www.vsys.com.vn

TRIỂN KHAI NHÀ MÁY THÔNG MINH TRÊN NỀN TẢNG CÁCH MẠNG CÔNG NGHIỆP 4.0

Dưới góc nhìn của một “dân” cơ khí 1. Nói ngắn gọn CMCN 4.0 là gì? 2. Tại sao phải là CMCN 4.0? Có sự lựa chọn nào khác tốt hơn không? 3. Hiện trạng và ta đang có những giới hạn nào khi triển khai CMCN 4.0? 4. Phương pháp luận và lộ trình nào phù hợp với hiện trạng nhà máy để

triển khai CMCN 4.0 5. Một số gợi ý cụ thể về việc biến CMCN 4.0 thành cơ hội để tạo ra bước

phát triển đột phá.

1

2

CÁCH MẠNG CÔNG NGHIỆP 4.0

Thông minh là làm sao đạt được mục tiêu đặt ra trong giới hạn đang có và với chi phí nguồn lực thấp nhất

www.vsys.com.vn

CMCN 4.0 THỰC CHẤT LÀ GÌ? Ai sẽ dẫn dắt CMCN 4.0?

• CMCN 4.0 là sự kết hợp thế giới số và thế giới vật lý thành hệ thống. Đại diện điển hình cho thế giới vật lý là kỹ sư cơ khí.

• Kể từ sau CMCN 1.0, Kỹ sư cơ khí được nhắc đến như là một thành phần dẫn dắt cuộc cách mạng. 3

Cyber Physical Systems

Kỹ sư cơ khí Kỹ sư điện

Kỹ sư Tự động hóa và CNTT

Kỹ sư CNTT Kỹ sư điện tử Kỹ sư cơ khí

www.vsys.com.vn

TẠI SAO PHẢI LÀ CMCN 4.0 • Cuộc cách mạng công nghiệp nào cũng phải tạo ra bước nhảy vọt về năng suất lao động • Năng suất lao động theo khái niệm của OECD là tỷ lệ giữa lượng đầu ra trên đầu vào,

trong đó đầu ra được tính bằng GDP (tổng sản phẩm quốc nội) hoặc GVA (Tổng giá trị gia tăng - Gross Value Added), đầu vào thường được tính bằng: giờ công lao động, lực lượng lao động và số lượng lao động đang làm việc.

• Có 2 cách tăng năng suất: – Tăng giá trị đầu ra bằng các sản phẩm có giá trị gia tăng cao hơn (phù hợp cho công nghiệp chính) – Làm ra các sản phẩm với chi phí đầu vào thấp hơn (phù hợp cho công nghiệp hỗ trợ)

4

“Suy cho cùng mọi tiết kiệm đều là tiết kiệm thời gian”

TỐC ĐỘ XỬ LÝ RA QUYẾT ĐỊNH PHẢI NHANH HƠN

www.vsys.com.vn

TỐC ĐỘ CỦA DÒNG CHUYỂN ĐỘNG NÀO?

1. Dòng thông tin trao đổi giữa các đối tượng 2. Dòng chuyển động vật lý của các vật thể sờ thấy được

5

Dòng thông tin dẫn đường trước thì dòng vật lý mới chuyển động sau đó

Trên nền CMCN 4.0 việc thu thập, xử lý và truyền dẫn thông tin bằng tốc độ di chuyển của điện tử, ánh sáng. Rồi sau đó sẽ tự động ra lệnh điều khiển dòng chuyển động vật lý.

Mà tốc độ chuyển động của ánh sáng là nhanh nhất! Nên không có sự lựa chọn nào khác!

www.vsys.com.vn

HIỆN TRẠNG VÀ CÁC GIỚI HẠN VỀ NGUỒN LỰC KHI TRIỂN KHAI CMCN 4.0

1. Sản phẩm có giá trị gia tăng ở mức nào? Qui mô thị trường ra sao? 2. Nguồn vốn bao nhiêu? Mức độ hiện đại của thiết bị? Trình trạng mặt bằng nhà

xưởng? 3. Trình độ nhân lực đang ở mức nào? Cần nâng cấp và tuyển thêm nhân lực cao cấp

không? 4. Công nghệ sản xuất của nhà máy đang ở mức nào? Chúng ta đang có những bí quyết

công nghệ nào để giữ được ưu thế cạnh tranh? 5. Nhà máy đang có hệ thống quản lý vận hành sản xuất nào? Kiểm soát dòng tiền?

Quản lý nhân sự? Quản lý qui trình công nghệ? 6. Nhà máy đã có định hình chiến lược, hướng phát triển trong 5-10 năm tới ra sao? 7. Triết lý để kết nối mọi người trong nhà máy cùng chia sẽ tầm nhìn.

6

www.vsys.com.vn

7

Sản phẩm, Thị trường

Vốn, mặt bằng, thiết bị

Triết lý

Chiến lược

Hệ thống vận hành

Công nghệ, Bí quyết

Nhân lực

Phân tích Triển khai

PHƯƠNG PHÁP LUẬN KHI PHÂN TÍCH VÀ TRIỂN KHAI CMCN 4.0

Việc triển khai phải được bắt đầu từ người đứng đầu

www.vsys.com.vn

TỔ CHỨC HỆ THỐNG VẬN HÀNH 4.0 • Người đứng đầu dựa trên triết lý của mình định ra hướng phát triển chiến

lược. Chiến lược phải đặt ra được các đề bài cụ thể cho người thiết kế hệ thống. Đó là các qui trình tổng quát và lộ trình để hiện thực hóa chiến lược đặt ra.

• Người thiết kế hệ thống xây dựng các bộ qui trình vận hành cho các hoạt động của nhà máy.

• Các bộ qui trình vận hành nên được diễn đạt rõ ràng bằng lưu đồ (flow chart) • Để xây dựng các bộ qui trình, bạn có thể tham khảo các phương pháp luận

phổ biến như ISO, LEAN 6 SIGMA, ERP, BSC… • Nhà máy thông minh thực ra là các bộ qui trình tối ưu do con người thông

minh nghĩ ra! 8

www.vsys.com.vn

NHÀ MÁY GIA CÔNG CƠ KHÍ CHÍNH XÁC TRÊN MÁY CNC làm trường hợp điển hình

9

•Tiết kiệm tiền

•Tiết kiệm thời gian

•Sự yên tâm

Lợi ích cho khách hàng

•Giá cạnh tranh

•Giao hàng đúng hẹn

•Chất lượng ổn định

Nhu cầu của khách hàng

•Giảm chi phí

•Kiểm soát sản xuất

•Đảm bảo chất lượng

Yêu cầu đối với nhà sản xuất

Xét cho cùng thì cũng là đáp ứng nhu cầu của khách hàng

www.vsys.com.vn

www.v-tools.com 10

Reduce Cost

Variable cost

Cutting Tools

Power, water …

Material (?)

Fixed cost

Machines, Fixtures

Building, other overhead cost

Labor Cost

Waiting cost!!! Set up cost Communication

inside & between departments

Communication with Customers, Suppliers, vendors Inventory costs

www.vsys.com.vn

11

Control Production

Capacity

Total Capacity

Available capacity

Variable Capacity

Control Suppliers

Materials Suppliers

Cutting Tools

Outsourcing Vendors

Inventory Management

Real time Data update Status of Customers’ PO Machine

tools status Quantity finish

Quantity in Process

Schedule

www.vsys.com.vn

12

Consistent Quality

Technology

Machine tools Cutting tools

CNC Programs Jigs

Cutting data

Traceability

ID No for each product

Materials

Work Process

Responsibility of every staff

Quality Assurance Measurement equipment Inspecting

Instructions Check Points at each operation

Proper training

www.vsys.com.vn

TỰ ĐỘNG HÓA CÁC QUI TRÌNH THU THẬP DỮ LIỆU TỰ ĐỘNG

• Xem xét các thông tin đầu vào của qui trình. Thông tin nào có thể thu thập tự động bằng các cảm biến tương ứng.

• Có 2 loại dữ liệu: dữ liệu về sản lượng và dữ liệu chỉ báo trạng thái. • Dữ liệu về sản lượng có 7 đại lượng chính thường dùng để kiểm soát tiến độ:

– Đơn vị đếm là số cái: cảm biến quang, tiệm cận – Khối lượng: cân điện tử, load cell – Thể tích: cảm biến lưu lượng – Tiền mặt: Cảm biến nhận tiền mặt – Năng lượng điện KWh: điện kế – Thời gian: bộ đếm thời gian – Dữ liệu Mb: Bộ đếm dữ liệu

• Dữ liệu về trạng thái thường dùng để kiểm soát chất lượng: áp suất, nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ, cường độ dòng điện, độ rung…

13

Cảm biến là để biến thông tin thành tín hiệu số. Vì chỉ khi thành tín hiệu số thì chúng ta mới truyền dẫn và xử lý bằng tốc độ ánh sáng được.

www.vsys.com.vn

TỰ ĐỘNG HÓA CÁC QUI TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CÁC CƠ CẤU CHẤP HÀNH TỰ ĐỘNG

• Qui trình vận hành có 2 loại cơ cấu chấp hành: bằng máy móc tự động và bằng người • Cơ cấu chấp hành bằng máy móc tự động thì thường chỉ có vài hành động điều khiển:

– Điều khiển relay để bật tắt một thiết bị điện nào đó, thường là động cơ điện, điện trở, nam châm điện… – Điều khiển chuyển động chính xác thì thường là điều khiển động cơ điện servo – Ra lệnh cho loa hay màn hình phát ra nội dung nào đó – Gởi dữ liệu lên một địa chỉ server nào đó trên internet hay mạng LAN

• Các máy móc tự động hiện đại thì đều có các cổng giao tiếp chuẩn ví dụ như RS232, RS485, Modbus…

• Nếu cơ cấu chấp hành là người thì hệ thống cần hỗ trợ các hướng dẫn vận hành trực quan bằng mắt hay âm thanh vào đúng thời điểm và theo đúng trình tự.

14

www.vsys.com.vn

• Có các mức độ xử lý khác nhau: – Cấp thấp nhất là xử lý bằng các bảng tính như Excel – Cấp kế tiếp là các phần mềm quản lý qui mô nhỏ ví dụ như phần

mềm quản lý sản xuất trên Access – Cấp cao hơn là các phần mềm quản lý sản xuất tập trung ERP như

SAP

15

TỰ ĐỘNG HÓA CÁC QUI TRÌNH XỬ LÝ DỮ LIỆU ĐỂ CHO RA CÁC BẢN BÁO CÁO HỖ TRỢ CHO NGƯỜI

RA QUYẾT ĐỊNH

Vấn đề lớn nhất hiện nay của các phần mềm quản lý sản xuất là không có dữ liệu theo thời gian thực. Bởi vì dữ liệu ở xưởng sản xuất thường là do máy tạo ra, nên nếu dùng người ghi lại thì không kịp.

www.vsys.com.vn

HAI ĐIỂM CHÍNH KHI TRIỂN KHAI NHÀ MÁY THÔNG MINH TRÊN NỀN CMCN 4.0

1. Làm thế nào để kết nối các cảm biến đầu vào và các cơ cấu chấp hành đầu ra vào cùng một hệ thống trên nền tảng IoT

2. Làm thế nào để chuyển được các qui trình vận hành đã được diễn đạt bằng flow chart thành các qui trình tự động

16

Cho đến hiện nay, hai việc này được thực hiện bởi các chuyên viên điện tử tự động hóa kết hợp với chuyên viên về CNTT, các hệ thống SCADA là ví dụ. Cách triển khai này đang có các vấn đề sau: - Chi phí thiết bị cao, chi phí thiết lập hệ thống cao. Thời gian hoàn vốn lâu. - Thời gian triển khai lâu mất cả năm. - Rất phức tạp trong việc điều chỉnh và tạo ra các qui trình vận hành mới. Thường thì các qui trình đạt đến mức

tối ưu sau thời gian vận hành và điều chỉnh liên tục.

Chúng tôi có giải pháp khác để giải quyết các vấn đề trên.

Do it yourself

Viet Systems company

Internet of Things

Làm thế nào để dễ dàng kết nối VẠN VẬT với nhau qua internet? Làm thế nào để dễ dàng tạo ra chương trình thực thi các QUI TRÌNH TỰ ĐỘNG: “Khi có điều này xảy ra, điều nọ xảy ra ở mức độ nào đó rồi cần xét thêm các điều kiện thì cần có chuỗi hành động nào theo trình tự nào và ở mức độ tối ưu nào ” Để có thể làm được các điều này, chúng ta cần một NGÔN NGỮ dễ học dễ hiểu để con người có thể dễ dàng kết nối và giao tiếp với VẠN VẬT và dễ dàng diễn đạt được các QUI TRÌNH TỰ ĐỘNG mong muốn

Chuyên gia CNTT

Ngôn ngữ V-SYS LOGIC cho IoT theo phương diện ngôn ngữ tự nhiên

Người bình thường hoặc Chuyên gia chuyên nghành

Ngôn ngữ tự nhiên: Ngữ pháp + Từ vựng: Danh từ, Tính từ, Động từ, Trạng từ, Liên từ và Giới từ

V-SYS CONTROLLER V-SYS LOGIC INTERPRETER

APPLICATIONS ANDROID, iOS, WINDOWS, LINUX..

Graphic User Interface TRỢ LÝ ẢO V-SYS

Ngôn ngữ V-SYS LOGIC “I100-1D1O1W30I100-2D1O2WI100-1D1O3W30I100-2D1O2”

Smart phones Tablets, PC

SMS, Web browser

Internet

V-SYS Controller

Cảm biến Input

Cảm biến Input

Actuator Output

Actuator Output

V-SYS Controller

Sensor Input

Sensor Input

Actuator Output

Actuator Output

V-SYS Controller

Sensor Input

Sensor Input

Actuator Output

Actuator Output

Các bộ điều khiển trung tâm này có thể kết nối, cấp quyền và điều khiển lẫn nhau thông qua internet. Chúng có thể hoạt động như là một bộ điều khiển liên hợp (United Controller)

Thế nhưng hệ thống này chưa thể thông minh được!

Để trở nên thông minh, hệ thống này cần được nạp know hows của các chuyên gia chuyên nghành trong các lĩnh vực tương ứng.

CÁC GỢI Ý BIẾN CMCN 4.0 THÀNH CƠ HỘI ĐỘT PHÁ VÀ SAU CMCN 4.0 LÀ CÁI GÌ?

• Trước nay chúng ta chủ yếu làm công nghiệp phụ trợ mà lợi ích chủ yếu xuất phát từ việc giảm chi phí đầu vào. Các bạn có thể thiết kế và làm ra sản phẩm cơ khí đầu cuối có giá trị gia tăng cao mang thương hiệu của mình nhờ có tích hợp các tính năng khác biệt

• Thiết bị có thể dễ dàng kết nối và điều khiển qua Internet • Trang bị cho sản phẩm một bộ não vi xử lý có trí tuệ nhân tạo có thể giao tiếp như là người ví dụ như

thông qua giọng nói. • Thiết bị cũng có tài khoản mạng xã hội ví dụ như Facebook và người có thể giao tiếp với thiết bị qua

Facebook.

• What’s next: Tri thức của các chuyên nghành khác nhau được diễn đạt dưới dạng qui trình có thể dễ dàng đóng gói và mua bán phân phối trên internet như một loại hàng hóa, tương tự như các bài nhạc.