Sản xuất đang chuyển từ máy móc biệt lập và thu thập dữ liệu thủ công sang dữ liệu được kếtnối-hệ thống sản xuất định hướng. Sự chuyển đổinày thường gắn liền với Côngnghiệp 4.0, cuộc cách mạng côngnghiệp lần thứ tư,nơi máy móc, cảm biến, phần mềm và conngười giao tiếp qua mạng kỹ thuật số.

Đối với gia công CNC, Côngnghiệp 4.0 không chỉ đơn giản là thay thế các máy móc thông thường bằng thiết bị mới hơn. Đó là việc kếtnối toàn bộ quy trình sản xuất để có thể thu thập, phân tích và sử dụng dữ liệu sản xuấtnhằm đưa ra quyết định tốt hơn. Máy CNC được kếtnối, Internet vạn vật côngnghiệp (IIoT) thiết bị,nền tảng đám mây, thực tế-giám sát thời gian và phân tích dữ liệu tự động đangngày càng trở thành một phần quan trọng của sản xuất chính xác hiện đại.

Côngnghiệp 4.0 đề cập đến sự tích hợp của côngnghệ kỹ thuật số với các quy trình sản xuất vật lý. Cácnhà máy truyền thống thường hoạt động thông qua các hệ thống riêng biệt: máy CNC sản xuất các bộ phận,người vận hành ghi lại thông tin sản xuất, bộ phận chất lượng kiểm tra sản phẩm vàngười quản lý xem xét dữ liệu sản xuất sau đó.

Trong môi trường Côngnghiệp 4.0, các quy trìnhnày có thể được kếtnối.

Máy móc có thể thông báo trạng thái hoạt động, cảm biến có thể thu thập dữ liệu sản xuất, phần mềm có thể giám sát hiệu suất thiết bị và đám mây hoặc biên-hệ thống máy tính có thể xử lý thông tin gầnnhư theo thời gian thực. Điềunày tạo ra một hệ sinh thái sản xuất được kếtnối, trong đó thông tin sản xuất có thể di chuyển giữa máy móc, hệ thống phần mềm và conngười.

Đối với gia công CNC, điềunày cónghĩa là thông tinnhư sử dụng máy, trạng thái trục chính,nhiệt độ, độ rung, tình trạng dụng cụ, thời gian chu kỳ và tiến độ sản xuất có thể được theo dõi bằng kỹ thuật số thay vì dựa hoàn toàn vào hồ sơ thủ công.

các Internet vạn vật (IoT) cung cấp một trongnhững côngnghệ then chốt đằng sau sản xuất thông minh. Trongnhà máy CNC, các cảm biến và hệ thống liên lạc có thể thu thập thông tin từ máy móc và chuyểnnó sangnền tảng giám sát hoặc phân tích.

Ví dụ: cảm biến có thể giám sát:

· Nhiệt độ trục chính và độ rung

· Dòng điện động cơ

· Tình trạng vận hành máy

· Điều kiện làm mát

· Độ mòn dụng cụ

· Thời gian chu kỳ

· Tiêu thụnăng lượng

· Cảnh báo và lỗi của máy

Thông tinnày sau đó có thể được truyền qua mạng côngnghiệp đến máy tính cục bộ, thiết bị biên hoặcnền tảng đám mây để phân tích. Nghiên cứu về IIoT-giám sát gia công dựa trên đã khám phá việc sử dụng dữ liệu cảm biến để xác định các biến thể của quy trình và các lỗi tiềm ẩn, trong khi hệ thống đám mây có thể hỗ trợ phân tích và đưa ra quyết định sâu hơn-làm.

Sự thay đổi quan trọng là máy không còn được coi là một đơn vị sản xuất biệt lậpnữa. Nó trở thành một phần của hệ thống thông tin lớn hơn.

Một trongnhững ứng dụng thiết thựcnhất của Côngnghiệp 4.0 là thực-giám sát thời gian sản xuất.

Trong một xưởng sản xuất thông thường,người quản lý sản xuất có thể cần kiểm tra thực tế máy móc hoặc hỏingười vận hành về tiến độ sản xuất. Điềunày có thể gây khó khăn cho việc có được bức tranh chính xác vềnhà máy tại một thời điểm cụ thể.

Các máy được kếtnối có thể cung cấp một cách tiếp cận khác. Bảng điều khiển kỹ thuật số có khảnăng hiển thị máynào đang chạy, máynào không hoạt động, máynào đã dừng do có cảnh báo và quá trình sản xuất đang diễn ranhư thếnào.

Khảnăng hiển thịnày có thể giúpnhà sản xuất xác định vấn đề sớm hơn. Ví dụ:nếu máy dừng độtngột, hệ thống có thể ghi lại sự kiện và cung cấp thông tin chonhân viên sản xuất. Mộtnghiên cứu về IoT-dựa trên hệ thống giám sát máy thông minh cho thấy thực tế-thông tin về cỗ máy thời gian có thể hỗ trợ lập kế hoạch sản xuất, lập kế hoạch, sử dụng máy móc và quản lý tàinguyên.

thực-giám sát thời gian không loại bỏ thời gianngừng hoạt độngnhưngnó có thể giúp xác địnhnguyênnhân và thời gianngừng hoạt động dễ dàng hơn.

Bảo trì máy là một lĩnh vực quan trọng khác mà IoT có thể mang lại giá trị.

Bảo trì truyền thống thường dựa trên lịch trình cố định hoặc sửa chữa phản ứng. Máy có thể được bảo dưỡng sau một số giờ hoạt độngnhất định hoặc việc bảo trì chỉ có thể diễn ra sau khi xảy ra lỗi.

Với giám sát được kếtnối, việc bảo trìngày càng được hỗ trợ bởi máy thực tế-dữ liệu điều kiện.

Đối với thiết bị CNC, rung động bất thường, thay đổinhiệt độ, dòng điện động cơ hoặc các tín hiệu vận hành khác có thể là dấu hiệu của các vấn đề đang phát triển. Khinhững tín hiệunày được thu thập liên tục, hệ thống phân tích có thể giúp xác định các mô hình bất thường và có khảnăng đưa ra cảnh báo sớm.

Nghiên cứu về IoT-Giám sát tình trạng CNC dựa trên đã kiểm tra việc sử dụngnhiều cảm biến để bảo trì dự đoán, trong khinghiên cứu gần đây hơn đang khám phá điện toán đám mây và cạnh để giám sát tình trạng CNC và công cụ-phân tích hao mòn.

Mục tiêu không chỉ đơn giản là thu thập thêm dữ liệu. Giá trị thực sự đến từ việc biến dữ liệu đó thành thông tin hữu ích cho các quyết định bảo trì và sản xuất.

Côngnghệ đám mây cung cấp một lớp sản xuất thông minh quan trọng khác.

Thay vì chỉ lưu giữ thông tin sản xuất trên từng máy hoặc máy tính cục bộ,nhà sản xuất có thể sử dụngnền tảng được kếtnối để lưu trữ và phân tích dữ liệu trên các tàinguyên sản xuất khácnhau.

Điềunày có thể đặc biệt hữu ích cho các công ty vận hànhnhiều máy móc, dây chuyền sản xuất hoặc địa điểm sản xuất. Thông tin sản xuất có thể được hợpnhất thành một hệ thống chung, cho phép cácnhà quản lý và kỹ sư xem hiệu suất sản xuất mà không cần phải ở bên cạnh mọi máy móc.

Sản xuất trênnền tảng đám mây cũng đã đượcnghiên cứunhư một cách để cung cấp tàinguyên và dịch vụ sản xuất thông qua các hệ thống kỹ thuật số được kếtnối, hỗ trợ linh hoạt hơn và trên-cầu mô hình sản xuất.

Tuynhiên, hệ thống đám mây không phải lúcnào cũng là câu trả lời duynhất. Kiến trúc hiện đạingày càng kết hợp điện toán biên và điện toán đám mây. thời gian-thông tinnhạy cảm có thể được xử lý gần máy, trong khi các bộ dữ liệu lớn hơn và dài hơn-phân tích thuậtngữ có thể được xử lý thông quanền tảng đám mây. Cách tiếp cậnnày có thể giảm độ trễ liên lạc trong khi vẫn duy trì khảnăng phân tích dữ liệu tập trung.

Sản xuất thông minh vượt xa việc giám sát từng máy móc.

Hệ thống Côngnghiệp 4.0 tiên tiến hơn có thể kếtnối các giai đoạn khácnhau của quy trình sản xuất, bao gồm:

CAD/CAM → Kế hoạch sản xuất → Gia công CNC → Kiểm tra chất lượng → Quản lý dữ liệu → Giao hàng tậnnơi

Ví dụ: thông tin sản xuất có thể được kếtnối với lệnh sản xuất, chương trình gia công, kết quả kiểm tra và hồ sơ sản xuất. Điềunày tạo ra khảnăng truy xuấtnguồn gốc tốt hơn trong suốt quá trình sản xuất.

Đối với gia công CNC chính xác, điềunày đặc biệt phù hợp vì chất lượng sản phẩm phụ thuộc vàonhiều yếu tố thay vì chỉ gia công. Lựa chọn vật liệu, dụng cụ, thông số gia công, tình trạng máy, kiểm tra và kiểm soát quy trình đều có thể ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng.

Hệ thống kỹ thuật số được kếtnối có thể giúp việc liên kết dữ liệu sản xuất với các bộ phận, máy móc, lô và kết quả kiểm tra cụ thể trởnên dễ dàng hơn.

Những lợi ích tiềmnăng của việc tích hợp Côngnghiệp 4.0 và IoT có thể đượcnhóm thànhnhiều lĩnh vực.

1. Giảm thời gianngừng hoạt độngngoài kế hoạch

Việc giám sát liên tục có thể giúp xác định các sự cố của máy sớm hơn và cung cấp thông tin tốt hơn về các sự kiệnngừng hoạt động.

2. Sử dụng máy cao hơn

Dữ liệu sản xuất có thể tiết lộ lượng thời gian mà máy móc dành để gia công, chờ đợi, thiết lập hoặc không hoạt động. Thông tinnày có thể giúp cácnhà sản xuất xác định các cơ hội để cải thiện việc sử dụng.

3. Tầmnhìn sản xuất tốt hơn

Người quản lý và kỹ sư có thể lấy thông tin sản xuấtnhanh hơn thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào báo cáo thủ công.

4. Cải thiện kiểm soát chất lượng

Dữ liệu cảm biến và thông tin quy trình có thể hỗ trợ giám sát tình trạng và giúp xác địnhnhững thay đổi trong quy trình có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

5. Dữ liệu-Dựa trên việc ra quyết định

Dữ liệu lịch sử sản xuất có thể giúpnhà sản xuất hiểu các vấn đề tái diễn, so sánh các quy trình và đưa ra quyết định dựa trên thông tin có thể đo lường được thay vì giả định.

Bất chấp tiềmnăng củanó, sản xuất thông minh không chỉ đơn giản là vấn đề kếtnối mọi máy móc với internet.

Một thách thức là khảnăng tương thích thiết bị. Nhiềunhà máy vận hành máy móc từ cácnhà sản xuất khácnhau và các thế hệ khácnhau. Các máy CNC cũ hơn có thể không có khảnăng giao tiếpnhư thiết bị mới hơn, khiến việc tích hợp trởnên phức tạp hơn.

Chi phí là một cânnhắc khác. Cảm biến, cơ sở hạ tầng mạng,nền tảng phần mềm, lưu trữ dữ liệu, anninh mạng và tích hợp hệ thống đều cần được đầu tư.

Ngoài ra còn có một khoảng cách kỹnăng. Triển khai Côngnghiệp 4.0 thành công đòi hỏi kiến ​​thức về gia công cũngnhư tự động hóa, kếtnối mạng, quản lý dữ liệu và phần mềm. Nghiên cứu về giám sát máy thông minh dành cho các doanhnghiệp vừa vànhỏ đã xác định chi phí, chuyên môn kỹ thuật, khảnăng tương tác và bảo mật dữ liệu lànhững thách thức triển khai quan trọng.

Anninh mạng đặc biệt quan trọng vì việc kếtnối máy với mạng sẽ tạo ra các điểm truy cập kỹ thuật số bổ sung. Do đó, các công ty sản xuất cần xem xét việc kiểm soát truy cập, bảo mật mạng, bảo vệ dữ liệu và độ tin cậy của hệ thống khi triển khai các hệ thống sản xuất được kếtnối.

Sự phát triển của Côngnghiệp 4.0 đang dần thay đổi gia công CNC từ một chiếc máy-quá trình tập trung vào một dữ liệu-hệ thống sản xuất được kếtnối.

Môi trường CNC trong tương lai có khảnăng kết hợp các máy được kếtnối, cảm biến IIoT, điện toán biên,nền tảng đám mây, trí tuệnhân tạo, bản sao kỹ thuật số và phân tích tự động. Nghiên cứu gần đây đang khám phá đám mây-dựa trên công cụ sản xuất CNC hợp tác-giám sát hao mòn, tình trạng-lập kế hoạch dựa trên và hỗ trợ quyết định thông minh.

Mục tiêu không phải là làm cho việc sản xuất trởnên phức tạp vì lợi ích riêng củanó. Thay vào đó, mục đích của sản xuất thông minh là làm cho hoạt động sản xuất trởnên hiệu quả hơn. có thểnhìn thấy, đo lường được, có thể dự đoán được và đáp ứng.

Đối với gia công chính xác, trong đó tínhnhất quán, hiệu quả, khảnăng truy xuấtnguồn gốc và độ tin cậy giao hàng là rất quan trọng, Côngnghiệp 4.0 cung cấp một khuôn khổ để kếtnối các yêu cầunày thông qua dữ liệu.

Khi cácnhà máy CNC tiếp tục áp dụng các thiết bị kếtnối và hệ thống sản xuất kỹ thuật số, lợi thế cạnh tranh sẽngày càng không chỉ đến từnăng lực của máy mà còn từ mức độ hiệu quả mànhà sản xuất có thể thu thập, hiểu và hành động dựa trên thông tin sản xuất.