Tự động hóa công nghiệp là gì? Các loại tự động hóa công nghiệp phổ biến

Tự động hóa công nghiệp là việc sử dụng các công nghệ và hệ thống tự động để điều khiển và quản lý quy trình sản xuất và vận hành trong các nhà máy và nhà xưởng. Tự động hóa công nghiệp giúp tăng năng suất, cải thiện chất lượng sản phẩm, giảm lỗi nhân công và tăng tính an toàn trong môi trường làm việc. Cùng Việt Tuấn tìm hiểu thêm về tự động hóa công nghiệp trong bài viết dưới đây nhé.

1. Tự động hóa công nghiệp là gì?

Tự động hóa công nghiệp là việc sử dụng hệ thống điều khiển, chẳng hạn như máy tính, robot và công nghệ tự động hoá, quản lý các quy trình và thiết bị trong ngành công nghiệp. Nhằm mục đích thay thế công việc của con người bằng các giải pháp tự động, từ việc điều khiển máy móc đến quản lý dữ liệu và quy trình sản xuất. Tự động hóa công nghiệp mang lại sự tăng cường hiệu suất, giảm lỗi và tăng tính ổn định, đồng thời giúp tiết kiệm thời gian và tài nguyên.

Trong các nhà máy và nhà kho hiện đại, tự động hóa công nghiệp đã trở thành một phần không thể thiếu. Công nghệ tự động hóa trong ngành công nghiệp đã sử dụng các hệ thống điều khiển như máy tính, phần mềm và robot để thực hiện các công việc mà trước đây phải thực hiện bằng tay.

Công nghệ tiên tiến này cho phép quản lý tự động các thiết bị trong các tòa nhà công nghiệp, giảm sự tham gia của con người một cách đáng kể. Các hệ thống tự động hóa thường bao gồm các phần mềm cảm biến có khả năng điều chỉnh các hoạt động dựa trên dữ liệu thời gian thực.

Quy trình sản xuất trong công nghiệp thường bắt đầu với nguyên liệu thô được đưa vào từ một máy, sau đó được xử lý tiếp theo thông qua chuỗi các máy móc khác nhau.

Ngày nay, tự động hóa công nghiệp đã trở thành một phần quan trọng trong dây chuyền sản xuất của nhiều ngành công nghiệp. Các thiết bị tự động hóa có thể là các thành phần cơ điện như động cơ hoặc máy khoan, cũng như các thiết bị hóa chất như lò nướng và máy sấy - bất kỳ thiết bị nào cần thiết để tạo ra sản phẩm cuối cùng mong muốn. Hiện nay, một ngành công nghiệp không được ứng dụng tự động hóa có thể đem lại những thách thức lớn.

Cùng tìm hiểu chủ đề: Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 là gì? Ưu điểm và hạn chế

2. Các loại tự động hóa công nghiệp phổ biến

Các loại tự động hóa công nghiệp phổ biến hiện nay bao gồm:

2.1. Tự động hóa cố định

Hệ thống tự động hóa này hoạt động ở cùng một tốc độ liên tục trong suốt quá trình làm việc, không có sự thay đổi từ ca làm việc này sang ca làm việc khác. Thường được sử dụng trong các ngành sản xuất và dịch vụ thực phẩm để đảm bảo sản xuất số lượng lớn và năng suất cao.

2.2. Tự động hóa có thể thiết lập

Hệ thống tự động này cho phép thay đổi trình tự hoạt động và cấu hình của máy móc thông qua bảng điều khiển điện tử. Thường sẽ khá mất thời gian và công sức để người vận hành có thể lập trình lại máy móc, được sử dụng trong quy trình sản xuất hàng loạt để tăng năng suất.

2.3. Tự động hóa linh hoạt

Hệ thống tự động này thường được điều khiển bởi máy tính và được triển khai khi có sự thay đổi thường xuyên trong sản phẩm. Dựa trên mã điều khiển từ máy tính, nó có khả năng tạo ra các hiệu ứng khác nhau để đáp ứng nhiều yêu cầu đa dạng, ví dụ như việc sản xuất nhiều phiên bản của một sản phẩm. Máy CNC là một ví dụ điển hình.

2.4. Tự động hóa tích hợp

Hệ thống tự động hóa tích hợp bao gồm sự kết hợp của các thiết bị, quy trình và dữ liệu hoạt động đồng bộ dưới sự điều khiển của hệ thống điều khiển để thực hiện quá trình tự động hóa sản xuất. Đây là khi sử dụng phần mềm CAD hoặc các thiết bị điều khiển bằng máy tính để thực hiện công việc mà không cần sự phụ thuộc vào con người.

>>> Xem thêm bài viết: RPA là gì? Những lợi ích của RPA trong thời đại 4.0

3. Quy trình hoạt động của quá trình tự động hóa công nghiệp

Cấp giám sát

Tại cấp độ này, người giám sát chịu trách nhiệm giám sát quá trình tự động hóa và đảm bảo rằng chúng hoạt động một cách suôn sẻ. Điều này thường đòi hỏi sử dụng các PC công nghiệp có bảng điều khiển hoặc máy tính gắn trên giá để điều khiển và theo dõi các quy trình. 

Các máy tính này chạy trên hệ điều hành tiêu chuẩn và được trang bị phần mềm cụ thể để quản lý quy trình công nghiệp. Việc giao tiếp thông qua mạng Ethernet công nghiệp giúp truyền tải dữ liệu một cách hiệu quả và có thể sử dụng mạng LAN gigabit hoặc WLAN.

Cấp độ kiểm soát

Bộ điều khiển logic (PLC) là thiết bị quan trọng trong quy trình tự động hóa. PLC sử dụng bộ vi xử lý và thường có khả năng tính toán theo thời gian thực. Chúng có khả năng giao tiếp với nhiều thiết bị đầu vào/đầu ra như cảm biến, đèn và động cơ, cũng như giao tiếp với các hệ thống khác thông qua các giao thức truyền thông như CAN.

Cấp độ tự động hóa

Các cảm biến như nhiệt độ, áp suất và quang học cùng với các bộ phận như động cơ và van được liên kết với PLC thông qua một hệ thống giao tiếp gọi là mạng truyền thông công nghiệp. Việc kết nối này cho phép truyền thông dễ dàng giữa các thiết bị và PLC tương ứng của chúng. Sử dụng mạng có dây hoặc không dây phụ thuộc vào các yếu tố như chi phí và tính di động, giúp đảm bảo khả năng chẩn đoán và quản lý các thành phần khác nhau trong quá trình cài đặt và vận hành máy móc.

Qua quy trình này, hệ thống tự động hóa công nghiệp cho phép giám sát, kiểm soát và liên kết các thành phần để thực hiện các quy trình công nghiệp một cách hiệu quả và tự động.

4. Ưu điểm nổi bật của hệ thống tự động hóa công nghiệp 

Chi phí vận hành thấp hơn: Tự động hóa công nghiệp giảm chi phí liên quan đến lao động và bảo trì máy móc. Nó không yêu cầu lương, bảo hiểm và các lợi ích khác cho nhân viên. Đồng thời, việc sử dụng máy móc tự động hóa giúp tiết kiệm tiền lương nhân công hàng tháng và giảm chi phí bảo trì.

Năng suất cao: Tự động hóa công nghiệp cho phép vận hành nhà máy liên tục, 24/7/365, không bị gián đoạn bởi nghỉ bảo trì hoặc ngày nghỉ. Điều này dẫn đến cải thiện đáng kể về năng suất và hiệu quả sản xuất.

Chất lượng cao: Tự động hóa giảm thiểu lỗi liên quan đến con người và đảm bảo sự đồng nhất và chất lượng cao trong sản xuất.

Tính linh hoạt cao: Hệ thống tự động hóa có khả năng thích ứng và thực hiện các nhiệm vụ mới một cách linh hoạt và nhanh chóng, tăng tính linh hoạt trong quá trình sản xuất.

Thông tin chính xác cao: Tự động hóa cho phép thu thập dữ liệu tự động, cung cấp thông tin chính xác và đáng tin cậy để hỗ trợ quyết định và cải thiện quy trình sản xuất.

An toàn cao: Tự động hóa công nghiệp giảm rủi ro và tạo điều kiện an toàn hơn cho nhân viên bằng cách sử dụng công nghệ, trí thông minh nhân tạo để xử lý các tác vụ nguy hiểm.

5. Hạn chế của tự động hóa công nghiệp là gì?

Chi phí ban đầu cao: Việc triển khai hệ thống tự động hóa công nghiệp đòi hỏi một khoản đầu tư ban đầu lớn để mua các thiết bị và công nghệ cần thiết. Ngoài ra, việc đào tạo nhân viên để làm việc với các thiết bị tự động hóa cũng đòi hỏi sự đầu tư nhất định.

Khó khăn trong việc thích ứng và thay đổi: Các hệ thống tự động hóa công nghiệp thường phải đáp ứng nhiều yêu cầu và thay đổi trong quá trình sản xuất. Điều này có thể đòi hỏi sự linh hoạt và đầu tư đáng kể để điều chỉnh và cập nhật hệ thống tự động hóa.

Rủi ro về sự cố và bảo trì: Mặc dù hệ thống tự động hóa giúp giảm thiểu lỗi liên quan đến con người, nhưng vẫn có thể xảy ra sự cố kỹ thuật hoặc hỏng hóc trong quá trình vận hành. Điều này yêu cầu các hoạt động bảo trì định kỳ và nhân viên chuyên môn để khắc phục sự cố và duy trì hiệu suất của hệ thống.

Ổn định kỹ thuật và sự phụ thuộc vào công nghệ: Tự động hóa công nghiệp đòi hỏi sự ổn định kỹ thuật và sự tin cậy của các thiết bị và công nghệ. Nếu có sự cố về kỹ thuật hoặc hệ thống, quá trình sản xuất có thể bị gián đoạn và gây ảnh hưởng đến hiệu suất và lợi nhuận của công ty.

6. Lợi ích quan trọng mà tự động hóa công nghiệp mang lại trong thực tế 

Tự động hóa công nghiệp mang lại những lợi ích quan trọng trong thực tế. Bằng cách sử dụng tự động hóa, các cơ sở sản xuất có thể hoạt động nhanh chóng và chính xác hơn so với lao động thủ công truyền thống. Hệ thống tự động có thể hoạt động liên tục mà không mệt mỏi và thu thập dữ liệu để theo dõi tình trạng và hiệu suất của thiết bị, từ đó giảm thiểu lãng phí và nâng cao năng suất.

Tự động hóa cũng giúp cải thiện an toàn lao động trong môi trường nguy hiểm. Việc sử dụng các chương trình dựa trên logic cho phép máy móc và các thiết bị công nghiệp hoạt động một cách an toàn và hiệu quả. Quyết định được đưa ra dựa trên chương trình đã được lập trình sẵn, không cần phụ thuộc vào thông tin từ con người.

Các ngành công nghiệp như sản xuất ô tô, chế biến thực phẩm và đồ uống, dược phẩm và lắp ráp điện tử đã áp dụng tự động hóa công nghiệp và tiếp tục phát triển trong tương lai. Việc tăng cường tự động hóa giúp các công ty nâng cao hiệu quả sản xuất và nâng cao khả năng cạnh tranh trong thị trường.

>>> Tìm hiểu thêm thiết bị trong tự động hóa: Máy tính công nghiệp là gì? Ưu điểm nổi bật của máy tính công nghiệp.

7. Ứng dụng tự động hóa công nghiệp hiện nay

Trong quá trình sản xuất, các máy tính, robot và máy CNC được sử dụng để thực hiện các tác vụ phức tạp một cách tự động, giúp tăng hiệu suất và chính xác.

Trong sử dụng hệ thống lò nướng, hệ thống tự động có thể điều khiển quá trình đạt nhiệt độ và duy trì nó trong thời gian cần thiết mà không cần sự can thiệp của con người.

Trong động cơ, van tự động được sử dụng để điều khiển cung cấp nhiên liệu và duy trì nhiệt độ tối ưu, đảm bảo hiệu suất cao và tránh hư hỏng các bộ phận khác.

Trong quá trình giám sát và điều khiển dây chuyền sản xuất, các hệ thống tự động hóa có thể thu thập dữ liệu và thực hiện các lệnh một cách tự động, giảm sự lãng phí và tăng hiệu suất.

Tự động hóa công nghiệp mang lại sự linh hoạt, hiệu quả và an toàn trong nhiều tình huống sản xuất khác nhau, đóng góp vào sự phát triển và nâng cao năng suất của các ngành công nghiệp.

Tạm kết

Tự động hóa công nghiệp là việc sử dụng công nghệ và hệ thống tự động hóa để thực hiện các quy trình và hoạt động trong ngành công nghiệp. Điều này giúp tăng năng suất, cải thiện chất lượng, giảm lãng phí và đảm bảo an toàn trong môi trường làm việc. Tự động hóa công nghiệp là một xu hướng quan trọng trong sự phát triển và hiện đại hóa của ngành công nghiệp ngày nay, cũng như góp phần quan trọng trong cách mạng công nghiệp 4.0.