benlong 
Các Nhà Máy Tối Nổi Tiếng Trên Thế Giới: Ví Dụ Thực Tế Về Sản Xuất Không Cần Ánh Sáng
Chân núi Phú Sĩ vào ba giờ sáng. Bãi đậu xe trống rỗng, hội trường ăn uống đóng cửa, và khu sản xuất vô cùng tối tăm. Bên cạnh đó, các robot dạng cánh tay robot vẫn bận rộn làm việc trong các công đoạn hầm, xử lý vòng bi và dỡ các bộ sản phẩm đã hoàn thiện. Không ai giám sát các hoạt động: điều đó là không cần thiết. Vào buổi sáng, các thám tử chỉ thấy một dãy robot mới được xây dựng sẵn sàng cho các kiểm tra cuối cùng.
Đây là cái gọi là nhà máy tối – còn gọi là nhà máy tắt đèn. Sản xuất tiếp tục mà không có người trên sàn nhà máy; do đó, không cần thiết phải vận hành đèn, hệ thống sưởi hoặc điều hòa không khí. Khái niệm này đã thu hút các nhà sản xuất từ những năm 1980, và hiện nay, với các thế hệ mới của AI, thị giác máy và robot hình người, nó đang nằm trong chương trình nghị sự của mỗi hội nghị ngành công nghiệp.
Mặc dù có sự khác biệt giữa tiêu đề và thực tế trên sàn nhà máy. Thực hành nhà máy tối thuần túy 100% vẫn còn xa mới được tìm thấy. Các nhà máy được trích dẫn phổ biến nhất thực sự chỉ tối ở một số hội trường, khu vực hoặc ca làm việc nhất định, trong khi một nhóm nhỏ nhân viên thực hiện bảo trì, kiểm soát chất lượng hoặc các nhiệm vụ đặc biệt khác. Điều này không làm giảm tầm quan trọng của họ; thay vào đó, nó làm cho họ trở thành đối tượng tốt hơn để học cách các quy trình nhà máy có thể hoạt động độc lập.
Trong báo cáo này, chúng tôi đi qua các ví dụ được biết đến rộng rãi nhất về các nhà máy tối nằm ở Nhật Bản, Châu Âu, Bắc Mỹ và Châu Á, chỉ ra vị trí, hàng hóa sản xuất, mức độ hoạt động và các thống kê quan trọng. Sau đó, chúng tôi thảo luận về những nhà máy và lĩnh vực nào có thể chuyển đổi thành nhà máy tối trong tương lai gần, và những nhà máy và lĩnh vực nào có thể không bao giờ trở thành nhà máy tối.
Các nhà máy tối thực sự tồn tại, nhưng chúng không phổ biến như người ta nghĩ. FANUC đào tạo robot để xây dựng robot trong các nhà máy tối từ năm 2001; ASE vận hành nhiều nhà máy sản xuất bán dẫn tắt đèn; và Philips cùng Xiaomi cũng sản xuất các sản phẩm tiêu dùng, chỉ có một vài công nhân tham gia. Ngược lại, hầu hết các nhà máy, như Siemens Amberg và Tesla, chỉ là các nhà máy tự động hóa cao, đòi hỏi một lượng lớn công nhân có kỹ năng cao.
Nhà máy tối là gì? Giải thích về sản xuất tắt đèn
Nói một cách đơn giản, sản xuất tắt đèn có nghĩa là một chiến lược sản xuất trong đó chỉ có nguyên liệu thô đi vào và sản phẩm cuối cùng đi ra với gần như không có sự hiện diện của con người tại nhà máy. Robot, máy CNC, băng tải, hệ thống lưu trữ tự động, hệ thống thị giác và phần mềm điều khiển thực hiện tất cả các hoạt động, với PLC, SCADA và MES quản lý các quy trình và giám sát kết quả. Vì không có nhân viên trong nhà máy, việc tiết kiệm năng lượng bằng cách tắt đèn và hệ thống điều hòa không khí giải thích tên gọi sản xuất tắt đèn.
Ý tưởng về sản xuất không người trực xuất hiện sớm hơn những gì mọi người thường nghĩ. Nhà văn khoa học viễn tưởng Philip K. Dick đã tiên đoán sự ra đời của các nhà máy robot tự vận hành trong truyện ngắn Autofac được viết từ năm 1955, và vào những năm 1980, General Motors cùng các công ty khác đã đầu tư mạnh mẽ vào các nỗ lực xây dựng các cơ sở tự động hóa, hoạt động trong bóng tối. May mắn thay, hầu hết các nỗ lực đầu tiên đều thất bại vì robot, cảm biến và phần mềm sử dụng vào thời điểm đó không thể xử lý được sự đa dạng của cuộc sống thực. Công nghệ ngày nay tiên tiến hơn nhiều, nhưng thách thức trong việc xử lý các sự cố vẫn không thay đổi.
Trên thực tế, thuật ngữ “bóng tối” được hiểu tốt hơn như một phổ gồm ba cấp độ:
Không người trực ca làm việc khi một cơ sở sản xuất có nhân viên thường xuyên nhưng một số máy móc được vận hành qua đêm hoặc vào cuối tuần mà không có nhân viên trực. Điều này được áp dụng rộng rãi trong gia công CNC.
Các cell và dây chuyền không người trực có nghĩa là một đơn vị sản xuất, nhà xưởng hoặc khu vực nhất định hoạt động không có nhân viên trong khi các phần khác của nhà máy vẫn có người làm việc.
Và nhà máy không người trực có nghĩa là toàn bộ quy trình sản xuất vận hành không có nhân viên trong nhiều ngày hoặc tuần. Trên thế giới có rất ít nhà máy hoạt động đạt tiêu chuẩn này.
Ý tưởng về phổ này cần được ghi nhớ khi đọc các nghiên cứu trường hợp dưới đây, nơi một số tên tuổi được công nhận thuộc cấp độ hai và ít nhất một trong số đó nổi tiếng do cố gắng đi quá nhanh, quá xa.
Các nhà máy bóng tối nổi tiếng trên thế giới
Các ví dụ ví dụ về sản xuất không người trực là những ví dụ thường được các kỹ sư, nhà phân tích và báo chí kinh doanh trích dẫn. Với mỗi ví dụ, chúng tôi tóm tắt vị trí, sản phẩm, mức độ tự động hóa thực sự và điểm nổi bật của nó.
Nhật Bản – FANUC, Oshino (Tỉnh Yamanashi)
| Mục | Chi tiết |
|---|---|
| Location | Làng Oshino, Tỉnh Yamanashi, dưới chân núi Phú Sĩ |
| Các sản phẩm | Robot công nghiệp, động cơ servo, hệ thống CNC và các linh kiện liên quan |
| Không người trực từ | Khoảng năm 2001 |
| Dữ liệu tiêu đề | Khoảng 50 robot được sản xuất trong 24 giờ; có thể vận hành không giám sát lên đến 30 ngày |
| Mức độ tự động hóa | Robot sản xuất robot trong các khu vực sản xuất không người trực chuyên dụng |
FANUC là nơi bắt đầu mọi cuộc trò chuyện về các nhà máy bóng tối. Công ty Nhật Bản sử dụng quy trình sản xuất của chính mình để chế tạo robot trên toàn thế giới. Trong các báo cáo, công ty cho biết họ sản xuất khoảng 50 robot trong một ca 24 giờ, có nghĩa là dây chuyền lắp ráp của họ có thể hoạt động mà không cần sự can thiệp của con người trong ít nhất 30 ngày. Một lần, một trong những giám đốc của FANUC đã đề cập rằng ngoài việc tắt đèn, họ còn tắt hệ thống sưởi và điều hòa không khí ở những phần của nhà máy đó.
Hiện tượng như vậy xảy ra như thế nào? Trước hết, có thể đề cập rằng nhà máy bao gồm các trạm riêng biệt nơi máy móc tải và dỡ các ô sản xuất với các kho tự động nơi công ty lưu trữ hàng hóa cuối cùng và hàng hóa đã sản xuất. Mặc dù con người thường xuyên đến thăm địa điểm, điều đó xảy ra vào ban ngày để thực hiện bảo trì, kiểm tra và giám sát công việc do robot thực hiện.
Điều quan trọng là thực tế rằng một nhà máy có thể hoạt động mà không cần có người tham gia. Điều này chỉ có thể nhờ vào sự đa dạng sản phẩm liên tục được sản xuất với số lượng lớn. Công ty thực hiện một số thiết kế giới hạn và nhận thức được sự cần thiết của tự động hóa quy trình lắp ráp.
Hà Lan – Nhà máy Philips Shaver, Drachten
| Mục | Chi tiết |
|---|---|
| Location | Drachten, Friesland, Hà Lan |
| Các sản phẩm | Máy cạo râu điện cao cấp và đầu cạo râu |
| Dữ liệu tiêu đề | 128 robot trên dây chuyền chủ lực, chỉ với 9 nhân viên đảm bảo chất lượng |
| Kết quả đầu ra | Thường được trích dẫn khoảng 15 triệu máy cạo râu mỗi năm |
| Mức độ tự động hóa | Lắp ráp linh hoạt tự động cao; con người tập trung vào kiểm soát chất lượng ở cuối quy trình |
Philips đã sản xuất máy cạo râu tại nhà máy Drachten từ những năm 1950. Khi họ chọn sản xuất tự động cho các sản phẩm chất lượng cao thay vì chuyển sang một quốc gia có chi phí sản xuất thấp hơn, điều đó được coi là sự khởi đầu của xu hướng tái định cư sản xuất. Theo ước tính, nhà máy sử dụng 128 robot do Adept Technology sản xuất (hiện là một phần của Omron) cho sản xuất, với chỉ chín người chịu trách nhiệm kiểm soát chất lượng. Theo mô tả của các nhà cung cấp giải pháp tự động hóa, số lượng robot tại cơ sở đã tăng lên khoảng 200 vào thời điểm hiện tại.
Điều thú vị về Drachten là sự linh hoạt mà nó cung cấp. Thay vì tạo ra một dây chuyền chuyên biệt cho một mẫu cụ thể, Philips đã nghĩ ra ý tưởng hệ thống chọn và đặt, có khả năng được sử dụng cho sản xuất máy cạo râu trong mười năm tới mặc dù thiết kế chính xác của các mẫu tương lai có thể chưa được biết. Hơn nữa, các robot có thể lập trình lại, và các công cụ sản xuất có thể dễ dàng điều chỉnh, điều này có nghĩa là sẽ dễ dàng điều chỉnh cho việc sản xuất bất kỳ mẫu máy cạo râu mới nào và tránh xây dựng một nhà máy mới từ đầu.
Để chính xác, cơ sở Drachten bao phủ một khu vực rộng lớn và cũng là nơi đặt bộ phận R&D của Philips cho máy cạo râu và sử dụng khoảng 2.000 công nhân tổng cộng. Số chín người đề cập đến hoạt động lắp ráp bằng robot chứ không phải toàn bộ cơ sở.
Đức – Nhà máy Điện tử Siemens Amberg (EWA)
| Mục | Chi tiết |
|---|---|
| Location | Amberg, Bavaria, Đức |
| Các sản phẩm | Bộ điều khiển logic lập trình SIMATIC (PLC), HMI, I/O và các sản phẩm tự động hóa liên quan |
| Được thành lập | 1989 |
| Mức độ tự động hóa | Khoảng 75% chuỗi giá trị được xử lý bởi máy móc và máy tính |
| Dữ liệu tiêu đề | Chất lượng được báo cáo đạt 99,9988% hoặc cao hơn; khoảng 1.200 biến thể sản phẩm; khoảng 350 lần thay đổi mỗi ngày |
Amberg được coi là mô hình nhà máy thông minh hàng đầu ở châu Âu, và điều đó hoàn toàn xứng đáng. Siemens sản xuất các PLC SIMATIC của riêng mình tại nhà máy này, với khoảng 1000 hoặc nhiều hơn các bộ điều khiển SIMATIC được sử dụng để hỗ trợ quá trình sản xuất. Khoảng 75% quá trình sản xuất, theo Siemens, được thực hiện bởi máy móc và robot, vật liệu được vận chuyển tự động từ kho đến máy móc, và đảm bảo chất lượng trong sản xuất được ước tính là xuất sắc, khoảng 99,9988%, và thậm chí còn cao hơn gần đây.
Thống kê quan trọng nhất không phải là tỷ lệ phần trăm, mà là sự tăng trưởng sản lượng trên 8 lần trong những năm gần đây trong khi số lượng nhân viên và diện tích nhà máy vẫn không đổi. Báo cáo mới nhất cho thấy sản lượng hàng năm khoảng 17 triệu đơn vị phần cứng SIMATIC, khoảng 1200 loại sản phẩm được sản xuất bởi nhà máy này, và khoảng 350 lần chuyển đổi sản xuất mỗi ngày, tất cả được sắp xếp thông qua các bản sao kỹ thuật số và MES.
Mặc dù Amberg không phải là một nhà máy hoàn toàn tự động và Siemens không tuyên bố điều đó, nhưng nó chắc chắn chứng minh rằng cơ sở sản xuất đa dạng với hơn một nghìn biến thể có thể rất gần đạt được tự động hóa hoàn toàn trong các quy trình cốt lõi. Công ty sở hữu một nhà máy chị em ở Thành Đô, Trung Quốc được xây dựng theo cùng nguyên tắc, và hiện đang đầu tư mạnh vào sản xuất tại Amberg để đạt được sản xuất tự học với khả năng AI.
Hoa Kỳ – Tesla và giới hạn của “Alien Dreadnought”
| Mục | Chi tiết |
|---|---|
| Địa điểm | Fremont (California), Gigafactory Nevada và các nhà máy Tesla khác |
| Các sản phẩm | Xe điện, bộ pin, bộ truyền động |
| Tham vọng | Nhà máy “Alien Dreadnought” gần như tự động hoàn toàn cho Model 3 |
| Thực tế | Quá tự động hóa góp phần vào “địa ngục sản xuất” năm 2018; nhiều robot đã bị loại bỏ |
| Tình trạng sau đó | Musk nói vào năm 2020 rằng phần lớn dây chuyền đã được tự động hóa trên 75%, ngoại trừ các dây điện và lắp ráp chung |
Nhiều nguồn khác nhau cho rằng Tesla được coi là nhà máy tự động hoàn toàn đầu tiên ở Bắc Mỹ. Câu chuyện thực tế phức tạp hơn và quan trọng để hiểu về sản xuất. Đối với Model 3, Elon Musk đã tạo ra một nhà máy với mức độ tự động hóa tốt nhất hiện có—nó được cho là sẽ giống như một tàu vũ trụ ngoài hành tinh. Thực tế, một loạt công nghệ, bao gồm hệ thống băng tải phức tạp và robot, đã không thể thực hiện các nhiệm vụ mà con người làm dễ dàng hơn nhiều. Do việc lắp đặt phức tạp như vậy, sản lượng thấp hơn nhiều so với kỳ vọng. Vào tháng 4 năm 2018, Musk thừa nhận rằng quá nhiều tự động hóa là một sai lầm, nói công khai, và công ty bắt đầu giảm bớt sản xuất tự động và thuê thêm công nhân để đảm nhận một số nhiệm vụ.
Tuy nhiên, họ tiếp tục áp dụng tự động hóa, vì thời gian sản xuất bộ pin đã giảm đáng kể, và vào năm 2020 Musk tuyên bố rằng phần lớn sản xuất đã được tự động hóa trên 75%, không bao gồm các quy trình đi dây và lắp ráp. Các nhà máy Gigafactory của Tesla là một trong những nhà máy ô tô tự động hóa nhất, nhưng chúng không thuộc loại nhà máy tối, điều này được hỗ trợ bởi kinh nghiệm tiêu cực nhưng thực tế của Tesla.
Hoa Kỳ có nhà máy nào hoàn toàn tự động đặt tại đó không? Có, nhưng chỉ ở cấp độ ca làm việc hoặc ô sản xuất. Hầu hết các xưởng máy CNC đều có ca làm việc không có người vào ban đêm, trong khi các nhà sản xuất điện tử cao cấp có thể áp dụng các giải pháp tự động hoàn toàn ở một số phần của sản xuất. Tổng thể, các nhà máy tối khá hiếm, và phần lớn các câu chuyện tin tức về tự động hóa ở Hoa Kỳ liên quan đến các robot hoạt động bên cạnh con người, không thay thế họ.
Một trong những công ty đã thành công thực sự trong lĩnh vực này là BMW; do đó, nhà máy BMW Spartanburg đã đạt được bước đột phá tốt nhờ việc sử dụng robot Figure AI – nó cho phép các robot tải gần 90.000 bộ phận kim loại tấm trong vòng 11 tháng, dẫn đến gần 30.000 xe BMW X3 được sản xuất. Kể từ đó, BMW đã sử dụng robot cập nhật của Figure cho các mục đích khác. Sự thật này cho thấy việc robot hóa áp dụng cho các trạm cụ thể, nhưng chưa thể thay thế hoàn toàn công nhân.
Đài Loan và Đông Nam Á – ASE Group Đóng gói và Kiểm tra Bán dẫn
| Mục | Chi tiết |
|---|---|
| Địa điểm | Đài Loan (Cao Hùng và các địa điểm khác), mở rộng tại Malaysia và các nơi khác |
| Các sản phẩm | Dịch vụ lắp ráp, đóng gói và kiểm tra bán dẫn (OSAT) |
| Nhà máy không có người đầu tiên | 2018 |
| Dữ liệu tiêu đề | ASE báo cáo có 56 nhà máy không có người đang hoạt động |
| Sự công nhận | Nhà máy OSAT đầu tiên trong Mạng lưới Ngọn Hải đăng Toàn cầu của Diễn đàn Kinh tế Thế giới (2022) |
Khi nhìn vào số lượng cơ sở, có thể xác định rằng ASE có thể là người sử dụng sản xuất tối đa trong hoạt động của mình. Nhà sản xuất đã thành lập ủy ban sản xuất tích hợp máy tính vào năm 2011, thiết lập các cánh tay robot và tự động hóa vận chuyển vào năm 2015, và khởi động nhà máy không có người đầu tiên vào năm 2018. Hiện tại ASE tuyên bố vận hành 56 nhà máy không có người và đã đào tạo hơn 700 kỹ sư về AI và tự động hóa cho các nhà máy không có người.
Kinh doanh đóng gói bán dẫn rất phù hợp với sản xuất không có người vì ba lý do: thiết bị nhỏ đòi hỏi độ nhạy cao với ô nhiễm, quy trình tổ chức chặt chẽ, và việc sử dụng các bộ vận chuyển tiêu chuẩn, có thể được vận hành dễ dàng bởi hệ thống vận chuyển và robot. Các nhà máy wafer phía trước cũng chia sẻ nhiều lợi thế tương tự vì việc xử lý trong phòng sạch được thực hiện mà không có sự can thiệp thủ công nào.
Trung Quốc – Nhà máy thông minh Xiaomi, Changping (Bắc Kinh)
| Mục | Chi tiết |
|---|---|
| Location | Quận Changping, Bắc Kinh |
| Các sản phẩm | Điện thoại thông minh chủ lực và gập được |
| Khai trương | Tháng 7 năm 2024 |
| Đầu tư và quy mô | Khoảng 2,4 tỷ CNY (khoảng 330 triệu USD); khoảng 81.000 m² |
| Dữ liệu tiêu đề | 11 dây chuyền sản xuất; công suất khoảng 10 triệu điện thoại mỗi năm |
Nhà máy Changping của Xiaomi là một bổ sung được đưa vào danh sách các nhà máy đáng chú ý hiện nay. Nhà máy được giới thiệu là một nhà máy thông minh hoàn toàn tự động với 100% tự động hóa của các quy trình vận hành và việc chạy liên tục các dây chuyền. Nhà máy được vận hành bởi một nền tảng sản xuất tự phát triển và Xiaomi tuyên bố đã phát triển phần mềm của nhà máy cũng như phần lớn thiết bị tại nhà máy.
Khẩu hiệu “một điện thoại mỗi giây” cần được làm rõ hơn. Việc kích hoạt sản xuất 10 triệu điện thoại phân bổ đều trong một năm ngụ ý rằng những điện thoại này sẽ được sản xuất mỗi 3,15 giây điều này nhanh nhưng không nhanh nhất có thể. Đội ngũ kỹ sư cũng như công nhân bảo trì vẫn ở lại nhà máy để đảm bảo hoạt động trơn tru.
Các ví dụ đáng chú ý khác về Nhà máy Tối
- Các nhà máy sản xuất wafer bán dẫn có hệ thống xử lý tự động cho phép tự động hóa gần như toàn bộ việc di chuyển giá trong phòng sạch.
Gia công CNC các xưởng có thể hoạt động không cần giám sát trong nhiều giờ với các công cụ dựa trên robot và hệ thống quản lý công cụ.
Các trung tâm lưu trữ và phân phối hoàn toàn tự động chỉ yêu cầu sự can thiệp tối thiểu của con người nhờ công nghệ logistics tiên tiến.
Siemens Electronics Works Chengdu là bản sao của cơ sở Amberg, sản xuất các sản phẩm SIMATIC tại Trung Quốc bằng cách sử dụng cùng các nguyên tắc.
So sánh các ví dụ về Nhà máy Tối
| Nhà máy | Quốc gia | Các sản phẩm | Chỉ số chính | Thực sự không có ánh sáng? |
|---|---|---|---|---|
| FANUC Oshino | Nhật Bản | Robot, động cơ servo, CNC | ~50 robot mỗi 24 giờ; lên đến 30 ngày không giám sát | Có, trong các khu vực sản xuất chuyên dụng |
| Philips Drachten | Hà Lan | Dao cạo điện | 128 robot, 9 nhân viên QA trên dây chuyền | Phần lớn; có người trong QA và hỗ trợ |
| Siemens Amberg | Đức | SIMATIC PLCs | 75% chuỗi giá trị tự động hóa; chất lượng 99,99881% | Không – tự động hóa cao, có sự hỗ trợ của con người |
| Tesla Gigafactories | Hoa Kỳ | Xe điện, pin, bộ truyền động | >75% dây chuyền tự động hóa (2020, theo Musk) | Không |
| ASE Group | Đài Loan / Châu Á | Đóng gói và kiểm tra bán dẫn | 56 nhà máy tối | Có, tại nhiều cơ sở riêng lẻ |
| Xiaomi Changping | Trung Quốc | Điện thoại thông minh | 10 triệu điện thoại mỗi năm; 11 dây chuyền | Phần lớn; nhân viên giám sát và bảo trì |
Những điểm chung của các Nhà máy Tối nổi tiếng nhất
Có những điều kiện chung để thành công mặc dù việc sử dụng robot rộng rãi:
- Dây chuyền sản phẩm ổn định và tiêu chuẩn hóa: Robot Fanuc, dao cạo Philips và sản phẩm ASE được sản xuất với số lượng lớn từ các thiết kế ổn định. Tự động hóa quy trình lắp ráp quan trọng cũng như việc tiếp nhận robot.
- Dòng vật liệu tự động và đệm lưu trữ: Kho tự động, kho chứa, hệ thống pallet và AGV cho phép máy móc được cung cấp vật liệu trong thời gian dài. Nếu không có đệm lưu trữ, dây chuyền sản xuất sẽ dừng bất cứ lúc nào khi không có người thay thế vật liệu.
- Kiểm tra trực tuyến 100% Hệ thống thị giác và kiểm tra điện tử kiểm tra từng bộ phận, và các bộ phận lỗi được loại bỏ tự động mà không cần chờ kiểm tra của con người.
- Dữ liệu, MES và giám sát từ xa: Mỗi trạm có khả năng báo cáo hiệu suất của mình, từ đó phát hiện sớm các vấn đề.
- Con người thăng tiến – không bị loại bỏ: Nhân viên rời khỏi quy trình sản xuất để làm việc trong các lĩnh vực bảo trì, lập trình, chất lượng và cải tiến.
Câu chuyện thật: Tại sao các Nhà máy Tối 100% vẫn còn rất hiếm
Nếu vận hành mà không cần đèn tốt như vậy, thì tại sao sau nhiều năm các công ty thử nghiệm lại có rất ít trường hợp thực tế như vậy? Những trở ngại mang tính thực tiễn hơn là kỹ thuật.
Độ phức tạp của sản phẩm
Người ta biết rằng robot có thể thực hiện các thao tác vật lý chính xác nhưng khi liên quan đến một số dây điện phức tạp, vật liệu mềm, các vật bị rối và các bộ phận lắp ráp đòi hỏi quyết định thì chúng vẫn chưa đạt được mục tiêu đó. Chính vì vậy mà việc làm dây điện và lắp ráp ô tô vẫn được thực hiện thủ công ngay cả tại Tesla.
Tần suất thay đổi sản phẩm
Nếu một nhà máy sản xuất cùng một loại sản phẩm trong nhiều tuần, nó có thể hoạt động mà không cần người trong thời gian đó. Nếu các mẫu thay đổi nhiều lần trong một ca, cần một số công nhân để thay đổi phụ kiện, kiểm tra các loại sản phẩm ban đầu và xử lý việc thiết lập. Nhà máy Amberg thực hiện hàng trăm lần thay đổi mỗi ngày với sự hỗ trợ của công nghệ tiên tiến nhưng vẫn sử dụng công nhân.
Chi phí đầu tư và chi phí vận hành
Ví dụ, Xiaomi gần đây đã đầu tư khoảng $330 triệu vào một nhà máy sản xuất điện thoại thông minh. Trong nhiều trường hợp, việc chuyển từ mức tự động hóa 90% lên 100% có thể tốn kém hơn so với việc chuyển từ 0% lên 90% vì trong trường hợp này có thể cần phải hoàn thành các quy trình khó nhất.
Ngoại lệ, sửa chữa và biến động nguồn cung
Máy móc có thể bị kẹt, dụng cụ có thể bị mòn, cảm biến có thể bị lệch và các bộ phận có thể khác nhau giữa các lô. Cần lưu ý rằng trong nhà máy có nhân viên, con người sẽ phản ứng với các vấn đề đó ngay lập tức trong khi trong nhà máy tối, sản xuất có thể dừng hàng giờ trừ khi được thực hiện tự động.
Chuyên môn và tổ chức
Để vận hành một nhà máy tự động hoàn toàn cần kỹ sư điều khiển, lập trình viên robot, chuyên gia dữ liệu và nhân viên bảo trì. Nhiều nhà máy nhận thấy việc tuyển dụng các chuyên gia phù hợp thực sự khó hơn việc mua thiết bị sử dụng tại nhà máy.
Những nhà máy và ngành nào có khả năng chuyển sang nhà máy tối tiếp theo?
Các ứng viên tối ưu sở hữu các đặc điểm của các mẫu nổi tiếng: thông lượng mạnh, các bộ phận nhỏ và cứng, thiết bị và quy trình tiêu chuẩn hóa có thể tự động hóa. Mô tả các lĩnh vực đủ điều kiện như sau:
Hậu- bán dẫn và sản xuất wafer – nhiều quy trình sản xuất đã được tự động hóa ở mức cao, bước tiếp theo là kết nối các quy trình và sử dụng trí tuệ nhân tạo để giám sát sự cố thiết bị.
Lắp ráp điện tử và PCB (SMT) – quy trình lắp ráp điện tử đã được tự động hóa và quy trình cung cấp vật liệu đang được tự động hóa.
Sản xuất chính xác – hiện nay chúng ta có thể đạt được sản xuất không giám sát nhiều ngày cho các bộ phận lặp đi lặp lại nhờ việc bố trí robot, giám sát máy công cụ và quy trình đo lường.
Sản xuất pin – sản xuất pin đòi hỏi khối lượng lớn và công nghệ nguy hiểm, nơi tự động hóa phát huy hiệu quả, mặc dù xử lý vật liệu vẫn là thách thức.
Các phần tử điện áp thấp – các bộ ngắt mạch thu nhỏ (MCB), rơ le, contactor và đồng hồ đo là những thiết bị nhỏ, chắc chắn, được sản xuất với **số lượng lớn và được kiểm tra điện tử cho từng sản phẩm, điều này làm cho các thành phần này trở thành ứng viên tiềm năng cho sản xuất tự động hóa.
Sản xuất dược phẩm – các quy trình đã được tự động hóa cao đảm bảo tính vô trùng.
Các ngành công nghiệp mà nhà máy tối sẽ không được áp dụng hoàn toàn bao gồm sản xuất ô tô, sản xuất đồ nội thất, sản xuất quần áo, máy móc theo đặt hàng và bất kỳ sản phẩm nào được sản xuất theo yêu cầu với số lượng nhỏ. Trong các ngành này, mục tiêu là tăng tính tự chủ trong các lĩnh vực chuyên biệt thay vì tự động hóa hoàn toàn.
Robot hình người thường được coi là mảnh ghép còn thiếu của câu đố. Mặc dù những máy móc này chắc chắn sẽ giúp thực hiện các nhiệm vụ dựa trên con người, thực tiễn của công ty BMW cung cấp bằng chứng rõ ràng rằng các robot hiện có có thể được vận hành hiệu quả trong một số điều kiện làm việc nhất định dưới sự giám sát của công nhân.
Cách các nhà máy nhỏ và vừa có thể tiến tới sản xuất không người vận hành
Hầu hết các doanh nghiệp vừa và nhỏ không có ngân sách và nhu cầu cho một nhà máy kiểu FANUC. Thay vì cố gắng xây dựng một nhà máy FANUC, các nhà sản xuất có thể xem xét tạo ra các cell có tính tự chủ cao. Điều này có nghĩa là các trạm sản xuất hoặc dây chuyền sản xuất có khả năng thực hiện các hoạt động trong suốt ca làm việc mà không cần sự tham gia của người vận hành. Mỗi cell tự tạo ra lợi nhuận riêng, và tất cả đều góp phần đạt được một nhà máy tự động.
- Ổn định quy trình trước tiên. Luôn tốt hơn khi học hỏi từ những sai lầm của Tesla về việc đưa tự động hóa vào các quy trình không ổn định.
- Tự động hóa điểm nghẽn, không phải tất cả. Bắt đầu với quy trình gây ra nhiều trì hoãn sản xuất nhất.
- Xây dựng kiểm tra 100% và phân loại tự động. Một cell chỉ có thể hoạt động không cần giám sát nếu nó có khả năng nhận diện sản phẩm lỗi.
- Thêm bộ đệm vật liệu. Thiết bị như bộ cấp liệu dạng bát, kho chứa, bộ xếp chồng và thùng đầu ra giúp bất kỳ máy nhanh nào cũng có khả năng hoạt động tự động.
- Kết nối dữ liệu. Tất cả các trạm trên dây chuyền sản xuất nên được kết nối với hệ thống thực thi sản xuất (MES) hoặc ít nhất là với bảng điều khiển trung tâm.
- Thử nghiệm một ca làm việc không người giám sát. Nên vận hành một cell đã được thiết lập tốt qua đêm trước khi mở rộng quy mô.
Sản xuất thiết bị điện áp thấp là một minh họa tốt cho con đường này. Một nhà máy hiện đại Dây chuyền lắp ráp tự động MCB có thể lắp ráp một bộ ngắt mạch mỗi 2–3,5 giây với kiểm tra bằng thị giác tại mỗi trạm và chuyển đổi nhanh giữa các mẫu 1P và 4P, trong khi một Dây chuyền kiểm tra tự động MCB có thể kiểm tra và phân loại 1.800–2.400 đơn vị mỗi giờ với khả năng truy xuất dữ liệu đầy đủ. Các dây chuyền như thế này, được xây dựng bởi các nhà sản xuất thiết bị như Benlong Automation, chính là loại cell có tính tự chủ cao cho phép một nhà máy sản xuất bộ ngắt mạch cỡ vừa hoạt động lâu hơn với ít người hơn – mà không cần giả vờ là một nhà máy tối ngay từ ngày đầu.
Nếu bạn đang quyết định loại dây chuyền nào phù hợp với sản lượng và hỗn hợp sản phẩm của bạn, hướng dẫn của chúng tôi về lựa chọn dây chuyền sản xuất tự động giải thích tự động hóa cố định, lập trình được, linh hoạt và tích hợp bằng các thuật ngữ đơn giản, và bài viết của chúng tôi về lợi ích về hiệu quả của tự động hóa công nghiệp bao gồm các phạm vi đầu tư điển hình và thời gian hoàn vốn.
Kết luận: Nhà máy tối là có thật, nhưng con đường quan trọng hơn nhãn hiệu
Các cơ sở sản xuất robot của FANUC, dây chuyền lắp ráp của Philips, nhà máy sản xuất chất bán dẫn của ASE cũng như các nhà máy sản xuất điện thoại thông minh của Xiaomi chứng minh rằng ý tưởng sản xuất mà không cần công nhân nhà máy phải có mặt tại hiện trường sản xuất hoàn toàn khả thi. Siemens Amberg chứng minh rằng một nhà máy có người hiện diện cũng có thể có những lợi thế và giá trị tương tự. Hơn nữa, câu chuyện với Tesla là ví dụ về cách một công ty đã cố gắng theo đuổi điều không thể đạt được vào thời điểm đó.
Đối với hầu hết các cơ sở sản xuất, bài học chính rút ra là không nên cố gắng đạt được quá nhiều thứ trong nhà máy tối. Điều cần thiết là xác định các quy trình sản xuất có thể được thực hiện tự động, trang bị cho chúng một số thiết bị và vật liệu an toàn, và phát triển từng bước quy trình.
Tài liệu tham khảo
- Wikipedia – Sản xuất tự động hoàn toàn (Lights out) – tổng quan về khái niệm với các ví dụ của FANUC, Philips, Xiaomi và ASE.
- Siemens – Nhà máy Điện tử Amberg – mức độ tự động hóa, các biến thể sản phẩm, thay đổi và dữ liệu chất lượng.
- ASE – Sản xuất Thông minh – số lượng nhà máy tối và dòng thời gian nhà máy thông minh.
- TechCrunch – Tesla tạm dừng sản xuất Model 3 (2018) – bài viết về các bình luận của Musk về việc tự động hóa quá mức.
- Figure AI – Triển khai Figure 02 tại BMW Spartanburg – kết quả của việc triển khai robot hình người trong 11 tháng.
- TrendForce – Khai trương nhà máy thông minh Xiaomi – đầu tư, diện tích sàn và công suất hàng năm của nhà máy Changping.
Lập kế hoạch cho dây chuyền tự động hóa cao đầu tiên của bạn?
Bạn không cần xây dựng một nhà máy công nghệ cao để tận hưởng những lợi ích tuyệt vời. Nếu bạn tham gia sản xuất MCB, MCCB, RCCB, contactor, relay hoặc đồng hồ và muốn vận hành lâu hơn với ít người hơn, tất cả những gì bạn cần làm là liên hệ với chúng tôi bằng cách gửi mẫu sản phẩm, mục tiêu sản xuất và giải thích về công nghệ bạn đang sử dụng hiện nay. Các kỹ sư của chúng tôi sẽ tư vấn cho bạn về nơi nên tự động hóa trước tiên, loại vận hành không người giám sát nào phù hợp với bạn, và khi nào bạn có thể mong đợi thu hồi vốn đầu tư.
