Smart Factory là gì ? Smart Factory và MES có liên quan gì đến nhau ?

Gần đây thuật ngữ Smart Factory cũng như nhà máy Thông Minh đang được nhiều người tìm kiếm trên Google, Linkedin cũng như trong các diễn đàn lớn về Số hóa, công nghiệp 4.0. Tuy nhiên qua tìm hiểu chúng tôi nhận thấy các tài liệu trên mạng cũng khá chung chung và mỗi tác giả sẽ có 1 cách hiểu khác nhau về các khái niệm này, điều này khiến cho nhiều doanh nghiệp cũng như các nhà sản xuất bối rối không biết làm thế nào để nâng cấp công nghệ sản xuất của mình cho đúng và phù hợp.

Vì vậy dưới góc nhìn kinh nghiệm tư vấn của chúng tôi, bài viết này mong muốn chia sẻ những thông tin cơ bản nhất tổng quan nhất về  “Smart factory hay nhà máy kết nối – Connected Factory” Cùng các giải thich ngắn gọn nhất và dễ hiểu nhất cho những ai mới tiếp cận lĩnh vực Smart Factory và IIoT.

Smart Factory – Smart Manufacturing là gì ?

Smart Factory  hay Connected Factory là sự tiến hóa vượt bậc từ một hệ thống sản xuất tự động hóa truyền thống sang một hệ thống sản xuất được kết nối và linh hoạt – một hệ thống mà có thể kết nối và xử lý dữ liệu liên tục từ hoạt động sản xuất và kinh doanh để có thể tự học và thích nghi theo nhu cầu mới của thị trường.

Một hệ thống Smart Factory thật sự có thể tích hợp dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau như từ máy móc thiết bị sản xuất cho đến các quá trình sản xuất cung ứng, con người để có thể kiểm soát được quá trình sản xuất, bảo trì, theo dõi kho, số hóa mọi hoạt động. Kết quả đạt được là một hệ thống hiệu quả hơn, linh hoạt hơn, giảm down time, có khả năng dự báo và tự hiệu chỉnh.

– Theo Deloitte Insights

Sức mạnh thực sự của một Smart Factory nằm ở chỗ nó có khả năng tiến hóa và phát triển trong suốt quá trình thay đổi của tổ chức, cho dù nó bị ảnh hưởng của nhu cầu thị trường, mở rộng sang thị trường mới, phát triển mới sản phẩm và dịch vụ, cho đến dự báo và đáp ứng nhu cầu vận hành, bảo dưỡng, kết hợp những công nghệ và qui trình mới, hoặc thay đổi theo thời gian gần thực cho quy trình sản xuất.

Nhìn chung Sản xuất thông minh và Nhà máy thông minh là một phạm trù sản xuất rộng lớn với mục tiêu tối ưu hóa quy trình sản xuất. Sản xuất thông minh là quá trình sử dụng các điều khiển máy tính, mô hình hóa, dữ liệu lớn, tự động hóa, thông minh hóa khác nhau để nâng cao hiệu quả sản xuất. Sản xuất thông minh nhằm mục đích tận dụng các công nghệ thông tin và sản xuất tiên tiến để cho phép linh hoạt trong các quy trình vật lý để giải quyết một thị trường năng động và toàn cầu.

Các tính năng của nhà máy thông minh – Điều gì làm cho nó khác biệt?

Hình dưới đây mô tả nhà máy thông minh – smart factory và một số tính năng chính của nhà máy thông minh – smart factory: kết nối, tối ưu hóa, minh bạch, chủ động và nhanh nhẹn. Mỗi tính năng này có thể đóng một vai trò trong việc cho phép các quyết định sáng suốt hơn và có thể giúp các tổ chức cải thiện quy trình sản xuất. Điều quan trọng cần lưu ý là không có hai nhà máy thông minh – smart factory nào có thể giống nhau và các nhà sản xuất có thể ưu tiên các lĩnh vực và tính năng khác nhau phù hợp nhất với nhu cầu cụ thể của họ.

Có lẽ tính năng quan trọng nhất của nhà máy thông minh – smart factory chính là bản chất được kết nối (Connected) của nó , cũng là một trong những nguồn giá trị quan trọng nhất của nó. Các nhà máy thông minh – smart factory yêu cầu các quy trình và vật liệu cơ bản được kết nối để tạo ra dữ liệu cần thiết để đưa ra quyết định theo thời gian thực. Trong một nhà máy thực sự thông minh, tài sản được gắn cảm biến thông minh để các hệ thống có thể liên tục cập nhật các tập dữ liệu từ cả nguồn mới và cũ đảm bảo dữ liệu được cập nhật liên tục và phản ánh các điều kiện hiện tại. Tích hợp dữ liệu từ các hệ thống hoạt động và kinh doanh, cũng như từ các nhà cung cấp và khách hàng, cho phép cái nhìn toàn diện về các quy trình chuỗi cung ứng ngược dòng và hạ nguồn, thúc đẩy hiệu quả mạng lưới cung ứng tổng thể cao hơn.

Cảm biến IoT và cơ cấu chấp hành IoT là gì ?

Một nhà máy thông minh – smart factory được tối ưu hóa (Optimized) cho phép các hoạt động được thực hiện với ít sự can thiệp thủ công tối và độ tin cậy cao. Quy trình làm việc tự động, đồng bộ hóa tài sản, theo dõi và lập lịch trình được cải thiện và mức tiêu thụ năng lượng tối ưu vốn có trong nhà máy thông minh – smart factory có thể tăng năng suất, thời gian và chất lượng, cũng như giảm chi phí và sự lãng phí.

Dữ liệu được thu thập là minh bạch (Transparent) : Trực quan hóa dữ liệu thời gian thực có thể chuyển đổi dữ liệu được thu thập từ các quy trình và các sản phẩm được sản xuất hoặc vẫn đang sản xuất và chuyển chúng thành thông tin chi tiết có thể hành động, cho con người hoặc ra quyết định tự trị. Một mạng lưới transparent có thể cho phép khả năng hiển thị lớn hơn trên toàn bộ cơ sở và đảm bảo rằng tổ chức có thể đưa ra quyết định chính xác hơn bằng cách cung cấp các công cụ như chế độ xem dựa trên vai trò, cảnh báo và thông báo theo thời gian thực, theo dõi và theo dõi thời gian thực.

Hệ thống chủ động (Proactive) : nhân viên và hệ thống có thể dự đoán và hành động trước khi các vấn đề hoặc thách thức phát sinh, thay vì chỉ phản ứng với chúng sau khi chúng xảy ra. Tính năng này có thể bao gồm xác định sự bất thường, kho lại và bổ sung hàng tồn kho, xác định và dự đoán các vấn đề về chất lượng, và giám sát các mối lo ngại về an toàn và bảo trì. Khả năng của nhà máy thông minh – smart factory dự đoán kết quả trong tương lai dựa trên dữ liệu lịch sử và thời gian thực có thể cải thiện thời gian hoạt động, năng suất và chất lượng và ngăn ngừa các vấn đề an toàn. Trong nhà máy thông minh – smart factory, các nhà sản xuất có thể ban hành các quy trình như bản sao kỹ thuật số, cho phép họ số hóa một hoạt động và vượt ra ngoài tự động hóa và tích hợp vào các khả năng dự đoán.

 Data lake và Big data là gì ? Phân tích dữ liệu lớn trong doanh nghiệp như thế nào ?

Linh hoạt nhanh nhẹn (Agile) cho phép nhà máy thông minh – smart factory thích ứng với lịch trình và thay đổi sản phẩm với sự can thiệp tối thiểu. Các nhà máy thông minh – smart factory tiên tiến cũng có thể tự cấu hình các luồng thiết bị và vật liệu tùy thuộc vào sản phẩm được chế tạo và lên lịch thay đổi, sau đó xem tác động của những thay đổi đó trong thời gian thực. Ngoài ra, sự nhanh nhẹn có thể tăng thời gian hoạt động và năng suất của nhà máy bằng cách giảm thiểu thay đổi do lên lịch hoặc thay đổi sản phẩm và cho phép lập lịch linh hoạt dựa theo nhiều kịch bản cua thực tế.

Để minh họa cho những ưu điểm trên chúng ta cùng xem xét những hình ảnh ví dụ về sự kết nối dữ liệu minh bạch ở  1 tổ chức sản xuất kết nối : Hệ thống sản xuất toàn cầu -> Nhà máy -> Dây chuyền sản xuất -> Các thiết bị điều khiển -> Các dữ liệu về sự cố của máy.

Ở góc nhìn toàn cầu, các nhà điều hành cấp lãnh đạo có thể có được thông tin toàn cảnh về tình hình sản xuất,  cung ứng trong toàn bộ tổ chức, các dữ liệu về sản xuất được nhận và xem xét ở thời gian Near Real-Time . Với những thông tin như trên có thể giúp các lãnh đạo cấp Sản xuất và chuỗi cung ứng có thể ra quyết định kịp thời về những luồng vận chuyển hàng hóa, khối lượng, thay đổi về sản phẩm,… phù hợp với yêu cầu của thị trường và khách hàng.

Với Dashboard này, các lãnh đạo sản xuất cấp độ nhà máy có thể có những thông tin chính xác thời gian thực về những vấn đề xảy ra trong nhà máy bao gồm : OEE, Chỉ số chất lượng sản phẩm, Tỉ lệ sản phẩm lỗi, Kế hoạch sản xuất có được hoàn thành đúng hạn, các cảnh báo trong sản xuất,.. Tiếp theo là các thông tin ghi nhận về tình hình hoạt động tại từng dây chuyền cụ thể do Line Leader giám sát để đảm bảo tình trạng hoạt động của dây chuyền bao gồm :  tình hình hoạt động sản xuất của từng Line, OEE, tỉ lệ phế phẩm, Tình trạng hoạt động của các thiết bị và các lỗi của máy móc trong quá trình sản xuất. cùng các cảnh báo. Với các thông tin này các Production Leader có thể phối hợp cùng đội ngũ kỹ thuật có những chiến lược bảo trì tổng thể hiệu quả hơn, nâng cao tính khả dụng và hiệu năng của thiết bị.

Hệ thống MES trong nhà máy Thông Minh

Ngày nay, nhiều công nghệ mới đang được đưa vào hoạt động sản xuất, nhưng MES, đã tồn tại trong nhiều thập kỷ, đã được xem như một yếu tố cơ bản của chuyển đổi số. Các công nghệ như thực tế mở rộng, trí tuệ nhân tạo, điện toán đám mây và cạnh, di động và Auto-ID đang được tích hợp vào các giải pháp MES. Tương tự, các máy móc thông minh, cảm biến và nền tảng IIoT đang mở rộng khả năng tích hợp vào các hệ thống doanh nghiệp như MES.

Tuy nhiên khi Nhà máy Thông Minh khi được kết nối không thể thiếu 1 hệ thống MES để điều phối các chức năng hoạt động. Bất kể những tin đồn về sự sụp đổ tiềm năng của các giải pháp MES, sự thật là nhiều chức năng và tính năng được cung cấp bởi MES không thể được thay thế bằng các nền tảng IIoT mới, ngay cả với các phân tích và ứng dụng vốn dĩ đã tồn tại lâu đời ở MES dùng để Phân tích các chỉ số KPI và OEE trong sản xuất.

Một mình các thiết bị và nền tảng IIoT không cung cấp nhiều khả năng mới cho các nhà sản xuất vì chúng không thể cung cấp bối cảnh hoạt động cho dữ liệu, không thể kích hoạt các hành động để đáp ứng với dữ liệu và không được thiết kế để sắp xếp các quy trình trong toàn bộ nhà máy và chuỗi giá trị theo đúng trình tự, điều này đòi hỏi 1 Data Model, Process Model phù hợp với từng mô hình và loại hình sản xuất khác nhau.

Nhiều quy trình sản xuất cần con người trong vòng lặp này và MES cung cấp nền tảng đó. MES không tự cung cấp Sản xuất Kỹ thuật số. Nó cần được tích hợp vào nền tảng kỹ thuật số của hệ thống và hệ thống của hệ thống, bao gồm các hệ thống kỹ thuật, kinh doanh và tự động hóa. Vì thế gần đây xu hướng Smart Factory nổi lên tại Việt Nam đi song song với nhiều công nghệ liên quan đến Tự động hoá, IoT, AI,… nhưng tất cả đều không thể tách rời hệ thống MES, là 1 xương sống cho hoạt động sản xuất.

Lợi ích của nhà máy thông minh và sản xuất thông minh là gì ?

Những lợi ích của một nhà máy được kết nối không chỉ có trong quy trình sản xuất, Ví dụ: thời gian thực hiện sản phẩm ngắn hơn làm tăng sự hài lòng của khách hàng, những người đang nhận sản phẩm đúng hạn hoặc thậm chí sớm.  Các ưu điểm của nhà máy được kết nối bao gồm:

• Năng suất cao hơn , hiệu quả hoạt động tài sản cao hơn – Vì các nhà máy thông minh – smart factory có thể hoạt động 24/7 và có chi phí lao động trực tiếp thấp hơn, nên có một khoản tiết kiệm đầu tư lớn. ·
• Tăng tính linh hoạt – Các nhà máy thông minh – smart factory được thiết kế cho các cấu hình sản xuất khác nhau và biến động nhu cầu. Điều này cung cấp sự linh hoạt hoạt động tối ưu. ·
• An toàn hơn  – Tự động hóa các nhiệm vụ  trong các khu vực không an toàn như hóa chất, phân loại, chọn, đóng gói, vận chuyển và giao hàng cho phép con người tập trung vào các nhiệm vụ an toàn hơn. ·
• Chất lượng tốt hơn – Một nhà máy được kết nối có thể phát hiện các vấn đề chất lượng nhanh hơn và có thể xác định lý do để có những hành động ngăn ngừa trong tương lai.
• Chi phí tối ưu hóa dẫn đến quá trình tiết kiệm chi phí hiệu quả hơn, bao gồm kiểm soát hàng tồn kho và cải thiện tìm nguồn cung ứng.

Xem thêm : Hệ thống quản lý sản xuất MES là gì ? Vì sao doanh nghiệp sản xuất cần hệ thống MES ?