Máy thông minh cần Kỹ thuật thông minh

Cho dù bạn gọi nó là Internet of Things (IoT), Industrie 4.0 hay độ tuổi của máy số, rõ ràng chúng ta đang bước vào một cuộc cách mạng công nghiệp mới. Trong thị trường máy móc công nghiệp, tác động của công nghệ mới sẽ được sản xuất trên máy vi tính – với các dây chuyền sản xuất có máy thông minh, kết nối và phức tạp hơn. Mirko Bäcker, giám đốc tiếp thị EMEA, kỹ sư sản xuất, Siemens PLM Software.

Khách hàng có nhu cầu Khác

Những ai trong chúng ta nhớ thương hiệu Terminator sẽ nhớ lại cảnh quay của Terminator 2 khi một nhà thiết kế từ Cyberdyne Systems nhận ra rằng máy móc đã trở nên tự nhận thức.

Mặc dù chúng tôi không phải là điểm đặc biệt, nhưng máy móc ngày càng trở nên thông minh hơn với khả năng tự động làm nhiều việc hơn. Đi dây chuyền sản xuất nước hoa. Hiện nay máy có thể hoạt động tự động và liên tục, thay đổi nội dung của chai và nhãn của chúng, dựa trên hướng dẫn kỹ thuật số.

Trong tương lai, máy móc cũng sẽ trở thành một phần của dây chuyền sản xuất tích hợp – sử dụng cảm biến, kết nối qua internet – để cung cấp dữ liệu theo thời gian về tiến độ sản xuất và tình trạng của các máy. Ví dụ, máy móc sẽ có thể giám sát tình trạng của chúng, bao gồm các biến như nhiệt độ, hiệu suất thủy lực và áp suất.

Họ sẽ tự động cờ bất thường cho các kỹ sư có thể khắc phục vấn đề trước khi nó trở thành một sự cố lớn và đắt tiền. Dữ liệu thu thập từ máy móc sẽ là một phần của hệ sinh thái dữ liệu rộng hơn với công nghệ như thiết bị truyền động, cảm biến, máy quay video không dây và đầu đọc RFID trong các nhà máy cung cấp thông tin liên tục từ dây chuyền sản xuất.

Dữ liệu này, được phân tích và xử lý trong đám mây, sẽ cung cấp thông tin hoạt động tốt hơn về người và máy – có thể đưa ra quyết định tốt hơn. Trong khi những sự phát triển này được hoan nghênh, đối với các công ty chế tạo máy, họ làm tăng sự phức tạp một cách ồ ạt. Đặc biệt, phần mềm tiên tiến – với hàng triệu dòng mã – được yêu cầu để điều khiển máy móc, với số lượng nội dung phần mềm trong các máy đã tăng “45% giữa năm 1970 và 2010”.

Sự phức tạp cũng tăng lên do nhu cầu của các nhà sản xuất. Tại các thị trường trọng điểm – từ xe hơi đến hàng tiêu dùng – người ta muốn có nhiều sản phẩm tùy biến hơn. Và các sản phẩm tùy chỉnh yêu cầu máy tùy chỉnh để làm cho chúng, với khách hàng ngày càng xác định các máy có nhu cầu thiết kế riêng. Thật vậy, những ngày thiết kế, xây dựng và cung cấp một mô hình máy tiêu chuẩn, với chu kỳ tuổi thọ dài, đang giảm dần.

Trên hết những vấn đề này, chương trình về môi trường, cùng với các tiêu chuẩn an toàn thay đổi, có nghĩa là luật pháp là một mục tiêu di chuyển. Để phù hợp với nhu cầu, cấu hình máy cần được thay đổi thường xuyên hơn. Ngoài ra, sự gia tăng của các nhà sản xuất máy móc trong các nền kinh tế có chi phí thấp hơn có nghĩa là toàn cầu hóa đang gia tăng áp lực cạnh tranh.

Với những vấn đề này trong tâm trí, như là một ngành công nghiệp, chúng ta cần phải tìm cách để làm những điều khác nhau. Chúng ta cần phải đương đầu với sự gia tăng phức tạp của máy móc, tìm hiệu quả để cắt giảm chi phí và linh hoạt hơn – thiết kế, phát triển và kỹ thuật máy móc theo những cách nhanh hơn và nhanh hơn. Nói tóm lại, chúng ta cần phải chuyển sang kỹ thuật máy móc tiên tiến hơn.

Làm  cách nào để máy thông minh hơn

Nền tảng của kỹ thuật tiên tiến là một nền kỹ thuật số chứa tất cả các công việc của dự án, cho phép hợp tác giữa các đội, và các cửa hàng và catalog tất cả các công việc, đảm bảo rằng IP có thể dễ dàng tái sử dụng. Chuyển sang một hệ thống thống nhất, được thiết kế cho vòng đời của dự án thiết kế máy, cho phép các nhà chế tạo máy thực hiện ba bước chính để nâng cao quá trình sản xuất:

1. Sử dụng thiết kế cơ điện tử: Sử dụng các nguyên lý kỹ thuật hệ thống, yêu cầu của khách hàng có thể được truy nguồn từ các cuộc thảo luận ban đầu đến thiết kế hoàn chỉnh. Điều quan trọng là phần mềm cho phép tạo ra các mô hình chức năng tiên tiến hơn. Mô hình này cung cấp một khuôn khổ chung cho các ngành cơ khí, điện và tự động hóa để làm việc cùng nhau song song. Ví dụ, các nhà thiết kế cơ khí có thể sử dụng các mô hình khái niệm để thiết kế chi tiết; các nhà thiết kế điện có thể sử dụng dữ liệu mô hình để chọn các cảm biến và thiết bị truyền động tốt nhất cho mỗi máy; và các nhà thiết kế tự động hóa có thể áp dụng các cam và dữ liệu trình tự hoạt động từ các mô hình để phát triển phần mềm.
2. Kỹ thuật theo yêu cầu: Số hoá quản lý dự án cũng hỗ trợ chuyển sang thiết kế mô đun – sử dụng phần mềm để phá vỡ các yêu cầu của khách hàng thành những phần rời rạc có thể được làm việc riêng biệt. Các mô-đun có khả năng tái sử dụng và do đó làm giảm số lượng chu kỳ thiết kế cần thiết để xây dựng một máy mới. Cách tiếp cận này cũng làm giảm các vấn đề về chi phí và thời gian phát sinh khi khách hàng chỉ định một máy tính được đặt hàng.
3. Vận hành ảo: Có lẽ khu vực thú vị nhất trong sự phát triển của thiết kế máy là tạo ra ‘máy ảo’. Mô tả đầy đủ, chi tiết, kỹ thuật số ảo 3D của máy móc bây giờ có thể được xây dựng để thiết kế, thử nghiệm và đưa ra các sản phẩm mới. Các khái niệm thiết kế có thể được xây dựng nhanh chóng và phần mềm có khả năng mô phỏng ảnh hưởng của các biến như trọng lực, ma sát và hiệu suất của các hệ thống điện, chất lỏng và khí nén. Mô hình cũng có thể được kết nối với bộ điều khiển trong thế giới vật lý để đưa phần cứng vào trong vòng lặp của quá trình thiết kế. Phần mềm của chúng tôi kết nối với một loạt các bộ điều khiển từ các nhà cung cấp khác nhau và hỗ trợ mô phỏng của một cửa hàng sàn lập trình Logic Controller (PLC). Việc sử dụng thử nghiệm ảo giúp làm cho chu trình phát triển hiệu quả hơn bằng cách cho phép thử nghiệm bắt đầu trước khi máy được xây dựng. Nó giúp xác định các vấn đề trước đó trong quá trình, do đó ngăn ngừa các vấn đề không xác định gây ra sự chậm trễ tốn kém hơn nữa.

Tiết kiệm thời gian làm việc

Khách hàng mà chúng tôi nói chuyện đang sử dụng các công cụ Quản lý Vòng đời Dự án (PLM) với các tính năng được mô tả ở trên ước tính rằng thời gian phát triển được cắt giảm từ 20 đến 30 phần trăm. Việc tiết kiệm đặc biệt là từ việc tái sử dụng IP và sử dụng các mô hình ảo giúp thiết kế, thử nghiệm và hoa hồng dễ dàng hơn. Ví dụ, nhóm thiết kế phần mềm PLC có thể được thiết kế theo khái niệm để khởi động chương trình của họ và họ có thể bắt đầu mô phỏng hiệu suất phần mềm của họ sớm hơn (trong giai đoạn khái niệm) để tránh lỗi và làm giảm bớt quá trình thiết kế phần mềm.

Các công cụ PLM cũng cung cấp khuôn khổ hợp tác số thời gian thực cần thiết để phối hợp các nhóm toàn cầu theo các nguyên tắc khác nhau. Nó liền mạch tích hợp công việc của các nhóm khác nhau và tạo ra các cảnh báo khi thay đổi thiết kế trong một khu vực có thể có ý nghĩa ở nơi khác. Sự hội nhập được cải thiện này cũng có thể tiết kiệm thời gian đáng kể.

Khi các máy móc trở nên liên kết và tự trị hơn, việc thiết kế và xây dựng chúng sẽ chỉ tăng lên một cách phức tạp. Để tạo ra những máy móc tiên tiến này, phần mềm tiên tiến là cần thiết: phần mềm được dành riêng cho nhiệm vụ trong tay và thông qua các công cụ cộng tác trực quan và các giao diện làm cho việc xây dựng các máy tùy biến ngày nay và ngày mai trở nên dễ dàng hơn và tiết kiệm chi phí hơn.

Nguồn: Tạp chí Equipment news