Tài liệu giảng dạy Công nghệ sản xuất thông minh - Trường CĐ Kinh tế - Kỹ thuật Vinatex TP. HCM

Tài liệu giảng dạy Công nghệ sản xuất thông minh gồm có 4 chương với những nội dung chính sau: Chương 1: Tổng quan về công nghệ sản xuất thông minh; Chương 2: Nhà máy thông minh; Chương 3: Nông nghiệp thông minh. Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm những nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tài liệu giảng dạy Công nghệ sản xuất thông minh - Trường CĐ Kinh tế - Kỹ thuật Vinatex TP. HCM TẬP ĐOÀN DỆT MAY VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ TP. HCM KHOA CƠ ĐIỆN Tài liệu giảng dạy CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THÔNG MINH TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 02 NĂM 2022 TẬP ĐOÀN DỆT MAY VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ TP. HCM KHOA CƠ ĐIỆN Tài liệu giảng dạy CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THÔNG MINH TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 02 NĂM 2022 LƯU HÀNH NỘI BỘ Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất thông minh 1 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THÔNG MINH Chương một giới thiệu tổng quan về công nghệ sản xuất thông minh, phân tích các ứng dụng có sử dụng công nghệ sản xuất thông minh và phác họa hệ thống điều khiển thông minh cho một số ứng dụng. Các nội dung chính được giới thiệu đến bạn đọc: Sản xuất thông minh Các đặc điểm của sản xuất thông minh Các giải thuật điều khiển tối ưu Hệ thống điều khiển thông minh I. Sản xuất thông minh 1. Khái niệm Sản xuất thông minh (smart manufacturing) bao hàm việc ứng dụng Công nghệ thông tin (CNTT) tới mọi khía cạnh của quy trình sản xuất hiện đại để nâng cao hiệu quả sản xuất, rút ngắn thời gian và bảo vệ môi trường. Trong xu thế “Cách mạng công nghiệp 4.0” (CMCN 4.0), sản xuất thông minh (SXTM) chính là sự kết hợp giữa công nghệ thông tin và công nghệ sản xuất để tối ưu hóa các quy trình nhằm đáp ứng sự biến đổi năng động của thị trường. Trong SXTM, mọi thứ được kết nối thông qua các thiết bị như cảm biến hoặc RFID. Các sản phẩm, công đoạn sản xuất, máy móc, công cụ… được tổ chức và liên lạc với nhau để nâng cao sản lượng và hiệu quả của quá trình sản xuất trong một hay thậm chí nhiều nhà máy, nhiều công ty. Ứng dụng SXTM mang lại nhiều lợi ích, ví dụ các trường hợp sau: - Số hóa thiết kế sản phẩm đã giúp Goodyear, hãng lốp xe hơi hàng đầu thế giới đã giảm tổng thời gian thiết kế sản phẩm mới từ 3 năm xuống 1 năm và giảm chi phí phát triển, kiểm thử lốp từ 40% xuống 15% ngân sách dành cho R&D. Quá trình thiết kế được số hóa kết hợp với tính toán về độ bền và vật liệu trong sản xuất máy bay cho phép Airbus A320 cắt giảm khoảng 500kg/máy bay. Nhờ đó mỗi máy bay sẽ giảm phát thải 166 tấn CO2 mỗi năm. - Trong quản lý hoạt động sản xuất, General Motors sử dụng cảm biến để giám sát độ ẩm khi sơn xe. Nếu điều kiện môi trường không thuận lợi, xe có thể được di chuyển sang vị trí khác hoặc hệ thống thông gió được điều chỉnh tới mức cần thiết. Tương tự, hệ thống SXTM của Harley Davidson cho phép kiểm soát tốc độ quạt trong khu vực sơn xe và điều khiển bằng thuật toán theo sự dao động của môi trường. Viện nghiên cứu kinh tế McKinsey Global Institute (MGI) ước tính số hóa quản lý bảo trì sẽ giúp các nhà sản xuất giảm 40% chi phí bảo trì, giảm thời gian ngừng chạy máy 50% và giảm chi phí đầu tư (để thay thế thiết bị hỏng) tới 5%. - Toyota nâng cao hiệu quả quản lý chuỗi cung ứng nhờ hệ thống SXTM. Hãng này có thể biết chính xác máy nào đã sản xuất bộ phận gì trên mỗi xe. Điều đó cho Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất thông minh 2 phép Toyota lưu vết và khoanh vùng các bộ phận bị lỗi, qua đó giảm rất nhiều chi phí và thời gian thu hồi sản phẩm. SXTM mang lại lợi ích cho việc cung cấp dịch vụ như trường hợp sau. Mỗi động cơ Boeing 737 tạo ra 20 terabyte dữ liệu mỗi giờ bay. Như vậy 8 tiếng bay từ New Your đến London với máy bay 2 động cơ có thể sinh ra 320 terabyte dữ liệu. Hãng GE Aviation Engines có thể lưu vết chính xác các điều kiện: nhiệt độ, độ ẩm, độ cao, bụi cho mỗi dặm bay bằng động cơ của họ. Nhờ đó GE có thể cung cấp dịch vụ bảo trì chính xác và tối ưu cho các hãng hàng không. Tương tự, Rolls Royce ứng dụng IoT thu thập dữ liệu thời gian thực về động cơ máy bay, qua đó giảm thiểu chi phí vận hành và kéo dài tuổi thọ sản phẩm của họ. 2. Quy trình sản xuất thông minh SXTM bao gồm sự phát triển thông minh của hệ thống quản lý và điều hành được số hóa trên 3 mức: vòng đời sản phẩm (Product lifecycle management – PLM), hoạt động sản xuất (Manufacturing operation management – MOM) và tự động hóa sản xuất (Automation). - Quản lý vòng đời sản phẩm (PLM) tích hợp thông tin trên toàn bộ chuỗi giá trị sản xuất từ giai đoạn ý tưởng thiết kế phát triển sản phẩm (ideation), qua thực hiện sản xuất (realization) cho tới giai đoạn sử dụng (utilization) bao gồm các dịch vụ hỗ trợ đối với sản phẩm và máy móc, nhà xưởng. PLM cho phép thực hiện chuỗi giá trị sản xuất trên hệ thống số: + Planning: đảm bảo sản phẩm đáp ứng nhu cầu khách hàng và cơ quan quản lý. + Styling: tạo sản phẩm chất lượng cao cùng tính thẩm mỹ. + Design: thiết kế sản phẩm tốt hơn, chi phí hiệu quả hơn và sớm đưa ra thị trường. + Simulation: Kiểm tra hiệu suất và khả năng vận hành của sản phẩm, đảm bảo đáp ứng yêu cầu thiết kế. + Tooling: Thiết kế dụng cụ cần thiết để sản xuất sản phẩm nhanh và hiệu quả. + Machining: Các chương trình điều khiển số đối với các máy công cụ để có năng suất cao nhất. + Assembly: Quản lý quá trình lắp ráp. + Robotics: Thực hiện các công đoạn sản xuất bằng robot. + Plant: Thiết kế nhà xưởng với không gian và luồng vật liệu tối ưu. + Quality: bảo đảm sản phẩm có chất lượng phù hợp. + Production: thực hiện sản xuất theo kế hoạch đồng thời liên tục cải tiến chất lượng. + Supply: Đồng bộ hóa hoạt động sản xuất, mua sắm và nhà cung cấp để giảm chi phí và thời gian giao hàng. Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất thông minh 3 Hình 1.1. Mô hình phần mềm PLM của hãng Siemens + Support: Quản lý và đảm bảo chất lượng ...