Tự Động Hóa Là Gì? Phân Loại Và Ứng Dụng Của Tự Động Hóa

0
150
tự động hóa

Tự động hóa đang trở thành xu hướng trong thời đại hiện nay và được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp. Qua nhiều thập kỷ, tự động hóa đã phát triển rất nhiều từ đơn giản đến phức tạp. Hãy cùng tìm hiểu những thông tin liên quan đến tự động hóa.

1. Tự động hóa là gì?

Tự động hóa đề cập đến trạng thái của các thiết bị hoặc máy móc được vận hành tự động. Và là bước vượt ra ngoài cơ giới hóa. Trong đó nó đòi hỏi lao động chân tay để thực hiện các chức năng theo cách thủ công. Với việc tự động hóa các thiết bị, lao động thủ công được giảm bớt nhờ sử dụng máy móc tự động và máy tính hỗ trợ. 

Hoạt động của hệ thống tự động hóa được tích hợp với việc sử dụng các yếu tố khác nhau. Ví dụ như hệ thống giác quan, vòng điều khiển phản hồi và các thiết bị kích hoạt tự động. Nhiều lý do của việc đưa quy trình vận hành sang tự động hóa. Như là để tăng năng suất và chất lượng sản phẩm, giảm kiểm tra thủ công/định kỳ. Nâng cao độ an toàn, giảm chi phí sản xuất và thân thiện với người vận hành.

tự động hóa
Tự động hóa được hiểu như thế nào?

Tự động hóa bao gồm rất nhiều ứng dụng khác nhau. Từ bộ điều nhiệt gia dụng điều khiển lò hơi đến hệ thống điều khiển công nghiệp lớn với hàng chục nghìn phép đo đầu vào và tín hiệu điều khiển đầu ra..

Cơ sở toán học của lý thuyết điều khiển được bắt đầu vào thế kỷ 18. Và tự động hóa phát triển nhanh chóng vào thế kỷ 20. Các hệ thống phức tạp chẳng hạn như nhà máy hiện đại, máy bay và tàu thường sử dụng tất cả các kỹ thuật kết hợp này. Lĩnh vực này cung cấp các giải pháp điều khiển mạnh mẽ cho nhiều ứng dụng khác nhau. Như công nghiệp, ô tô, máy bay và điều khiển trong nước,… 

2. Phân loại 

Có nhiều loại hệ thống tự động hóa được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau. Và chúng có những đặc điểm, tính chất đặc trưng. Phụ thuộc vào khu vực ứng dụng và tính chất điều khiển. Các hệ thống tự động này được phân loại thành một số loại tự động hóa sau:

2.1. Tự động hóa cố định

Trong tự động hóa cố định, thiết bị sản xuất được thiết kế theo cách hoạt động liên tục hoặc theo trình tự được cố định. Không đổi bởi cấu hình thiết bị. Mỗi hoạt động đều đơn giản và các chuyển động được yêu cầu có thể là tuyến tính, quay và thậm chí là sự kết hợp của cả hai, chẳng hạn như trục quay. 

Hệ thống này là sự kết hợp và phối hợp nhiều hoạt động thành một thiết bị duy nhất. Và làm cho hệ thống trở nên phức tạp. Các tính năng của hệ thống này cố định là:

  • Đầu tư cho thiết bị được thiết kế riêng cao.
  • Tỷ lệ sản xuất cao.
  • Tính linh hoạt của hệ thống để đáp ứng nhiều loại sản phẩm.
tự động hóa
Dây chuyền sản xuất các thiết bị, sản phẩm

Tự động hóa cố định được sử dụng cho các sản phẩm được sản xuất với số lượng lớn và hệ thống có tốc độ sản xuất cao. Chi phí ban đầu của thiết bị được phân bổ trên một số lượng lớn các đơn vị. Nên chi phí sẽ cao hơn khi so sánh với các loại hình sản xuất khác. Vd: Máy lắp ráp tự động, dây chuyền gia công,…

2.2. Tự động hóa lập trình

Tự động hóa lập trình là những hoạt động được lập trình sẵn. Là một tập hợp các lệnh được mã hóa để hệ thống có thể đọc và giải thích chúng. Các chương trình mới có thể được chuẩn bị và nhập vào thiết bị để sản xuất sản phẩm mới. Một số tính năng đặc trưng cho tự động hóa có thể lập trình là:

  • Đầu tư cao cho các thiết bị đa năng.
  • Tỷ lệ sản xuất thấp so với hệ thống cố định.
  • Linh hoạt đối phó với những thay đổi trong cấu hình sản phẩm.
tự động hóa
Các thiết bị điều khiển bằng công nghệ và các rô bốt công nghiệp

Các hệ thống sản xuất tự động có thể lập trình được sử dụng trong sản xuất số lượng vừa và nhỏ. Các bộ phận hoặc sản phẩm thường được sản xuất theo lô. Để sản xuất từng lô mới của một sản phẩm khác nhau, hệ thống phải được lập trình lại với bộ hướng dẫn máy tương ứng với sản phẩm mới. 

Thiết lập vật lý của máy cũng phải được thay đổi. Những vật dụng phải được gắn vào bàn máy và cũng phải thay đổi cài đặt máy. Thủ tục chuyển đổi này mất thời gian. Do đó, chu kỳ hoạt động bao gồm khoảng thời gian mà quá trình thiết lập và lập trình lại diễn ra. Tiếp theo là khoảng thời gian lô được sản xuất. Ví dụ: Máy công cụ được điều khiển bằng số và rô bốt công nghiệp.

2.3. Tự động hóa linh hoạt

Tự động hóa linh hoạt là một phần mở rộng của tự động hóa có thể lập trình được. Là hệ thống có khả năng tạo ra nhiều loại sản phẩm (hoặc bộ phận). Mà hầu như không mất thời gian cho việc chuyển đổi từ sản phẩm này sang sản phẩm khác. 

tự động hóa
Hệ thống linh hoạt có thể tiết kiệm được nhiều thời gian

Do đó, hệ thống có thể tạo ra nhiều tổ hợp và lịch trình sản phẩm khác nhau thay vì yêu cầu chúng được sản xuất theo từng lô riêng biệt. Các tính năng có thể được tóm tắt như sau:

  • Mức đầu tư cao cho một hệ thống được thiết kế riêng. 
  • Sản xuất liên tục các hỗn hợp sản phẩm khác nhau.
  • Tỷ lệ sản xuất ở mức trung bình. 
  • Tính linh hoạt để đối phó với các biến thể thiết kế sản phẩm.

Các tính năng này cho phép hệ thống sản xuất tự động tiếp tục sản xuất mà không có thời gian chết giữa các lô, đây là đặc điểm của hệ thống này. Do đó, thời gian cần thiết để lập trình cho công việc tiếp theo không làm gián đoạn quá trình sản xuất của công việc hiện tại. 

Những tiến bộ trong công nghệ hệ thống máy tính chịu trách nhiệm phần lớn cho khả năng lập trình này trong tự động hóa linh hoạt. Thay đổi thiết lập vật lý giữa các bộ phận được thực hiện bằng cách thực hiện chuyển đổi ngoại tuyến và sau đó chuyển nó vào vị trí đồng thời khi bộ phận tiếp theo vào vị trí để xử lý. 

3. Ưu và nhược điểm 

3.1. Ưu điểm

3.1.1. Tổng quan

Có lẽ lợi thế được trích dẫn nhiều nhất của tự động hóa trong công nghiệp là nó gắn liền với sản xuất nhanh hơn và chi phí lao động rẻ hơn. Một lợi ích khác có thể là nó thay thế công việc nặng nhọc, thể chất hoặc đơn điệu dễ gây nhàm chán. 

Ngoài ra, các nhiệm vụ diễn ra trong môi trường nguy hiểm hoặc vượt quá khả năng của con người có thể được thực hiện bởi máy móc. Vì máy móc có thể hoạt động ngay cả dưới nhiệt độ khắc nghiệt hoặc trong bầu khí quyển có chất phóng xạ hoặc độc hại. Chúng cũng có thể được duy trì bằng các kiểm tra chất lượng đơn giản. 

Tuy nhiên, tại thời điểm hiện tại, không phải tất cả các tác vụ đều có thể được tự động hóa. Và một số tác vụ sẽ tốn kém hơn những tác vụ khác. Chi phí ban đầu của việc lắp đặt máy móc trong cài đặt xuất xưởng là cao. Nên việc không duy trì hệ thống có thể dẫn đến việc thất thoát sản phẩm.

Hơn nữa, một số nghiên cứu dường như chỉ ra rằng tự động hóa công nghiệp có thể gây ra những ảnh hưởng xấu ngoài các mối quan tâm về hoạt động, bao gồm dịch chuyển công nhân do mất việc làm và tổn hại đến môi trường.

tự động hóa
Các máy móc đang dần thay thế con người làm những việc nặng nhọc

3.1.2. Những ưu điểm chính

  • Tăng sản lượng và năng suất.
  • Cải thiện chất lượng hoặc tăng khả năng dự đoán về chất lượng, tính nhất quán của các quy trình hoặc sản phẩm.
  • Giảm chi phí và nhân công trực tiếp của con người.
  • Có thể hoàn thành các công việc đòi hỏi độ chính xác cao.
  • Giảm một số chấn thương nghề nghiệp (ví dụ: lưng ít bị căng hơn khi nâng vật nặng).
  • Giảm thời gian vận hành và thời gian xử lý công việc đáng kể.
  • Giải phóng người lao động để đảm nhận các vai trò khác.
  • Cung cấp các công việc cấp cao hơn trong việc phát triển, triển khai, bảo trì và chạy các quy trình tự động.

3.2. Nhược điểm

3.2.1. Những nhược điểm chính là

  • Các mối đe dọa/lỗ hổng bảo mật có thể xảy ra do khả năng mắc lỗi tương đối cao hơn.
  • Không lường trước được hoặc chi phí tăng quá mức.
  • Bố trí công nhân do thay thế công việc.
  • Công nghệ hiện tại không thể tự động hóa tất cả các tác vụ mong muốn.
  • Nhiều hoạt động sử dụng tự động hóa có số vốn đầu tư lớn và sản xuất ra khối lượng sản phẩm lớn. Khiến cho việc trục trặc trở nên vô cùng tốn kém và tiềm ẩn nguy cơ. Do đó, cần có một số nhân sự để đảm bảo rằng toàn bộ hệ thống hoạt động bình thường và sự an toàn cũng như chất lượng sản phẩm được duy trì.
  • Khi một quy trình ngày càng sử dụng nhiều máy móc. Điều đó ngày càng có ít lao động được tiết kiệm hoặc cải tiến chất lượng để đạt được. Đây là một ví dụ về cả lợi nhuận giảm dần và hàm logistic.
tự động hóa
Tự động hóa còn nhiều hạn chế lớn

3.2.2. Tuy nhiên

Ngoài ra con người vẫn đóng vai trò quan trọng trong các quy trình công nghiệp hiện nằm ngoài phạm vi của tự động hóa. Khả năng nhận dạng mẫu, hiểu ngôn ngữ và sản xuất ngôn ngữ ở cấp độ con người vượt xa khả năng của các hệ thống máy tính và cơ khí hiện đại. 

Các nhiệm vụ yêu cầu đánh giá chủ quan hoặc tổng hợp dữ liệu cảm quan phức tạp, chẳng hạn như mùi hương và âm thanh, cũng như các nhiệm vụ cấp cao như lập kế hoạch chiến lược, yêu cầu chuyên môn của con người.

Trong nhiều trường hợp, việc sử dụng con người tiết kiệm chi phí hơn so với các cách tiếp cận máy móc ngay cả khi có thể tự động hóa các nhiệm vụ công nghiệp. Ngoài ra, lĩnh vực này còn giúp con người có thể làm việc tiết kiệm thời gian và làm được những công việc nặng nhọc hoặc trong môi trường nguy hiểm.

Tự động hóa đang là xu hướng phát triển không có dấu hiệu chậm lại. Công nghệ này tiếp tục sẽ thúc đẩy các tổ chức để đạt được hiệu quả và hiệu suất ngày càng cao. Để duy trì tính cạnh tranh trong thị trường, người làm kinh doanh sẽ muốn trở thành một trong những người đi đầu trong việc triển khai tự động hóa.

BÌNH LUẬN

Vui lòng nhập bình luận của bạn
Vui lòng nhập tên của bạn ở đây