3 hình thức tự động hóa sản xuất bạn đã biết?

Tự động hóa – các hệ thống tự động hóa sản xuất và các ví dụ

Tự động hóa trong nền công nghiệp hiện đại, đặc biệt trong cuộc cách mạng công nghiệp toàn cầu lần thứ 4 đang diễn ra là một phần quan trọng. Trong đó tự động hóa trong sản xuất là một lĩnh vực được đặc biết chú trọng góp phần phát triển nền sản xuất tự động với độ chính xác và năng suất vượt trội.

Về cơ bản hệ thống sản xuất tự động, hệ thống tự động hóa hiện nay có thể được phân thành 3 loại dưới đây:

1. Tự động hóa cứng/tự động hóa cố định (Fixed automation)
2. Tự động hóa lập trình (Programmable automation), và
3. Tự động hóa linh hoạt. (Flexible automation)

Ví dụ về tự động hóa cố định

TỰ ĐỘNG HÓA CỨNG /CỐ ĐỊNH

Tự động hóa cứng là một hệ thống tự động trong đó trình tự xử lý (hoặc lắp ráp) được cố định bởi cấu hình của các thiết bị tự động(máy tự động hóa cứng). Các hoạt động trong dây chuyền sản xuất thường đơn giản.

Tuy nhiên chính sự tích hợp và phối hợp của nhiều hoạt động như vậy vào một thiết bị làm cho hệ thống trở nên phức tạp. Các tính năng nổi bật của tự động hóa cứng cố định là:

–       Đầu tư ban đầu cao cho các thiết bị kỹ thuật có cấu hình theo yêu cầu của khách hàng;

–       Tỷ lệ sản xuất cao, năng suất cao; và

–       Tương đối không linh hoạt trong việc thay đổi sản phẩm.

Hình thức này phù hợp với sản xuất hàng loạt một sản phẩm số lượng lớn và cực lớn.
Chính vì vậy, ưu điểm tính kinh tế khi áp dụng tự động hóa cứng chỉ thực sự được thể hiện, nói cách khác chỉ được tìm thấy trong các sản phẩm có sản lượng rất cao. Chi phí ban đầu cao của thiết bị tuy là một hạn chế với các khách hàng cần những giải pháp tự động kiểu như thế này. Nhưng xét về tổng thể, chi phí đầu tư đó có thể được trải trên một số lượng rất lớn các sản phẩm sản xuất ra. Do đó làm cho chi phí đầu tư sản xuất trên một đơn vị sản phẩm hấp dẫn so với các phương pháp sản xuất thay thế khác.

Ví dụ về tự động hóa cứng bao gồm lắp ráp cơ giới và dây chuyền chuyển gia công.

TỰ ĐỘNG LẬP TRÌNH

Đây là hình thức sản xuất tự động, trong đó, thiết bị tự động phục vụ sản xuất được thiết kế với khả năng thay đổi trình tự hoạt động để phù hợp với các cấu hình sản phẩm khác nhau.Trình tự hoạt động được điều khiển bởi một chương trình, là một tập hợp các hướng dẫn được mã hóa để hệ thống có thể đọc và giải thích. Sau đó chấp hành chúng. Các chương trình mới có thể được chuẩn bị bởi các kỹ sư tự động hóa và nhập vào thiết bị từ trước để sẵn sàng được sử dụng cho sản xuất sản phẩm mới. Nói cách khác, các nhà cung cấp giải pháp tự động hóa có thể “lên kịch bản sản xuất” theo nhu cầu của khách hàng từ đầu.

Một số tính năng đặc trưng cho hình thức tự động hóa lập trình là:

–       Mức đầu tư cao vào thiết bị đa năng;

–       Hiệu suất sản xuất thấp so với tự động hóa cố định;

–       Linh hoạt để đối phó với những thay đổi trong cấu hình sản phẩm; và

–       Thích hợp nhất cho sản xuất hàng loạt.Hệ thống sản xuất tự động vẫn có thể lập trình được sử dụng trong sản xuất số lượng thấp và trung bình.

Các chi tiết hoặc sản phẩm thường được thực hiện theo lô. Để sản xuất mỗi lô mới của một sản phẩm khác nhau, hệ thống phải được lập trình lại với bộ hướng dẫn vận hành máy tương ứng với sản phẩm mới. Thiết lập vật lý, cơ cấu cơ khí của máy cũng phải được thay đổi:

Công cụ, dao cụ phải được tải, đồ gá được lắp vào bàn máy cũng phải được thay đổi và các cài đặt cho máy phải được nhập, gọi ra từ chương trình. Thủ tục chuyển đổi này đôi khi cũng làm mất thời gian. Do đó, chu trình điển hình cho sản phẩm đã cho bao gồm một khoảng thời gian trong đó quá trình thiết lập và lập trình lại diễn ra, tiếp theo là giai đoạn mà lô được sản xuất.

Ví dụ về tự động hóa được lập trình bao gồm các công cụ máy móc điều khiển số và robot công nghiệp.

Vị trí tương đối của ba loại tự động hóa cho sản xuất hàng loạt và các sản phẩm khác nhau được mô tả trong hình dưới đây.
Tự động hóa trong hệ thống sản xuất

Các loại hình tự động hóa sản xuất

TỰ ĐỘNG HÓA LINH HOẠT

Đây là một phần mở rộng của tự động hóa lập trình. Một hệ thống tự động linh hoạt là một hệ thống có khả năng sản xuất nhiều loại sản phẩm (hoặc chi tiết) mà hầu như không mất thời gian để thay đổi cho việc chuyển từ sản phẩm này sang sản phẩm tiếp theo. Không mất thời gian sản xuất trong khi lập trình lại hệ thống và thay đổi thiết lập vật lý (dụng cụ, đồ gá và cài đặt máy). Do đó, hệ thống có thể tạo ra các kết hợp và kế hoạch sản xuất khác nhau của sản phẩm thay vì yêu cầu chúng được sản xuất theo lô riêng biệt. Các tính năng của tự động hóa hóa linh hoạt có thể được tóm tắt như sau:

–       Mức đầu tư cao cho một hệ thống thiết kế tùy chỉnh.

–       Sản xuất liên tục ngay cả khi có các biến đổi của sản phẩm.

–       Hiệu suất sản xuất trung bình.

–       Linh hoạt để đối phó với các biến thể thiết kế của sản phẩm.

Các tính năng chính phân biệt tự động hóa linh hoạt với tự động hóa lập trình là:

năng lực thay đổi chương trình một phần mà không mất thời gian sản xuất; vàkhả năng thay đổi thiết lập vật lý, một lần nữa cũng không làm mất thời gian sản xuất.

Các tính năng này cho phép hệ thống sản xuất tự động tiếp tục sản xuất mà không có thời gian chết giữa các lô – nhược điểm của tự động hóa lập trình.

Việc thay đổi các phần của chương trình thường được thực hiện bằng cách chuẩn bị các chương trình ngoại tuyến trên hệ thống máy tính và truyền điện tử các chương trình đến hệ thống sản xuất tự động.

Do đó, thời gian cần thiết để thực hiện lập trình cho công việc tiếp theo không làm gián đoạn sản xuất cho công việc hiện tại.Những tiến bộ trong công nghệ hệ thống máy tính phần lớn chịu trách nhiệm cho khả năng lập trình này trong tự động hóa linh hoạt. Thay đổi thiết lập vật lý giữa các bộ phận được thực hiện bằng cách thực hiện chuyển đổi ngoại tuyến và sau đó di chuyển nó vào vị trí đồng thời khi phần tiếp theo vào vị trí để sản xuất. Việc sử dụng đồ gá, pallet giữ các chi tiết, sản phẩm và chuyển vào vị trí tại nơi làm việc là một cách để thực hiện phương pháp này.

Để những cách tiếp cận này thành công; sự đa dạng của các sản phẩm, chi tiết có thể được thực hiện trên một hệ thống sản xuất tự động linh hoạt thường bị giới hạn hơn so với hệ thống được điều khiển bởi tự động hóa lập trình.