Bên trong một nhà máy sản xuất ô tô đạt chuẩn 4.0 có gì?

Cuối năm ngoái, Mercedes-Benz (Daimler) chính thức mở cửa Nhà máy 56 (Factory 56) trị giá 730 triệu USD, kết nối hoàn toàn bằng 5G. Nhà máy được coi là hình mẫu của cách mạng công nghiệp 4.0, thiết lập các tiêu chuẩn mới về số hóa, tự động hóa và hiệu quả khí hậu. 

Nhà máy 56 của Mercedes-Benz tại Stuttgart, Đức.

Ericsson, đối tác cung cấp hạ tầng mạng 5G cho nhà máy, khẳng định các doanh nghiệp với chi phí thấp hơn vẫn có thể ứng dụng 5G kết hợp với robot để xây dựng các nhà máy thông minh.

Một hình mẫu của nhà máy thông minh

Nhà máy 56 tốn hai năm rưỡi xây dựng, diện tích 220.000 mét vuông, đặt ở trụ sở chính của Mercedes-Benz tại Đức. Đây là nhà máy sản xuất ô tô đầu tiên trên thế giới áp dụng 5G ở thời điểm khởi công, với sự tham gia của nhà mạng Telefónica (Đức) và Ericsson.

Robot tự động vận hành bên trong Nhà máy 56.

Nhờ số hoá toàn bộ, nhà máy tăng hiệu suất lên 25% so với dây chuyền lắp ráp dòng xe S-Class cũ tại địa điểm này, đồng thời đạt được mức không khí thải carbon. Nhà máy cũng chỉ cần mất vài ngày để chuyển đổi dây chuyền sản xuất giữa các dòng xe khác nhau: xe thông dụng, xe lai (hybrid) hoặc xe điện.

Nhà máy sử dụng mạng 5G riêng, mạng WLAN, công nghệ phân tích dựa trên trí tuệ nhân tạo, cùng hệ sinh thái kỹ thuật số do chính Mercedes-Benz phát triển. Hơn 400 phương tiện dẫn đường tự động (AGV) hoạt động tại nhà máy, được kết nối bằng 5G. Kính VR, AR kết nối 5G phục vụ cho sản xuất cũng được đưa vào sử dụng.

Nhà máy 56 được xem như bản thiết kế mẫu để Mercedes-Benz áp dụng vào các nhà máy sản xuất của hãng trên toàn thế giới trong thời gian tới. Telefónica với tư cách là đối tác dự án và Ericsson là nhà cung cấp mạng đã xây dựng hạ tầng 5G cho nhà máy của hãng xe Đức. 

Ericsson giúp sắp xếp tối ưu các ăng-ten 5G trong nhà, đảm bảo vùng phủ sóng vô tuyến di động không bị gián đoạn trên diện tích khoảng 20.000 mét vuông của nhà máy. Tất cả dữ liệu được xử lý trên các máy chủ nhỏ gọn và được xử lý tập trung tại chỗ. Bằng cách này, dữ liệu và thông tin vẫn do Mercedes-Benz quản lý, tránh được nỗi lo chia sẻ dữ liệu.

Những khâu có thể tự động hoá trong nhà máy

Từ mô hình của Mercedes-Benz, bà Asa Tamsons, Phó chủ tịch cấp cao Ericsson, cho rằng các doanh nghiệp có thể áp dụng để triển khai một phần hoặc toàn bộ quy trình tự động hoá vào nhà máy của mình. Ví dụ 5 quy trình dưới đây có thể tận dụng 5G và rô bốt để trở thành nhà máy thông minh.

Ngay khâu đầu vào, khi vật liệu được đưa đến nhà máy, một robot di động sẽ tự động thu gom, rồi di chuyển vật liệu qua khu vực sản xuất. Sau đó, robot  mang vật liệu đến máy dập theo lộ trình được tính toán sao cho hiệu quả nhất. 

Máy dập này có chứa các cảm biến được kết nối không dây với toàn bộ nhà máy bằng mạng riêng, do đó dễ dàng phát hiện ra các vấn đề gặp phải và phát ra tiếng cảnh báo nếu cần bảo trì. 

Sau khi sản phẩm xử lý xong, các robot di động sẽ đến lấy và chuyển sang các dây chuyền khác. 

Không phải khu vực nào cũng sử dụng hoàn toàn bằng robot, có những nơi kết hợp giữa con người và máy móc. Chẳng hạn một số robot chịu trách nhiệm khoan và lắp ráp trong khi những robot khác kiểm tra chất lượng, chúng sẽ thông báo cho con người bất cứ khi nào một thành phần cụ thể không đạt yêu cầu.

Khi một sản phẩm đã sẵn sàng để lắp ráp, robot sẽ chuyển nó đến đến khu vực các kỹ sư kiểm tra chất lượng. Những người này sẽ sử dụng kính thực tế ảo tăng cường để đối chiếu, kiểm tra sản phẩm có đạt yêu cầu hay không.

Các cảm biến gắn trên nhiều bộ phận của dây chuyền sản xuất giúp hệ thống máy tính xây dựng một bản sao số (digital twin), tạo thành một nhà máy ảo. Nhà máy ảo sẽ hoạt động song song với nhà máy thực, phân tích quy trình hoạt động để phục vụ cho việc tối ưu hoá về sau.

Bà Asa Tamsons khẳng định triển khai một trong 5 quy trình nói trên đều mang lợi ích cho doanh nghiệp. Nếu kết hợp cả 5 quy trình trên và triển khai đồng bộ trong 5 năm, tỷ suất hoàn vốn (ROI) có thể đạt 116% vào năm thứ 5.

Ngoài việc ứng dụng vào các nhà máy thông minh như trên, dưới vai trò nhà cung cấp hạ tầng mạng 5G, phía Ericsson dự báo ngành công nghiệp khai thác mỏ và nhóm vận hành các cảng là hai ngành tiềm năng trong ứng dụng 5G. 

Theo báo cáo, sẽ có khoảng nửa tỷ thuê bao 5G trên toàn cầu trong năm 2021. Lượng dữ liệu thuê bao 5G sử dụng sẽ gấp 3-4 lần so với thuê bao 4G. 5G sẽ trở thành kết nối không dây toàn diện cho khối doanh nghiệp. 

Hải Đăng

Smart Factory: Sẵn sàng chuyển giao công nghệ mới với mạng 5G

Mới đây, cả 3 nhà mạng lớn tại Việt Nam là VinaPhone, Viettel và MobiFone đã đồng loạt công bố việc phát sóng và cung cấp thử nghiệm mạng 5G thương mại.