Đi kèm với sự phát triển của công nghệ số hóa, nhu cầu sử dụng các dây chuyền tự động ngày càng tăng. Doanh nghiệp không ngừng cải tiến công nghệ và hệ thống máy móc để tạo ra những sản phẩm chất lượng cao với giá cả cạnh tranh. Cùng KYODO phân tích kỹ hơn về vai trò của tự động hóa trong nền sản xuất hiện đại trong bài viết dưới đây!
1. Khái niệm tự động hóa sản xuất
Tự động hóa sản xuất công nghiệp là quá trình sử dụng máy móc, thiết bị công nghệ và phần mềm để thực hiện các công việc hoặc quy trình sản xuất mà trước đây cần con người can thiệp. Mục tiêu của tự động hóa là tăng năng suất, cải thiện chất lượng, giảm chi phí vận hành và hạn chế lỗi do con người.
Các ứng dụng đơn giản của tự động hóa có thể kể đến như: Hệ thống SCADA | BMS nhà máy; Máy móc đóng gói tự động; Xe – Robot tự hành, vận chuyển hàng hóa vật tư.
Các đặc điểm chính của tự động hóa
- Giảm thiểu sự can thiệp của con người: Các công đoạn được thực hiện tự động theo lập trình sẵn.
- Ứng dụng công nghệ hiện đại như cảm biến, robot, IoT (Internet of Things) và trí tuệ nhân tạo (AI).
- Dữ liệu được thu thập và phân tích để tối ưu hóa quy trình.
Phân biệt giữa sản xuất truyền thống và tự động hóa
Tiêu chí | Sản xuất truyền thống | Sản xuất tự động hóa |
Phương pháp vận hành | Chủ yếu do con người thực hiện | Sử dụng máy móc và công nghệ |
Năng suất | Thấp, không ổn định bằng | Cao hơn, ổn định theo thời gian |
Độ chính xác & chất lượng | Phụ thuộc tay nghề, dễ sai sót | Cao, đồng đều, ít lỗi |
Chi phí | Đầu tư ban đầu thấp, chi phí nhân công cao | Đầu tư ban đầu cao, chi phí vận hành thấp |
Tính linh hoạt | Dễ thay đổi quy trình | Linh hoạt với công nghệ hiện đại |
Quản lý dữ liệu | Ghi chép thủ công, dễ thiếu chính xác | Thu thập, phân tích dữ liệu thời gian thực, máy học |
An toàn lao động | Rủi ro cao, tiếp xúc trực tiếp | An toàn cao, máy móc thay thế con người làm việc |
Môi trường làm việc | Lao động đông đúc, điều kiện thủ công | Hiện đại, gọn gàng |
Các ứng dụng điển hình | Chế biến, lắp ráp thủ công | Dây chuyền đóng gói, robot lắp ráp |
KYODO mô phỏng điểm chất lượng giữa Sản xuất truyền thống và Tự động hóa
Xem thêm: Hệ thống SCADA tự động
2. Phân loại tự động hóa
Hiện nay, có nhiều mô hình tự động hóa khác nhau, một số loại phổ biến nhất bao gồm những loại sau
2.1 Tự động hóa cố định (Fixed Automation)
Tự động hóa cố định (Fixed Automation) là hình thức tự động hóa được thiết kế cho một loại sản phẩm duy nhất hoặc ít thay đổi, với quy trình sản xuất được lập trình cố định. Máy móc thực hiện các công đoạn lặp lại liên tục, giúp sản xuất nhanh, tiết kiệm chi phí trên mỗi sản phẩm khi sản xuất số lượng lớn. Tuy nhiên, hệ thống này khó thay đổi nếu cần sản xuất loại sản phẩm khác.
Ví dụ: Dây chuyền đóng chai nước ngọt hoạt động liên tục từ chiết rót đến đóng nắp và dán nhãn mà không cần can thiệp nhiều.
2.2 Tự động hóa linh hoạt (Flexible Automation)
Tự động hóa linh hoạt (Flexible Automation) là hình thức tự động hóa có khả năng thay đổi nhanh chóng để sản xuất nhiều loại sản phẩm khác nhau trên cùng một dây chuyền. Hệ thống được điều khiển bằng phần mềm, cho phép điều chỉnh mà không cần thay đổi máy móc. Điều này giúp đáp ứng tốt các yêu cầu sản xuất đa dạng hoặc thường xuyên thay đổi mẫu mã.
Ví dụ: Dây chuyền lắp ráp thiết bị điện tử, có thể dễ dàng chuyển từ sản xuất điện thoại sang máy tính bảng chỉ bằng việc lập trình lại.
2.3 Tự động hóa thông minh: Tích hợp IoT, trí tuệ nhân tạo AI
Tự động hóa tích hợp thông minh (Integrated Smart Automation) là hình thức tự động hóa sử dụng công nghệ IoT, AI, và cảm biến thông minh để kết nối và tối ưu hóa toàn bộ quy trình sản xuất. Hệ thống này tự thu thập và phân tích dữ liệu thời gian thực, giúp giám sát, phát hiện lỗi sớm và tự động điều chỉnh để tăng hiệu quả sản xuất.
Ví dụ: Nhà máy sản xuất thông minh (Smart Factory), nơi các máy móc tự phối hợp, xe tự hành (AGV) vận chuyển linh kiện, và phần mềm AI tối ưu hóa năng suất liên tục.
3. Vai trò tự động hóa trong sản xuất công nghiệp
Tăng năng suất sản xuất
Máy móc có thể hoạt động liên tục 24/24 giờ mà không cần nghỉ ngơi, giúp tăng thời gian sản xuất hiệu quả. Tốc độ vận hành của máy móc cũng nhanh hơn nhiều so với thao tác thủ công của con người, giúp rút ngắn thời gian sản xuất, tăng năng suất và sản lượng cho doanh nghiệp.
Tối ưu chi phí nhân công
Việc ứng dụng tự động hóa trong sản xuất giúp giảm thiểu sự tham gia của con người trong quy trình sản xuất, từ đó tiết kiệm chi phí trả lương, đào tạo và phúc lợi cho nhân công. Doanh nghiệp có thể tối ưu hóa nguồn nhân lực, tập trung vào những công việc chuyên môn hơn, mang lại hiệu quả cao hơn.
Tối ưu chi phí nguyên liệu, nâng cao chất lượng
Quy trình sản xuất tự động được kiểm soát chặt chẽ bằng hệ thống máy móc và chương trình, đảm bảo độ chính xác cao và giảm thiểu tỷ lệ lỗi. Nhờ vậy, sản phẩm được sản xuất ra có chất lượng đồng đều, ít sai sót, tiết kiệm chi phí sửa chữa, thay thế và sản xuất bù do lỗi sản phẩm.
Nâng cao trình độ và năng lực nhân sự
Khi áp dụng tự động hóa, nhân công sẽ được chuyển sang các vị trí chủ động, điều khiển máy móc và hệ thống. Điều này giúp nâng cao kỹ năng, trình độ chuyên môn cho nhân viên, tạo môi trường làm việc an toàn và hiện đại hơn.
Linh hoạt trong sản xuất
Hệ thống tự động hóa có thể dễ dàng thay đổi quy trình sản xuất, điều chỉnh sản lượng theo nhu cầu. Doanh nghiệp có thể nhanh chóng thích ứng với những biến đổi của thị trường, tăng hiệu quả sản xuất và giảm thiểu lãng phí.
Nâng cao vị thế cạnh tranh
Nhờ những lợi ích trên, tự động hóa giúp doanh nghiệp tối ưu chi phí nguyên liệu từ đó giảm giá thành sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm, đáp ứng nhu cầu khách hàng tốt hơn. Từ đó, doanh nghiệp có thể tăng khả năng cạnh tranh trên thị trường, thu hút khách hàng, nâng cao uy tín thương hiệu và khẳng định vị thế của mình.
Kết luận
Ứng dụng tự động hóa trong sản xuất giúp doanh nghiệp tăng năng suất, giảm chi phí, nâng cao chất lượng sản phẩm và tối ưu hóa quy trình vận hành, từ đó nâng cao năng lực cạnh tranh trên thị trường. Đây là xu hướng tất yếu, đặc biệt trong bối cảnh Công nghiệp 4.0 và 5.0, giúp doanh nghiệp phát triển bền vững và thích nghi với sự thay đổi liên tục của ngành sản xuất.
Các thách thức gặp phải
Triển khai tự động hóa trong sản xuất mang lại nhiều lợi ích, nhưng doanh nghiệp sẽ đối mặt với những thách thức không nhỏ, bao gồm chi phí đầu tư ban đầu cao, thiếu hụt nhân sự kỹ thuật, tích hợp công nghệ phức tạp và khả năng kháng cự từ nội bộ. Để vượt qua, doanh nghiệp cần kế hoạch rõ ràng, đầu tư vào đào tạo nhân lực, đánh giá rủi ro kỹ lưỡng và tối ưu hóa từng giai đoạn, đảm bảo quá trình chuyển đổi thành công và bền vững.
Xem thêm: Quy trình sản xuất là gì? Các bước để tiến hành quy trình
4. Kế hoạch triển khai tự động hóa sản xuất
B1. Đánh giá hiện trạng nhà máy
Trước khi triển khai tự động hóa, cần phân tích rõ ràng tình hình hiện tại, để có tầm nhìn khách quan nhất về sự phù hợp khi ứng dụng tự động hóa. Một số ngành sản xuất hoạc công đoạn nhỏ, máy móc chưa có khả năng thay thế con người.
- Sản lượng hiện tại: Xác định sản lượng trung bình, điểm nghẽn trong quy trình, và các bước gây lãng phí thời gian hoặc nhân lực.
- Các vấn đề gặp phải: Có thể là lỗi sản phẩm thường xuyên, hiệu suất không ổn định, chi phí lao động cao, hoặc nguy cơ về an toàn lao động.
- Khả năng đầu tư ngân sách: Đánh giá khả năng tài chính để quyết định mức độ tự động hóa phù hợp (một phần hay toàn bộ).
B2. Xác định mục tiêu và phạm vi tự động hóa
Làm rõ mục tiêu cụ thể để lựa chọn giải pháp tối ưu nhất:
- Giảm chi phí sản xuất: Tự động hóa các khâu tốn nhân lực, giảm rủi ro sai sót.
- Tăng năng suất: Sử dụng dây chuyền tự động để rút ngắn thời gian sản xuất.
- Cải thiện chất lượng sản phẩm: Ứng dụng công nghệ kiểm tra tự động, đảm bảo độ chính xác cao và sản phẩm đồng đều.
- Tăng cường an toàn lao động: Loại bỏ các công đoạn nguy hiểm cho công nhân.
B3. Tìm kiếm giải pháp và công nghệ phù hợp
- Lựa chọn nhà cung cấp thiết bị và phần mềm quản lý uy tín: Tìm hiểu các nhà cung cấp chuyên về tự động hóa trong ngành sản xuất của bạn.
- So sánh các công nghệ: Đánh giá chi phí, khả năng tích hợp và độ bền của các giải pháp.
- Cân nhắc sử dụng công nghệ hiện đại như robot lắp ráp, IoT hoặc hệ thống điều khiển thông minh để tối ưu hóa.
B4. Triển khai thí điểm
Không nên áp dụng tự động hóa toàn bộ ngay từ đầu. Hãy chọn một khu vực nhỏ trong dây chuyền hoặc một công đoạn cụ thể để thử nghiệm. Điều này giúp đánh giá hiệu quả thực tế, đồng thời giảm rủi ro nếu có sự cố.
Ví dụ: Thử nghiệm tự động hóa khâu đóng gói hoặc kiểm tra chất lượng sản phẩm.
B5. Đánh giá và mở rộng sau giai đoạn thí điểm, phân tích kết quả
Mức tăng năng suất, giảm chi phí, cải thiện chất lượng ra sao? Nếu thành công, bạn có thể tiếp tục mở rộng quy mô tự động hóa sang các bộ phận khác trong nhà máy. Lên kế hoạch bảo trì và cập nhật công nghệ thường xuyên để hệ thống vận hành hiệu quả lâu dài. Cần thực hiện các công tác như:
- Phân tích kỹ kết quả thí điểm: Năng suất, chi phí vận hành, chất lượng sản phẩm,
- Đánh giá rủi ro và sự cố khi đầu tư: Giúp hạn chế tối đa các vấn đề gặp phải khi vận hành.
- Phân tích và lập kế hoạch bảo trì định kì và nâng cấp.
- Điều chỉnh và mở rộng sang công đoạn khác khi đã sẵn sàng.
5. Các ứng dụng phổ biến hiện nay
Ngành sản xuất
- Lắp ráp: Hệ thống cánh tay robot tự động thực hiện các thao tác lắp ráp sản phẩm với độ chính xác cao và tốc độ nhanh hơn nhiều so với con người.
- Gia công: Máy CNC (Computer Numerical Control) được sử dụng để điều khiển máy móc gia công tự động, đảm bảo độ chính xác cao và giảm thiểu sai sót.
Ngành logistics
- Phân loại hàng hóa: Hệ thống phân loại tự động sử dụng các cảm biến và camera để phân loại hàng hóa theo kích thước, hình dạng, màu sắc,…tăng năng suất và độ chính xác trong quá trình phân loại.
- Lưu trữ và vận chuyển: Hệ thống kho hàng tự động sử dụng robot và xe tự hành để lưu trữ, vận chuyển và truy xuất hàng hóa một cách hiệu quả.
- Giao nhận: Hệ thống quản lý đơn hàng tự động giúp tối ưu hóa việc tiếp nhận, xử lý và giao hàng, nâng cao chất lượng dịch vụ.
Các ngành công nghiệp nhẹ
- Cánh tay robot: Cánh tay robot được sử dụng trong các công đoạn như may vá, thêu thùa, đóng gói,… giúp tăng năng suất và giảm thiểu sai sót.
- Hệ thống tự động hóa quy trình (RPA): RPA giúp tự động hóa các tác vụ thủ công lặp đi lặp lại, chẳng hạn như nhập dữ liệu, xử lý đơn hàng, tạo báo cáo,…
- Hệ thống kiểm soát chất lượng: Hệ thống camera và cảm biến được sử dụng để kiểm tra chất lượng sản phẩm một cách tự động, đảm bảo sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng.
Tự động hóa trong phòng sạch
- Hệ thống điều khiển tự động: Hệ thống điều khiển tự động giám sát và điều chỉnh các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất trong phòng sạch.
- Hệ thống xử lý nước thải tự động: Hệ thống xử lý nước thải tự động xử lý nước thải phát sinh trong quá trình sản xuất, đảm bảo môi trường phòng sạch đạt tiêu chuẩn.
- Hệ thống quản lý dữ liệu tự động: Hệ thống quản lý dữ liệu tự động thu thập, lưu trữ và phân tích dữ liệu sản xuất, giúp nâng cao hiệu quả và chất lượng sản phẩm.
Ngoài ra, tự động hóa còn được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác như thực phẩm, đồ uống, PS điện tử, hóa chất,…
Trên đây là những thông tin về tự động hóa và vai trò trong nền sản xuất hiện đại. Hy vọng các doanh nghiệp sẽ nhận thức rõ hơn về tầm quan trọng của việc ứng dụng dây chuyền tự động hóa vào quá trình sản xuất của mình. KYODO cảm ơn bạn đọc đã theo dõi!
Xem thêm: 3 thành phần cấu tạo nên tư liệu sản xuất