Tự động hóa quá trình sản xuất là gì?

Tự động hóa quá trình sản xuất là sử dụng các thiết bị, máy móc và phần mềm để thực hiện các hoạt động sản xuất một cách tự động, giảm sự can thiệp của con người, tăng năng suất, tiết kiệm thời gian và hạn chế lỗi sản phẩm. 

Các hệ thống tự động hóa bao gồm nhiều loại thiết bị và máy móc như máy cắt, máy tiện, máy phay, robot và các hệ thống kiểm soát. Chúng được kết hợp với nhau để tạo ra các dây chuyền sản xuất hoàn chỉnh.

Vai trò và ý nghĩa của tự động hóa quá trình sản xuất

• Cải thiện điều kiện sản xuất, làm việc của công nhân, nhất là trong các khâu độc hại, nặng nhọc, có tính lặp đi lặp lại nhàm chán.
• Đáp ứng cường độ lao động và yêu cầu cao của sản xuất hiện đại. Với các sản phẩm cần số lượng lớn như đinh, bóng đèn điện,… thì sản xuất thủ công không thể đáp ứng nhu cầu của thị trường, không đảm bảo tính đồng nhất cho sản phẩm, tốn nhiều chi phí, và giá thành sản phẩm sẽ cao.
• Giảm giá thành sản phẩm và nâng cao năng suất lao động. Giá thành là một trong những yếu tố quan trọng thúc đẩy doanh nghiệp phát triển tự động hóa. Không sản phẩm nào có thể cạnh tranh được nếu giá thành cao hơn các sản phẩm cùng loại khác trên thị trường. 
• Nâng cao vị thế cạnh tranh cho doanh nghiệp. Tăng năng suất, chất lượng sản phẩm, giảm chi phí nguyên vật liệu, nhân công, giá thành giúp doanh nghiệp tăng lợi nhuận, nâng cao vị thế cạnh tranh. 

Các khái niệm cơ bản liên quan đến tự động hóa quá trình sản xuất

Cơ khí hóa 

Cơ khí hóa là sử dụng máy móc, thiết bị thay thế sức lao động của con người trong các hoạt động sản xuất nhằm nâng cao năng suất lao động. 

Cơ khí hóa không thay thế con người khi thực hiện các công việc điều khiển, theo dõi tiến độ công việc và nhiều tác vụ khác. Tự động hóa quá trình sản xuất chính là giai đoạn phát triển tiếp theo của cơ khí hóa, thực hiện những công việc mà cơ khí hóa chưa làm được.

Tự động hóa chu kỳ gia công

Tự động hóa chu kỳ gia công thực hiện các công việc như hàn, cắt, mài hoàn chỉnh bề mặt của sản phẩm. 

Tự động hóa chu kỳ gia công giúp sản xuất trở nên hoàn thiện hơn, có thể làm việc liên tục, giảm lãng phí nguyên liệu, tăng cường sự nhất quán và chất lượng sản phẩm.

Tự động hóa máy

Tự động hóa máy là sử dụng các công nghệ, hệ thống, hoặc phần mềm để thực hiện các nhiệm vụ hoặc quy trình mà trước đây được thực hiện bằng tay. Mục tiêu chính là tăng hiệu suất, giảm sai sót, tối ưu hóa tài nguyên, và cải thiện hiệu quả công việc. 

Tự động hóa máy đóng một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực kinh doanh và công nghiệp hiện đại.

Khoa học tự động hóa 

Là lĩnh vực khoa học kỹ thuật, gồm các cơ sở lý thuyết, nguyên tắc cơ bản khi thiết lập các hệ thống điều khiển và kiểm tra tự động một cách hiệu quả và tiết kiệm nhằm mục đích cuối cùng là tự động hóa sản xuất mà không cần tới sự tham gia trực tiếp của con người. 

Khoa học tự động hóa gồm nhiều môn học khác nhau như lý thuyết điều khiển hệ thống tự động, mô phỏng và phân tích hệ thống…Nó đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của các ngành công nghiệp, từ sản xuất, năng lượng, y tế, đến giao thông và nhiều lĩnh vực khác. 

Hệ thống thiết kế chế tạo có trợ giúp máy tính CAD/CAM

CAD (Computer Aided Design) là hệ thống thiết kế tự động có sự trợ giúp máy tính. CAD cho phép tạo ra các mô hình sản phẩm trong không gian ba chiều, thuận lợi cho việc khảo sát, đánh giá và sửa đổi trực tiếp trên màn hình. 

Các bản vẽ trong CAD có thể lưu trữ, nhân bản giúp doanh nghiệp tiết kiệm thời gian, vật liệu và các chi phí khác của giai đoạn thiết kế ban đầu trước khi đưa vào sản xuất. 

CAM (Computer Aided Manufacturing) là hệ thống điều hành quá trình chế tạo tự động có sự trợ giúp của máy tính. Nó được thiết lập trên cơ sở sử dụng công nghệ máy tính để thực hiện tất cả các công đoạn của quá trình sản xuất, chế tạo sản phẩm như lập kế hoạch sản xuất, thiết kế quy trình gia công, quản lý điều hành và kiểm tra chất lượng sản phẩm,...

Hệ thống sản xuất tích hợp máy tính CIM

Đây là khái niệm trong lĩnh vực công nghiệp và sản xuất, mô tả việc tích hợp các công nghệ máy tính và hệ thống tự động hóa vào quá trình sản xuất. Mục tiêu của CIM là tạo ra một hệ thống sản xuất thông minh, tự động và linh hoạt, giúp tăng cường năng suất, cải thiện chất lượng và giảm thiểu chi phí. 

CIM mang lại nhiều lợi ích cho các doanh nghiệp nhưng cũng đặt ra những thách thức trong việc triển khai, quản lý, đào tạo nhân viên và bảo mật thông tin.  

Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS

FMS (Flexible Manufacturing Systems) được sử dụng để sản xuất hàng hóa có khả năng thích ứng với các thay đổi. Nó cung cấp cho các công ty sản xuất một lợi thế cạnh tranh mạnh mẽ so với các đối thủ.

FMS thường được sử dụng trong các ngành như ô tô, điện tử, và chế tạo nơi cần sự linh hoạt trong việc sản xuất các sản phẩm tùy chỉnh hoặc sản phẩm với chu kỳ sản xuất ngắn.

Robot công nghiệp

Một lĩnh vực quan trọng của nền sản xuất trí tuệ đó là robot công nghiệp. Nó là sản phẩm của khoa học hiện đại, có khả năng làm việc tự động dựa trên lập trình sẵn và điều khiển thông qua máy tính. 

Robot công nghiệp được sử dụng để thay thế nhân công trong các công việc nặng, môi trường làm việc nguy hiểm,… đảm bảo năng suất và chất lượng công việc. 

Đây được xem là giải pháp tự động hóa tối ưu nhất thời điểm hiện tại, giúp doanh nghiệp tăng lợi thế cạnh tranh trong lĩnh vực sản xuất. 

Lợi ích của tự động hóa quá trình sản xuất?

• Nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm: Tự động hóa quá trình sản xuất giúp giảm thời gian lao động, công việc hiệu quả hơn, giảm chi phí nhân công, cải thiện chất lượng và tăng lợi nhuận cho doanh nghiệp.
• Giảm lỗi sản phẩm và sự cố sản xuất: Các dây chuyền sản xuất tự động tạo ra nhiều sản phẩm cùng lúc với mức độ chính xác và đồng nhất cao, hạn chế sản phẩm bị lỗi. Ngoài ra, tự động hóa hệ thống điện cho phép máy móc, thiết bị thao tác chính xác các tác vụ, hạn chế những sự cố sản xuất.
• Nâng cao vị thế cạnh tranh: Người tiêu dùng sẽ ưu tiên lựa chọn sản phẩm chất lượng mà giá thành rẻ hơn. Doanh nghiệp khi không phải đầu tư nhiều vào chi phí sản xuất, nhân công, hàng lỗi có thể tập trung vào các hoạt động khác để tăng giá trị thương hiệu.
• Tối ưu hóa tài nguyên và giảm lượng chất thải: Không áp dụng tự động hóa hệ thống điện vào sản xuất, doanh nghiệp sẽ mất nhiều thời gian để xử lý nguyên liệu thô, và không thể tận dụng tối đa nguồn nguyên liệu dẫn đến lãng phí tài nguyên và tạo ra lượng chất thải lớn hơn.
• Đảm bảo an toàn và sức kháng sản xuất: Máy móc, thiết bị tự động hóa thay thế con người làm các tác vụ nguy hiểm, độc hại, đảm bảo sức khỏe, tính mạng cho người lao động. Hơn nữa, hệ thống máy móc tự động có thể làm việc liên tục, tránh gián đoạn sản xuất. 

Thách thức và nhược điểm của tự động hóa quá trình sản xuất

• Chi phí: Đây là thách thức lớn nhất của tự động hóa quá trình sản xuất bao gồm chi phí đầu tư, duy trì, bảo dưỡng máy móc, tuyển dụng và đào tạo nhân viên có chuyên môn để vận hành hệ thống. 
• Quản lý và bảo trì: Để các hệ thống tự động hóa quá trình sản xuất hoạt động hiệu quả đòi hỏi có sự quản lý và bảo trì thường xuyên để không dẫn đến sự cố, gián đoạn sản xuất. 
• Tác động đến con người: Tự động hóa hệ thống điện, máy móc ảnh hưởng tất yếu đến việc làm của người lao động, dẫn đến vấn đề kinh tế và xã hội như tăng tỷ lệ thất nghiệp và giảm mức độ tương tác giữa con người trong quá trình sản xuất.
• Nguy cơ về an ninh mạng và quản lý dữ liệu: Doanh nghiệp cần đảm bảo an ninh mạng và bảo vệ dữ liệu khỏi các cuộc tấn công mạng vì điều đó có thể dẫn đến sự chậm trễ, gián đoạn thậm chí là mất dữ liệu ảnh hưởng đến tài sản của doanh nghiệp.

Phương hướng phát triển tự động hóa ở Việt nam

Tự động hóa đang là xu hướng tất yếu, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực và đóng vai trò then chốt trong ngành công nghiệp. Nó làm thay đổi lớn đến thị trường kinh doanh và lao động trên nhiều góc độ khác nhau. 

Cùng với việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất thì đổi mới sáng tạo cũng rất quan trọng là động lực tạo ra sự cạnh tranh và tiến bộ. 

Tại Việt Nam, đưa tự động hóa vào sản xuất ngày càng được đầu tư và áp dụng một cách khoa học, sáng tạo dựa trên những nghiên cứu, tham khảo từ các thành tựu trên thế giới và tình hình thực tế trong nước. Tuy nhiên, quá trình tự động hóa sản xuất vẫn còn những thách thức do đa số các doanh nghiệp mới đang tự động hóa một phần hệ thống.  

Kết luận

Tự động hóa quá trình sản xuất là điều kỳ diệu đối với ngành công nghiệp, tạo ra các sản phẩm tốt hơn, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường, tạo sự cạnh tranh và phát triển không ngừng của ngành. 

Tuy nhiên, để áp dụng hiệu quả tự động hóa vào sản xuất, doanh nghiệp cần nghiên cứu, phân tích thị trường và xem xét các khía cạnh một cách kỹ lưỡng.

Xem thêm:

>> Công nghệ chế tạo máy - Mũi nhọn của nhóm ngành Cơ Khí

>> Vì sao tự động hóa SCADA cần thiết trong công nghiệp hiện đại?