Mô hình chuyển đổi số: Internet vạn vật công nghiệp (IoT) áp dụng tại Công Ty TNHH Nidec Sankyo Vietnam (Hà Nội)

Hình 2: Sơ đồ kết nối hạ tầng kỹ thuật với thiết bị IIoT của Công ty TNHH Nidec Sankyo Vietnam (Hà Nội)

Chuyển đổi số đã mang lại lợi ích cho các mô hình và quá trình kinh doanh, internet vạn vật vẫn tiếp tục mang đến tiềm năng to lớn chưa được khai thác trong công ty. Theo một báo cáo gần đây của Viện Toàn cầu McKinsey, IoT có tác động kinh tế trong tương lai là 11,1 nghìn tỷ USD mỗi năm vào năm 2025, tương đương với khoảng 11% nền kinh tế thế giới.

Theo ông Nguyễn Văn Hội đồng sáng lập Công ty TNHH CN và Tự động hóa ROSTEK cho biết, các nước phát triển trên thế giới đang tập trung phát triển CN 5G với mục tiêu kết nối vạn vật, ước tính 70% số lượng thiết bị ứng dụng CN này là các DN đặc biệt là các DN SX.. Các ứng dụng này tạo ra giá trị thông qua dự báo và tối ưu hóa, truy xuất nguồn gốc và nguyên nhân lỗi giúp thông tin được liền mạch và hỗ trợ việc ra quyết định chính xác cho người quản lý.

Đối với công ty, trong quá trình SX hầu hết có nhiều khả năng xem xét IoT là quan trọng đối với hoạt động kinh doanh của mình và đầu tư nhiều nhất vào phần mềm, phần cứng, kết nối và dịch vụ IoT. Chuyển đổi số trong SX tác động đến nhiều chức năng kinh doanh của công ty, từ chuỗi cung ứng đến chuỗi giá trị. Các giải pháp IoT để theo dõi tài sản và bảo trì dự đoán đã cải thiện hoạt động bằng cách đẩy nhanh và tối ưu hóa quá trình SX. Khả năng truy xuất nguồn gốc cho phép theo dõi toàn bộ vật liệu hoặc thành phần từ nơi xuất xứ đến khi giao hàng, đảm bảo tính minh bạch và chất lượng đồng thời giảm thiểu việc thu hồi các sản phẩm lỗi. Các thiết bị thông minh và phân tích dữ liệu nâng cấp rõ rệt hiệu quả hoạt động SX của công ty.

Việc áp dụng nổi bật các thiết bị IIoT đã định hình lại quá trình sắp xếp nhân sự SX của công ty. Nhu cầu đã chuyển từ công nhân SX sang các vị trí tập trung vào ứng dụng CN hướng tới công ty hoạt động hiệu quả hơn, bền vững hơn, an toàn hơn và thông minh hơn nhờ áp dụng CN.

Chuyển đổi số không chỉ cung cấp cho SX khả năng phát triển nhanh trong việc ứng dụng các thiết bị IoT khả thi về mặt thương mại với khách hàng mà còn sử dụng IoT để cải thiện các quá trình SX của chính công ty. Với nhiều các tính toán lớn cung cấp năng lượng cho mạng CN thông minh, hệ thống đã ghép nối phần mềm tự động hóa với thiết bị SX để tạo ra một hệ thống kết nối thực sự, minh họa cho internet vạn vật công nghiệp của công ty.

Theo báo cáo của Công Ty TNHH Nidec Sankyo Vietnam (Hà Nội), chuyển đổi số trong SX thông qua việc ứng dụng CN giúp cải thiện thời gian đưa sản phẩm ra thị trường lên tới 30%, giảm khoảng 40% chi phí lập kế hoạch, giảm thiểu chi phí bảo trì bảo dưỡng thiết bị từ đó làm tăng năng suất, duy trì sự ổn định trong SX. Theo Công ty TNHH CN và Tự động hóa ROSTEK, việc ứng dụng CN thông tin và tự động hóa trong SX tiêu biểu như ứng dụng CN in 3D có thể tiết kiệm tới 90% chi phí nguyên liệu thô. Các ứng dụng CN trong chuyển đổi số trong SX để đẩy nhanh quá trình phát triển sản phẩm với nguyên mẫu, nhưng cũng là nguồn đòi hỏi cho các bộ phận SX ở bất kỳ giai đoạn nào trong vòng đời của sản phẩm trong quá trình SX.

Chuyển đổi số cho phép phát triển tốc độ cao thuận lợi cho các sáng chế và đổi mới trong sản xuất kinh doanh của doanh nghiệp. Với sự trợ giúp của công nghệ được tích hợp sản xuất nhanh chóng, vô số sản phẩm thông minh đã được tạo ra và đã mang lại lợi ích doanh nghiệp. Doanh nghiệp đã sử dụng phần mềm báo giá tự động để xác định khả năng sản xuất trong vòng một ngày và nhanh chóng nhận được xử lý từ các bộ phận.

Trạng thái hiển thị theo thời gian thực.

Sản xuất truyền thống được đặc trưng bởi việc trao đổi thông tin hạn chế giữa các máy móc và các quá trình trong suốt vòng đời phát triển sản phẩm. Ngày nay, công nghệ sản xuất thông minh đã tự động hóa nhiều quá trình thiết kế và sản xuất, tạo thành một “sợi dây chuyển đổi số” kết nối tất cả các khía cạnh của sản xuất.

Khuôn mẫu được số hóa và kết nối cảm biết IoT

Ứng dụng đang giúp hiện đại hóa quá trình sản xuất của nhà máy thông qua việc sử dụng phần mềm quản lý MES và các công nghệ tiên tiến đầu – cuối. Quá trình thiết kế sản phẩm và những người liên quan có quyền truy cập vào nền tảng báo giá được xây dựng tùy chỉnh của nó, giao thức báo giá, một công cụ tư vấn giúp khách hàng mà không chiếm tài nguyên.Việc quản lý vòng đời sản phẩm (PLM) và quản lý thay đổi được tiến hành một cách tức thì và liên tục. Các sửa đổi được khuyến nghị cho phép đảm bảo khả năng sản xuất đối với các thiết kế của họ đồng thời có khả năng cắt giảm chi phí sản xuất.

Khi khách hàng đã sẵn sàng đặt hàng, bộ phận phân tích thiết kế của công ty sẽ thúc đẩy số hóa các hoạt động với thiết kế khuôn mẫu, chuẩn bị chế tạo và định hướng bộ phận, khi hoàn thành, sản xuất được bắt đầu. Hạ tầng mạng của nhà máy được thiết kế và quy hoạch băng tần một cách thông minh cho phép phần mềm giao tiếp với phần cứng, chuyển tiếp các hướng dẫn kỹ thuật số đến nhà máy được chỉ định để bắt đầu sản xuất – với sự tương tác hạn chế của con người. Các thao tác cấp nguyên liệu vào máy, thao tác thay khuôn đúc khi bắt đầu một mẫu mới cũng được kiểm soát một cách chặt chẽ thông qua phần mềm trên thiết bị.

Tất cả các máy CNC và mãy ép phun tại xưởng đều được kết nối với mạng, sử dụng thông tin do các cảm biến IIot thu thập để theo dõi tiến trình của các đơn đặt hàng, lịch sử sản xuất giúp tối ưu hóa việc lập lịch và điều độ sản xuất. Màn hình hiển thị các bản cập nhật theo thời gian thực cho những người trong khu vực sản xuất để củng cố mức độ ưu tiên của các đơn đặt hàng.

Sau khi một bộ phận sản phẩm ra khỏi máy, nó có thể di chuyển vào bộ phận đo lường và kiểm tra sản phẩm, nơi giám sát các chỉ số chất lượng. Bộ phận đo lường và kiểm tra chất lượng, có một máy quét ba chiều 360 độ, 12 vị trí để thu thập dữ liệu, xác định bất kỳ khiếm khuyết tiềm ẩn nào trên sản phẩm, đồng thời tạo ra một hỗ trợ trực quan và bản đồ màu tương tác để so sánh trực tiếp giữa CAD và quét.

Một số sản phẩm có yêu cầu cao về chất lượng được đo đạc và kiểm tra và phân loại ngay tại máy. Các máy này sử dụng hệ thống camera chuyên dụng kết hợp với robot gắp,sử dụng các công nghệ tiên tiến như AI/ML để xác định các lỗi về ngoại quan giúp rút ngắn thời gian kiểm tra và phân loại sản phẩm lỗi.

Chức năng, ngoại quan và đặc tính kỹ thuật của sản phẩm được phê duyệt có thể được nâng cao bằng các hoạt động thứ cấp, bao gồm cả các ứng dụng sau sản xuất tự động và truyền thống. Tùy thuộc vào phương pháp sản xuất, các hoạt động thứ cấp có thể bao gồm lắp ráp bộ phận, in miếng đệm, anot hóa, tạo kết cấu khuôn, sơn, v.v. Một lần nữa, tiến trình đặt hàng được theo dõi và dữ liệu được thu thập khi luồng kỹ thuật số di chuyển khắp khu vực sản xuất cho đến khi vận chuyển các bộ phận.

4. Cải tiến liên tục

Việc bổ sung công nghệ thông minh giúp tăng tốc toàn bộ quá trình sản xuất của công ty; giao tiếp giữa máy với máy được nối mạng cải thiện cả năng suất và chất lượng bộ phận. Một ví dụ điển hình, hệ thống mạng của công ty trước đây mất 15 phút để truyền một tệp đến một máy trước khi áp dụng hệ thống sản xuất MES và các công nghệ tiên tiến - giờ đây, với các bản nâng cấp mạng, chỉ mất vài giây.

Mô hình cải tiến liên tục tập trung vào việc tối đa hóa hiệu quả cũng như đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Nhóm cải tiến liên tục nghiên cứu dữ liệu về thời gian dừng máy và thời gian tải máy để quyết định nâng cấp công nghệ nào. Công ty cũng duy trì một nhóm nghiên cứu cải tiến và phát triển phần mềm, cho phép viết và sửa đổi cơ sở mã độc quyền của mình một cách hiệu quả.

Hệ thống IoT được xây dựng một cách có hệ thống, đi từ thiết kế tổng quan tới việc phân tích các nghiệp vụ của nhà máy để ứng dụng từng phần, từ đó giảm thiểu được chi phí đầu tư ban đầu, giúp các bộ phận, phòng ban trong công ty từng bước chuyển đổi số và làm quen với hệ thống số hóa trong sản xuất. Một số các ứng dụng tiêu biểu của việc thu thập dữ liệu từ cảm biến đó là: hệ thống quản lý và giám sát nhiệt độ, độ ẩm khu gia công khuôn mẫu; Hệ thống quản lý hiệu suất tổng thể của máy đúc; Hệ thống giám sát hiệu suất tổng thể của khu vực lắp ráp.

Một ứng dụng công nghệ tự động hóa khác cũng được nhà máy ứng dụng đó là việc sử dụng xe tự hành AGV. Việc sử dụng xe tự hành AGV/AMR vào công đoạn vận chuyển hàng hóa, trung chuyển giữa các khâu sản xuất, lưu kho giúp giảm sự tham gia của con người. Không chỉ đơn giản là năng suất lao động tăng, một xe tự hành AGV giúp cắt giảm chi phí đào tạo, thử việc, trợ cấp làm thêm giờ, trợ cấp sức khoẻ, bảo hiểm, các chế độ lễ Tết, thương,… cho doanh nghiệp. Sử dụng xe tự hành AGV giúp doanh nghiệp đảm bảo quá trình vận hành và sản xuất diễn ra liên tục, không ngừng nghỉ. Khả năng làm việc của robot bền bỉ hơn sức lao động của con người, do vậy, khi phải hoàn thành nhiều đơn hàng cùng lúc hay khi mở rộng quy mô, xe tự hành có thể làm việc liên tục theo một chu trình được lập trình trước. 

Trong quá trình chuyển đổi số, công ty có thể nhanh chóng xác định và tính toán các điều chỉnh đối với sản xuất và phân phối, cho phép chuỗi cung ứng linh hoạt và đẩy nhanh thời gian đưa sản phẩm ra thị trường. Hiệu quả được tạo ra bởi internet vạn vật công nghiệp (IoT) mang lại lợi ích cho tất cả mọi người từ nhà sản xuất đến người tiêu dùng, công ty cũng sẽ tiếp tục nghiên cứu cải tiến đầu tư vào công nghệ để làm cho nhà máy của tương lai thậm chí còn thông minh hơn.

5. Kết luận

Nghiên cứu điển hình mô hình chuyển đổi số ứng dụng công nghệ các thiết bị kỹ thuật IIoT bao gồm các chức năng thiết yếu là một trong những điển hình được áp dụng tại Công Ty TNHH Nidec Sankyo Vietnam (Hà Nội) là phù hợp và dễ chấp nhận, dễ sử dụng, có thể tùy chỉnh và tương thích nhiều mặt, đặc biệt là giảm gánh nặng về tài chính và kỹ thuật mà các doanh nghiệp vừa và nhỏ khác thường gặp phải khi áp dụng.

ThS. Ngô Văn Mạc; Ks. Nguyễn Văn Hội; CN. Nguyễn Thị Khánh Huyền