Sự bứt phá của nhà máy thông minh với bản sao kỹ thuật số trong tương lai

Chia sẻ của Simon Keogh – Tổng Giám đốc bộ phận Tự động hóa Nhà máy tại Siemens Digital Industries – Hãng thiết bị công nghiệp lớn nhất của CHLB Đức và châu Âu khi họ nhìn vào tương lai của các nhà máy thông minh và vai trò của các cặp song sinh kỹ thuật số trong các nhà máy.

“Nói một cách đơn giản, một nhà máy thông minh là một nhà máy được kết nối. Bạn có luồng dữ liệu hoàn chỉnh và quy trình công việc tích hợp từ đầu vào nguyên liệu thô đến sản xuất thành phẩm, từ cửa hàng đến các bên liên quan”, Simon Keogh cho biết. 

“Nhà máy thông minh thực sự đang sử dụng môi trường được kết nối để tối đa hóa tính linh hoạt và năng suất của nhà máy thông qua việc sử dụng dữ liệu, bằng cách áp dụng các bản sao kỹ thuật số và tối ưu hoá có điều kiện hay còn gọi là tự tối ưu hóa – một cách để đạt được mục tiêu trong hầu hết các môi trường sản xuất”

Bản sao kỹ thuật số (Digital Twins): Đại diện ảo hoàn chỉnh cho nhà máy sản xuất, sản phẩm và máy móc của bạn

Cung cấp cho các nhà sản xuất khả năng trải nghiệm đại diện ảo của các nhà máy sản xuất hoặc sản phẩm của họ, “Bản sao kỹ thuật số là một phần cực kỳ quan trọng của nhà máy thông minh,” Keogh nói. “Nó cho phép nhà sản xuất phủ lên môi trường ảo nhiều thuộc tính vật lý tồn tại trong nhà máy. Điều này thực sự giúp tối đa hóa mô phỏng và làm cho nó thực tế nhất có thể, cho phép tối ưu hóa các khả năng hữu hạn.”

Bản sao kỹ thuật số cung cấp một hệ thống vòng kín ảo, do đó các nhà sản xuất có thể mô phỏng được nhiều nhất khi chúng đi vào môi trường vật lý, rủi ro từ đó cũng giảm thiểu, bố cục thiết kế và thông lượng cũng được tối ưu hóa.

“Những người theo chủ nghĩa thuần túy sẽ nói rằng không phải là một bản sao kỹ thuật số nếu không đạt được sự kết hợp giữa các đối tượng vật lý và trình diễn ảo, nhưng thông thường cái ảo sẽ đến trước, ngay sau đó là vật chất. Khả năng cung cấp lại dữ liệu thực khi dây chuyền sản xuất hoặc sản phẩm đang được sử dụng, bản sao kỹ thuật số cho phép các nhà sản xuất cải thiện toàn bộ mô phỏng, từ đó cái ảo và vật lý ngày càng gần nhau hơn”, Keogh cho biết.

Các công nghệ chính để nâng cao năng lực của nhà máy thông minh

“Tôi nghĩ rằng một trong những điều quan trọng nhất là các cảm biến nơi chúng tôi thu thập dữ liệu xung quanh nhà máy. Tôi nghĩ nó thực sự quan trọng bởi vì tất cả đều liên quan đến một nhà máy được kết nối, vì vậy chắc chắn mạng mở và giao thức mở cho phép nhà máy được kết nối qua nhiều công nghệ và nhà sản xuất khác nhau. Tất nhiên, lớp tự động hóa và robot cũng vô cùng quan trọng về mặt tự động hóa sản xuất, đặc biệt khi nguồn lực trở nên khan hiếm và nhiều sản phẩm trở nên phức tạp, với nhiều giải pháp đa dạng và riêng biệt hơn.” Simon Keogh cho biết thêm.

“Tôi nghĩ một lĩnh vực khác là các công nghệ liên quan đến trực quan hóa và phân tích. Vì vậy, những gì chúng tôi thực sự làm với dữ liệu sau khi chúng tôi đưa nó ra khỏi nhà máy sản xuất là biến nó thành thông tin và hiểu biết sâu sắc thông tin đó hơn để đưa ra quyết định kinh doanh nhanh chóng. Tôi nghĩ về mặt kết thúc vòng lặp, các công nghệ như đám mây và công nghiệp sẽ cho phép chúng tôi sử dụng công nghệ như trí tuệ nhân tạo và máy học”.

“Một bản sao kỹ thuật số có thể được thực hiện ở nhiều cấp độ hoạt động của nhà sản xuất; nó có thể là một đại diện kỹ thuật số của một máy móc, một dây chuyền sản xuất hoặc toàn bộ nhà máy.” Tuy nhiên, để một lĩnh vực sản xuất tối ưu hóa và đạt hiệu suất cao sẽ đến từ việc sử dụng các bản sao kỹ thuật số và lợi nhuận đem lại sau đó là kết quả của quá trình sản xuất tinh gọn này. Và khi không gian nhà máy ngày càng trở nên khan hiếm, khả năng tối ưu hóa cách sắp xếp nhà máy sẽ rất quan trọng, việc tối ưu hóa vòng đời sản phẩm cũng sẽ như vậy khi thời gian đưa ra thị trường ngày càng ngắn.

Triển khai bản sao kỹ thuật số vào hoạt động sản xuất của bạn

Với nhiều nhà sản xuất, họ bắt đầu bản sao kỹ thuật số dưới dạng bản vẽ CAD 2D hoặc 3D, “rất dễ dàng để lấy các bản vẽ CAD và sau đó nhập chúng vào phần mềm mechatronics concept designer của chúng tôi”- Keogh nói. Ví dụ, nhập các thuộc tính vật lý của sản phẩm, máy móc hoặc nhà máy, và chúng ta có thể bắt đầu mô phỏng nó từ cấp độ đơn giản đến cấp độ chi tiết hơn để chạy các kịch bản xem điều gì đang xảy ra, lịch trình sản xuất, cung và cầu như thế nào. Trong khi một số nhà sản xuất khác có thể tự phát triển bản sao kỹ thuật số của riêng họ, một số khác tìm tới những đối tác thuê ngoài nhằm giúp họ đưa ra giải pháp và tạo ra các bản sao kỹ thuật số để tích hợp hệ thống của họ, ”Keogh nói.

Năm năm tới…

Ở một mức độ nào đó, bản sao kỹ thuật số đã được sử dụng trong sản xuất ngày nay. Khi ngành công nghiệp tiếp tục phát triển, Keogh hy vọng bản sao kỹ thuật số sẽ có độ bao phủ rộng hơn trong các cơ sở sản xuất của doanh nghiệp. “Tôi nghĩ rằng, chúng ta sẽ thấy sự tích hợp lớn hơn nhiều giữa các giai đoạn khác nhau của thiết kế, kỹ thuật, phát triển, sản xuất và sau đó thông qua tối ưu hóa dịch vụ hóa về mặt sản phẩm và sản xuất. Chúng ta sẽ bắt đầu thấy nhiều người chia sẻ dữ liệu và tạo ra kho dữ liệu thô (data lake)  để thử và phân tích thông tin chi tiết, thử nghiệm các loại ứng dụng và sau đó mở rộng quy mô. Vì vậy, tôi nghĩ chúng ta sẽ thấy nhiều điều đó hơn là chỉ cố gắng đưa tất cả dữ liệu vào đám mây, ”Keogh bình luận.

“Và tôi nghĩ rằng chúng ta sẽ thấy một số công nghệ sáng tạo khác như AI được đưa vào sản xuất. Tôi không nghĩ rằng chúng ta đã thực sự thấy việc sử dụng 5G trên quy mô rộng như một phương tiện truyền thông bên trong các nhà máy. Nhưng tôi nghĩ chúng ta sẽ có mạng  tải nhanh và linh hoạt hơn, điều này đã phản ánh về sự phát triển của công ty khi đưa ra các giải pháp của riêng mình. Nếu tôi chỉ nhìn lại hai, ba năm qua và những gì sắp tới, có thể thấy mất một phút chúng ta đang nói về một xu hướng, phút tiếp theo chúng ta đã có công nghệ và nó thực sự đang diễn ra với tốc độ nhanh. Trong khi trước đây, tôi nghĩ rằng mọi người sẽ nhìn vào năm năm và biến mất, “vâng, bạn biết đấy, sẽ có một chút thay đổi.Bây giờ tôi nghĩ rằng sẽ có một sự thay đổi đáng kể.”

“Tất nhiên là có sự khác nhau trong các lĩnh vực, hàng không vũ trụ và ô tô luôn dẫn đầu trong việc triển khai công nghệ, nhưng tôi nghĩ chúng ta sẽ bắt đầu thấy sự hấp dẫn lớn hơn nhiều trong các lĩnh vực khác như thực phẩm và đồ uống, các lĩnh vực có luật pháp cao hơn nhiều, và do vậy ở một mức độ nào đó, sẽ có cách tiếp cận thận trọng hơn một chút đối với việc áp dụng công nghệ. ”Keogh kết luận.

Theo Manufacturing