CHLB ĐỨC – Tại khoa máy công cụ và hệ thống điều khiển thuộc đại học kỹ thuật Kaiserslautern (WSKL – Technical university of Kaiserslautern), có một máy phay trông rất bình dị: lớp vỏ bằng gang với màu xanh đặc trưng, những tấm thép đúc và mẫu thiết kế tinh giản của những năm 1950.

Tuy nhiên, phía sau lớp vỏ máy truyền thống đó là một phần của tương lai, một cỗ máy từng được vận hành hoàn toàn thủ công, nay đã được kết nối mạng kỹ thuật số và thực hiện các nhiệm vụ với sự hỗ trợ của công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI – artificial intelligence), gần như không cần đến sự lập trình của con người.

Đây là một ví dụ điển hình về cách các nhà máy sản xuất lâu đời có thể chuyển đổi thành những hệ thống máy tự động, hiệu quả và bền vững thông qua quá trình hiện đại hóa có mục tiêu.

Nhiều máy móc công nghiệp tại CHLB Đức đã có tuổi đời hàng thập kỷ nhưng vẫn bền bỉ về mặt kỹ thuật. Chúng ra đời từ thời kỳ mà dữ liệu CAD (*) lẫn hệ thống điều khiển kỹ thuật số đều chưa tồn tại. Chiếc máy phay tại trường đại học Kaiserslautern cũng thuộc thế hệ này. Ban đầu, các kỹ thuật viên phải lập trình thủ công từng bước một, một quy trình tốn nhiều công sức, dễ xảy ra sai sót và mất nhiều thời gian.
(*) Dữ liệu CAD (computer-aided design): hay thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính, là các tệp tin kỹ thuật số chứa thông tin về hình dáng, kích thước và cấu trúc của một vật thể hoặc hệ thống.

Ngày nay, hệ thống máy công cụ này được trang bị các động cơ, cảm biến và cơ chế điều khiển dựa trên phần mềm hiện đại. Những thao tác trước đây phải điều chỉnh thủ công bằng tay quay, nay đã được đảm nhiệm bởi kỹ thuật số song sinh (*), có khả năng nắm bắt chính xác cách thức vận hành của máy cũng như các lực tác động trong quá trình làm việc.
(*) Kỹ thuật số song sinh (digital twin) của máy công cụ: là một mô hình kỹ thuật số, đại diện chính xác cho một chiếc máy công cụ cụ thể (như máy phay CNC, máy tiện, máy cắt laser,…) đang vận hành, và kết nối trực tiếp với máy thật thông qua dữ liệu.

Ông Patrick Kremser, nhà nghiên cứu tại đại học Kaiserslautern và là người đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát triển, chia sẻ: “Chúng tôi muốn chứng minh rằng ngay cả một cỗ máy đã tồn tại hàng thập kỷ, vẫn có thể được nâng cấp kỹ thuật số.” 

Kỹ thuật số song sinh – cuộc cách mạng vô hình
Kỹ thuật số song sinh, một phiên bản kỹ thuật số của máy, chính là trung tâm của quá trình hiện đại hóa. Không chỉ mô phỏng chuyển động và tải trọng, hệ thống này còn tự động thực thi các lệnh sản xuất.

Những công việc trước đây mất nhiều ngày và giờ, nay hoàn thành chỉ trong vài phút: trong phần mềm CAD, công nhân chỉ cần thay đổi một hốc hoặc một lỗ khoan, phần mềm sẽ lập tức chuyển đổi thay đổi chế độ phay phù hợp.

Trước khi máy bắt đầu vận hành thực tế, toàn bộ quy trình được mô phỏng với độ chính xác đến từng milimét. Nhờ vậy, hệ thống có thể sớm phát hiện những nguy cơ va chạm của dụng cụ, ước tính mức năng lượng tiêu thụ cũng như thời gian gia công cần thiết.

Ông Kremser nhấn mạnh lợi thế của giải pháp này: “Chúng tôi chứng minh khả năng vận hành của một ý tưởng trong môi trường kỹ thuật số trước tiên, sau đó máy mới tiến hành gia công thực tế. Điều này giúp tiết kiệm đáng kể thời gian, chi phí và vật liệu.”

Cải tạo, nâng cấp thay vì đầu tư xây dựng mới
Một hệ thống gia công CNC (computer numerical control) mới có chi phí đến hàng chục nghìn euro và thường được khấu hao trong nhiều thập kỷ. Vì vậy, không ít doanh nghiệp tỏ ra dè dặt trước những khoản đầu tư như vậy, đặc biệt trong tình hình các máy móc hiện hữu vẫn đang vận hành ổn định và đáng tin cậy.

Chính vì điều này, đại học Kaiserslautern đã phát huy vai trò của mình trong việc cải tạo và nâng cấp có mục tiêu, nhằm giúp những máy công cụ chuyên dụng đã 60-70 năm tuổi lấy lại năng lực cạnh tranh. Giải pháp này đang nhận nhiều sự quan tâm từ ngành công nghiệp: nhiều doanh nghiệp sản xuất máy chuyên dụng đã chủ động liên hệ, trong tình hình nhiều hệ thống cũ không còn được sản xuất hoặc đơn giản là không còn đáp ứng yêu cầu vận hành.

Ông Kremser đã nói rằng: “Hiện đại hóa là một khoản đầu tư xứng đáng và trong nhiều trường hợp, đó là lựa chọn khả thi duy nhất. Để duy trì năng lực cạnh tranh, các doanh nghiệp không nhất thiết phải đầu tư xây dựng cả một nhà máy mới. Họ có thể chỉ cần nâng cấp kỹ thuật số cho các máy móc hiện có. Chúng tôi đồng hành và hỗ trợ các doanh nghiệp trong suốt quá trình này.”

Để xem các tin bài khác về “Kỹ thuật số”, vui lòng nhấn vào đây.

 

Nguồn: Hannover Messe

Lưu ý: 

Để xem và khai thác hiệu quả nội dung của video clip nói trên (từ YouTube/ một dịch vụ của Google), Quý vị có thể thực hiện các bước sau:
1. Nếu tốc độ internet nhanh, có thể mở chế độ xem toàn màn hình bằng cách nhấn vào khung [ ] tại góc phải (phía dưới góc phải của video)
2. Chọn chế độ hình ảnh tốt nhất của đoạn video, hãy click vào hình bánh xe răng cưa và chọn chất lượng cao hơn (hoặc HD) theo ý muốn
3. Để hiển thị nội dung phụ đề, nhấn vào nút biểu tượng phụ đề [cc]. Một số video không có chức năng này sẽ không có biểu tượng phụ đề.
4. Quý vị có thể nghe hiểu tiếng Anh và có nhu cầu chia sẻ thông tin đến cộng đồng, hãy hỗ trợ techMAG biên dịch nội dung video và gửi cho chúng tôi để có cơ hội đăng thông tin lên technologyMag.net