Trả lời nhanh: Nhà máy thông minh là nhà máy thu dữ liệu từ máy, người và vật tư trong ca sản xuất, rồi dùng dữ liệu đó để biết đang làm gì, chỗ nào dừng, lô nào lệch, và quyết định tiếp theo. Nhà máy tự động hoá làm thay thao tác. Nhà máy thông minh nối các thao tác đó bằng dữ liệu, để người điều hành nhìn thấy cả chuyền chứ không chỉ từng máy. Mua robot mà không ghi được lý do dừng máy thì chưa thành nhà máy thông minh.
Điểm chính
- Tự động hoá trả lời "máy làm thay người được không". Nhà máy thông minh trả lời "xưởng đang xảy ra gì và nên xử lý thế nào".
- Ba lớp hay gặp: thiết bị và cảm biến, hệ điều hành sản xuất (MES), rồi kế hoạch và tài chính (ERP).
- Chỉ số vào cửa là OEE cùng sáu tổn thất lớn, vì nó buộc nhà máy ghi sản lượng, chất lượng và thời gian dừng.
- Nên bắt đầu từ một chuyền có sản lượng lớn hoặc phế phẩm đắt, đo được trước và sau, rồi mới nhân ra cả nhà máy.
- Bản sao số và điều độ tự động là bước sau, khi dữ liệu ca sản xuất đã đáng tin.
Mục lục
Nhà máy thông minh là gì?
Nhà máy thông minh là nhà máy điều hành bằng dữ liệu phát sinh trong ca sản xuất, không chỉ bằng kinh nghiệm cuối ngày. Máy, trạm kiểm tra, kho và người vận hành cùng đóng góp sự kiện: bắt đầu một lệnh sản xuất, một máy dừng, một lô đạt hay không đạt, một kiện nguyên liệu được xuất. Người quản đốc nhìn các sự kiện đó gần với lúc chúng xảy ra, thay vì đợi báo cáo viết tay.
Đây là cách hiện thực trong xưởng của sản xuất thông minh và của công nghiệp 4.0. Công nghiệp 4.0 là khung rộng, gồm nhiều công nghệ và nhiều ngành. Nhà máy thông minh là câu chuyện hẹp hơn: một cơ sở sản xuất cụ thể dùng dữ liệu để chạy tốt hơn.
Điểm dễ nhầm là coi mọi thứ có robot, có cảm biến hoặc có màn hình là thông minh. Một máy đóng gói chạy tự động từ mười năm trước đã là tự động hoá. Nó thành một phần của nhà máy thông minh khi sự cố, sản lượng và chất lượng của nó được ghi lại theo cách máy khác và bộ phận kế hoạch dùng được, không nằm trong một cuốn sổ riêng.
Ví dụ minh hoạ. Hai phân xưởng mì ăn liền cùng công suất. Phân xưởng A có dây chuyền mới, nhưng lý do dừng máy do tổ trưởng ghi cuối ca, thường là một dòng "lỗi máy". Phân xưởng B có máy cũ hơn, nhưng mỗi lần dừng, công nhân chọn một mã lý do, và cuối giờ quản đốc thấy máy chiên dừng 40 phút vì chờ bột, không phải vì hỏng cơ. Phân xưởng B gần với nhà máy thông minh hơn, dù chưa mua thêm robot. Họ đã biến một sự cố thành dữ liệu mà người khác hành động được.
Khác nhà máy tự động chỗ nào?
| Nhà máy tự động | Nhà máy thông minh | |
|---|---|---|
| Câu hỏi chính | Thao tác này máy làm được không? | Cả chuyền đang ra sao và nên can thiệp ở đâu? |
| Đơn vị nhìn thấy | Từng máy, từng robot | Lệnh sản xuất, máy, người, vật tư, chất lượng trên cùng một dòng thời gian |
| Khi máy dừng | Đèn, còi, thợ máy đến | Có mã lý do, thời điểm, ảnh hưởng tới lệnh và lô hàng |
| Kế hoạch | Có thể vẫn nằm ở file riêng | Lệnh sản xuất đi từ kế hoạch xuống xưởng và kết quả đi ngược lên |
| Đầu tư điển hình | Máy, robot, băng tải | Cách ghi dữ liệu, danh mục lý do dừng, hệ điều hành sản xuất, rồi mới tới phân tích |
Tự động hoá là nền. Không có máy chạy ổn định thì không có dữ liệu đáng tin. Nhưng dừng ở tự động hoá thì mỗi máy là một hòn đảo. Nhà máy thông minh là việc nối các hòn đảo đó với lệnh sản xuất và với người ra quyết định.
Ba lớp thường gặp trong nhà máy
Cách xếp phổ biến, gần với mô hình ISA-95 (IEC 62264), nhìn từ dưới lên:
- Máy và cảm biến. Bộ điều khiển, cảm biến đếm, cân, máy kiểm tra, đầu đọc mã. IoT là một cách nối các thiết bị này, không phải lúc nào cũng phải thay toàn bộ máy. Nhiều máy cũ chỉ cần một tín hiệu chạy hoặc dừng là đã có dữ liệu hữu ích.
- Điều hành sản xuất. MES nhận lệnh, giao xuống chuyền, thu sản lượng, chất lượng và thời gian dừng. Đây là lớp biến "máy đang chạy" thành "lệnh này đang tới đâu".
- Kế hoạch và tài chính. ERP giữ đơn hàng, định mức nguyên liệu, tồn kho và giá thành. ERP không thay MES. Nếu chỉ có ERP, xưởng vẫn có thể báo cáo bằng file vào cuối ngày, và kế hoạch không biết chuyền đang kẹt.
Thiếu lớp giữa là khoảng trống hay gặp nhất. Công ty có ERP và có máy tốt, nhưng ở giữa là sổ giấy. Đó chưa phải nhà máy thông minh, dù cả hai đầu đã tốn nhiều tiền.
Nên đo gì trước khi mua thêm hệ thống?
Chỉ số vào cửa thực tế là OEE: hiệu suất thiết bị tổng thể, ghép từ mức sẵn sàng, hiệu suất tốc độ và tỷ lệ đạt chất lượng. Muốn tính được OEE, nhà máy buộc phải ghi thời gian chạy, thời gian dừng, sản lượng và phế phẩm. Chính việc ghi đó đã lộ ra sáu nhóm tổn thất lớn: hỏng máy, chuyển đổi, chạy không tải, chạy chậm, phế phẩm khởi động, phế phẩm trong ca.
Chưa cần một phần mềm lớn để bắt đầu. Một chuyền, một ca, một danh mục lý do dừng đủ ngắn để công nhân chọn được trong vài giây, đã tạo dữ liệu mà tháng trước không có. Khi con số ổn định, mới đáng để MES hoặc một phần mềm chuyên biệt giữ giúp, kẻo việc ghi trở thành gánh nặng và bị bỏ.
Những chỉ số khác có ích sau khi OEE đã đáng tin: đúng hạn theo lệnh sản xuất, thời gian một lô đi qua nhà máy, tỷ lệ truy được nguồn gốc một lô khi có khiếu nại. Thêm chỉ số trước khi ghi đúng chỉ số đầu sẽ tạo một bảng điều khiển đẹp và một ca sản xuất vẫn chạy theo trí nhớ.
Lộ trình cho một nhà máy đang vận hành
- Chọn một chuyền, không chọn cả nhà máy. Ưu tiên chuyền có doanh thu lớn hoặc nơi phế phẩm và trả hàng đang đắt.
- Thống nhất danh mục lý do dừng với tổ trưởng và thợ máy. Danh mục quá dài thì mọi người chọn "lý do khác". Danh mục quá ngắn thì không biết phải sửa gì.
- Ghi trong ca, không ghi cuối tuần theo trí nhớ. Sai số của trí nhớ đủ lớn để xếp nhầm ưu tiên.
- Tính OEE vài tuần và chỉ chọn một tổn thất lớn nhất để sửa. Sửa có thể là việc bảo trì, việc cấp liệu, hoặc việc đổi mã sản phẩm, chưa chắc là việc mua thiết bị.
- Đưa lệnh sản xuất vào cùng dòng dữ liệu. Khi sản lượng gắn được với từng lệnh, bộ phận kế hoạch hết phải gọi xuống xưởng để hỏi "đơn này tới đâu".
- Mở rộng sang chuyền khác, sang kiểm tra chất lượng, rồi mới tới điều độ tự động hay bản sao số. Bản sao số cần dòng dữ liệu đã sạch. Làm sớm thì mô hình số mô phỏng một xưởng không có thật.
Lưu ý: nhà cung cấp giải pháp thường chào một nền tảng cho toàn nhà máy ngay từ đầu. Hãy hỏi họ triển khai một chuyền trong bao lâu, dữ liệu nào phải có trước, và làm sao biết sau 90 ngày là khá hơn. Nếu câu trả lời chỉ có danh sách tính năng, chưa nên ký phạm vi toàn nhà máy.
Việc thường bị đánh giá thấp
- Đặt mã cho máy, sản phẩm và lý do dừng. Không có mã thống nhất thì mỗi ca một kiểu ghi, và không cộng được số liệu.
- Quyền sửa dữ liệu. Công nhân cần sửa một lần ghi nhầm, nhưng sửa xong không để lại dấu vết thì số liệu mất tin cậy. Nên cho sửa có nhật ký, không khoá cứng cũng không để sửa tự do.
- Thợ máy và quản đốc là người dùng chính, không phải phòng công nghệ thông tin. Màn hình ngoài xưởng phải đọc được trong vài giây, với găng tay hoặc tay ướt nếu môi trường đòi hỏi.
- Bảo trì hệ thống đo. Cảm biến sai, mã vạch không đọc được, mạng đứt trong ca: nếu không có người chịu trách nhiệm, dữ liệu chết dần và mọi người quay lại sổ giấy mà không thông báo.
Câu hỏi thường gặp
Có robot thì đã là nhà máy thông minh chưa?
Chưa. Robot là tự động hoá một thao tác. Nhà máy thông minh bắt đầu khi sản lượng, chất lượng và lý do dừng của thao tác đó được người điều hành nhìn thấy và dùng để quyết định, cùng với các máy khác trên chuyền.
Doanh nghiệp nhỏ có làm được không?
Có, nếu bắt đầu bằng một chuyền và việc ghi lý do dừng, chứ không bằng một đề án thay toàn bộ máy. Phần mềm có thể đến sau, khi đã biết mình cần giữ dữ liệu gì. Nhiều cải thiện tháng đầu đến từ việc nhìn thấy tổn thất, không đến từ thiết bị mới.
MES và ERP, nhà máy nên mua cái nào trước?
Nếu đã có đơn hàng và tồn kho trên ERP mà xưởng vẫn báo cáo cuối ngày, khoảng trống nằm ở điều hành sản xuất. Lấp khoảng đó, dù bằng MES hay bằng một cách ghi có kiểm soát, có ích hơn là thêm phân hệ ERP mà xưởng không dùng. Nếu chưa có định mức và tồn kho đáng tin, làm ERP trước rồi hãy nối xuống xưởng.
Nhà máy thông minh có thay quản đốc không?
Không. Dữ liệu cho quản đốc biết chỗ đang kẹt. Xử lý một sự cố trên chuyền, điều người, và quyết định có nên dừng cả lô hay không vẫn là việc của người tại xưởng. Hệ thống thay việc đi hỏi "máy nào dừng", không thay người chịu trách nhiệm ca đó.
Bao lâu thì thấy khác?
Với một chuyền đã ghi đúng lý do dừng, vài tuần là thấy được tổn thất nào đứng đầu. Sửa tổn thất đó mất bao lâu thì tuỳ việc phải sửa là cơ khí, nguyên liệu hay cách xếp lịch. Đừng đặt kỳ vọng một phần mềm làm OEE tăng ngay trong tháng lắp đặt.
Bản sao số có phải bước bắt buộc không?
Không. Bản sao số có ích khi muốn thử một thay đổi trên mô hình trước khi sửa chuyền thật, và chỉ đáng làm khi dữ liệu vận hành đã đều. Đo OEE và truy được lô hàng là hai kết quả có ích sớm hơn.