự động đa nhà cung cấp không còn là cơn ác mộng về vấn đề tích hợp. Dữ liệu, truy xuất nguồn gốc, phân tích sản xuất và chẩn đoán từ xa có thể dễ dàng truyền qua dây chuyền cho phép điều khiển.

Làn gió thuận kinh tế: Tại sao các con số lại có hiệu quả ngay bây giờ

Một khoản đầu tư vào máy móc tự động hóa là một quyết định về vốn, và các quyết định về vốn được thúc đẩy bởi thời gian hoàn vốn. Những làn gió thuận đang nghiêng cán cân về phía tự động hóa không chỉ liên quan đến những gì công nghệ có thể làm — mà còn liên quan đến chi phí của nó so với các lựa chọn thay thế.

Khi các chi phí này được kết hợp cho tuổi thọ dự kiến của máy móc, thường là từ tám đến mười lăm năm đối với dây chuyền lắp ráp và kiểm tra tự động, tổng chi phí trên mỗi đơn vị sản xuất thường ưu tiên tự động hóa đối với sản lượng lớn hơn vài trăm nghìn đơn vị mỗi năm. Đối với các mặt hàng quan trọng về an toàn và được kiểm tra từng cái một, như cầu dao tự động, thiết bị y tế hoặc cảm biến ô tô, khoản tiết kiệm đạt được từ một yêu cầu bảo hành hoặc thu hồi đủ để biện minh cho vốn đầu tư vào tự động hóa. Các nghiên cứu về năng suất sản xuất do Deloitte và các công ty tư vấn khác công bố thường cho thấy tự động hóa và sản xuất kỹ thuật số mang lại kết quả hai chữ số về hiệu suất, tỷ lệ đạt lần đầu và hiệu quả thiết bị tổng thể.

Những ngành nào đang đón nhận làn gió thuận mạnh nhất

Đầu tư vào tự động hóa rất không đồng đều. Điều kiện thuận lợi sâu sắc nhất là nơi sản xuất liên quan đến các quy trình phức tạp, yêu cầu chất lượng nghiêm ngặt và mức doanh thu đủ để bù đắp các khoản đầu tư. Trong số các ngành hứa hẹn nhất có:

• Thiết bị điện và bảo vệ mạch. Mỗi cầu dao tự động thu nhỏ, mỗi cầu dao vỏ đúc và mỗi thiết bị dòng rò phải được hiệu chuẩn và kiểm tra riêng biệt để đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn quốc tế. Hiệu chuẩn thủ công chậm và biến động. Các dây chuyền hiệu chuẩn và kiểm tra tự động — như những dây chuyền do Benlong Automation thiết kế và xây dựng — hiệu chuẩn từng cầu dao theo đường cong thời gian-dòng điện đã công bố, ghi lại dữ liệu hiệu chuẩn theo số sê-ri và loại bỏ bất kỳ đơn vị nào nằm ngoài phạm vi thông số kỹ thuật. Đây không phải là lựa chọn cho nhà sản xuất muốn chứng nhận xuất khẩu; đó là yêu cầu. Các hệ thống của Benlong Dây chuyền lắp ráp tự động MCB Và Dây chuyền sản xuất tự động MCCB được cấu hình đặc biệt cho ứng dụng này, tích hợp cấp phôi, lắp ráp, hiệu chuẩn, kiểm tra, đánh dấu và phân loại thành một dòng chảy dữ liệu kết nối duy nhất.
• • Ô tô và xe điện.Việc chuyển sang xe điện đã mang lại một loạt các quy trình lắp ráp hoàn toàn mới — bao gồm xếp chồng mô-đun pin, quấn stato hairpin, và lắp ráp đầu nối điện áp cao — tất cả đều được tự động hóa ngay từ đầu. Tuy nhiên, không có dây chuyền thủ công kiểu cũ nào để thay thế; tự động hóa đã là một phần vốn có trong sản phẩm và quy trình từ ngày đầu tiên.
  • Thiết bị y tế và dược phẩm. Quy trình tự động hóa trong việc bơm xi lanh, lắp ráp ống hít và đóng gói bộ dụng cụ chẩn đoán kết hợp cơ khí hiệu suất cao với kiểm tra thị giác 100% và tất cả thông tin về lịch sử thiết bị. Theo yêu cầu quản lý về khả năng truy xuất nguồn gốc, tự động hóa đã trở thành lựa chọn mặc định thay vì chỉ là một nâng cấp.
  • Xử lý thực phẩm và đồ uống. Các quy trình tự động hóa được sử dụng cho việc chiết rót, đóng nắp, dán nhãn và xếp pallet chịu ảnh hưởng bởi độ sạch sẽ, tốc độ và khó khăn trong việc sử dụng lao động trong điều kiện lạnh và ẩm ướt. Những điểm tích cực là sự sẵn có của lao động và tuân thủ các quy định về an toàn thực phẩm.

  Tự động hóa so với Lắp ráp thủ công: Khi nào xảy ra sự chuyển đổi

  Tự động hóa không phù hợp với tất cả các ngành công nghiệp và tất cả các nhà sản xuất. Ngưỡng — số lượng hàng hóa và mức độ ổn định sản phẩm mà tại đó việc giới thiệu tự động hóa trở nên có hiệu quả về chi phí — sẽ khác nhau dựa trên độ phức tạp và chi phí lao động ở mỗi khu vực. Một sản phẩm đơn giản với ít thành phần và khả năng lỗi thấp có thể được sản xuất thủ công cho đến khi sản lượng vượt quá 100.000 sản phẩm mỗi năm. Tuy nhiên, đối với các sản phẩm phức tạp hơn có nguy cơ lỗi cao và quy trình chứng nhận nghiêm ngặt — ví dụ như cầu dao và tiếp điểm — ngưỡng này thường đạt được ở dưới 50.000 chiếc. Quyết định này không đơn giản. Một số nhà sản xuất có thể muốn giữ lại các quy trình kiểm tra và thử nghiệm bán tự động, trong khi vẫn giữ lắp ráp thủ công như hiện tại. Mức độ tự động hóa và số lượng trạm làm việc tự động sẽ tăng lên trong quá trình sản xuất. Benlong Automation đã nghĩ đến một dây chuyền sản phẩm phù hợp với việc tích hợp tự động hóa dần dần bắt đầu từ việc lắp đặt các trạm kiểm soát chất lượng bán tự động và cho phép điều chỉnh dây chuyền sản xuất trong tương lai. Hướng dẫn của chúng tôi về Dây chuyền kiểm tra tự động MCB là gì? giải thích các trạm riêng lẻ và cách chúng kết nối.

Làn gió thuận về Bền vững

Tính bền vững là một lực lượng tích cực mới nổi đang ngày càng phát triển. Các dây chuyền tự động sử dụng ít năng lượng hơn so với các dây chuyền thủ công — chúng không nhất thiết là những máy móc hiệu quả hơn, nhưng chúng sản xuất sản phẩm nhanh hơn, với lượng phế liệu sản xuất tối thiểu và chiếm ít không gian hơn. Thông tin thu thập được từ dây chuyền tự động được sử dụng để chuẩn bị các báo cáo về tính bền vững ngày càng được khách hàng, nhà đầu tư và cơ quan quản lý yêu cầu nhiều hơn. Một nhà sản xuất có thể chứng minh được chi phí năng lượng và vật liệu liên quan đến việc sản xuất từng sản phẩm sẽ có vị thế tốt hơn để cạnh tranh trong môi trường điều chỉnh biên giới carbon và báo cáo phát thải chuỗi cung ứng.

Câu hỏi thường gặp

Sản xuất máy móc tự động hóa là gì?

Sản xuất máy móc tự động hóa Tự động hóa đề cập đến việc thiết kế và sản xuất các hệ thống — dây chuyền lắp ráp, các ô làm việc robot, phương pháp kiểm tra, băng tải — thực hiện các nhiệm vụ sản xuất với ít hoặc không có sự can thiệp của con người. Nó bao gồm mọi thứ từ một băng thử nghiệm tự động độc lập đến một dây chuyền lắp ráp sản xuất tích hợp hoàn toàn.

Ví dụ về máy móc tự động là gì?

Một ví dụ điển hình về dây chuyền hiệu chuẩn và kiểm tra MCB tự động. Trong dây chuyền hiệu chuẩn và kiểm tra MCB, mọi thứ đều được thực hiện tự động và không có sự can thiệp của người vận hành.

Ai là bốn ông lớn trong ngành công nghiệp robot công nghiệp?

Tên gọi “Big Four” trong robot công nghiệp đề cập đến FANUC (Nhật Bản), ABB (Thụy Điển/Thụy Sĩ), KUKA (Đức và hiện là một phần của Tập đoàn Midea), và Yaskawa (Nhật Bản). Đây là bốn công ty hàng đầu trong việc sản xuất cánh tay robot công nghiệp, được sử dụng cho hàn, sơn, lắp ráp và xử lý vật liệu trên toàn cầu.

Tự động hóa có 4 loại?

Tự động hóa cố định (cứng) cho các hoạt động sản xuất sản phẩm đơn với khối lượng lớn, tự động hóa lập trình cho các quy trình theo lô, tự động hóa linh hoạt (mềm) cho các hoạt động sản xuất sản phẩm hỗn hợp, và hệ thống tự động tích hợp nơi toàn bộ nhà máy được liên kết dữ liệu và điều khiển bằng máy tính là bốn loại cơ bản của tự động hóa.

Tài liệu tham khảo

• McKinsey & Company — Tương lai của sản xuất và tự động hóa. Nghiên cứu về tác động năng suất và chất lượng của tự động hóa và các yếu tố thị trường lao động thúc đẩy đầu tư.
• Reshoring Initiative — Dữ liệu hàng năm về tái định cư sản xuất và tự động hóa. Dữ liệu và phân tích về vai trò của tự động hóa trong việc đưa sản xuất trở lại Bắc Mỹ và châu Âu.
• Liên đoàn Robot Quốc tế (IFR) — Báo cáo Robot Thế giới. Dữ liệu hàng năm về lắp đặt robot toàn cầu, robot cộng tác và mật độ tự động hóa theo quốc gia.
• Viện Xử lý Vật liệu (MHI) — Báo cáo thường niên ngành. Dữ liệu về xu hướng đầu tư tự động hóa trong xử lý vật liệu và logistics.
• Deloitte — Sản xuất kỹ thuật số và tương lai của ngành công nghiệp. Nghiên cứu về cơ sở kinh tế của tự động hóa và những cải tiến năng suất đạt được bởi những người áp dụng sớm.

Cái ngành sản xuất máy móc tự động hóa đang tận dụng một loạt các thuận lợi mang tính cấu trúc, không theo chu kỳ. Lao động không trở nên dồi dào hơn. Tiêu chuẩn chất lượng không được nới lỏng. Thời gian dẫn không kéo dài để phù hợp với các quy trình thủ công. Các nhà sản xuất đầu tư vào lắp ráp tự động, hiệu chuẩn và kiểm tra ngay bây giờ — dù là dây chuyền tích hợp hoàn toàn hay một bàn hiệu chuẩn bán tự động đơn lẻ — đang mua năng lực, sự nhất quán và dữ liệu sẽ định hình sản xuất cạnh tranh trong thập kỷ tới. Benlong Automation thiết kế và chế tạo thiết bị đó cho ngành sản xuất điện, vì các thuận lợi đang thổi, và các nhà máy nắm bắt được chúng sẽ là những người vẫn giành được hợp đồng khi gió tất yếu đổi chiều.