Thuật ngữ Smart Factory được nhắc đến nhiều trong công cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 hiện nay. Nhà máy thông minh - Smart Factory là bước tiến mới vượt bậc cho ngành công nghiệp sản xuất. Thực chất, đó chính là sự chuyển đổi từ các hệ thống sản xuất truyền thống sang một hình thức mới, có khả năng kết nối và xử lý dữ liệu liên tục một cách linh hoạt hơn. Cùng Pan Robotics tìm hiểu về mô hình nhà máy thông minh nhé.

Nhà máy thông minh (Smart Factory) là gì?

Mô hình nhà máy thông minh(Smart Factory) là một khái niệm trong bối cảnh của Cách mạng Công nghiệp 4.0, mô tả một hệ thống sản xuất hiện đại sử dụng các công nghệ tiên tiến như Internet of Things (IoT), trí tuệ nhân tạo (AI), tự động hóa, dữ liệu lớn (big data) và các phần mềm phức tạp để tạo ra một môi trường sản xuất tối ưu hóa, linh hoạt và thông minh hơn.

Mô hình nhà máy thông minh hướng đến việc tối ưu hóa hiệu suất sản xuất, giảm thiểu lãng phí, tăng khả năng linh hoạt trong sản xuất và đáp ứng nhanh chóng các thay đổi trong thị trường. Các thiết bị, máy móc và quy trình sản xuất trong nhà máy thông minh được kết nối và tương tác thông qua mạng, gửi và nhận dữ liệu để tự động điều chỉnh và tối ưu hóa hoạt động.

Lợi ích do mô hình nhà máy thông minh mang lại?

Sử dụng nền tảng công nghệ IoT, triển khai số hóa mô hình quản lý sản xuất thông minh trong nhà máy có các lợi ích như sau:

• Giảm chi phí sản xuất: Nhờ việc tối ưu hóa quy trình sản xuất, thay đổi cách thức sản xuất truyền thống sẽ tạo nên hiệu quả giúp giảm chi phí thời gian, nhân công, tránh hao mòn máy móc, tiết kiệm chi phí bảo trì bảo dưỡng, lãng phí tài sản, giảm sự biến động của quy trình hoạt động...
• Nâng cao năng suất hoạt động: Smart factory dựa vào tự động hóa để hoàn thành các quy trình nên đẩy nhanh tiến độ, việc sản xuất trở nên tự động hơn, đòi hỏi ít sự can thiệp của con người. Trên thực tế, máy móc tự động có thể được lập trình để hoạt động 24/7. Điều đó làm cho quá trình sản xuất nhanh hơn và tiết kiệm giá thành hơn.
• Dự đoán bảo trì máy móc: Phân tích tiên đoán cho phép lập kế hoạch bảo dưỡng máy móc chính xác hơn; có thể giúp giảm thời gian ngừng máy; tăng thời gian trung bình giữa các lỗi; và giảm chi phí bảo trì dự phòng không cần thiết và kho hàng phụ tùng. Với việc bảo trì dự đoán, phần lớn việc phỏng đoán sẽ được gỡ bỏ vì các quyết định bảo trì có thể được thực hiện dựa trên dữ liệu lịch sử và thời gian thực từ máy, giúp phát hiện và giải quyết các vấn đề trước khi chúng trở nên quá nghiêm trọng.
• Sản xuất an toàn và bền vững: Mô hình nhà máy thông minh 4.0 thúc đẩy tính bền vững và an toàn trong sản xuất. Việc sử dụng tài nguyên được tối ưu hóa hơn, giảm thiểu lãng phí và tiêu thụ năng lượng. Hệ thống giám sát thời gian thực và phân tích dữ liệu giúp phát hiện sớm các tình huống nguy hiểm và ngăn chặn sự cố an toàn, bảo vệ cả nhân viên và tài sản của nhà máy.
• Kiểm soát chất lượng sản phẩm: Với nhà máy thông minh, công nghệ IoT và các thiết bị cảm biến được ứng dụng trong theo dõi và kiểm soát quá trình tạo ra sản phẩm. Ngay khi phát hiện các điều kiện bất thường ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, hệ thống sẽ tự động đưa ra các cảnh báo sớm. Nhờ vậy, doanh nghiệp có thể xác định sự cố bắt nguồn từ đâu để đưa ra cách khắc phục kịp thời, chủ động kiểm soát chất lượng sản phẩm, tránh rủi ro cuối chu kỳ. 
• Nâng cao mức độ hài lòng của khách hàng: Việc phát hiện các lỗi, vấn đề máy móc cũng giúp cho doanh nghiệp chủ động về trang thiết bị, thời gian sản xuất, đảm bảo đáp ứng được mọi đơn hàng của khách mà không lo chậm tiến độ. Các sản phẩm cũng được kiểm soát tốt, đáp ứng được các tiêu chuẩn cao và yêu cầu của khách hàng. Trải nghiệm của khách hàng cũng được nâng cao thông qua khả năng tùy chỉnh sản phẩm theo yêu cầu và khả năng đáp ứng nhanh chóng các đơn đặt hàng.

Những công nghệ phổ biến trong mô hình nhà máy thông minh:

Để hình thành một nhà máy thông minh, có nhiều công nghệ được được ứng dụng kết hợp với nhau, tiêu biểu có thể kể tới như:

1. Cảm biến: Cảm biến là thiết bị có khả năng thu thập dữ liệu từ môi trường xung quanh như ánh sáng, âm thanh, nhiệt độ, áp suất, độ rung, và nhiều thông số khác. Trong mô hình nhà máy thông minh, cảm biến được sử dụng để thu thập dữ liệu về quá trình sản xuất và môi trường làm việc, giúp theo dõi và điều khiển các hoạt động một cách chính xác.
2. Điện toán đám mây: Điện toán đám mây cung cấp nền tảng để lưu trữ và xử lý dữ liệu từ các thiết bị và máy móc trong mô hình nhà máy thông minh. Nó giúp lưu trữ lượng lớn dữ liệu, cung cấp khả năng mở rộng linh hoạt và tiết kiệm chi phí hạ tầng máy chủ.
3. Phân tích dữ liệu lớn: Phân tích dữ liệu lớn (Big Data Analytics) được sử dụng để xử lý và phân tích lượng lớn dữ liệu từ cảm biến và các nguồn khác. Các công cụ phân tích dữ liệu lớn giúp tìm ra mô hình, xu hướng, và thông tin hữu ích từ dữ liệu để hỗ trợ quyết định và cải thiện hiệu suất sản xuất.
4. Thực tế ảo và thực tế tăng cường: Thực tế ảo (Virtual Reality - VR) và thực tế tăng cường (Augmented Reality - AR) được sử dụng để tạo ra môi trường tương tác giữa con người và dữ liệu trong nhà máy thông minh. Chúng giúp nhân viên kiểm tra hoạt động sản xuất, thực hiện hướng dẫn và đào tạo một cách trực quan và hiệu quả.
5. Bản sao kỹ thuật số: Bản sao kỹ thuật số là phiên bản số hóa của thiết bị, quy trình hoặc hệ thống sản xuất. Nó giúp theo dõi và mô phỏng hoạt động thực tế trong môi trường ảo, từ đó tối ưu hóa hiệu suất, dự đoán sự cố và cải thiện quy trình sản xuất.
6. IoT – Internet vạn vật: Internet of Things (IoT) liên kết các thiết bị, máy móc và cảm biến trong mạng lưới để thu thập và chia sẻ dữ liệu. Trong mô hình nhà máy thông minh, IoT cho phép theo dõi và điều khiển từ xa các hoạt động sản xuất, tạo ra tính liên tục và tương tác giữa các thành phần.
7. AI – Trí tuệ nhân tạo: Trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence - AI) giúp xử lý dữ liệu, phát hiện mô hình và học hỏi từ dữ liệu để đưa ra quyết định thông minh. Trong mô hình nhà máy thông minh, AI được sử dụng để dự đoán sự cố, tối ưu hóa quá trình sản xuất và cải thiện hiệu suất.
8. RPA – Tự động hóa quy trình bằng robot: Robotic Process Automation (RPA) sử dụng robot phần mềm để thực hiện các nhiệm vụ tự động hóa trong quy trình sản xuất. RPA giúp tăng năng suất và đảm bảo tính chính xác trong các hoạt động như kiểm tra, kiểm soát và quản lý dữ liệu.
9. Digital Twins: Digital Twins là một phiên bản số hóa và mô phỏng của thiết bị, quy trình hoặc hệ thống sản xuất trong môi trường ảo. Digital Twins giúp theo dõi và tối ưu hóa hoạt động thực tế, từ đó cải thiện hiệu suất và đưa ra quyết định thông minh.

Có thể thấy rằng, mô hình sản xuất thông minh được coi là bước tiến vượt bậc và là điểm khác biệt của công cuộc cách mạng 4.0 so với 3 cuộc cách mạng trước đây. Với việc ứng dụng các giải pháp Smart Factory, con người không cần phải can thiệp quá nhiều vào hệ thống sản xuất nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả vận hành cao (tăng sản lượng, chất lượng, uptime, giảm chi phí…). Tuy nhiên, để xây dựng được một mô hình nhà máy thông minh không phải một sớm một chiều mà cần có kế hoạch chỉn chu và bài bản. Đòi hỏi nhà lãnh đạo tổ chức doanh nghiệp phải có một tầm nhìn chiến lược dài hạn.