eMagazine: Hệ thống công cụ hỗ trợ sản xuất thông minh trong CMCN 4.0

Đăng ngày:18/12/2020 | admin

Sản xuất thông minh là sáng kiến bao trùm, thay đổi mô hình sản xuất hiện tại. Nhiều khái niệm, thuật ngữ, quan điểm và mô hình sản xuất thông minh mới được giới học giả và doanh nghiệp chấp nhận, tiếp tục phát triển, mở rộng tiềm năng.

Theo cơ quan năng lượng (DoE, Department of Energy) và Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST, National Institute of Standards and Technology) sản xuất thông minh là một ứng dụng chuyên sâu công nghệ thông tin về dữ liệu ở cấp độ doanh nghiệp cho phép các hoạt động sản xuất thông minh, hiệu quả và đáp ứng. Sản xuất thông minh kết hợp nhiều công nghệ khác nhau, “hệ thống sản xuất thực-ảo”, IoT, robot, tự động hóa, phân tích dữ liệu lớn và điện toán đám mây…

Một quan điểm quan trọng khác biệt của sản xuất thông minh so với nhiều phương thức sản xuất khác là sự tham gia “linh hoạt” con người vào hệ thống sản xuất thông minh. Phạm vi của sản xuất thông minh tập trung vào 03 mục tiêu chính là tối ưu hóa toàn bộ hệ thống sản xuất; sản xuất bền vững và phát triển chuỗi cung ứng linh hoạt.

Sản xuất thông minh được lấy cảm hứng và phát triển từ lĩnh vực điện toán. Về cơ bản, sản xuất thông minh có 6 trụ cột chính bao gồm: quy trình và công nghệ sản xuất; vật liệu; dữ liệu; kỹ thuật dự đoán; tính bền vững; chia sẻ tài nguyên và kết nối mạng.

Thứ nhất, phương pháp tinh gọn (JIT/JIS), được sử dụng để xác định số lượng hàng tồn kho. JIT nhằm mục đích cung cấp đúng sản phẩm, đúng thời điểm, địa điểm và chất lượng với số lượng phù hợp với chi phí phù hợp.

Phương pháp JIT/JIS 4.0 áp dụng công nghệ phân tích dữ liệu và dữ liệu lớn để phân tích chi tiết thông tin quy trình theo thời gian thực, cung cấp các tham số giúp xác định xu hướng chính xác hơn, qua đó doanh nghiệp thực hiện điều chỉnh hệ thống sản xuất.

Nhìn chung, JIT/JIS 4.0 giúp cải thiện tính linh hoạt và giảm thời gian thực hiện mục tiêu cung cấp đúng sản phẩm, đúng thời điểm, địa điểm và chất lượng với số lượng phù hợp.

Thứ hai, phương pháp cân bằng dây chuyền sản xuất (Heijunka) là phương pháp sản xuất để cân bằng về loại sản phẩm và lượng sản xuất của quá trình lắp ráp cuối cùng, nhằm điều chỉnh quá trình sản xuất theo sự thay đổi của yêu cầu khách hàng. Mục tiêu của Heijunka là “cân bằng”, điều chỉnh sản xuất, bằng cách chỉ sản xuất theo nhu cầu của khách hàng, giảm mọi lãng phí, dư thừa trong sản xuất.

Thứ ba, Kanban là một công cụ để vận hành hệ thống JIT. Đó một chiếc nhãn hoặc thẻ, thường được bọc bên trong một bao bì nhựa. Trên Kanban, thường chứa những thông tin sau: Tên chi tiết, sản phẩm được sản xuất; Sức chứa của thùng Kanban; Địa chỉ, ký hiệu của quy trình làm việc trước; Địa chỉ, ký hiệu của quy trình sau. Ngoài các thông tin chủ yếu đó, thì tuỳ vào loại Kanban và tuỳ vào tình hình cụ thể của mỗi doanh nghiệp mà có thể có thêm những thông tin khác.

Kanban đặt mục tiêu duy trì dòng nguyên liệu liên tục bằng cách duy trì mức tồn kho được xác định trước để đảm bảo nguồn cung nguyên liệu không bị gián đoạn. Áp dụng công nghệ mô phỏng theo thời gian thực, các vòng lặp kanban mới có thể được tích hợp vào hệ thống sản xuất hiện có. Công nghệ mô phỏng đảm bảo xác định các thông số kanban một cách chính xác hơn. Áp dụng các công cụ Cách mạng công nghiệp lần thứ 4 trong Kanban, mức độ sử dụng nguyên liệu có thể được giảm thiểu, qua đó sẽ giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí.

Thứ tư, phương pháp lưu đồ chuỗi giá trị (Value Stream Mapping, VSM), một dạng framework cao cấp của mô hình quản lý tinh gọn để cải tiến quy trình, xác định và loại bỏ lãng phí hoạt động trong doanh nghiệp. VSM là một hệ thống các phương pháp và công cụ nhằm giảm thiểu lãng phí, giảm thiểu thời gian không gia tăng giá trị, từ ñó giảm thiểu thời gian sản xuất. VSM tăng cường tính minh bạch của luồng vật liệu và thông tin trong chuỗi tạo giá trị.

Cách mạng công nghiệp lần thứ 4 dẫn đến một môi trường sản xuất được kết nối nơi dữ liệu có thể được truyền trong thời gian thực. Công nghệ dữ liệu lớn và phân tích dữ liệu tạo điều kiện thuận lợi cho việc hợp nhất thông tin, qua đó hỗ trợ việc đưa ra các quyết định dựa trên điều kiện thực tế. Lợi ích chính của VSM 4.0 là cải thiện tính minh bạch thông qua hiển thị thời gian thực các dòng giá trị. Điều này giúp xác định lãng phí trong các quy trình sản xuất và dẫn đến việc tạo ra giá trị quản lý tinh gọn.

Thứ năm, duy trì hiệu suất thiết bị tổng thể 4.0 (TPM 4.0) nhằm tối đa hóa hiệu suất thiết bị, nâng cao năng suất với một hệ thống bảo trì được thực hiện trong suốt vòng đời của thiết bị, đồng thời nâng cao ý thức và sự hài lòng với công việc của người lao động. Với TPM, mọi người cùng hợp lực và tương tác với nhau để nâng cao hiệu suất hoạt động của thiết bị một cách hiệu quả nhất.

Trong cách mạng công nghiệp lần thứ 4, số lượng đối tượng máy móc, thiết bị cần bảo trì trong nhà máy thông minh (smart factory) ngày càng tăng. Độ phức tạp kỹ thuật và các sự cố đột xuất về máy móc, thiết bị thường làm doanh nghiệp phải chịu các chi phí cao trong sửa chữa. Do đó, các hoạt động liên quan đến bảo trì sản xuất cũng được xác định là một hệ thống quản lý toàn diện.

Thứ sáu, chuyển đổi nhanh 4.0 (Single minute exchange of die 4.0)là một trong những công cụ của hệ thống quản lý tinh gọn. Trong sản xuất, việc thay đổi dụng cụ và khuôn mẫu mất một khoảng thời gian đáng kể.

Trong khi đang thay đổi dụng cụ hoặc khuôn mẫu, dây chuyền sản xuất phải ngừng hoạt động, dẫn đến mất thời gian và các chi phí liên quan. Ngoài ra, “thời gian chết” để thay đổi dụng cụ hoặc khuôn đúc gây ảnh hưởng đến các quyết định sản xuất khác.

Thứ bảy, quản lý trực quan 4.0 (Visual management 4.0) là sử dụng các công cụ mang tính trực quan mà con người có thể quan sát và nhìn thấy được nội dung cần thực hiện cũng như thấy được ý nghĩa của nó.

Mục đích của quản lý trực quan là chỉ dẫn công việc thông qua các hình ảnh… nhằm giúp người lao động lắm bắt nhanh thông tin sản xuất, các hướng dẫn công việc. Không những vậy nó còn giúp cho người quản lý quản lý đơn giản hơn và hiệu quả hơn. Các phương thức để thực hiện Quản lý trực quan là 5S, phân vùng và andon.

Thứ tám,Poka-yoke 4.0 được hiểu là “chống sai lỗi” hay “ngăn ngừa lỗi vô ý”, được đặt ra với mục đích để loại bỏ những sai lầm bằng cách hướng sự chú ý đến những lỗi hay mắc phải nhất. Người sáng tạo ra khái niệm poka-yoke là một kỹ sư tên là Shigeo Shingo. Ông đã phát triển và ứng dụng poka-yoke trong các dây chuyền sản xuất lắp ráp của hãng xe hơi Toyota, giúp hạn chế tối đa các sai phạm mà công nhân thường xuyên mắc phải.

Poka-yoke mô tả các cơ chế giúp người vận hành tránh sai lầm. Do đó, nó thúc đẩy việc phát hiện và loại bỏ các điều kiện bất thường để ngăn chặn các sản phẩm bị lỗi rời khỏi quy trình. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ngành công nghiệp với nhiều loại sản phẩm. Poka -yoke được nhận ra bằng cách tạo ra các chuỗi bắt buộc hoặc bằng cách xem xét quá trình trong quá trình thực thi và dừng lại trong trường hợp xảy ra lỗi.

Nguồn tcvn.gov.vn