Tự động hóa và thiết bị

TỰ ĐỘNG HÓA VÀ ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT CÔNG NGHIỆP

Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa đang là xu thế của thời đại. Nhất là hiện nay khi Việt Nam bước vào giai đoạn hội nhập toàn phần với thế giới. Thực tế đó đã khẳng định rằng bất kỳ ngành công nghiệp nào cũng cần đến tự động hóa nếu muốn hội nhập và phát triển vào thị trường toàn cầu.

Vậy thì tự động hóa là gì và ứng dụng của tự động hóa công nghiệp như thế nào? Mời các bạn cùng mình tìm hiểu qua bài viết dưới đây bạn nhé!

Hệ thống phân loại tự động hóa

1.Tự động hóa là gì?

Tự động hóa là việc tạo ra và ứng dụng các công nghệ để sản xuất, cung cấp hàng hóa và dịch vụ với sự can thiệp tối thiểu của con người. Việc thực hiện các công nghệ, kỹ thuật và quy trình tự động hóa nâng cao hiệu quả, độ tin cậy và / hoặc tốc độ của nhiều tác vụ mà trước đây con người thực hiện.

Khái niệm “Tự động hóa” (Automation) có lẽ sẽ quen thuộc với những ai 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.

Có rất nhiều định nghĩa khác nhau về tự động hóa.

Tự động hóa (automation) là ứng dụng công nghệ tiên tiến vào quá trình sản xuất công nghiệp nhằm chuyển hầu hết hoặc toàn bộ hoạt động sản xuất của con người cho máy móc. (Nguồn: Từ điển Kinh tế học, Đại học Kinh tế Quốc dân). Theo khái niệm này, quá trình tự động sẽ không cần sự can thiệp quá sâu của con người, mà sẽ sử dụng các hệ thống điều khiển khác nhau giúp máy móc vận hành nhanh hơn, chuẩn xác hơn, giảm sự can thiệp của con người, thậm chí một số quy trình là hoàn toàn tự động.

Hay: “Tự động hóa là công nghệ mà theo đó quy trình hoặc thủ tục được thực hiện mà không cần sự trợ giúp của con người”

Nói tóm lại, bản chất của tự động hóa là ứng dụng công nghệ vào sản xuất nhằm tối ưu hóa chi phí mà mang lại hiệu quả cao.

Hiện nay, tự động hóa được ứng dụng trong đa lĩnh vực như sản xuất, vận tải, tiện ích, quốc phòng, cơ sở vật chất, hoạt động và gần đây là công nghệ thông tin. Cũng như trong công nghiệp sản xuất, gia công cơ khí, dây chuyền lắp ráp tự động, ứng dụng kiểm soát chất lượng… Các hệ thống điều khiển thường dùng để vận hành quá trình sản xuất bao gồm servo, PLC, mạch điện tử, G code… Các hệ điều khiển này có thể bao gồm việc điều khiển từ đơn giản đến các thuật toán phức tạp, điều khiển những máy móc đơn giản cho đến những hệ thống công nghiệp lớn.

2.Lợi ích của tự động hóa công nghiệp

Tự động hóa mang con người đến với nền văn minh công nghiệp. Công nghệ tự động hóa công nghiệp giúp các doanh nghiệp tăng cường an toàn, tiết kiệm thời gian, thúc đẩy sản xuất chất lượng, giảm giám sát và hạ giá thành.

Tất cả những lợi ích này đưa các công ty đến năng suất cao hơn, hiệu quả cao hơn và lợi nhuận nhiều hơn.

• Đảm bảo an toàn

An toàn tại nơi làm việc là một vấn đề quan trọng để bảo vệ nhân viên, nhà cung cấp và khách hàng của doanh nghiệp. Tự động hóa có thể giúp tăng cường các quy trình an toàn bằng cách trang bị thêm các thiết bị cũ hơn. Điều này cho phép máy móc tự động thực hiện các tác vụ mà không cần nhiều sự can thiệp của con người.

• Tiết kiệm thời gian

Thông thường, công nghệ tự động hóa công nghiệp cho phép các dây chuyền sản xuất và các quy trình khác của cơ sở hoạt động hiệu quả và đáng tin cậy hơn. Điều này có nghĩa là công ty có thể sản xuất các sản phẩm và dịch vụ nhanh hơn, đáp ứng hoặc vượt quá mong đợi của khách hàng.

• Sản xuất chất lượng

Sản xuất sản phẩm của doanh nghiệp nhanh hơn chẳng có nghĩa lý gì nếu doanh nghiệp đưa lỗi hoặc các vấn đề chất lượng vào quy trình của mình. Vẻ đẹp của nó là nó không chỉ đẩy nhanh quá trình sản xuất mà còn giảm thiểu các vấn đề về dây chuyền. Nhờ đó, chất lượng sản phẩm của sẽ cao, hạn chế tối đa sai sót trong quá trình sản xuất. Đây là tất cả những gì tiên tiến mà tự động hóa công nghiệp mang lại.

• Giảm giám sát

Tự động hóa công nghiệp là một cách hiệu quả hơn nhiều để giám sát tài sản và thiết bị. Trong nhiều trường hợp, công nghệ có thể cung cấp khả năng giám sát suốt ngày đêm, cũng như ghi lại dữ liệu theo các khoảng thời gian được lập trình mà không cần sự tương tác của con người. Điều đó có nghĩa là các kỹ thuật viên bảo trì có thể được triển khai trên các nhiệm vụ cấp cao hơn, trong khi chất lượng giám sát được cải thiện.

• Chi phí thấp hơn

Khi tự động hóa công nghiệp làm giảm  các yêu cầu bảo trì khẩn cấp và thời gian ngừng hoạt động, nó sẽ giảm chi phí cho tổ chức của bạn. Ngoài ra, nó thường thúc đẩy sản xuất và hiệu quả. Như vậy, doanh nghiệp có thể sản xuất được nhiều hơn mà mức tài chính chi trả lại được tiết kiệm một cách đáng kể.

• Nâng cao trình độ cho nhân công

Việc ứng dụng tự động hóa vào sản xuất sẽ giúp doanh nghiệp có cơ hội điều chuyển nhân công sang những vị trí chủ động, đào tạo để họ tiếp cận nhanh hơn với công nghệ. Thay vì họ phải làm thủ công thì giờ họ sẽ được nâng cao kỹ năng để điều khiển máy móc làm giúp mình những phần việc đó. Bởi vậy, điều này giúp cho nhân công được chuyên môn hóa hơn, tiếp cận nhanh nhất với công nghệ hiện đại.

• Mang lại sự linh hoạt tối đa trong sản xuất

Đây được xem là lợi ích rất rõ nét của tự động hóa. Bởi việc thay đổi quy trình, dây chuyền sản xuất, thêm hoặc bớt các công đoạn thường sẽ mất rất nhiều thời gian, công sức. Nếu chưa ứng dụng các thiết bị tự động thì doanh nghiệp sẽ mất thời gian cho hoạt động đào tạo nhân công, thay đổi quản lý, đội nhóm… Thế nhưng, khi ứng dụng tự động hóa thì chỉ cần lập trình lại là chương trình sẽ có độ tùy biến cao nhất.

Độ tùy biến cao: Việc thay đổi quy trình sản xuất, nhất là khi thêm các công đoạn mới, thường rất phức tạp, do công việc này phải đi kèm với các hoạt động đào tạo công nhân cũng như thay đổi quản lý. Đối với rô-bốt, chương trình sẽ đảm bảo khả năng làm tất cả các công việc được giao. Điều này sẽ làm tăng độ tùy biến trong sản xuất.

• Nâng cao vị thế cạnh tranh cho doanh nghiệp

Việc tăng năng suất, cắt giảm chi phí nguyên vật liệu, chi phí nhân công, sẽ giúp các nhà máy sản xuất giảm giá thành. Trong khi đó, chất lượng sản phẩm được cải thiện rõ rệt, do vậy sẽ giúp doanh nghiệp nâng cao vị thế cạnh tranh trên thị trường. Ứng dụng các dây chuyền tự động trong sản xuất sẽ giúp doanh nghiệp tạo ra những bước đột phá trong sản xuất kinh doanh. Tất nhiên là trong điều kiện doanh nghiệp biết cách ứng dụng phù hợp nhất.

3.Ứng dụng tự động hóa trong sản xuất công nghiệp 

Với những lợi ích rõ nét được đề cập ở trên, tự động hóa đã và đang được ứng dụng trong rất nhiều các lĩnh vực khác nhau và  đạt được nhiều thành tựu đáng kể. Nhờ sự phát triển của Internet và cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 mà tự động hóa được xem là một yếu tố then chốt, tất yếu để giúp các doanh nghiệp phát triển và nâng cao vị thế cạnh tranh trên thị trường. Các lĩnh vực đang ứng dụng công nghệ và thiết bị tự động tiêu biểu bao gồm: Cơ khí, khí nén, y tế, nông nghiệp, điện, điện tử, công nghệ sản xuất ô tô, tàu thủy…

Đặc biệt, trong gia công cơ khí, nếu như theo phương pháp truyền thống, thợ cơ khí phải gia công bằng tay hoặc dùng máy bán tự động như máy tiện, máy bào, máy hàn… thì nhờ ứng dụng thiết bị tự động, robot tự động mà các công đoạn đó đã được thực hiện bằng những máy gia công hiện đại, được lập trình CNC. Hoặc những công đoạn nguy hiểm như hàn thì có sự trợ giúp tối đa của các robot hàn hiện đại. Đặc biệt, công nghệ  CAD/CAM/CNC đã giúp quá trình gia công vận hành theo một quy trình khép kín, tốc độ cao, độ chính xác gần như tuyệt đối.

Tại Việt Nam

Diễn biến phát triển và ứng dụng của tự động hóa đang dần theo một chu trình có khoa học. Đầu tiên, các doanh nghiệp sản xuất sẽ nghiên cứu những thành tựu của cuộc cách mạng công nghiệp trên thế giới. Sau đó, căn cứ vào điều kiện cụ thể trong nước và vạch ra phương hướng để phát triển ứng dụng công nghệ số và thiết bị tự động đối với từng lĩnh vực, từng ngành khác nhau.

Trong lĩnh vực đồ ăn thức uống, nhiều quán ăn, nhà hàng đã sử dụng điện thoại di động, máy tính bảng để ứng dụng giúp cho quá trình đặt hàng nhanh hơn, hiệu quả hơn. Trong khi đó, các ngành công nghiệp khai thác cũng đang ứng dụng tự động hóa rất nhiều, chẳng hạn như công nghiệp khai thác mỏ. Hoặc các phương tiện nội thất tự động như cửa cuốn tự động, cửa chì bệnh viện… Bên cạnh đó, trong các nhà máy sản xuất đồ dùng, thực phẩm, ứng dụng rất nhiều băng tải tự động trong chuyền sản xuất, giúp việc kiểm soát chất lượng cũng như vận hành chu trình sản xuất, lắp đặt, đóng gói, xuất kho được nhanh chóng, hiệu quả hơn…

4.Các thành phần của hệ thống tự động hóa trong công nghiệp 

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.

Các thành phần chủ yếu của tự động hóa trong công nghiệp

Các thành phần chủ yếu của tự động hóa trong công nghiệp gồm:

1. Robot công nghiệp (ABB, UNIVERSAL, YASKAWA,…)
2. Servo, Biến tần, Drive (Mitsubishi, Delta, Yaskawa, Panasonic…)
3. PLC – màn hình HMI(ABB, Siemens, Rockwell, Omron, Panasonic, Schneider, Mitsubishi, Detal, Keyence
4. Cảm biến áp suất, đầu đo nhiệt độ, hành trình, nồng độ
5. 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…
6. Những 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
7. Các ngành phổ biến sử dụng tự động hóa công nghiệp

Nhiều ngành công nghiệp có thể được hưởng lợi từ các quy trình tự động hóa công nghiệp. Một số trong những công ty lớn nhất bao gồm sản xuất, dầu khí, nhà máy giấy và nhà máy thép. Các giải pháp tự động hóa đã góp phần nào giảm tải sức lao động của con người. Cũng như phần nào giúp con người thực hiện cả những quá trình khó khăn, độc hại, tăng năng suất lên gấp đôi, thậm chí gấp ba. Các quy trình công nghiệp thường được thiết kế, lập trình các bộ điều khiển chung trong khi xử lý. Xu hướng hiện tại trong các doanh nghiệp đang gia tăng sử dụng các robot để thực hiện các chức năng kiểm tra, hướng dẫn xử lý.

Dưới đây là một số ví dụ về cách các doanh nghiệp áp dụng công nghệ này:

• Sản xuất: Các công ty sản xuất nói chung sử dụng tự động hóa công nghiệp theo nhiều cách khác nhau để lắp ráp hoặc tạo ra sản phẩm, giám sát các nhiệm vụ bảo trì hoặc quản lý mức tồn kho.
• Khoan dầu khí thường liên quan đến các trạm ngoài khơi và các vị trí xa, nên tự động hóa công nghiệp cực kỳ hữu ích trong ngành này. Cảm biến  và các thiết bị giám sát sẽ giảm thiểu các nguy cơ tiềm ẩn
• Sử dụng trong các nhà máy giấy để quản lý sản xuất hàng loạt, cũng như kiểm soát thiết bị đo đạc, thiết bị nhà máy và thiết bị. Điều này cho phép người vận hành có tầm nhìn tuyệt vời vào toàn bộ hệ thống sản xuất
• Nhà máy thép: Tự động hóa công nghiệp điều khiển phân cấp trong các nhà máy thép. Công nghệ này cung cấp một hệ thống tích hợp quản lý và kiểm soát toàn bộ nhà máy thép

• Vận chuyển: Tự động hóa công nghiệp từ lâu đã có một vị trí trong ngành hàng không với các điều khiển lái tự động trên máy bay phản lực thương mại. Hiện tại, phong trào hướng tới các phương tiện tự vận hành, được sử dụng ở cấp độ thương mại và cá nhân, sẽ kết hợp với sự phát triển tự động hóa công nghiệp

• Phân phối: Một khi sản phẩm được sản xuất và sẵn sàng xuất xưởng, ngành phân phối sẽ tiếp quản. Kỳ vọng về việc giao hàng nhanh hơn tiếp tục tăng tốc trong tất cả các lĩnh vực. Do đó, nó sẽ tiếp tục triển khai các giải pháp trong lĩnh vực phân phối để quản lý việc vận chuyển và phân phối sản phẩm với tốc độ nhanh hơn nữa.
• Trong y tế, sức khỏe: Tự động hóa trong các quy trình khám chữa bệnh, chăm sóc sức khỏe. Nhiều bệnh viện đã triển khai các robot trong các hoạt động khám bệnh, chuẩn đoán bệnh, quản lý… Điều này giúp cho các bệnh viện, cơ sở y tế không bị quá tải và giúp bù đắp thiếu hụt nhân lực.
• Trong giao thông: Nhiều hoạt động như tìm kiếm xe cứu hộ, phòng tránh ùn tắc giao thông đều được ứng dụng tự động hóa. Các hệ thống sẽ giám sát, cung cấp thông tin cho người dân để nắm bắt thông tin tốt nhất. Nó đã góp phần hỗ trợ kiểm soát giao thông, giúp đỡ hoạt động giao thông của người dân.

Trong sinh hoạt hàng ngày:

Các biến tần được sử dụng hợp lý trong các thiết bị quen thuộc. Điều này góp phần tiết kiệm năng lượng, chi phí cho người sử dụng. Đi cùng đó vẫn là công suất hoạt động mạnh mẽ thuận tiện trong quá trình sử dụng.

Hy vọng bài viết sẽ giúp ích cho các bạn đang tìm hiểu về lĩnh vực tự động hóa. Vì kiến thức trong bài viết được tổng hợp từ các trang mạng và thể hiện một cách đơn giản nhất để các bạn có thể dễ hiểu hơn nên không tránh khỏi sơ sót và mình mong nhận được ý kiến đóng góp của các bạn để bài viết ngày càng hoàn thiện hơn!

Xem thêm: bộ chuyển đổi tín hiệu