Tự động hóa là gì và vai trò của nó quan trọng như thế nào trong nền sản xuất hiện đại của chúng ta? Mời bạn đọc cùng CNC-VINA thảo luận qua bài viết dưới đây. Bài viết là những nhận xét, đánh giá mang cái nhìn của một nhà thiết kế, sản xuất và cung cấp các dịch vụ tự động hóa với 12 năm kinh nghiệm tại Việt Nam.
Tuy nhiên, những nội dung này cũng chỉ mang tính chất một chiều và còn nhiều hạn chế. Rất mong nhận được sự phản hồi và góp ý của bạn đọc dưới phần bình luận cuối bài viết để chúng tôi có cái nhìn mới và khách quan hơn về vấn đề của bài viết – Tự động hóa trong nền sản xuất hiện đại.
Vì một nền công nghiệp phụ trợ nói chung và ngành tự động hóa của Việt Nam nói riêng ngày càng phát triển. Đừng ngần ngại chia sẻ những hiểu biết và quan điểm của mình. Cũng như những góc nhìn mới về ngành tự động hóa đang ngày một chiếm vai trò quan trọng trong nền sản xuất hiện nay.
Tự động hóa là gì?
Tự động hóa (trong công nghiệp sản xuất, chế tạo và lắp ráp)-automation solution, automation assembly…Được hiểu đơn giản là công nghệ trong đó một quy trình hoặc công đoạn được thực hiện với sự tham gia tối đa của máy móc tự động và cần sự trợ giúp tối thiểu của con người.
Khái niệm “Tự động hóa” (Automation) đã khá thân thuộc với những người làm về kỹ thuật. Bắt nguồn từ “Tự động” (Automatic) và dần trở nên phổ biến từ năm 1947, khi tập đoàn General Motors của Mỹ thành lập Bộ phận Tự động hóa. Đây cũng là lúc các ngành công nghiệp bắt đầu ứng dụng cơ chế điều khiển phản hồi (Feedback controller) một cách mạnh mẽ, mặc dù công nghệ này đã được phát minh từ những năm 1930.
Và một kỷ nguyên tự động hóa ra đời với sự thay thế ngày càng áp đảo của máy móc, robot công nghiệp và trí tuệ nhân tạo đảm nhiệm vai trò lao động chân tay của con người.
Các thành phần của hệ thống tự động hóa hiện nay thường bao gồm:
Robot công nghiệp (ABB, UNIVERSAL, YASKAWA,…)
Servo, Biến tần, Drive (Mitsubishi, Delta, Yaskawa, Panasonic…)
PLC – HMI (ABB, Siemens, Rockwell, Omron, Panasonic, Schneider, Mitsubishi, Detal, Keyence
Ngoài ra , các đầu đo nhiệt độ, cảm biến áp suất, hành trình, mức, nồng độ.., camera chụp tự động, các cơ cấu chấp hành như động cơ, van, xylanh thủy lực khí nén, thiết bị đóng cắt.., các thiết bị chỉ báo như bảng LED, LCD…
Các bộ điều khiển được tích hợp thêm các bộ vi xử lý và trí tuệ nhân tạo đang ngày càng tinh vi và có những đột phá công nghệ không ngừng
Các hình thức tự động hóa đã và đang được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp sản xuất và gia công cơ khí, dây chuyền lắp ráp tự động cũng như các ứng dụng đo, kiểm tra, QC.
Tự động hóa và điều khiển tự động là việc tích hợp và sử dụng các hệ thống điều khiển (động cơ servo, mạch điều khiển PLC, mạch điện tử, G code…)cho các thiết bị vận hành như máy móc, quy trình lắp ráp trong nhà máy, điều khiển và ổn định các thông số sản xuất giúp giảm bớt sự can thiệp của con người.
Một số quy trình tự động hóa điều khiển, sản xuất đã được hoàn toàn tự động. Việc cong người gần như không xuất hiện hay can thiệp vào các công đoạn sản xuất, lắp ráp các sản phẩm sản xuất hàng loạt giờ đây không còn là hiếm gặp tại các nhà máy sản xuất hiện đại trên thế giới.
Tuy nhiên ở Việt Nam, những nhà máy như vậy không nhiều. Hầu hết các nhà máy đều mới chỉ tự động một vài công đoạn đòi hỏi tính chính xác và CT (cycle time). Các công đoạn còn lại vẫn là thủ công hoặc bán tự động bởi công nhân với sự trợ giúp của máy móc công nghiệp phụ trợ.
Tự động hóa trong bất kì công đoạn nào cũng là việc thực thi và tiếp nhận các phản hồi sau đó thực thi lại với các kịch bản đã được lập trình sẵn bằng bộ điều khiển. Hoặc tùy biến và ứng phó linh hoạt với trí tuệ nhân tạo AI – trợ thủ đắc lực của con người trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0.
Tự động hóa là bao gồm các ứng dụng từ việc kiểm soát các thông số nhiệt độ, áp suất…của các cơ cấu, máy móc đơn giản. Đến hệ thống điều khiển công nghiệp lớn với thông số từ hàng chục ngàn phép đo đầu vào và tín hiệu điều khiển đầu ra. Trong độ phức tạp của việc điều khiển, nó có thể bao gồm việc điều khiển bật tắt đơn giản đến các thuật toán cấp cao đa biến.
Ví dụ về độ đơn giản nhất của điều khiển tự động là bộ điều khiển so sánh giá trị đo của một quy trình với giá trị được đặt mong muốn và xử lý tín hiệu lỗi kết quả để thay đổi một số thông số đầu vào thành quy trình, theo cách mà quy trình vẫn ở mức được đặt chuẩn, bất chấp sự xáo trộn.
Cơ sở toán học của lý thuyết điều khiển tự động đã được bắt đầu vào thế kỷ 18, và tiến bộ nhanh chóng vào thế kỉ 20. Thuật ngữ tự động hóa, lấy cảm hứng từ từ “tự động” trước đó (automaton), không được sử dụng rộng rãi trước năm 1947, khi Ford thành lập một bộ phận tự động hóa. Chính trong thời gian này, ngành công nghiệp đã nhanh chóng áp dụng các bộ điều khiển phản hồi, được giới thiệu vào những năm 1930.
Bước sang thế kỷ 21, sau gần 20 năm, nó đã phát triển lên một tầm cao mới và không ngừng phá vỡ giới hạn của mình.
Ứng dụng của tự động hóa trong các dây chuyền tự động
Tự động hóa đã đạt được nhiều thành tựu và được ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực khác nhau. Bao gồm cơ khí, thủy lực, khí nén, y tế, nông nghiệp, điện, điện tử và máy tính, hoặc thường là kết hợp nhiều lĩnh vực trong một.
Chẳng hạn như điều khiển tự động các hệ thống xylanh thủy lực, xy lanh kẹp quay trong các đồ gá chuyên dụng để phục vụ gia công, lắp ráp. Các hệ thống phức tạp trong các nhà máy sản xuất và lắp ráp hiện đại thường sử dụng tất cả các kỹ thuật kết hợp này.
Lợi ích của việc ứng dụng máy móc tự động hóa
Lợi ích của tự động hóa bao gồm:
- Tiết kiệm nhân công. Với một nguyên công nếu sử dụng máy móc tự động, năng suất lao động có thể tăng 300-400% so với dùng nhân công lao động thông thường.
- Tiết kiệm chi phí điện, thời gian. Với máy móc tự động, chúng có thể hoạt động theo ý đồ của con người, cycle time luôn là ngắn nhất, gần như không có thời gian chết, thời gian máy chạy không tải lãng phí như trước. Hệ thống tự động có thể vận hành 24/7 và rất ít xảy ra sự cố.
- Tiết kiệm chi phí vật liệu và cải thiện chất lượng và độ chính xác. Các thông số trong quá trình sản xuất trên dây chuyền, máy móc tự động đều được kiểm soát và gần như ngay lập tức được đưa về trạng thái chuẩn mong muốn nên quá trình sản xuất, lắp ráp luôn đạt được chất lượng sản phẩm tương đương với độ chính xác cao.
Hình ảnh một nhà máy lắp ráp với giải pháp tự động hóa bằng Robot công nghiệp giúp nâng cao năng suất
Nâng cao năng suất và gia tăng lợi nhuận với dây chuyền tự động hóa
Báo cáo Phát triển Thế giới 2019 của Ngân hàng Thế giới (The World Bank’s World Development Report 2019) cho thấy bằng chứng rằng các ngành công nghiệp sản xuất và việc làm mới trong lĩnh vực cơ khí, công nghệ vượt xa hiệu quả kinh tế của người lao động truyền thống nhờ “bị thay thế” bởi tự động hóa. Điều đó càng chứng tỏ rằng máy móc tự động đang dần thay thế sự xuất hiện của con người trong hệ thống sản xuất cũng như rất nhiều lĩnh vực của cuộc sống hiện đại. Để gia tăng năng suất và lợi nhuận, cách nhanh nhất là áp dụng tự động hóa vào các công đoạn trong nhà máy của bạn.
