Ngành công nghiệp gia công kim loại dạng tấm (*) đang trải qua một sự chuyển đổi mang tính đột phá, chuyển từ các phương pháp truyền thống, sử dụng nhiều nhân công sang tự động hóa và robot tiên tiến. Nhu cầu về hiệu quả, độ chính xác và tính linh hoạt cao hơn đang thúc đẩy sự phát triển này.
(*) Công nghiệp gia công kim loại dạng tấm: là việc gia công các tấm kim loại phẳng và mỏng (thường là thép, nhôm, inox, đồng, …) thành các sản phẩm hoặc cấu trúc kim loại hoàn chỉnh.

Đối với các doanh nghiệp chế tạo, điều quan trọng để khai thác hoàn toàn sức mạnh của tự động hóa nằm ở một yếu tố then chốt: sự tích hợp. Nhưng tích hợp có nghĩa là gì, và tại sao nó lại quan trọng đến vậy? Về bản chất, tích hợp đảm bảo tất cả các thành phần của một hệ thống tự động hoạt động một cách hài hòa, và liền mạch. Nó không chỉ là việc kết nối các máy móc với nhau – mà còn là việc tạo ra một hệ sinh thái được điều phối tốt, nơi phần cứng, phần mềm và con người cộng tác với nhau một cách hiệu quả.

Một điều ưu tiên và quan trọng là thiết kế của giao diện người dùng (user interface) cần dễ học, dễ sử dụng và nhất quán trên tất cả các loại máy móc và tất cả các ứng dụng phần mềm. Giao diện được thiết kế tốt sẽ giúp công nhân tăng năng suất, giảm lỗi và thúc đẩy hiệu quả tổng thể sản xuất. Phần mềm trực quan (*) giúp khai phá tiềm năng của các công nghệ mới, như cảm biến tiên tiến, hệ thống thị giác và công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI), bằng cách chuyển đổi các công cụ phức tạp thành các giải pháp mạnh mẽ, và thân thiện với con người. Trong nền kinh tế năng động ngày nay, việc áp dụng các công nghệ tiên tiến không còn là tùy chọn nữa, mà là điều cần thiết để duy trì khả năng cạnh tranh. Các hệ thống thông minh hơn, hiệu quả hơn đang định hình lại cách thức hoạt động của các doanh nghiệp chế tạo, mang lại năng suất và tính linh hoạt được nâng cao đồng thời giảm thiểu lỗi, lãng phí tài nguyên và chi phí sản xuất.
(*) Trực quan: dễ hiểu, dễ dùng ngay từ cái nhìn đầu tiên mà không cần hướng dẫn chi tiết. 

Động lực thúc đẩy tự động hóa trong ngành công nghiệp gia công kim loại dạng tấm là gì?
Tự động hóa đang cách mạng hóa ngành công nghiệp gia công kim loại dạng tấm, mang lại những lợi ích có tính chuyển đổi giúp cải thiện cả hoạt động và kết quả sản xuất:
– Tăng hiệu quả: tự động hóa giúp hợp lý hóa quy trình bằng cách loại bỏ các tác vụ mang tính thủ công lặp lại thường xuyên, cho phép quy trình sản xuất nhanh hơn và nhất quán hơn.

– Năng suất cao hơn: máy móc tự vận hành không mệt mỏi, tăng sản lượng và đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng một cách dễ dàng.

– Chất lượng vượt trội: hệ thống được thiết kế chính xác đảm bảo kết quả nhất quán, chính xác với sai số tối thiểu, từ đó giúp nâng cao tiêu chuẩn sản phẩm.

– Tính linh hoạt được cải thiện: các giải pháp tự động thích ứng nhanh chóng với các yêu cầu thay đổi của thị trường, cho phép các dây chuyền sản xuất đáp ứng các sở thích có tính thay đổi của khách hàng và xu hướng của ngành.

– Ra quyết định thông minh hơn: các hệ thống kỹ thuật số tích hợp cung cấp dữ liệu phân tích theo thời gian thực, biến dữ liệu thành thông tin chi tiết để người quản lý có thể hành động kịp thời, giúp tối ưu hóa sản xuất và đảm bảo các quyết định dựa trên dữ liệu chính xác.

Tính mô-đun (*) là nền tảng của sự tích hợp liền mạch
Sự tích hợp được bắt đầu với những máy móc được thiết kế dưới dạng các mô-đun thông minh, được chế tạo tinh vi. Nói cách khác, tích hợp không phải là việc hợp nhất các thành phần thành một tổng thể không thể phân biệt được – mà là việc kết nối những bộ máy riêng lẻ được thiết kế cơ bản để chúng hoạt động hài hòa với các mô-đun khác và với toàn bộ hệ sinh thái.
(*) Tính mô-đun (modularity): là khả năng chia nhỏ hệ thống thành các phần có chức năng độc lập, có thể lắp ráp, kết hợp, thay thế và nâng cấp một cách dễ dàng. Cách tiếp cận này giúp tăng tính linh hoạt trong vận hành, bảo trì, và sửa chữa.

Trong ngành công nghiệp gia công kim loại dạng tấm, tính mô-đun là yếu tố then chốt để xây dựng các hệ thống có khả năng thích ứng và mở rộng. Tính mô-đun cho phép các doanh nghiệp bắt đầu quá trình tự động hóa của họ với các máy móc độc lập và phát triển dần dần khi nhu cầu và nguồn lực của họ tăng lên, để cuối cùng triển khai các hệ thống hoàn toàn tự động.

Phương pháp tiếp cận mô-đun này cho phép các doanh nghiệp thích ứng với những biến động của thị trường, nhu cầu theo mùa và những vấn đề bất ngờ xảy đến, biến nó thành một chiến lược không thể thiếu cho các hoạt động chuẩn bị cho tương lai. Đồng thời hệ thống mô-đun cũng đơn giản hóa việc nâng cấp và tích hợp công nghệ mới, thúc đẩy cải tiến liên tục và duy trì lợi thế cạnh tranh của doanh nghiệp.

Tích hợp tất cả về chung một luồng thông tin
Sức mạnh thực sự của tự động hóa nằm ở khả năng tạo ra dòng chảy thông tin liền mạch trong sản xuất và thông tin.
– Khả năng tương tác giữa các thiết bị trong quy trình sản xuất: Để đạt hiệu suất tối đa, các máy móc gia công kim loại dạng tấm cần kết nối liền mạch với các máy móc đầu vào và đầu ra, cũng như các hệ thống xử lý vật liệu như băng tải, xe tự lái AGV (automation guided vehicle) (*) và robot. Khả năng tương tác này đảm bảo dòng di chuyển của vật liệu được thông suốt, không bị gián đoạn, loại bỏ tắc nghẽn, giảm thời gian ngừng hoạt động và tối ưu hóa năng suất tổng thể.
(*) Xe tự lái AGV: là loại xe sử dụng các công nghệ dẫn đường để vận chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu đến những địa điểm đã được đánh dấu sẵn, mà không cần đến sự can thiệp của con người.

– Tích hợp phần mềm và luồng thông tin: Trong môi trường nhà máy 4.0 (*), luồng thông tin cũng quan trọng như luồng vật liệu. Máy móc thông minh, quy trình kết nối, giao tiếp hai chiều và dữ liệu thời gian thực cần kết hợp với nhau trong một hệ sinh thái số gắn kết. Tích hợp phần mềm hoàn hảo cho phép vận hành hợp lý, bảo trì dự đoán, giám sát từ xa và ra quyết định dựa trên dữ liệu – giúp tăng cường và nâng cao năng suất, giảm chi phí, tăng tính linh hoạt, độ tin cậy và chất lượng.
(*) Nhà máy 4.0 (nhà máy thông minh): là mô hình sản xuất hiện đại, được xây dựng dựa trên các thành tựu của cách mạng công nghiệp 4.0. Đây là một nhà máy sản xuất số hóa và kết nối cao, nơi các hệ thống, máy móc, và sản phẩm giao tiếp với nhau để tự động thu thập dữ liệu, tự học hỏi, tự điều chỉnh và tối ưu hóa toàn bộ quy trình sản xuất trong thời gian thực.

Khả năng sử dụng HMI trên dây chuyền sản xuất
Giao diện người – máy (HMI – human-machine interface) thống nhất, tính chất trực quan của các máy móc trên dây chuyền sản xuất đóng vai trò là điểm then chốt trong một hệ sinh thái phần mềm tích hợp. Một HMI được thiết kế tốt cần thân thiện với người dùng, đơn giản và dễ điều hướng.

Máy đột kết hợp laser của tập đoàn Prima Power (phía trên) và máy đột kết hợp dao cắt (phía dưới) có giao diện người dùng thống nhất, cho phép công nhân dễ dàng chuyển đổi giữa các máy. Trên cả hai máy, bảng điều khiển bên phải chứa các nút điều khiển chức năng máy, bảng điều khiển giữa cho phép truy cập vào tháp pháo để thiết lập dụng cụ, và bảng điều khiển bên trái hiển thị danh sách chương trình. Các nút ở phía bên trái cho phép truy cập trực tiếp vào tất cả các máy trên dây chuyền sản xuất.

– Dễ học: Giao diện cần trực quan, cho phép nhân sự mới nhanh chóng hiểu các chức năng trong quá trình đào tạo ban đầu. Các quy ước thiết kế, bố cục và chức năng thống nhất trên tất cả các thiết bị đảm bảo công nhân có thể dễ dàng học cách vận hành các máy móc khác, với thời gian học ngày càng ngắn hơn cho mỗi thiết bị mới.

– Dễ sử dụng: Khi công nhân đã thành thạo, giao diện người – máy (HMI) sẽ duy trì hiệu quả cao cho các tác vụ hàng ngày. Hệ thống cần hỗ trợ công việc một cách hiệu quả, không phát sinh lỗi, cho phép công nhân thực hiện nhiệm vụ mà không bị cản trở bởi các giao diện phức tạp.

– Tính nhất quán: trong thiết kế giao diện người dùng (UI – user interface) trên tất cả các thiết bị, tính nhất quán là một yếu tố thiết yếu nhưng thường bị đánh giá thấp. Một giao diện HMI được chuẩn hóa cho phép công nhân chuyển đổi dễ dàng giữa các máy móc khác nhau, giúp họ quản lý nhiều máy móc – hoặc thậm chí toàn bộ dây chuyền sản xuất – một cách dễ dàng hơn và ít lỗi hơn.

Hơn nữa, thiết kế nhất quán hỗ trợ đào tạo chéo hiệu quả, cho phép các nhóm nhanh chóng thích ứng với những thách thức về lực lượng lao động, chẳng hạn như vắng mặt hoặc thiếu hụt lao động. Điều này đảm bảo hoạt động linh hoạt, không bị gián đoạn và tăng cường khả năng phục hồi tổng thể của quy trình sản xuất.

Hệ sinh thái số thông minh hơn, và kết nối hơn
Trong gia công kim loại dạng tấm tự động, máy móc tại nhà máy, cùng với giao diện người – máy, đóng vai trò là trung tâm của quy trình sản xuất. Tuy nhiên, những máy móc này không hoạt động riêng lẻ mà được tích hợp liền mạch vào một mạng lưới rộng lớn hơn các quy trình kinh doanh và kỹ thuật. Với sự chuyển dịch sang nhà máy 4.0, mọi khía cạnh của doanh nghiệp, từ quản lý đơn hàng, lập kế hoạch và lập trình sản xuất đến phân tích kinh doanh, đang phát triển để trở nên thông minh hơn, hiệu quả hơn và được kết nối liền mạch.

– Lập kế hoạch sản xuất: Một hệ sinh thái kỹ thuật số mạnh mẽ là yếu tố then chốt cho việc lập kế hoạch sản xuất hiệu quả trong ngành gia công kim loại dạng tấm. Bằng cách tích hợp liền mạch với hệ thống lập kế hoạch nhu cầu vật liệu – MRP (material requirements planning), và hệ thống hoạch định Tài nguyên doanh nghiệp – ERP (enterprise resource planning), cho phép giao tiếp hai chiều, các doanh nghiệp sản xuất có thể tinh giản hoạt động để đạt hiệu quả tối đa.

Phần mềm hiện đại tự động tạo ra các tổ sản xuất và chương trình sản xuất dựa trên đơn hàng, như thông số kỹ thuật của bộ phận, vật liệu và số lượng. Hệ thống cần tính đến thời hạn và tình trạng sẵn sàng của máy móc để đảm bảo lập lịch trình hiệu quả và tối ưu.

Công nghệ song sinh kỹ thuật số đang cách mạng hóa ngành gia công kim loại, bằng cách cho phép thực hiện các mô phỏng để kiểm tra và tối ưu hóa quy trình, thiết kế và thiết bị trước khi bắt đầu sản xuất

– Lập trình Sản xuất: Các công cụ lập trình tiên tiến rất cần thiết để tự động hóa các tác vụ quan trọng trên máy laser 2D và 3D, máy đột dập, máy cắt và máy uốn. Phần mềm tiên tiến tự động xử lý các mô hình CAD 3D, triển khai thiết kế và tạo đường chạy dao và chương trình sản xuất. Các tính năng như xử lý tham số rất quan trọng đối với các ngành công nghiệp yêu cầu các chi tiết tùy chỉnh hoặc có kích thước thay đổi.

Quy trình làm việc dựa trên ngoại lệ là một khả năng quan trọng khác, cho phép các lập trình viên CAD/CAM chỉ can thiệp khi cần thiết, như việc xử lý các vấn đề về dụng cụ đặc biệt hoặc các thay đổi trong thiết kế. Phương pháp này giúp tăng cường hiệu suất, đồng thời giảm sự phụ thuộc vào việc lập trình thủ công tốn nhiều công sức và dễ xảy ra lỗi.

– Giám sát, báo cáo và phân tích: Khả năng hiển thị theo thời gian thực về hiệu suất máy móc và tình trạng sản xuất là rất quan trọng, các công cụ giám sát và báo cáo toàn diện là yếu tố thiết yếu cho một hệ sinh thái số hiệu quả. Các bảng điều khiển tùy chỉnh và công cụ trực quan hóa dữ liệu giúp mang đến thông tin chuyên sâu cho nghiệp vụ kinh doanh. Các tính năng báo cáo tự động sẽ chuyển tiếp dữ liệu sản xuất trở lại các hệ thống ERP/ MRP, tạo ra một quy trình khép kín, giúp giải phóng năng lực cho các đơn hàng mới.

Việc kiểm tra chất lượng cũng cần được tự động hóa, với các hệ thống có khả năng điều chỉnh các thao tác, như góc uốn, để đảm bảo độ chính xác. Hơn nữa, nền tảng này cần được hỗ trợ tích hợp với thiết bị của bên thứ ba, cho phép giám sát và lập lịch thống nhất trên toàn bộ dây chuyền sản xuất, bao gồm tất cả các máy móc chế biến và thiết bị xử lý vật liệu.

Kiểm soát góc. Tập đoàn Prima Power cung cấp hệ thống API (advanced profile inspection), kiểm tra cấu hình nâng cao, là một camera để kiểm tra hình ảnh và tự động hiệu chỉnh chi tiết để quản lý việc hiệu chỉnh góc theo thời gian thực

– Giám sát và hỗ trợ từ xa của nhà cung cấp
Sản xuất hiện đại không chỉ đơn thuần là kết nối thiết bị sản xuất và phần mềm trong nội bộ một nhà máy, mà còn là xây dựng sự hợp tác liền mạch với các doanh nghiệp cung cấp. Để đạt được điều này, các doanh nghiệp cung cấp thiết bị và phần mềm cần có quyền truy cập dữ liệu theo thời gian thực để phục vụ cho việc giám sát và chẩn đoán từ xa.

Mức độ tích hợp này cho phép khắc phục sự cố nhanh hơn và bảo trì chủ động, đảm bảo hoạt động sản xuất duy trì hiệu quả, đáng tin cậy và không bị gián đoạn. Ngoài ra, khả năng truy cập từ xa vào hệ sinh thái kỹ thuật số cho phép các doanh nghiệp cung cấp hỗ trợ khách hàng trong việc tối ưu hóa hoạt động, hợp lý hóa quy trình làm việc và đạt được kết quả nhất quán.

Tương lai của ngành gia công kim loại
Ngành công nghiệp gia công kim loại dạng tấm đang chuyển đổi, với tự động hóa và robot dẫn đầu xu hướng hướng đến hiệu quả và độ chính xác cao hơn. Nhưng yếu tố thực sự tạo nên bước ngoặt chính là sự tích hợp – xây dựng các hệ thống liền mạch, nơi máy móc, phần mềm và con người làm việc hài hòa cùng nhau. Các giao diện trực quan làm cho các công cụ phức tạp trở nên đơn giản và mạnh mẽ. Nắm bắt những đổi mới này chính là chìa khóa để luôn dẫn đầu và phát triển mạnh mẽ trong thị trường đang thay đổi nhanh chóng hiện nay.

Để xem các tin bài khác về “Gia công kim loại”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Metalworking World Magazine