Sản xuất thông minh: Hướng dẫn sản xuất thông minh

Mọi người thường liên tưởng các nhà máy sản xuất với dây chuyền lắp ráp và công nhân lắp ráp các bộ phận khác nhau. Tuy nhiên, những tiến bộ như trí tuệ nhân tạo (AI), thị giác máy tính và robot đang định nghĩa lại sản xuất theo những cách sáng tạo. Các nhà máy thông minh hiện có máy móc được kết nối, hệ thống tự động và quy trình dựa trên dữ liệu. Những tính năng này cải thiện hiệu quả và giảm lỗi do con người gây ra.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá khái niệm sản xuất thông minh và tác động của nó đối với sản xuất công nghiệp.

Sản xuất thông minh là gì?

Sản xuất thông minh bao gồm việc sử dụng các công nghệ tiên tiến như IoT (Internet of Things) và AI để cải thiện cách các nhà máy hoạt động. Sản xuất thông minh kết nối máy móc, cảm biến và hệ thống. Điều này cho phép nhóm chia sẻ dữ liệu theo thời gian thực trên toàn bộ dây chuyền sản xuất. 

Điều này có nghĩa là các nhà máy có thể nhanh chóng phát hiện ra các vấn đề, điều chỉnh các quy trình sản xuất truyền thống và tự động hóa việc ra quyết định. Bằng cách chuyển đổi các cơ sở như vậy thành các nhà máy thông minh, các nhà sản xuất - bao gồm cả các doanh nghiệp vừa và nhỏ - có thể đạt được hiệu quả, tính linh hoạt và khả năng phản ứng cao hơn trong hoạt động của họ.

Nguyên tắc cốt lõi thúc đẩy sản xuất thông minh là tích hợp thông minh, kết hợp các công nghệ kỹ thuật số, dữ liệu và tự động hóa thành một hệ thống kết nối duy nhất. Tất cả các bộ phận của một nhà máy thông minh làm việc cùng nhau. Điều này giúp cải thiện hoạt động, đưa ra quyết định thông minh hơn và ứng phó nhanh chóng với những thay đổi.

‍

Khám phá các nhà máy thông minh và sản xuất thông minh 

Kể từ đầu những năm 2010, các nhà sản xuất trên toàn thế giới đã dần chuyển sang sản xuất thông minh. Đến năm 2025, khoảng 92% nhà sản xuất tin rằng sản xuất thông minh là quan trọng để duy trì tính cạnh tranh trong những năm tới. Sự quan tâm ngày càng tăng này đến từ việc quản lý hoạt động tốt hơn trong các nhà máy thông minh so với các thiết lập truyền thống.

Ví dụ: hãy xem xét một dây chuyền sản xuất trong một nhà máy sản xuất điện tử. Trong một thiết lập truyền thống, các thanh tra viên thường chỉ tìm thấy các khuyết tật trong quá trình kiểm tra chất lượng thủ công ở cuối dây chuyền. Điều này làm tăng nguy cơ các sản phẩm bị lỗi đến tay khách hàng. 

Trong một nhà máy thông minh, thị giác máy tính là một phần của AI. Nó tập trung vào việc phân tích dữ liệu trực quan. Công nghệ này có thể kiểm tra từng thành phần trong thời gian thực.

Nếu hệ thống phát hiện một chip bị lệch hoặc lỗi hàn, nó có thể nhanh chóng gắn cờ vấn đề. Nó có thể loại bỏ sản phẩm khỏi dây chuyền và cảnh báo cho công nhân.

‍

Các công nghệ cốt lõi được sử dụng trong một nhà máy thông minh

Sau đây là cái nhìn cận cảnh hơn về các công nghệ khác nhau được sử dụng trong nhà máy thông minh:

• IoT và Industrial IoT (IIoT) kết nối máy móc, cảm biến và hệ thống. Chúng thu thập và chia sẻ dữ liệu theo thời gian thực trong các nhà máy. Điều này hỗ trợ các nhóm theo dõi thiết bị, phát hiện sớm các vấn đề và giữ cho mọi thứ hoạt động trơn tru với thời gian ngừng hoạt động ít hơn.
  

• Học máy (ML): ML phân tích các mẫu dữ liệu để dự đoán kết quả, tối ưu hóa quy trình làm việc và giảm lỗi. Trong các nhà máy thông minh, nó có thể tự động hóa các quyết định và làm cho hoạt động hiệu quả hơn theo thời gian.
  ‍
• Điện toán đám mây: Các nền tảng đám mây cho phép các nhà sản xuất lưu trữ, truy cập và phân tích dữ liệu từ mọi nơi. Điều này giúp dễ dàng quản lý nhiều cơ sở, theo dõi hiệu suất và phản ứng nhanh chóng với những thay đổi trên sàn sản xuất.
  

• Robot công nghiệp: Các nhà máy thông minh có thể tăng năng suất bằng cách tự động hóa các tác vụ với robot công nghiệp. Các quy trình sản xuất hỗ trợ robot có thể dẫn đến quy trình làm việc nhanh hơn, ít lỗi hơn và sản lượng ổn định suốt ngày đêm.
  

• Xử lý dữ liệu ở quy mô lớn là rất quan trọng. Các công cụ dữ liệu có thể quản lý số lượng lớn thông tin. Bạn có thể sắp xếp thông tin này hoặc để nó không được sắp xếp. Những công cụ này rất hữu ích trong môi trường nhà máy. Những thông tin chi tiết này giúp các nhà máy thông minh cải thiện chất lượng, tối ưu hóa hiệu suất và ứng phó với các vấn đề nhanh hơn.
  

• Sản xuất bồi đắp, hay in 3D, tạo ra các bộ phận bằng cách thêm vật liệu từng lớp một. Nó không cắt hoặc đúc. Trong các nhà máy thông minh, nó làm giảm chất thải và giúp sản xuất các mặt hàng tùy chỉnh hoặc theo lô nhỏ một cách nhanh chóng dễ dàng hơn.
  

• Sản xuất bản sao số (Digital twin manufacturing): Các mô hình ảo tạo ra bản sao số của các máy móc, hệ thống hoặc quy trình thực tế trong một nhà máy. Các bản sao số này giúp các nhà máy thông minh kiểm tra các thay đổi, dự đoán các vấn đề và cải thiện hiệu suất mà không làm gián đoạn các hoạt động thực tế.
  

• Vision AI: Các mô hình thị giác máy tính, như Ultralytics YOLO11, có thể phát hiện và phân tích các chi tiết trực quan trên dây chuyền sản xuất. Trong các nhà máy thông minh, nó có thể tự động tìm các khuyết tật, kiểm tra chất lượng sản phẩm và giảm nhu cầu kiểm tra thủ công.

Industry 4.0: Nền tảng của sản xuất thông minh

Tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét các công nghệ cốt lõi tạo nên Industry 4.0 và giải thích cách chúng phối hợp với nhau để cung cấp năng lượng cho các nhà máy thông minh ngày nay.

Trong khi khám phá những đổi mới trong sản xuất thông minh, bạn có thể nhận thấy một thuật ngữ quan trọng khác thường được nhắc đến: Industry 4.0. Vậy, Industry 4.0 là gì?

Industry 4.0, còn được gọi là Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư, là sự chuyển đổi sang các hệ thống sản xuất thông minh và được kết nối hoàn toàn. Nó xây dựng dựa trên các giai đoạn công nghiệp trước đó bằng cách sử dụng các công nghệ như IoT, AI, điện toán đám mây và học máy. Điều này giúp tạo ra môi trường sản xuất thông minh hơn, nhanh hơn và linh hoạt hơn.

Tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét các công nghệ chính tạo nên Industry 4.0. Chúng ta sẽ giải thích cách chúng phối hợp với nhau để cung cấp năng lượng cho các nhà máy thông minh ngày nay.

Các công nghệ của Industry 4.0 được định nghĩa như thế nào?

Các công nghệ Industry 4.0 bao gồm nhiều công cụ kỹ thuật số tiên tiến khác nhau. Nhưng làm thế nào để chúng ta biết liệu một công nghệ có phù hợp với khuôn khổ Industry 4.0 hay không? Nó phải cho phép trao đổi dữ liệu theo thời gian thực, hỗ trợ tự động hóa và cải thiện mối liên kết giữa thiết bị vật lý và hệ thống kỹ thuật số.

Chuyển đổi từ Công nghiệp 3.0 sang Công nghiệp 4.0

Để hiểu rõ hơn về các công nghệ của Industry 4.0, chúng ta nên nhìn lại Industry 3.0. Điều này sẽ cho chúng ta thấy mọi thứ đã thay đổi như thế nào. 

Industry 3.0 giới thiệu tự động hóa thông qua việc sử dụng máy tính, robot cơ bản và bộ điều khiển logic khả trình. Mặc dù đây là một tiến bộ đáng kể, nhưng hầu hết các hệ thống vẫn hoạt động độc lập và không giao tiếp trong thời gian thực. Industry 4.0 tiến xa hơn bằng cách kết nối máy móc, thiết bị và phần mềm.

‍

Ví dụ về sản xuất thông minh

Dưới đây là một vài ví dụ thực tế thú vị về sản xuất thông minh:

• Kiwitron là một công ty Ý tập trung vào an toàn công nghiệp. Họ đã tạo ra KiwiEye, một hệ thống AI sử dụng thị giác máy tính. Hệ thống này giúp tìm ra các mối nguy hiểm trên sàn nhà máy. 
  ‍
• Kiểm tra thực phẩm: Special Video là một công ty tập trung vào các hệ thống thị giác công nghiệp. Họ đã sử dụng thị giác máy tính để giúp các nhà sản xuất thực phẩm tự động hóa việc kiểm tra pizza trên các dây chuyền sản xuất nhanh. 

‍

Tối ưu hóa chuỗi cung ứng sản xuất 

Tiếp theo, hãy thảo luận về lý do tại sao cần phải tiếp tục cải thiện cách thức hoạt động của chuỗi cung ứng sản xuất. 

Nhiều hệ thống truyền thống vẫn sử dụng theo dõi thủ công hoặc các công cụ cũ. Điều này gây khó khăn cho việc theo kịp các thay đổi hoặc khắc phục sự cố một cách nhanh chóng. Khi các nhà máy được cải thiện và nhu cầu của khách hàng tăng lên, các doanh nghiệp hiện cần khả năng hiển thị theo thời gian thực và các công cụ chuỗi cung ứng thông minh hơn.

Các công cụ chuỗi cung ứng dựa trên dữ liệu trong các nhà máy thông minh

Các nhà máy thông minh sử dụng AI trong chuỗi cung ứng. Điều này giúp đưa ra quyết định nhanh hơn và tốt hơn ở mọi giai đoạn, từ mua hàng đến giao hàng. Các công cụ trí tuệ nhân tạo giúp dự báo nhu cầu, theo dõi hàng tồn kho theo thời gian thực và phát hiện các vấn đề trước khi chúng ảnh hưởng đến sản xuất.

Ví dụ: phân tích dự đoán cho phép các nhà sản xuất chuẩn bị cho các gián đoạn, trong khi các công cụ lập kế hoạch thông minh có thể điều chỉnh lịch trình và phân bổ nguồn lực khi cần thiết. Thị giác máy tính rất quan trọng để theo dõi các dây chuyền đóng gói. Nó kiểm tra các lô hàng và tìm các vấn đề như hàng hóa bị hư hỏng hoặc nhãn sai. Các công cụ dựa trên dữ liệu này giúp chuỗi cung ứng chính xác hơn, linh hoạt hơn và phản ứng nhanh hơn với sự thay đổi.

Sản xuất tự động

Khi sản xuất trở nên thông minh hơn, nó ngày càng tự động hóa. Trên thực tế, một số công ty hiện đang vận hành các nhà máy tối - các cơ sở hoàn toàn tự động hoạt động mà không có bất kỳ sự hiện diện nào của con người tại chỗ. Sự chuyển dịch hướng tới tự động hóa sản xuất này giúp hợp lý hóa quy trình làm việc và duy trì hoạt động 24/7.

Những lợi ích của sản xuất tự động bao gồm cải thiện kiểm soát chất lượng, hiệu quả chi phí và tính linh hoạt cao hơn. Các nhà máy có thể giảm lỗi thủ công và tự động hóa quy trình của họ. Điều này giúp họ dễ dàng mở rộng quy mô sản xuất. Họ cũng có thể phản ứng nhanh chóng với những thay đổi và duy trì năng suất cao suốt cả ngày.

Tương lai: Sản xuất thông minh đến Industry 5.0

Tương lai của ngành sản xuất đang vượt ra khỏi tự động hóa và hướng tới một điều gì đó mang tính hợp tác và tập trung vào con người hơn. Industry 4.0 đã mang đến các nhà máy thông minh và các hệ thống được kết nối. Giờ đây, Industry 5.0 hướng đến việc đưa con người và máy móc đến gần nhau hơn. Họ sẽ làm việc song song.

AI trong sản xuất có khả năng đóng một vai trò quan trọng trong sự thay đổi này. Khi công nghệ được cải thiện, sản xuất sẽ linh hoạt và hiệu quả hơn. Giải pháp này cũng sẽ đáp ứng tốt hơn nhu cầu kinh doanh và nhu cầu của con người.

Tham gia cộng đồng đang phát triển của chúng tôi! Khám phá thư mục GitHub của chúng tôi để tìm hiểu sâu hơn về AI.

Bạn đã sẵn sàng để bắt đầu với thị giác máy tính chưa? Hãy xem các tùy chọn cấp phép của chúng tôi. Tìm hiểu thêm về AI trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe và thị giác máy tính trong ngành bán lẻ trên các trang giải pháp của chúng tôi!