Nhà máy thông minh của nền Công nghiệp 4.0 rất cần những giải pháp năng lượng tương xứng, nhằm tối đa hóa hiệu quả và thời gian hoạt động của máy móc tự hành.

Phải trải qua một thời gian dài thử nghiệm những công nghệ tiên tiến, ta mới hiểu được tiềm năng chuyển đổi của Công nghiệp 4.0. Từ trí tuệ nhân tạo và tự động hóa đến học máy và IoT (Internet vạn vật), một làn sóng công nghệ kỹ thuật số mới đang hội tụ để tái định hình hoạt động trên toàn bộ chuỗi cung ứng.

Trong bối cảnh đó, robot và phương tiện của nhà máy tự động đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi các cơ sở sản xuất và nhà kho thành nhà máy thông minh hoàn chỉnh trong tương lai. Đặc trưng của các nhà máy này là tính linh hoạt, khả năng phục hồi cũng như hiệu quả và năng suất vượt trội.

94% các công ty sản xuất toàn cầu đã dựa vào công nghệ của Công nghiệp 4.0 để vượt qua những gián đoạn trong năm 2020, chứng minh viễn cảnh tương lai kia đang dần trở thành hiện thực.

Tiềm năng thực sự của các nhà máy thông minh là ở chỗ – vượt lên cả tự động hóa – robot trong nhà máy có khả năng tương tác tự động và liên kết mạnh mẽ hơn với công nhân vận hành, do đó chúng đòi hỏi nguồn năng lượng đủ để đáp ứng những yêu cầu đó. Một hệ thống điện đáng tin cậy, nhỏ gọn và hiệu quả là rất cần thiết để cung cấp nhiên liệu cho máy móc tự động ở trung tâm chuỗi sản xuất, góp phần hiện thực hóa hứa hẹn chuyển đổi kỹ thuật số của Công nghiệp 4.0.

Máy móc tự hành: thách thức sức mạnh Công nghiệp 4.0

Việc sử dụng robot trong nhà kho và nhà máy không phải chuyện gì mới lạ. Các hệ thống vận chuyển không người lái như xe dẫn đường tự động (AGV), robot tự hành (AMR), xe nâng điện và cánh tay robot đa năng, được sử dụng từ khâu kiểm soát hàng tồn kho, luân chuyển nguyên vật liệu, cho đến bốc hàng, đóng gói, xếp pallet và phân loại.

Tuy nhiên, điều mới ở đây là tiềm năng chuyển từ các nhiệm vụ tự động hóa đơn giản sang dạng thức phức tạp hơn. Tóm lại, đây là lời hứa đặt tại trung tâm vận hành nhà máy thông minh: nâng cao tính nhanh nhạy trong kinh doanh và hiệu quả hoạt động nhờ giao tiếp giữa máy với máy, phân tích dữ liệu thời gian thực và học máy tự động. Dĩ nhiên, độ phức tạp cao đòi hỏi nhu cầu cao hơn về điện năng.

Sạc tự động: giải pháp năng lượng sáng tạo khai phá tiềm năng của Công nghiệp 4.0 

Dấu hiệu nổi bật của các nhà máy thông minh là khả năng thu thập và vận hành dữ liệu trong toàn bộ hệ thống – chẳng hạn như quản lý hàng tồn kho, phân loại, bốc hàng hiệu quả, và hơn thế nữa là vận hành theo thời gian thực. Việc đạt được mục tiêu này phụ thuộc vào năng lực của máy móc, như AMR, hoạt động với mức độ liên tục và sở hữu khả năng tự phục hồi trong những điều kiện khó khăn nhất. Do đó, những robot này cần nguồn năng lượng được thiết kế đặc biệt để hạn chế thời gian chết.

Muốn tối đa hóa thời gian làm việc của máy móc, ta cần tiến trình sạc thông minh hơn các phương pháp thông thường (yêu cầu sạc 8 đến 10 tiếng sau mỗi ca robot làm việc). Để phát huy hết tiềm năng của phương tiện tự hành, cần tăng cường lượng điện năng không dây trong quá trình sạc. Thông qua một quá trình được gọi là truyền năng lượng từ tính, robot không dây có thể được sạc đầy nhờ cảm biến sạc mà không cần kết nối trực tiếp với trạm sạc hoặc đế sạc có dây, đảm bảo các phương tiện tự hành không bị gián đoạn công việc trong khi nạp năng lượng.

Trái với việc dựa vào các trạm kết nối cố định, truyền năng lượng từ tính có sự phân cấp quá trình sạc. Các trạm sạc không dây có thể được bố trí một cách có chiến lược trong toàn bộ nhà máy – ở thang máy hoặc khu vực chất hàng – để vừa tăng tính khả dụng vừa tăng năng suất. Thay vì đợi cho đến khi mức pin gần như cạn kiệt hoàn toàn, các giải pháp nguồn không dây cho phép sạc ngay trong quá trình vận hành, giúp tối ưu hóa thời gian và hoạt động.

năng lượng, đói
Với giải pháp năng lượng thông minh, robot không còn chịu cảnh “kiệt sức vì đói”.

Hơn nữa, các nhà máy thông minh cần nguồn điện thông minh – cụ thể là các nguồn cung cấp năng lượng có khả năng sử dụng dữ liệu thời gian thực về nguồn pin, điện áp và dòng điện – để quản lý các nhu cầu sạc đa dạng của từng loại máy tự động. Nguồn điện được trang bị cảm biến nhiệt và dung lượng, có thể giám sát trực quan quá trình sạc, ngăn pin sạc quá đầy hoặc quá nóng, trong khi cảm biến không gian giúp robot xác định vật cản và vị trí các trạm sạc trên sàn nhà máy khi cần thiết.

Quan trọng nhất, vì thiết bị cuối quyết định mật độ pin và loại pin, nên các nhà máy thông minh cần giải pháp năng lượng có điều khiển sạc tương thích với nhiều loại pin khác nhau, từ lithium-ion đến niken-kim loại hydrua và axit chì. Tuy nhiên, bất kể là loại pin hóa học nào thì các bộ nguồn hiện đại này cũng phải nhận hướng dẫn của thiết bị được sạc, cho phép robot chọn điện áp đầu ra cụ thể và nhu cầu cố định về dòng điện – dựa trên cấu hình pin của nó.

Kết hợp các tính năng với nhau giúp tăng cường hiệu quả của robot không dây, và quan trọng hơn, cải thiện khả năng hoạt động tự chủ của chúng – tiêu chí quan trọng để hiện thực hóa tiềm năng của Công nghiệp 4.0.

Năng lượng là nhân tố kích hoạt Công nghiệp 4.0

năng lượng, nhà máy
Công nghiệp 4.0 khó thành hiện thực nếu thiếu giải pháp năng lượng tương xứng.

Mặc dù đòn bẩy của Công nghiệp 4.0 rất đa dạng, tất cả đều được xâu kết thành một chuỗi chung duy nhất – một mức độ liên kết chưa từng có, với tiềm năng xóa nhòa ranh giới giữa thế giới kỹ thuật số và thế giới vật lý. Nhưng nếu một trong những điểm nổi bật của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư là tiềm năng tận dụng dữ liệu để cải thiện và phát triển các nhà máy thông minh, thì việc phân tích dữ liệu này đòi hỏi các giải pháp năng lượng mạnh mẽ có khả năng hỗ trợ giao tiếp liên tục giữa phương tiện tự hành và con người trong nhà máy.

Dù tác động mang tính chuyển đổi và cách mạng của Công nghiệp 4.0 vẫn còn lâu mới hoàn thiện, vị trí huyết mạch của công nghệ chuyển đổi điện năng đối với sự thành công của các cuộc cách mạng công nghiệp trong tương lai vẫn là yếu tố quan trọng hơn bao giờ hết, nhờ các đặc tính của nó – thông minh, tính kết nối, mật độ và hiệu quả cao.

Quốc Tri

Theo Industry Week

 

Có thể bạn quan tâm:

Mitsubishi xây dựng nhà máy điện gió tại Lào để bán điện cho Việt Nam

Nhà máy của tương lai: nhìn lại các cuộc cách mạng công nghiệp từ 1.0 đến 4.0