Sản xuất linh hoạt (FMS) là phương thức sản xuất được thiết kế để dễ dàng thích ứng với sự thay đổi về mẫu mã, kiểu hình và số lượng sản phẩm ngay trong quá trình sản xuất. Việc áp dụng sản xuất linh hoạt có thể giúp doanh nghiệp cải thiện đáng kể khả năng đáp ứng đơn hàng, đồng thời cung cấp các tùy chọn điều chỉnh trong thiết kế để hạn chế lỗi lặp lại trên quy mô lớn.

FMS tác động tới một sản phẩm từ nhiều hướng tiếp cận khác nhau, tuy nhiên chung quy có thể kể đến 2 loại chính là tiếp cận hướng thiết bị, máy móc: Bao gồm khả năng sử dụng nhiều máy để thực hiện cùng một hoạt động trên một sản phẩm, cũng như khả năng của hệ thống để thích nghi các thay đổi quy mô lớn, như về khối lượng, công suất hoặc khả năng thao tác; Tiếp cận định tuyến: Bao gồm khả năng thay đổi của hệ thống để tạo ra các sản phẩm mới và khả năng thay đổi thứ tự các hoạt động được thực hiện trên một sản phẩm.

Nguyên tắc hình thành hệ thống FMS

Quá trình thiết lập hệ thống FMS được bắt đầu từ việc xác định đâu là sản phẩm (hoặc chi tiết) cần được chế tạo. Việc này sẽ quyết định số lượng máy móc, thiết bị cần được tích hợp với FMS. Tiếp theo đó là thiết lập cấu trúc chức năng, cấu trúc công nghệ và cấu trúc thông tin của FMS, đồng thời thiết lập các liên kết trong mạng máy tính nội bộ. Sau khi kết thúc giai đoạn này, người vận hành có thể giải quyết vấn đề thuật toán và lập trình có tính đến tác động qua lại giữa hệ điều khiển của FMS với hệ thống tự động khác trong hệ thống tích hợp toàn phần.

Bên cạnh đó, người vận hành cũng cần thiết lập thông số về lượng cung cấp cho hệ thống cung cấp điện, nước, khí nén, dữ liệu… để tạo thành sự thống nhất trên toàn hệ thống.

Vấn đề tiêu chuẩn hóa của FMS phải được chú ý ngay từ đầu và được đặt trên cơ sở sử dụng rộng rãi theo nguyên tắc module: ví dụ, có thể chọn các mẫu tiêu chuẩn của kho chứa tự động, mẫu của cơ cấu vận chuyển tự động, thiết bị công nghệ tiêu chuẩn và các robot…

Hầu hết FMS bao gồm ba hệ thống chính: Hệ thống vận chuyển và bộ khống chế trung tâm; Hệ thống xử lý vật liệu để tối ưu hóa quy trình sản xuất; cuối cùng là hệ thống thực thi, bao gồm các thiết bị, máy móc tham gia trực tiếp vào quy trình sản xuất.

Tính linh hoạt cao trong sản xuất

Linh hoạt trong sản xuất có nghĩa là khả năng xử lý các sản phẩm đa dạng từ số lượng nhỏ tới cực lớn, cho phép thay đổi lắp ráp các bộ phận và thay đổi trình tự quy trình, thay đổi khối lượng sản xuất và thay đổi thiết kế một số sản phẩm được sản xuất. Đây cũng là ưu thế lớn nhất của FMS: Tính linh hoạt cao trong việc quản lý tài nguyên sản xuất (như nguyên vật liệu, thời gian, nhân lực…). Ưu thế này được thể hiện rõ ràng nhất khi sản xuất những sản phẩm nhỏ trên quy mô lớn (sản xuất hàng loạt).

Lưu lượng dữ liệu FMS bao gồm các tệp lớn và tin nhắn ngắn, chủ yếu đến từ các mã lệnh, thiết bị và công cụ. Kích thước thư nằm trong khoảng từ vài byte đến vài trăm byte. Ví dụ, phần mềm điều khiển và các dữ liệu khác là tệp có kích thước lớn, trong khi các mã lệnh để gia công, thông tin từ thiết bị đến thiết bị, theo dõi trạng thái, báo cáo dữ liệu được truyền ở kích thước nhỏ.

Ngoài ra còn có một số thay đổi về thời gian đáp ứng. Các tệp chương trình lớn từ một máy tính chính thường mất khoảng 60 giây để tải xuống từng thiết bị hoặc nút khi bắt đầu hoạt động FMS. Tin nhắn cho dữ liệu công cụ cần phải được gửi trong một thời gian định kỳ với thời gian trễ xác định. Các loại tin nhắn khác nhau sử dụng các mã thông báo khác nhau với tính năng đặc trưng để ra lệnh cho thiết bị.

Mã thông báo Bus có độ trễ thông báo xác định, nhưng nó không hỗ trợ lược đồ truy cập ưu tiên cần thiết trong truyền thông FMS. Mã thông báo Ring cung cấp quyền truy cập ưu tiên và có độ trễ tin nhắn thấp, tuy nhiên, việc truyền dữ liệu của nó không đáng tin cậy. Một lỗi nút đơn có thể xảy ra khá thường xuyên trong FMS gây ra lỗi truyền tin nhắn trong mã đó.

Có một thiết kế của hệ thống FMS được tạo ra để hỗ trợ giao tiếp trong thời gian thực với độ trễ hồi đáp thấp. Thiết kế này được áp dụng khi thiết bị gặp lỗi hoặc bị trục trặc do nhiệt, bụi và nhiễu điện từ. Nó cung cấp cơ chế ưu tiên và truyền tin nhắn khẩn cấp ngay lập tức để người vận hành có thể áp dụng quy trình phục hồi phù hợp.

Nhìn chung, việc tích hợp hệ thống FMS vào sản xuất đem lại nhiều ưu thế cho tổ chức, điển hình như: Giảm đáng kể chi phí về nguyên vật liệu; tối ưu hóa thời tác dụng của các nguồn lực trong một quy trình sản xuất; nâng cao hiệu suất máy và năng suất lao động nói chung; giảm lượng hàng tồn kho; tăng độ tin cậy của hệ thống; cuối cùng, đáp ứng được nhiều loại đơn hàng hơn để cạnh tranh với các đối thủ cùng ngành.

An Hạ