Lợi ích về hiệu quả của các giải pháp tự động hóa công nghiệp

Một nhà sản xuất thiết bị điện cỡ trung ở Pune đã ghi nhận sự gia tăng năng suất ngay lập tức lên đến 40% khi thay thế việc lắp ráp thủ công các cầu dao điện thu nhỏ bằng dây chuyền lắp ráp tự động tích hợp. Tuy nhiên, sáu tháng sau, nhà sản xuất này phát hiện ra một con số đáng kinh ngạc hơn nữa: tỷ lệ trả lại hàng bảo hành đối với các cầu dao điện thu nhỏ đã giảm 66%. Trạm hiệu chuẩn tự động, camera kiểm tra hình ảnh và dây chuyền lắp ráp robot không chỉ làm tăng tốc độ lắp ráp cầu dao mà còn tăng tính nhất quán và độ chính xác của quá trình lắp ráp lên mức mà quy trình lắp ráp thủ công không thể đạt được. Đây chính là câu chuyện có thật đằng sau các giải pháp tự động hóa công nghiệp: hiệu quả hoạt động hữu hình được hiện thực hóa ngay từ ngày đầu tiên vận hành; hiệu quả về chất lượng được xây dựng qua nhiều năm sử dụng. Bằng cách kết hợp tăng hiệu quả hoạt động với cải tiến chất lượng, tự động hóa công nghiệp sẽ giúp một công ty sản xuất chuyển từ nhà sản xuất sản phẩm chất lượng chấp nhận được sang nhà cung cấp sản phẩm đạt chứng nhận và chất lượng xuất khẩu, với chi phí thấp hơn so với lắp ráp thủ công.

Tự động hóa công nghiệp thực sự mang lại những gì?

Tự động hóa công nghiệp Hệ thống điều khiển được sử dụng để vận hành máy móc và quy trình với sự can thiệp tối thiểu của con người thông qua các hệ thống điều khiển bao gồm PLC, robot, băng tải, hệ thống thị giác và phần mềm. Thuật ngữ này bao gồm mọi thứ từ các dây chuyền hàn robot đến các dây chuyền sản xuất hoàn toàn tự động hoạt động không cần người giám sát, trên ba ca làm việc. Các chỉ số có thể đo lường được đối với mọi chỉ số sản xuất đáp ứng yêu cầu: tốc độ sản lượng, tỷ lệ lỗi, chi phí lao động trên mỗi đơn vị, mức tiêu thụ năng lượng và lượng vật liệu lãng phí; cũng như mức độ dễ dàng tăng sản lượng mà không cần phải thuê thêm nhân viên hoặc tăng số lượng nhân viên một cách tương ứng.

Nghiên cứu được công bố bởi McKinsey & Company Các nghiên cứu về tác động của sản xuất kỹ thuật số và tự động hóa cho thấy rằng các dây chuyền sản xuất tự động thường xuyên mang lại sự cải thiện về năng suất từ 25–501 sản phẩm/tấn và giảm lỗi từ 50–801 sản phẩm/tấn so với lắp ráp thủ công hoặc bán thủ công. Đây không phải là những con số lý tưởng mà là kinh nghiệm thực tế được ghi nhận của các nhà sản xuất trong các lĩnh vực ô tô, điện tử, thiết bị y tế và hàng tiêu dùng. Viện Xử lý Vật liệu (MHI) Tương tự, các báo cáo cũng cho thấy đầu tư vào tự động hóa có mối tương quan chặt chẽ với việc giảm chi phí vận hành và cải thiện tính nhất quán của sản phẩm.

Tự động hóa giúp nâng cao hiệu quả như thế nào: Những con số quan trọng

Lý lẽ về hiệu quả cho giải pháp tự động hóa công nghiệp dựa trên một vài tiêu chí bất khả quy:

• Thông lượng. Chu trình của hệ thống băng tải tự động diễn ra liên tục và không bị ảnh hưởng bởi sự mệt mỏi của công nhân, ca làm việc hay sự khác biệt về đào tạo. Một hệ thống băng tải thủ công có thể sản xuất khoảng 300 cầu dao điện với 10 nhân viên trong 1 ca. Một hệ thống băng tải tự động sản xuất cùng số lượng cầu dao điện đó có thể sản xuất từ 600 đến 900 cầu dao điện trong một ca với hai nhân viên giám sát hoạt động của thiết bị.
• Năng suất lần đầu. Tất cả các trạm tự động đều xác minh rằng các cụm lắp ráp đáp ứng các thông số kỹ thuật yêu cầu trước khi được chuyển tiếp xuống các công đoạn tiếp theo. Để làm được điều này, chúng thực hiện kiểm tra mô-men xoắn, kiểm tra độ dẫn điện và xác nhận bằng hình ảnh trên tất cả các cụm lắp ráp trước khi gửi chúng đi tiếp trên dây chuyền sản xuất. Các cụm lắp ráp bị lỗi (những cụm không vượt qua một hoặc nhiều trong ba bài kiểm tra) sẽ không được chuyển tiếp xuống các công đoạn tiếp theo. Do đó, chúng không bao giờ đến tay khách hàng. Ngoài ra, trong các ngành công nghiệp được quản lý chặt chẽ, có sự khác biệt rõ rệt giữa "sản phẩm bị thu hồi" và "sản phẩm được chứng nhận" do việc sử dụng các bước xác minh này.
• Sự ổn định của lực lượng lao động. Tự động hóa làm giảm sự phụ thuộc vào lực lượng lao động lắp ráp lành nghề đông đảo ở những khu vực trên thế giới nơi khan hiếm hoặc chi phí lao động rất cao, hoặc nơi có tỷ lệ luân chuyển lao động cao. Số ít công nhân vận hành còn lại đã được đào tạo thêm các kỹ năng mới; họ giám sát dây chuyền lắp ráp, bảo trì thiết bị định kỳ và đánh giá chất lượng sản phẩm được sản xuất, thay vì thực hiện cùng một thao tác thủ công cả ngày.
• Lãng phí năng lượng và vật chất. Các thiết kế tự động chỉ sử dụng những gì cần thiết để tạo ra mối hàn (năng lượng cần thiết như dòng hàn hoặc nhiệt độ đóng rắn). Với phản hồi vòng kín, chúng ta có thể chỉ thu được những gì cần thiết, trong khi các quy trình thủ công sẽ cho phép thêm năng lượng dư thừa (lãng phí năng lượng). Điều này là do người vận hành thủ công có xu hướng sử dụng nhiều năng lượng hơn như một biên độ an toàn khi hàn bằng tay so với việc sử dụng máy hàn tiếp xúc tự động sử dụng hệ thống phản hồi vòng kín bằng cách điều chỉnh xung hàn dựa trên điện trở đo được; do đó tránh được các mối hàn nguội và sự bắn tóe quá mức so với việc hàn thủ công.

Lợi ích của tự động hóa theo ngành

Thiết bị điện và bảo vệ mạch điện

Đối với các nhà sản xuất thiết bị như MCB, MCCB, ACB, công tắc tơ và SPD, tự động hóa giúp giải quyết một vấn đề sản xuất cụ thể – đó là nhu cầu lắp ráp, hiệu chuẩn và kiểm tra từng thiết bị. Tất cả các thiết bị ngắt mạch đều là thiết bị an toàn và không thể kiểm tra theo lô; thay vào đó, mỗi thiết bị phải được hiệu chuẩn riêng lẻ. Hiệu chuẩn thủ công chậm, phụ thuộc vào người vận hành và không ổn định. Các dây chuyền sản xuất hiệu chuẩn và kiểm tra tự động – như những dây chuyền được thiết kế và chế tạo bởi Benlong Automation – hiệu chuẩn các đặc tính ngắt nhiệt và từ của từng thiết bị ngắt mạch trong vài giây, lưu giữ dữ liệu hiệu chuẩn và loại bỏ bất kỳ thiết bị nào không nằm trong phạm vi thông số kỹ thuật. Kết quả là, mỗi thiết bị ngắt mạch sẽ hoạt động nhất quán theo đường cong đặc tính được chỉ định mỗi lần, bất kể sự biến đổi do bàn hiệu chuẩn thủ công gây ra. Để hiểu rõ hơn về kỹ thuật chế tạo chi tiết của các hệ thống này, hãy tham khảo hướng dẫn của chúng tôi tại đây. Dây chuyền kiểm tra tự động MCB là gì? Giải thích từng trạm và chức năng của nó.

Linh kiện ô tô và xe điện

Là một trong những ngành công nghiệp tiên phong áp dụng tự động hóa quy mô lớn, ngành công nghiệp ô tô đang chứng kiến nhu cầu ngày càng tăng đối với các giải pháp robot do quá trình chuyển đổi nhanh chóng sang xe điện (EV). Ví dụ, việc lắp ráp pin xe điện, các linh kiện điện tử công suất và cuộn dây động cơ điện phải được ghép nối (ví dụ: hàn) và kiểm tra với độ chính xác mà việc lắp ráp thủ công không thể đạt được. Các nhà sản xuất ô tô đang vận hành dây chuyền lắp ráp tự động của họ với tốc độ chu kỳ nhanh hơn nhiều (thời gian chu kỳ hiện được tính bằng giây) và đã tích hợp các hệ thống kiểm tra chất lượng nội tuyến để đảm bảo không có cụm lắp ráp bị lỗi nào được lắp đặt trên xe.

Thiết bị y tế và dược phẩm

Để sản xuất thiết bị y tế, các nhà sản xuất cần cả quy trình đã được thiết lập và khả năng truy xuất nguồn gốc đầy đủ. Hệ thống lắp ráp và kiểm tra tự động thực hiện điều này thông qua việc ghi chép tài liệu (ví dụ: tất cả các thông số hàn, giá trị mô-men xoắn và kết quả kiểm tra bằng hình ảnh) cần thiết cho việc nộp hồ sơ pháp lý. Đây không chỉ là một ví dụ về tự động hóa để cải thiện hiệu quả; mà còn để chứng minh mỗi sản phẩm được sản xuất chính xác bằng quy trình đã được xác định.

Chế biến thực phẩm và đồ uống

Các dây chuyền tự động để chiết rót, đóng nắp, dán nhãn và đóng gói giúp giảm nguy cơ ô nhiễm do tiếp xúc của con người. Chúng hoạt động nhanh hơn, sạch hơn và ít chất thải hơn so với các dây chuyền bán tự động, đồng thời dễ vệ sinh hơn vì có thể làm sạch tại chỗ mà không cần tháo rời.

Để có cái nhìn toàn diện hơn về vai trò của tự động hóa trong các lĩnh vực đa dạng này, hãy xem tổng quan của chúng tôi về... Tự động hóa là gì? Cung cấp bối cảnh nền tảng.

Bốn loại tự động hóa và vị trí của chúng trong hệ thống phân loại.

Việc sử dụng bốn loại tự động hóa công nghiệp cơ bản thiết lập một phương pháp tiêu chuẩn hóa để lựa chọn giải pháp tự động hóa phù hợp với yêu cầu sản xuất.

• Tự động hóa cố định (cứng): Dây chuyền lắp ráp với công suất sản xuất chuyên dụng và chỉ sản xuất một loại sản phẩm duy nhất. Dây chuyền lắp ráp MCB sẽ sản xuất một dòng sản phẩm cầu dao điện với tốc độ cao nhất. Dây chuyền này có vốn đầu tư ban đầu đáng kể nhưng sẽ có chi phí sản xuất trên mỗi đơn vị thấp nhất.
• Tự động hóa có thể lập trình: Các thiết bị có thể lập trình lại cho nhiều sản phẩm trong cùng một dòng sản phẩm (ví dụ: dây chuyền hàn robot cho nhiều loại bo mạch in). Khối lượng sản xuất trung bình và tính linh hoạt cao.
• Tự động hóa linh hoạt (mềm): Các hệ thống có đặc điểm là thời gian chuyển đổi giữa các sản phẩm tối thiểu, thường sử dụng robot điều khiển bằng thị giác và dụng cụ mô-đun, phù hợp cho cả sản xuất theo hợp đồng và đa dạng hóa sản phẩm.
• Tự động hóa tích hợp: Tầm nhìn về Công nghiệp 4.0 đang được hiện thực hóa với một hệ thống dựa trên máy tính tích hợp, nơi tất cả thông tin thiết kế được chuyển trực tiếp vào sản xuất và mọi trạm đều liên lạc trở lại một Hệ thống Quản trị Sản xuất (MES) trung tâm.

Tự động hóa tốn kém bao nhiêu và mang lại lợi ích gì?

Thời gian hoàn vốn được tính toán không chỉ dựa trên việc tiết kiệm nhân công mà còn dựa trên việc tăng năng suất, giảm phế phẩm và tránh được chi phí bảo hành cũng như các cuộc điều tra chất lượng. Một nhà sản xuất thu hồi vốn trong vòng 36 tháng đối với dây chuyền sản xuất MCB hoàn toàn tự động thực chất đang mua một lợi thế cạnh tranh kéo dài trong suốt vòng đời từ 10 đến 15 năm của thiết bị.

Tương lai của tự động hóa công nghiệp

Một số xu hướng đang định hình thế hệ tiếp theo của giải pháp tự động hóa công nghiệp. Trí tuệ nhân tạo (AI) và máy học đang được ứng dụng rộng rãi trong dây chuyền sản xuất: hệ thống thị giác hỗ trợ AI có thể phát hiện những lỗi nhỏ mà hệ thống dựa trên quy tắc sẽ bỏ sót, và thuật toán máy học có thể dự đoán sự cố động cơ trước nhiều ngày. Mô hình song sinh kỹ thuật số — bản sao ảo của dây chuyền sản xuất vật lý — cho phép nhà sản xuất mô phỏng việc giới thiệu sản phẩm mới, tối ưu hóa bố cục dây chuyền và đào tạo người vận hành trước khi máy móc vật lý đầu tiên được lắp đặt. Và sự hội tụ của công nghệ vận hành (OT) và công nghệ thông tin (IT) có nghĩa là mỗi trạm tự động trở thành một nguồn dữ liệu cung cấp cho nền tảng phân tích trung tâm, mang lại khả năng hiển thị sản xuất theo thời gian thực cho cả người quản lý nhà máy và giám đốc điều hành.

Đối với các nhà sản xuất thiết bị điện, tương lai đã bắt đầu chuyển động. Dây chuyền MCB tự động hiệu chuẩn từng cầu dao và lưu trữ dữ liệu hiệu chuẩn trong cơ sở dữ liệu đám mây không còn là khái niệm xa vời — mà đã trở thành hiện thực. Benlong Automation sản xuất... Dây chuyền kiểm tra tự động MCB Và Dây chuyền sản xuất tự động MCCB Những thứ cung cấp sự tích hợp dữ liệu này ngày nay là vì thiết bị ngắt mạch của tương lai sẽ không chỉ an toàn hơn mà còn thông minh hơn, và dây chuyền sản xuất ra nó cũng phải thông minh hơn.

Câu hỏi thường gặp

Tự động hóa công nghiệp là gì?

Tự động hóa công nghiệp Tự động hóa là việc ứng dụng các công nghệ như robot, PLC, băng tải, cảm biến và phần mềm để sản xuất sản phẩm mà không cần hoặc cần rất ít thao tác của con người. Tự động hóa có thể được áp dụng bằng cách chỉ sử dụng một trạm tự động hoặc bằng cách tích hợp toàn bộ dây chuyền sản xuất vào một hệ thống duy nhất.

Tự động hóa có 4 loại?

Có bốn loại tự động hóa: Tự động hóa cố định (cứng) để sản xuất số lượng lớn các sản phẩm đơn lẻ, tự động hóa lập trình để sản xuất theo lô sản phẩm, tự động hóa linh hoạt (mềm) để sản xuất nhiều loại sản phẩm khác nhau, và tự động hóa tích hợp, nơi máy tính và kết nối dữ liệu quản lý sản xuất tại tất cả các điểm trong nhà máy.

Nguyên tắc 80/20 trong tự động hóa là gì?

Khi tự động hóa các quy trình, 80% cải thiện chất lượng được hiện thực hóa bằng cách tự động hóa 20% các nhiệm vụ quan trọng, đòi hỏi độ chính xác cao và dễ xảy ra lỗi do con người. Do đó, tập trung vào 20% sẽ mang lại lợi tức đầu tư cao nhất cho số tiền bỏ ra để tự động hóa các nhiệm vụ đó.

Những công cụ tự động hóa hàng đầu là gì?

Các công cụ tự động hóa được sử dụng trong quy trình sản xuất bao gồm PLC, robot công nghiệp, hệ thống kiểm tra thị giác, xe tự hành AGV và phần mềm MES. Mỗi loại công cụ tự động hóa đều có vai trò cụ thể trong việc cảm biến, điều khiển, di chuyển, xác minh và quản lý dữ liệu trên dây chuyền sản xuất tự động.

Tài liệu tham khảo

• McKinsey & Company — Sản xuất kỹ thuật số và Công nghiệp 4.0 — Nghiên cứu về tác động của tự động hóa đến năng suất, chất lượng và chi phí sản xuất.
• Viện Xử lý Vật liệu (MHI) — Báo cáo thường niên ngành — Dữ liệu về xu hướng đầu tư tự động hóa và tỷ lệ áp dụng trong các lĩnh vực sản xuất.
• Hiệp hội Tự động hóa Quốc tế (ISA) — Các tiêu chuẩn và tài liệu giáo dục cho hệ thống tự động hóa và điều khiển công nghiệp.
• Thế giới tự động hóa — Ấn phẩm chuyên ngành về công nghệ tự động hóa, ứng dụng và các nghiên cứu điển hình trong các lĩnh vực sản xuất.

Hiệu quả và lợi ích của giải pháp tự động hóa công nghiệp Đây không phải là những lời hứa hẹn cho tương lai. Chúng là kinh nghiệm được ghi nhận của mọi nhà sản xuất đã chuyển một công đoạn quan trọng từ thủ công sang tự động hóa và chứng kiến sản lượng tăng lên, tỷ lệ lỗi giảm xuống và chi phí trên mỗi đơn vị sản phẩm giảm. Cho dù sản phẩm là cầu dao điện, thiết bị y tế hay linh kiện ô tô, logic đều giống nhau: trước tiên hãy tự động hóa các thao tác lặp đi lặp lại, đòi hỏi độ chính xác cao; đầu tư vào việc thử nghiệm và xác minh để biến sản phẩm từ trạng thái “đã lắp ráp” thành “đã được chứng nhận”; và xây dựng dây chuyền sản xuất tạo ra cả dữ liệu lẫn sản phẩm. Benlong Automation thiết kế và chế tạo các hệ thống lắp ráp và thử nghiệm tự động cho ngành sản xuất điện – bởi vì một cầu dao bảo vệ mạch điện phải được chế tạo với độ chính xác mà chỉ có quy trình tự động hóa, được xác minh mới có thể mang lại.