Nhà máy thông minh: Công nghệ AI và IoT thay đổi ngành sản xuất như thế nào?


Summary

Bài viết này khám phá cách công nghệ AI và IoT đang thay đổi ngành sản xuất thông qua việc phát triển nhà máy thông minh. Nó mang đến cái nhìn sâu sắc về những ứng dụng công nghệ hiện đại và giá trị mà chúng tạo ra cho doanh nghiệp. Key Points:

  • Ứng dụng Digital Twin tích hợp AI và IoT giúp dự đoán chính xác vấn đề bảo trì và tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm thiểu rủi ro.
  • AI không chỉ tự động hóa các quy trình lặp lại mà còn có khả năng xử lý các quy trình phức tạp, như phân loại sản phẩm với hình dạng không đồng nhất.
  • Kết hợp AI với Blockchain tăng cường an ninh mạng và đảm bảo tính minh bạch trong dữ liệu nhà máy thông minh.
Công nghệ mới đang mở ra một kỷ nguyên mới trong sản xuất, làm tăng hiệu suất và độ tin cậy của nhà máy thông minh.

Nhà máy thông minh và những khái niệm cơ bản

Nhà máy thông minh là một hệ thống vật lý mạng lưới kết hợp công nghệ tiên tiến để phân tích dữ liệu, tự động hóa quy trình và học hỏi liên tục. Điều này nằm trong quá trình chuyển đổi Công nghiệp 4.0, nơi mà số hóa và tự động hóa thông minh được hòa quyện với nhau. Dưới đây là một số đặc điểm chính của nhà máy thông minh:

1. **Mạng lưới kết nối**: Các nhà máy thông minh tích hợp các máy móc, cơ chế giao tiếp và sức mạnh tính toán vào một hệ sinh thái liên kết chặt chẽ, nơi dữ liệu có thể lưu chuyển dễ dàng giữa các thành phần.

Ngoài ra, trí tuệ nhân tạo (AI) đóng vai trò quan trọng trong việc phân tích dữ liệu thời gian thực nhằm tối ưu hóa quy trình sản xuất. Hơn nữa, các vật liệu công nghệ cao như cảm biến IoT, robot tự động và hệ thống quản lý năng lượng hiệu quả cũng được sử dụng để cải thiện khả năng vận hành của nhà máy. Những yếu tố này không chỉ nâng cao hiệu suất sản xuất mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững hơn cho ngành công nghiệp hiện đại.

Tự động hóa sản xuất với robot và AI

Nhà máy thông minh hiện đại đang sử dụng các công nghệ tiên tiến như trí tuệ nhân tạo (AI), học máy và robot để tối ưu hóa quy trình sản xuất. Những công nghệ này cho phép ra quyết định theo thời gian thực và thích ứng linh hoạt với những thay đổi trong môi trường làm việc. Đặc biệt, hệ thống cảm biến được lắp đặt trên thiết bị, dây chuyền sản xuất và chuỗi cung ứng sẽ thu thập một lượng lớn dữ liệu. Sau đó, AI sẽ xử lý khối dữ liệu này nhằm cải thiện hiệu suất, chất lượng sản phẩm cũng như thực hiện bảo trì dự đoán một cách hiệu quả hơn.

Việc tự động hóa quy trình sản xuất không chỉ giúp giảm thiểu sức lao động mà còn nâng cao độ chính xác và tốc độ của các tác vụ. Robot được thiết kế với các vật liệu nhẹ nhưng bền như hợp kim nhôm hoặc cacbon, giúp tăng cường khả năng di chuyển và linh hoạt trong quá trình làm việc. Hơn nữa, việc tùy chỉnh thuật toán AI để tối ưu hóa từng bước trong quy trình sản xuất cũng rất quan trọng, điều này không chỉ cải thiện năng suất mà còn giảm thiểu lỗi xảy ra trong quá trình hoạt động.
Extended Perspectives Comparison:
Đặc điểmMô tả
Mạng lưới kết nốiTích hợp máy móc, giao tiếp và tính toán vào hệ sinh thái liên kết chặt chẽ.
AI trong sản xuấtPhân tích dữ liệu thời gian thực, tối ưu hóa quy trình sản xuất.
Robot tự độngThực hiện các tác vụ lặp đi lặp lại với độ chính xác cao.
Kiểm tra chất lượngSử dụng AI để phát hiện lỗi qua hình ảnh và âm thanh.
Bảo trì dự đoánCảm biến IoT theo dõi tình trạng thiết bị và dự đoán sự cố.

Kiểm tra chất lượng bằng công nghệ AI


- **Cánh tay Robot**: Các robot đảm nhiệm những nhiệm vụ lặp đi lặp lại như lắp ráp, hàn và xử lý vật liệu. Chúng nâng cao độ chính xác và tốc độ công việc.
- **Robot hợp tác**: Những robot này làm việc bên cạnh con người, hỗ trợ trong các công việc như đóng gói, kiểm soát chất lượng và logistics.

### 2. Kiểm tra chất lượng
- **Kiểm tra hình ảnh**: Hệ thống thị giác máy tính sử dụng trí tuệ nhân tạo phân tích hình ảnh hoặc video để phát hiện lỗi, từ đó đảm bảo chất lượng sản phẩm. Ví dụ, một mạng nơ-ron tích chập (CNN) tùy chỉnh có thể đạt được độ chính xác lên đến 99.86% trong việc kiểm tra các sản phẩm đúc. Những thuật toán học máy này hoạt động bằng cách nhận diện các đặc điểm cụ thể của bề mặt kim loại hoặc nhựa thông qua dữ liệu hình ảnh từ camera, giúp phát hiện ra những khiếm khuyết mà mắt thường có thể bỏ sót. Việc áp dụng AI vào quy trình này không chỉ gia tăng hiệu quả mà còn tạo ra sự tin cậy cao hơn cho hệ thống kiểm tra chất lượng.

Bảo trì dự đoán và hiệu quả năng lượng từ IoT và AI

**Phân tích âm thanh**: Các thuật toán AI xử lý dữ liệu âm thanh để nhận diện những bất thường, chẳng hạn như sự cố máy móc, dựa trên các mẫu âm thanh.### 3. IoT + AI: Bảo trì dự đoán và Tối ưu hóa năng lượng - **Bảo trì dự đoán (Cảm biến IoT)**: Các cảm biến kết nối theo dõi tình trạng thiết bị. Thuật toán AI dự đoán sự cố, cho phép thực hiện bảo trì kịp thời. Điều này giúp giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động không mong muốn và tiết kiệm chi phí. - **Quản lý năng lượng và Phân tích tiêu thụ năng lượng**: AI phân tích các tập dữ liệu lớn để tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng. Nó giúp giảm lãng phí, quản lý các nguồn năng lượng khác nhau và nâng cao tính bền vững.


Bảo trì dự đoán và hiệu quả năng lượng từ IoT và AI Free Images


Quản lý năng lượng thông minh trong nhà máy

Trong quản lý năng lượng tại các nhà máy thông minh, việc sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để dự đoán nhu cầu năng lượng có thể cải thiện hiệu quả và tối ưu hóa quy trình sản xuất. Đầu tiên, các cảm biến IoT được lắp đặt khắp nơi trong cơ sở hạ tầng, giúp thu thập dữ liệu về mức tiêu thụ năng lượng theo thời gian thực từ các thiết bị như máy móc, hệ thống chiếu sáng và điều hòa không khí. Bên cạnh đó, việc kết hợp dữ liệu từ IoT với dự báo thời tiết cho phép AI đưa ra những dự đoán chính xác hơn về sự biến động của nhu cầu năng lượng. Ví dụ, khi có đợt nắng nóng sắp đến, nhà máy có thể tiến hành làm mát trước trong giờ thấp điểm để giảm chi phí trong các giờ cao điểm.

Thứ hai, AI cũng hỗ trợ lựa chọn nguồn năng lượng một cách linh hoạt dựa trên lịch trình sản xuất và giá cả từng loại năng lượng. Hệ thống này sẽ phân tích thông tin để lựa chọn nguồn cung cấp phù hợp nhất; chẳng hạn như vào giờ cao điểm sản xuất, nhà máy có thể sử dụng điện lưới nhưng vào ban đêm hoặc khi nhu cầu thấp thì chuyển sang sử dụng năng lượng lưu trữ từ pin hoặc các nguồn tái tạo như điện mặt trời.

Cuối cùng, một yếu tố quan trọng khác là bảo trì dự đoán nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng. AI có khả năng phát hiện trước những hỏng hóc của thiết bị để ngăn chặn tình trạng dừng hoạt động ngoài ý muốn. Ngoài ra, công nghệ còn giúp nhận diện những thiết bị tiêu tốn nhiều năng lượng và đề xuất nâng cấp hoặc thay thế chúng bằng những thiết bị tiết kiệm hơn như mô-tơ mới hoặc hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ (VFD), qua đó góp phần giảm thiểu lãng phí điện năng một cách đáng kể.

Lựa chọn nguồn năng lượng linh hoạt cho sản xuất

Trong các chương trình đáp ứng nhu cầu năng lượng, trí tuệ nhân tạo (AI) đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ các nhà máy và cơ sở sản xuất. Khi lưới điện gặp căng thẳng, nhà máy có thể giảm tải không cần thiết hoặc chuyển sang sử dụng nguồn điện dự phòng. Bên cạnh đó, AI cũng giúp thực hiện việc dịch chuyển tải công suất bằng cách điều chỉnh thời gian hoạt động của các quy trình tiêu tốn nhiều năng lượng sang những giờ thấp điểm. Chẳng hạn như, vận hành máy móc nặng vào ban đêm khi giá điện rẻ hơn, hay sạc xe nâng chạy điện vào giờ không cao điểm.

Việc áp dụng giải pháp AI trong công nghiệp mang lại nhiều lợi ích đáng kể. Đầu tiên là tiết kiệm chi phí năng lượng: thông qua tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng, các nhà máy có thể giảm được đáng kể hóa đơn tiền điện của mình. Thứ hai là giảm thiểu dấu chân carbon: quản lý năng lượng hiệu quả đồng nghĩa với việc phát thải khí nhà kính thấp hơn. Cuối cùng, hiệu suất hoạt động cũng được cải thiện nhờ ít sự cố hỏng hóc và quy trình làm việc trôi chảy hơn, từ đó tăng cường năng suất tổng thể.

Ví dụ điển hình là một nhà máy thông minh tại Ohio đã giảm được 15% chi phí năng lượng nhờ vào hệ thống quản lý năng lượng do AI điều khiển. Điều này đã mang lại cho họ khoản tiết kiệm hàng năm lên tới 500.000 đô la Mỹ.

Tiết kiệm chi phí nhờ quản lý năng lượng hiệu quả

AI và IoT đang thúc đẩy các nhà máy thông minh thực hiện quyết định dựa trên dữ liệu, giảm thiểu lãng phí và góp phần vào một tương lai bền vững hơn. Việc tiết kiệm chi phí, lợi ích môi trường và hiệu quả hoạt động thường đi đôi với nhau. Hơn nữa, việc triển khai kiểm tra hình ảnh tự động và bảo trì dự đoán dựa trên AI trong các nhà máy mang lại nhiều lợi ích khác như:

### Giảm thời gian ngừng hoạt động:
- **Bảo trì Dự đoán**: Bằng cách phát hiện những sự cố tiềm tàng của thiết bị trước khi chúng xảy ra, các nhà máy có thể lên kế hoạch bảo trì trong thời gian ngừng hoạt động đã định. Điều này giúp giảm thiểu những gián đoạn không mong muốn và giữ cho dây chuyền sản xuất hoạt động trơn tru.

### Cải thiện Kiểm soát Chất lượng:
- **Kiểm tra Hình ảnh Tự động**: Các hệ thống được hỗ trợ bởi AI có khả năng phát hiện lỗi, bất thường hoặc sai lệch theo thời gian thực. Nhờ đó, chỉ những sản phẩm đạt chất lượng cao mới được đưa ra thị trường.

Cải thiện chất lượng sản phẩm và giảm thiểu lãng phí


- **Tiết kiệm chi phí**: Việc giảm thiểu sản phẩm bị lỗi giúp hạn chế lãng phí và công việc sửa chữa, từ đó tiết kiệm chi phí.
### Tối ưu hóa phân bổ tài nguyên:
- **Hiệu quả năng lượng**: AI có khả năng phân tích các mẫu tiêu thụ năng lượng và đưa ra những điều chỉnh cần thiết. Các nhà máy có thể phân bổ nguồn lực (như điện, nước và nguyên liệu) một cách hiệu quả hơn.
- **Giảm chi phí tài nguyên**: Bằng cách sử dụng tài nguyên một cách hợp lý, các nhà máy sẽ giảm được chi phí đáng kể.

### Cải thiện an toàn:
- **Bảo trì dự đoán**: Những máy móc được bảo trì tốt ít có khả năng gặp sự cố hơn, qua đó làm giảm nguy cơ an toàn cho công nhân.
- **Kiểm tra trực quan**: Việc phát hiện sớm các mối nguy hiểm (chẳng hạn như ốc vít lỏng hay dây điện hỏng) sẽ giúp ngăn chặn tai nạn xảy ra.

### Quản lý tồn kho hiệu quả:
- **Bảo trì dự đoán**: AI cũng dự đoán nhu cầu về phụ tùng thay thế một cách chính xác.
Cải thiện chất lượng sản phẩm và giảm thiểu lãng phí

Gia tăng an toàn lao động trong môi trường sản xuất

Các nhà máy duy trì mức tồn kho tối ưu, giúp tránh tình trạng thừa hàng hoặc thiếu hàng. - **Tiết kiệm chi phí**: Quản lý tồn kho hiệu quả không chỉ giảm chi phí lưu trữ mà còn đảm bảo thay thế kịp thời. ### Tối ưu hóa sử dụng lao động:- **Bảo trì dự đoán**: Nhân viên có thể tập trung vào các công việc giá trị gia tăng thay vì sửa chữa khẩn cấp. - **Kiểm tra trực quan**: Những người lao động có kỹ năng có thể chú trọng vào các kiểm tra phức tạp, trong khi AI đảm nhiệm các kiểm tra thường xuyên. ### Giảm tác động đến môi trường:- **Hiệu quả năng lượng**: Bằng cách tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng, các nhà máy góp phần vào mục tiêu phát triển bền vững và giảm thiểu dấu chân carbon của họ. - **Giảm lãng phí**: Ít sai sót hơn đồng nghĩa với việc ít chất thải hơn, điều này rất có lợi cho môi trường. Các nhà máy thông minh tận dụng những công nghệ như AI, IoT và robot tiên tiến để tối ưu hóa hiệu suất, chất lượng và khả năng cạnh tranh.

AI trong tự động hóa văn phòng hỗ trợ quy trình kinh doanh

Lợi ích của việc áp dụng công nghệ nhà máy thông minh bao gồm giảm thời gian ngừng hoạt động, tăng cường hiệu quả vận hành, cải thiện chất lượng sản phẩm, nâng cao an toàn cho người lao động và linh hoạt hơn trong việc đáp ứng nhu cầu thị trường. Chẳng hạn, một công ty lớn như Praxair/Linde đã đạt được tiết kiệm lên đến 10 triệu USD mỗi năm với chỉ 1% tăng trưởng hiệu suất hoạt động. Trong khi đó, tại một cơ sở sản xuất của Johnson & Johnson, việc giảm 25% mức tiêu thụ năng lượng, chi phí vận hành và thời gian dừng máy đã mang lại khoảng 55 triệu USD tiết kiệm hàng năm. Những công nghệ này không chỉ nâng cao hiệu quả mà còn dẫn đến những lợi ích tài chính cụ thể, cải thiện an toàn và tạo ra một hệ sinh thái sản xuất bền vững hơn. Nhìn chung, việc áp dụng các công nghệ nhà máy thông minh mang lại nhiều lợi ích cụ thể cũng như sự cải tiến trong hoạt động.

## Vượt Ra Khỏi Nhà Máy: AI Trong Tự Động Hóa Văn Phòng

Trong khi AI đóng vai trò quan trọng trên sàn sản xuất thì tác động của nó còn mở rộng ra cả lĩnh vực văn phòng. Tự động hóa văn phòng là điều hết sức cần thiết. Dưới đây là một số ví dụ:

- **Phân Tích Tài Chính**: AI có khả năng phân tích dữ liệu tài chính, phát hiện bất thường và dự đoán xu hướng thị trường. Các giám đốc tài chính (CFO) cùng với các nhà phân tích tài chính sẽ thu được thông tin nhanh chóng hơn và từ đó đưa ra quyết định tốt hơn.

- **Xem Xét Hợp Đồng**: Các đội ngũ pháp lý sử dụng AI sinh điều kiện để rà soát hợp đồng, xác định các vấn đề tiềm tàng một cách chính xác hơn.

- **Tự Động Hóa Nhân Sự**: AI sinh điều kiện giúp đơn giản hóa quy trình tuyển dụng nhân viên và nhiều nhiệm vụ khác mà trước đây thuộc về bộ phận nhân sự. Điều này bao gồm quản lý phúc lợi, xử lý bảng lương và các chatbot hỗ trợ trả lời câu hỏi thường gặp liên quan đến nhân sự.

- **Xử Lý Tài Liệu**: AI tự động hóa quá trình nhập dữ liệu, xử lý hoá đơn và quản lý email để nhóm hành chính có thể tập trung vào những công việc có giá trị cao hơn.

Tóm lại, AI chuyển mình không chỉ ở mặt sàn sản xuất mà còn ảnh hưởng sâu rộng tới toàn bộ hệ thống tổ chức.

Reference Articles

Nhà máy thông minh - Xu hướng chuyển đổi của các ...

Nhà máy thông minh là một tổ hợp máy móc, cơ chế giao tiếp và sức mạnh tính toán, được kết nối với nhau và sử dụng các công nghệ tiên tiến ...

Source: FPT Digital

Internet vạn vật (IoT) đang thay đổi ngành sản xuất như thế ...

Internet vạn vật (IoT) đang thay đổi ngành sản xuất như thế nào? · 1. Tạo mô hình kinh doanh mới · 2. Sản xuất các sản phẩm thông minh · 3. Triển khai sản xuất ...

Bước tiến vượt bậc cho ngành công nghiệp sản xuất

Nhà máy thông minh (Smart Factory) là bước tiến đột phá của cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0, tạo nên xu hướng Chuyển đổi số Sản xuất toàn cầu ...

Nhà máy thông minh: Sự kết hợp hoàn hảo của Công Nghệ và ...

Như vậy, công nghệ nhà máy thông minh đã thay đổi cách sản xuất trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, đảm bảo hiệu suất cao, chất lượng và tính an toàn trong ...

Source: 3D Vina

Tìm hiểu về AIoT: Khám phá sự kết hợp giữa AI và IoT

Sự kết hợp giữa AI và IoT mang lại hiệu quả hoạt động, giám sát thời gian thực và phân tích dữ liệu. AIoT đang chuyển đổi các ngành công nghiệp ...

Source: Advantech

Nhà máy thông minh l Đột phá công nghệ và tương lai sản xuất

Các máy thông minh trong nhà máy dựa trên hệ thống ảo vật lý, tận dụng Internet of Things (IoT) và Dịch vụ để tạo ra một mạng lưới thông tin linh hoạt. Việc ...

Source: vr360.com.vn

Tác động của nhà máy thông minh đến doanh nghiệp sản xuất

Nhà máy thông minh là nơi sở hữu các loại máy móc, thiết bị sản xuất kết nối với nhau tạo thành quy trình hoạt động tự động hóa.

Source: eco-smart.biz

Nhà máy thông minh: Chuyển đổi số sản xuất tương lai

10 thg 11, 2022


Sabina Jeschke

Expert

Related Discussions