Smart Factory – Smart Manufacturing là gì?

Smart Factory hay Connected Factory là sự tiến hóa vượt bậc từ một hệ thống sản xuất tự động hóa truyền thống sang một hệ thống sản xuất được kết nối và linh hoạt – một hệ thống mà có thể kết nối và xử lý dữ liệu liên tục từ hoạt động sản xuất và kinh doanh để có thể tự học và thích nghi theo nhu cầu mới của thị trường.

Một hệ thống Smart Factory thật sự có thể tích hợp dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau như từ máy móc thiết bị sản xuất cho đến các quá trình sản xuất cung ứng, con người để có thể kiểm soát được quá trình sản xuất, bảo trì, theo dõi kho, số hóa mọi hoạt động.

Kết quả đạt được là một hệ thống hiệu quả hơn, linh hoạt hơn, giảm down time, có khả năng dự báo và tự hiệu chỉnh.

Sức mạnh thực sự của một Smart Factory nằm ở chỗ nó có khả năng tiến hóa và phát triển trong suốt quá trình thay đổi của tổ chức, cho dù nó bị ảnh hưởng của nhu cầu thị trường, mở rộng sang thị trường mới, phát triển mới sản phẩm và dịch vụ, cho đến dự báo và đáp ứng nhu cầu vận hành, bảo dưỡng, kết hợp những công nghệ và qui trình mới, hoặc thay đổi theo thời gian gần thực cho quy trình sản xuất.

Đặc điểm quan trọng nhất của một Smart Factory đó là việc kết nối. Smart Factory yêu cầu các quá trình sản xuất cơ bản và nguyên vật liệu cơ bản cần phải được kết nối để tạo ra các dữ liệu cần thiết để giúp đưa ra các quyết định kịp thời.

Trong một Smart Factory thực sự, toàn bộ máy móc, tài sản đều được lắp đặt các cảm biến thông minh để giúp hệ thống có thể truy xuất liên tục các dữ liệu để đảm bảo dữ liệu được cập nhật liên tục và đầy đủ giúp phản ánh tình trạng hiện tại. Sự tích hợp dữ liệu từ hoạt động sản xuất cho đến kinh doanh, cũng như từ nhà cung cấp và khách hàng, sẽ cho phép tạo ra cái nhìn toàn cục về các quá trình cung ứng trước/sau, giúp tạo ra mạng lưới cung ứng hiệu quả hơn. Dữ liệu sẽ là nhiên liệu cho Smart Factory hoạt động.

Một Smart Factory tối ưu cho phép việc vận hành được thực hiện với sự can thiệp tối thiểu của con người với độ tin cậy cao. Các luồng công việc tự động, các tài sản đồng bộ, được theo dõi và lên lịch trước, tối ưu tiêu hao năng lượng trong một Smart Factory sẽ giúp tăng sản lượng, uptime, chất lượng, cũng như giảm chi phí và phế phẩm.

Nhìn chung Sản xuất thông minh và Smart Factory là một phạm trù sản xuất rộng lớn với mục tiêu tối ưu hóa quy trình sản xuất. Sản xuất thông minh là quá trình sử dụng các điều khiển máy tính, mô hình hóa, dữ liệu lớn, tự động hóa, thông minh hóa khác nhau để nâng cao hiệu quả sản xuất. Sản xuất thông minh nhằm mục đích tận dụng các công nghệ thông tin và sản xuất tiên tiến để cho phép linh hoạt trong các quy trình vật lý để giải quyết một thị trường năng động và toàn cầu.

Nhà Máy thông minh là một cơ sở sản xuất được kết nối tối ưu hóa, có thể tạo điều kiện cho việc tung ra các sản phẩm mới tùy thuộc vào động lực thị trường, có thể mở rộng đủ để đáp ứng nhu cầu cho các sản phẩm hiện có, có thể mở rộng để sản xuất hàng hóa thành phẩm ít nhất là chi phí, có máy móc, cảm biến và robot thông minh được tích hợp liền mạch với kiến ​​trúc hệ thống thông tin để cho phép mức độ tự động hóa cao trong xử lý giao dịch và có các phân tích thời gian thực giúp giảm thiểu downtime và cải thiện hiệu quả sản xuất, kinh doanh. Một nhà máy thông minh tạo ra một hệ sinh thái nơi có sự hợp tác mạnh mẽ giữa tất cả những key player chính; ví dụ. nhà cung cấp, hoạt động, Công nghệ thông tin (IT), lập kế hoạch, bán hàng & tiếp thị và khách hàng.

Nhà máy Thông Minh sẽ tạo ra một nền tảng duy nhất nơi nhiều chức năng kinh doanh như mua sắm, lập kế hoạch, sản xuất, bán hàng & phân phối, nhóm tài chính và kế toán làm việc cùng nhau để đáp ứng các mục tiêu chung của công ty.

Các thành phần chính của Smart Factory có gì ?

Nhà máy thông minh, theo định nghĩa, cũng như bất kỳ hệ thống tích hợp khác. Tuy nhiên, mức độ phức tạp cao có liên quan đến việc tạo ra một nhà máy thông minh. Nó liên quan đến sự kết hợp của các hệ thống được kết nối, tự động hóa, IoT và điện toán đám mây. Thông thường, việc thực hiện bao gồm nỗ lực nhiều giai đoạn và nhiều năm và cần có lộ trình (Road Map)

1. Thiết bị thông minh: Thiết bị là một trong những thành phần cốt lõi của một nhà máy thông minh. Thiết bị tạo ra khối lượng thông tin trong khi chúng đang hoạt động. Dữ liệu này thường không có cấu trúc và không được sử dụng. Với sự ra đời của dữ liệu lớn và IoT, dữ liệu phi cấu trúc có thể được phân tích dễ dàng. Phân tích như vậy có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc về hoạt động khu vực sản xuất. Tuy nhiên, một trong những yêu cầu chính là thiết bị phải sẵn sàng để thu thập dữ liệu và truyền dữ liệu đã chụp đến một nền tảng có thể phân tích chúng. Thiết bị phải được gắn cảm biến và có thể hỗ trợ các giao thức tiêu chuẩn công nghiệp như SECS (Tiêu chuẩn truyền thông thiết bị SEMI) / GEM (Mô hình thiết bị chung), OPC (Truyền thông nền tảng mở), TCP / IP, v.v. Trong các loại thiết bị thì cảm biến IoT đóng vai trò rất quan trọng.

2. Hệ sinh thái tích hợp liền mạch: Chúng ta cần có một hệ sinh thái bên trong một nhà máy nơi các thiết bị, thiết bị và ứng dụng được kết nối với nhau thông qua các giao thức chuẩn. Các ứng dụng chính như MES (Hệ thống thực thi sản xuất), công cụ ERP (Lập kế hoạch nguồn lực doanh nghiệp) và PLM (Quản lý vòng đời sản phẩm) nên được áp dụng và nên được tích hợp với nhau. Thiết bị PLC (Điều khiển logic được lập trình) nên được tích hợp vào MES để điều chỉnh các bước của quy trình. Các thiết bị như máy quét cầm tay, điện thoại di động, máy tính bảng, v.v … nên giao tiếp với các ứng dụng được đề cập ở tại khu vực sản xuất. Điều này đảm bảo rằng có một hệ thống thu thập và kiểm soát thông tin vòng kín.

3. Hệ thống Phân tích tự động nâng cao: Các nền tảng phân tích nâng cao như Platform IoT (Internet of Things) có thể lấy dữ liệu từ nhiều loại nguồn như ứng dụng, cảm biến, thiết bị, tệp, v.v. mặc dù các trình kết nối và tạo điều kiện cho phân tích phức tạp bao gồm phân tích what-if. Điều này lần lượt cung cấp những hiểu biết có giá trị để giúp cải thiện hiệu quả, giảm chi phí và đạt được tối ưu hóa.

4. Kiến trúc ứng dụng IoT Big Data (Data Analytics) cho nhà máy thông minh Nhìn rộng ra, đây là bốn lĩnh vực tham gia vào kiến trúc IoT cho 1 nhà máy Thông Minh

A. Ứng dụng sản xuất (Manufacturing Applications)

B. Ứng dụng doanh nghiệp (Enterprise Applications )

C. Nền tảng IoT (IoT platform) để thu thập dữ liệu thời gian thực

D. Phân tích dữ liệu (Data Analytics) cùng các chức năng AI,ML.