Chuyến tàu công nghệ sản xuất kỹ thuật số đã rời bến… Bạn có mặt ở trên đó chưa? 

Chuyến tàu công nghệ sản xuất kỹ thuật số đã rời bến… Bạn có mặt ở trên đó chưa?

Tác giả: Jeff Miller

 

Tôi đặt cược cho sự cạnh tranh của bạn!

Phần mềm sản xuất kỹ thuật số đang làm một cuộc cách mạng hóa về phương thức sản xuất ra các sản phẩm trên toàn thế giới. Hiện tại, suy nghĩ rộng ra một chút, hãy thử mường tượng về những gì đã xảy ra trên nền sản xuất công nghiệp toàn cầu khoảng hơn 30 năm về trước.
Nếu trải nghiệm trong ngành công nghiệp đủ lâu, và nhớ về thời kỳ mà các kỹ sư thiết kế sản phẩm trên bản phác thảo, tạo nên các cấu trúc đáp ứng được các chuỗi phương trình hữu hạn song áp vi mạch vào main chạy trên máy tính, rồi các máy công cụ sẽ vận hành theo các đường dẫn đáp ứng theo các phần của những thiết bị thông qua các băng giấy dài. Thật may mắn là thời kỳ đó đã qua_nhờ vào sự phổ biến rộng rãi của phần mềm công cụ Computer-Aided Design (CAD), Computer-Aided Manufacturing (CAM), và Computer-Aided Engineering (CAE). Nếu là tôi, bạn sẽ thực hiện nên một sự chuyển đổi từ thiết kế trên bàn phác thảo sang thiết kế trên thế giới ảo thông qua phần mềm hệ thống CAD.
Ngày nay, hầu hết các sản phẩm được mô phỏng, thử nghiệm và “sản xuất trong một môi trường ảo. Kết quả là, thời gian phát triển sản phẩm tiếp tục giảm trong khi chất lượng sản phẩm ngày một tăng. Tương tự như những gì mà CAD, CAM and CAE đã làm cho sự phát triển sản phẩm trên toàn thế giới; phần mềm quản lý dữ liệu sản phẩm (product data management-PDM) và quản lý vòng đời sản phẩm  (product lifecycle management-PLM) ra đời cho phép chúng ta khai thác một số lượng lớn dữ liệu trong quá trình phát triển sản phẩm. Các thông tin đưa ra sẽ được nhập vào một hệ thống dữ liệu chung, từ đó cho phép chọn lựa thời điểm hiệu quả để phân phối sản phẩm một cách chính xác vào thời điểm người dùng cần đến sản phẩm đó.
Làn sóng trải rộng của các phần mềm này cho phép tự động hóa quá trình phát triển sản phẩm và chuyển đổi quản lý vòng đời sản phẩm, và tất cả quá trình này có thể được thực hiện ngay tại xưởng sản xuất.
Được rồi, tôi biết được điều bạn đang nghĩ: “Ở xưởng sản xuất có cả ngàn quá trình tự động hóa!” Đó là sự thật. Trên thực tế, chúng ta có thể quay ngược lại một chặng đường dài và kiểm chứng suy nghĩ đó. Khi Henry Ford quyết định sản xuất ô tô một cách đại trà, ông biết rằng, để tạo ra lợi nhuận, ông sẽ cần phải tìm cách để sản xuất những chiếc xe với hiệu suất cao và hiệu quả hơn – do đó khái niệm dây chuyền lắp ráp và sản xuất hàng loạt được sinh ra. Ngày nay, các dòng sản phẩm đã phức tạp hơn trước nhiều và chúng ta cũng có nhiều cách phương thức sản xuất hiệu quả hơn để cho ra đời những sản phẩm với hệ thống tự động hóa sản xuất. Chúng tôi đã nhìn thấy tất cả các quảng cáo của công ty xe hơi khác nhau cho thấy các nhà máy tự động hóa cao mà dường như có hệ thống robot ở khắp mọi nơi làm gần như tất cả mọi thứ. Ngành công nghiệp ô tô là một trong những “khách hàng” lớn nhất của hệ thống sản xuất tự động hóa. Các ngành công nghiệp khác, như là công nghệ cao hay điện tử, cũng tương tự. Trong thời kỳ đầu, chúng ta sản xuất lắp ráp bản mạch in (printed circuit board assemblies-PCBAs) bằng tay – sắp xếp các thiết bị riêng lẻ lại với nhau, hàn chúng trên board, và cứ thế… Về sau khi độ phức tạp của các sản phẩm tăng lên với tốc độ thiên văn học, và công nghệ sản xuất cũng thay đổi tương thích theo. Ngày nay, hầu như tất cả các thiết bị đều được tự động sắp xếp bằng máy, và việc đính chúng lên board được thực hiện bằng sóng hàn.
Vậy cái gọi là đào tạo sản xuất kỹ thuật số mà tôi đang nói về là gì? Cho đến một vài năm gần đây, hầu hết các quá trình tự động hóa mà chúng ta thảo luận nãy giờ đều đã được hiện thực hóa thông qua chính những quá trình tư duy vô tận của kỹ thuật tự động hóa sản xuất. Các nhà sản xuất tốt nhất đã bắt đầu áp dụng công nghệ sản xuất kỹ thuật số với tốc độ nhanh khi họ tìm cách để tăng năng suất của hệ thống sản xuất, song song đó giảm thời lượng yêu cầu để thực hiện lệnh ủy nhiệm. Vì thế mà vấn đề chỉ còn là sự thông qua và hội nhập. Càng nhiều công ty ứng dụng phần mềm này, càng có nhiều tổ chức sản xuất trải nghiệm được lợi ích thiết thực từ nó. Và khi quá trình này diễn ra, sẽ có một sự thúc đẩy lớn hơn đối với ngay cả những hệ thống tích hợp tự động hóa nhỏ nhất, xà hơn nữa là sự tăng trưởng tốc độ sản xuất và gia tốc nhanh hơn đối với quá trình hội nhập – con tàu công nghệ sản xuất kỹ thuật số vì thế vẫn tiếp tục lao đi.
Tại sao tốc độ tiếp thu của các phần mềm kỹ thuật số sản xuất không ngừng gia tăng? Vâng, nếu nhớ về một báo cáo trước đây của tôi về CAD, CAM, CAE và PLM, chúng ta biết rằng hệ thống này đã làm một cuộc cách mạng hóa về chu trình phát triển sản phẩm và nhờ đó mà các sản phẩm hiện tại được phát triển nhanh hơn bao giờ hết; một cách quá nhanh, những công nghệ hiện đại đang đẩy mạnh các giới hạn về tốc độ mà qua đó các chu trình sản xuất có thể phát triển nên các hệ thống tự động hóa cần thiết để cho ra đời các sản phẩm. Điều này buộc nhà sản xuất phải tìm kiếm những phương thức mới để tăng hiệu quả sản xuất và tạo ra các hệ thống tự động hóa sản xuất có độ tương thích cũng như hiệu năng cao.
Một ví dụ điển hình cho sự tiếp nhận chu trình sản xuất kỹ thuật số là Zollner Elektronik AG. Zollner is một trong 15 nhà cung cấp dịch vụ sản xuất điện tử (Electronic Manufacturing Services_EMS) hàng đầu thế giới, thực hiện khoảng 3,000 chu trình sản xuất ramp-ups một năm cho khoảng 600 khách hàng. Đòi hỏi của họ là đầy nhanh quá trình đưa sản phẩm ra thị trường. “Chúng tôi quản lý một mạng lưới rộng lớn các ngành công nghiệp, sản phẩm và các quy mô đa dạng khác nhau,” ông Roland Heigl, quản lý quá trình lập kế hoạch sản xuất tại Zollner. “Ngày nay, thị trường quyết định giá cả và thời điểm giao nhận. Do đó, phương thức này đóng một vai trò vô cùng quan trọng. Chúng tôi cần những công cụ hỗ trợ cho quá trình sản xuất thật nhanh chóng, chính xác và có độ linh động cao đáp ứng mọi tiêu chuẩn.”
Zollner đã tung ra phần mềm sản xuất Tecnomatix kỹ thuật số trên toàn bộ hệ thống của mình. Các dự án đã được đẩy nhanh và đạt được mức độ chất lượng hàng đầu. Từ một góc nhìn của bức tranh lớn, sử dụng Tecnomatix, Zollner không chỉ tiết kiệm chi phí thực hiện cho khách hàng của nó, mà còn cung cấp các quy hoạch chính xác và nhanh hơn một cách đáng kể. Rủi ro đầu tư tổng thể được kiểm tra đầu vào và giảm thiểu.

Một ví dụ tiêu biểu khác của quá trình tiếp nhận nền sản xuất kỹ thuật số là  ThyssenKrupp Systems Engineering (TKSE). “Nguyên lý vận hành ngay tại xưởng sản xuất cần một khoảng thời gian thử thách để khám phá ra vấn đề, cũng như áp lực về thời gian để hoàn tất quá trình càng nhanh càng tốt” ông Marcelo Gracci, kỹ sư trưởng tại TKSE.
Theo truyền thống, của các nhà hoạch định quá trình sản xuất TKSE làm việc trong các nhóm khác nhau bằng cách sử dụng các công cụ phần mềm chưa tích hợp. Mất rất nhiều thời gian để tìm kiếm thông tin, hay chờ đợi các thông tin từ những nhóm khác, tất cả chỉ nhằm mục đích để thông tin được cập nhật kịp thời. TKSE sử dụng robot Tecnomatix và giải pháp quy hoạch tự động hóa để thu nhỏ thời gian vận hành 80%, trong khi cũng tăng độ chính xác trong lập trình Robot. “Ba khía cạnh quan trọng nhất liên quan đến lập trình Robot là va chạm, chu kỳ thời gian và thao tác”, theo Gracci. “Bây giờ chúng ta có thể giải quyết tất cả những điều này trong bối cảnh của một quá trình toàn bộ, bao gồm cảm biến, PLC (điều khiển lập trình Logic), sắp xếp và cứ thế”. Gracci hy vọng sẽ giảm đáng kể chi phí kết quả từ quá trình vận hành ảo với chi phí kỹ thuật thấp hơn và không còn cần phải sử dụng nhà máy như một môi trường thử nghiệm. Ông cũng dự đoán trước nhanh hơn độ tăng tốc của thu nhập.
Trên đây chỉ là hai ví dụ về việc bằng cách nào mà chu trình sản xuất kỹ thuật số đã giúp cho các nhà sản xuất vận hành hiệu quả với năng suất cao. Các chu trình khác bao gồm thiết kế cơ sở sản xuất và tối ưu hóa, nơi có thể đạt được các mức tăng đáng kể về hiệu quả sản xuất, hay quản lý chất lượng, nơi các sự cải thiện cao hơn nữa được xác định, phân tích và chia sẻ dữ liệu về chất lượng sản phẩm trên toàn bộ hệ thống của doanh nghiệp.
Trong khi ngành công nghiệp sản xuất chia sẻ một cách công bằng những giai đoạn khủng hoảng những năm vừa qua, số liệu thống kê được biên soạn bởi Hiệp hội Công nghệ sản xuất và Hiệp hội Mỹ Nhà phân phối máy công cụ, cho thấy vào tháng 11 năm 2010, cho thấy rằng tiêu thụ công nghệ sản xuất đã tăng 82,7%. Đó là một chỉ số tốt mà dựa vào đó công ty của các bạn có thể mạnh dạn tăng khối lượng sản xuất và giới thiệu các dòng sản phẩm mới. Vì thế mà với tất cả những dòng sản phẩm mới và những nguồn cập nhật khác nhau, câu hỏi bây giờ thực sự là “Bạn có đang ở trên con tàu công nghệ sản xuất kỹ thuật số?” Điều đó gần như là hiển nhiên đối với các công ty sản xuất chất lượng cao như P&G và TKSE. Đây là thời điểm để bạn có một tấm vé cho riêng mình!