CIM là gì? 3 cách tối ưu hệ thống CIM cho quy trình sản xuất

16 Tháng tám, 2024

CIM (Computer-Integrated Manufacturing) là hệ thống sản xuất tích hợp công nghệ máy tính tự động hóa toàn diện. Trong đó, tất cả các hoạt động sản xuất đều được điều khiển bởi máy tính, truy xuất và xử lý bằng hệ thống lưu trữ và phân phối chung.

Các quy trình được xử lý bởi hệ thống CIM thường bao gồm:

Tạo bản thiết kế bằng máy tính (CAD)
Sản xuất mẫu sản phẩm thử nghiệm
Chọn lọc phương pháp sản xuất hiệu quả qua tính toán chi phí, khối lượng sản phẩm…
Đặt hàng nguyên vật liệu cần thiết cho quá trình sản xuất
Sản xuất hỗ trợ bởi máy tính
Kiểm soát chất lượng theo từng giai đoạn
Lắp ráp sản phẩm bằng robot
Kiểm tra chất lượng và lưu trữ dữ liệu tự động
Phân phối sản phẩm tự động từ kho
Tự động ghi nhận lịch trình, dữ liệu tài chính và hóa đơn

Thành phần cấu tạo nên hệ thống CIM

Phần cứng CIM

Thiết bị sản xuất: Bao gồm máy CNC (điều khiển số máy tính), robot, dây chuyền lắp ráp tự động và hệ thống xử lý nguyên vật liệu – giúp tự động hóa các tác vụ lặp đi lặp lại, cải thiện độ chính xác và tăng tốc độ sản xuất.
Cảm biến và thiết bị thu thập dữ liệu: Ghi nhận và update thông tin theo thời gian thực về hiệu suất máy móc, tốc độ sản xuất và số liệu chất lượng, cho phép ban quản lý theo dõi và tối ưu hóa quy trình.
Trạm máy tính: Dùng để chạy các ứng dụng phần mềm CIM, xử lý dữ liệu, thực thi lệnh và chuẩn hóa tương tác giữa các thành phần khác nhau trong cùng hệ thống CIM.

Phần mềm CIM

Hệ thống thiết kế hoặc sản xuất bằng máy tính (CAD/CAM): Sử dụng cho thiết kế sản phẩm và lập kế hoạch quy trình sản xuất. Phần mềm CAD cho phép tạo ra các mô hình 3D chi tiết của sản phẩm, còn CAM điều hướng chuỗi hành động cho máy CNC.
Hệ thống thực thi sản xuất (MES): Phần mềm MES quản lý lịch trình sản xuất, theo dõi đơn hàng sản xuất và giám sát dữ liệu sản xuất thời gian thực, đảm bảo rằng các quy trình sản xuất tuân thủ các tiêu chuẩn chất lượng và thời hạn đã định trước.
Hệ thống hoạch định tài nguyên doanh nghiệp (ERP): Hệ thống ERP tích hợp CIM với các chức năng kinh doanh khác như tài chính, mua sắm và quản lý quan hệ khách hàng (CRM), từ đó cung cấp một nền tảng tập trung để quản lý tài nguyên, tối ưu hóa chuỗi cung ứng và cải thiện hiệu quả tổng thể của tổ chức.
Công cụ mô phỏng và mô hình hóa: Các công cụ này tạo ra quy trình sản xuất mô phỏng, dự đoán kết quả, cho phép thử nghiệm các kịch bản quy trình khác nhau, xác định điểm nghẽn tiềm ẩn và đưa ra quyết định đúng đắn trước khi chính thức áp dụng.

Lợi ích của CIM trong sản xuất

Tối ưu thời gian: Một hệ thống tự động hoàn toàn có thể vận hành nhanh hơn nhiều và hoạt động 24/7 nếu cần thiết.
Độ chính xác cao: Việc áp dụng hệ thống sản xuất tích hợp máy tính (CIM) cho phép mức độ chính xác trong công việc trở nên toàn diện hơn, thậm chí gần như hoàn hảo đến mức lý tưởng.
Xử lý vòng lặp tác vụ: Các nhiệm vụ nhỏ lẻ mang tính chất lặp đi lặp lại thường tiêu tốn nhiều thời gian và nguồn lực không cần thiết. Khi được đảm nhận bởi hệ thống tự động, doanh nghiệp sẽ rút ngắn thời gian sản xuất và cắt giảm tài nguyên theo nhiều hình thức đa dạng.
Tiết kiệm chi phí: Sự trợ giúp bởi máy tính giúp giảm chi phí lao động và chất thải, chưa kể tác dụng giảm rủi ro sai sót, giúp tăng chất lượng tổng thể của sản phẩm.

Thách thức & khó khăn khi áp dụng CIM

Nhược điểm đầu tiên là độ bền của hệ thống máy tính, dễ ảnh hưởng trong môi trường công nghiệp gây hư hỏng. Khi sự cố lỗi hư phần cứng xảy ra, doanh nghiệp có thể mắc vào những tình thế nan giải như:

Thời gian ngừng hoạt động kéo dài
Lãng phí nguồn lực lao động do nhân viên nhàn rỗi
Giảm hiệu quả sản xuất
Kéo dài thời gian giao hàng
Khách hàng không hài lòng
Tổn hại danh tiếng
Mất thị phần

Ngoài ra, một thách thức lớn khác khi tích hợp hệ thống CIM là việc trang bị kỹ năng cần thiết. Nhiều công ty sản xuất thiếu kỹ thuật viên lành nghề có khả năng vận hành các hệ thống trực thuộc CIM, khiến mọi thứ trở nên hơi phức tạp, thậm chí nghẽn quy trình..

Công nghệ khả dụng tương thích với hệ thống CIM

Các công nghệ quan trọng nhất để hỗ trợ tương thích cho hệ thống sản xuất tích hợp máy tính CIM thường phục vụ thu thập, xử lý và lưu trữ dữ liệu – phổ biến nhất là IoT, Big Data và điện toán đám mây. Những ví dụ này cũng giúp xây dựng nền tảng để áp dụng những công nghệ phức tạp hơn như robot thông minh, công nghệ ngoại quan…

Dây chuyền robot

Sự kết hợp giữa IoT và robot cho phép tự động hóa các dây chuyền sản xuất hoặc quy trình lặp đi lặp lại đơn giản, đồng thời hỗ trợ theo dõi chặt chẽ các quy trình phức tạp, phân tích hiệu suất và hiểu rõ cơ sở để tối ưu hóa. nâng cao chất lượng và tính nhất quán của quy trình cũng như thành phẩm.

IoT cũng giúp giám sát tình trạng thực tế của máy móc và bảo trì dự đoán. Vì vậy, doanh nghiệp có thể cải thiện sự cố ngừng hoạt động của máy móc, đảm bảo năng suất cao hơn, giảm thiểu lỗi của con người.

Công nghệ thị giác máy tính

Ứng dụng công nghệ thị giác máy tính (Computer Vision) trong ngành sản xuất là cực kỳ rộng lớn, bao gồm:

Robot dẫn hướng bằng thị giác: Định vị công cụ và chi tiết trên dây chuyền sản xuất. Hệ thống xác định vị trí của một vật thể và gửi các tọa độ này đến robot.
Phát hiện dị thường: Phân tích các hình ảnh mới và so sánh chúng với bộ dữ liệu ảnh sẵn có để tìm ra dấu hiệu hoặc vật thể khác biệt, ngăn ngừa các tình huống nguy hiểm tiềm ẩn trên dây chuyền và khu vực sản xuất.
Giảm lỗi thủ công: Việc kiểm tra một số lượng lớn sản phẩm trên dây chuyền sản xuất có thể dễ gặp sai sót khi thực hiện bởi con người. Thay vào đó, máy tính quét sản phẩm từ nhiều góc độ và tự động xác nhận đối chiếu với các tiêu chí đã cho, lưu trữ dữ liệu để thông báo và xem xét về sau.

Dữ liệu lớn (big data)

Dữ liệu lớn và Trí tuệ nhân tạo (AI) giúp doanh nghiệp xác định các mẫu từ khối lượng lớn dữ liệu tổng hợp, qua đó dự đoán khi nào một máy cụ thể có thể gặp hư hỏng. Nhờ vậy, việc giải quyết vấn đề và cắt giảm chi phí bảo trì vận hành sẽ được giảm tải đáng kể.

3 cách tối ưu quy trình với hệ thống CIM

Thiết lập KPI cụ thể & ROI dự kiến

Việc đặt ra các KPI rõ ràng và chỉ số ROI dự kiến đi kèm là rất quan trọng. Không chỉ giúp so sánh và đối chiếu hiệu quả lợi nhuận sau khi triển khai hệ thống, công việc này còn hỗ trợ dự đoán các khó khăn phát sinh để sớm giải quyết, đồng thời dự trù chi phí cần thiết.

Phân tích các vấn đề tồn đọng

Trước khi áp dụng biện pháp, hãy đảm bảo đã tìm ra chính xác gốc rễ vấn đề và yêu cầu liên quan để xử lý chúng. Ngoài ra, doanh nghiệp nên kiểm tra để dự đoán xem chất lượng thành phẩm có thực sự được nâng cao sau khi tích hợp CIM hay không, kèm theo những ưu/nhược điểm của quy trình hiện có khi kết hợp với máy tính tự động.

Nắm vững khả năng tinh chỉnh hệ thống CIM

Triển khai là một chuyện, còn duy trì hệ thống hoạt động tương thích, hiệu quả và linh hoạt lại là chuyện khác. Để hệ thống hoạt động trơn tru và hạn chế lỗi, hãy đáp ứng một số điều kiện quan trọng sau:

Tìm kiếm chuyên gia am hiểu thực sự về quy trình xây dựng CIM
Lắp đặt tổ hợp các cảm biến IoT hỗ trợ thu thập dữ liệu toàn diện
Hoàn thiện kết nối nền tảng thu thập và xử lý dữ liệu từ nhiều nguồn