Tự động hoá với hệ thống CNC

Tự động hóa là xu hướng tất yếu sản xuất hiện đại. Cùng với sự bùng nổ mạnh mẽ của cách mạng 4.0, tự động hóa được ứng dụng rộng rãi và tối đa lợi thế vào các khía cạnh ngành công nghiệp nói chung và gia công CNC nói riêng. Tuy nhiên, để thực sự phát huy tối đa các ưu điểm vượt trội của tự động hóa với hệ thống CNC, chúng ta cần có những kiến thức nhất định và cân nhắc các yếu tố liên quan thật kỹ lưỡng. Bài viết dưới đây sẽ cung cấp cho bạn đọc một số thông tin cơ bản về sự kết hợp tự động hóa với gia công CNC.

Tự động hóa với hệ thống CNC là gì?

Tự động hóa với hệ thống CNC liên quan đến việc di chuyển phôi thông qua quá trình sản xuất từ ​​máy công cụ đến các thiết bị thứ cấp khác như máy đo hoặc trạm rửa. Tự động hóa làm giảm sự can thiệp của con người vào quy trình sản xuất, tăng cường sử dụng máy công cụ. Đó là một cách quan trọng để tận dụng tối đa máy CNC của bạn.

Tự động hóa giúp đạt được khả năng lặp lại của các quy trình trong các hoạt động gia công CNC bằng cách sử dụng các công nghệ CNC như phần mềm CAM. Ngày nay, công nghệ tự động hóa CNC cho phép các kỹ sư chế tạo các bộ phận với ít sự can thiệp của người vận hành hơn bằng khả năng mô phỏng máy và lập trình ngoại tuyến.

2 khía cạnh quan trọng nhất của tự động hóa CNC là:Tự động hóa kế hoạch sản xuất và quản lý tài nguyên và  tự động hóa chuyển động và vận hành vật lý

Tự động hóa kế hoạch sản xuất và quản lý tài nguyên

Lập kế hoạch sản xuất và quản lý tài nguyên tự động đòi hỏi một phần mềm có khả năng biến các đơn đặt hàng sản xuất (ví dụ: từ ERP) thành một kế hoạch cập nhật liên tục về những gì sẽ xảy ra trong quá trình sản xuất và khi nào. Bằng cách quản lý các nguồn lực sản xuất như nguyên liệu thô, chương trình NC và công cụ, phần mềm có thể dự báo trước mọi vấn đề. Nó cũng hướng dẫn người vận hành hành động đúng vào đúng thời điểm. Điều này trao quyền kiểm soát hoàn toàn cho người quản lý sản xuất và giúp việc đáp ứng các yêu cầu về thời gian thực hiện trở nên dễ dàng và ít căng thẳng hơn nhiều.

Tự động hóa chuyển động và vận hành vật lý

Tự động hóa chuyển động và vận hành vật lý đòi hỏi phần cứng tự động hóa như robot, để hệ thống có thể thực hiện sản xuất (gia công) theo kế hoạch trong thực tế. Điều này xảy ra bằng cách chuyển các pallet gia công hoặc bằng thao tác phôi trực tiếp. Ngoài ra, hệ thống cũng có thể quản lý chuyển động vật lý của dụng cụ cắt và tích hợp các quy trình hỗ trợ như mài giũa, rửa, đo, đánh dấu… Cấp độ này là điều đã được hiểu một cách truyền thống và thấu đáo về 'tự động hóa' trong bối cảnh sản xuất CNC nhưng chỉ là một mặt của đồng xu khi chúng ta tìm hiểu trong chương các phương pháp hay nhất.

Điều quan trọng cần lưu ý là việc lập kế hoạch sản xuất và quản lý tài nguyên có thể được tự động hóa độc lập với các hoạt động thực tế nhưng lợi ích lớn nhất chỉ đạt được khi chúng được kết hợp.

Tham khảo các dự án ứng dụng tự động hóa CNC của VISC tại đây

Có thể tự động hóa những gì trong mỗi quá trình không?

Tự động hóa kế hoạch sản xuất và quản lý tài nguyên

Điều phối con người, máy móc và hệ thống CNTT hoạt động như 1 hệ thống. Trong thực tế, điều này có nghĩa là các tính năng như:
• Luồng thông tin tự động giữa các hệ thống dữ liệu khác nhau và máy móc hoặc phần tử.
• Chủ động và liên tục cập nhật kế hoạch sản xuất dựa trên đơn hàng sản xuất và ưu tiên của mình

• Tự động lấy đơn hàng từ ERP
• Hướng dẫn người vận hành luôn thực hiện hành động đúng vào đúng thời điểm

• Xử lý 'công thức' sản xuất phôi
• Quản lý các giai đoạn sản xuất (phức tạp) trong quy trình sản xuất
• Chủ động quản lý nguồn lực so với kế hoạch sản xuất và báo cáo nguồn lực còn thiếu.

• Đồ đạc, pallet và kẹp
• Nguyên liệu thô
• Chương trình NC
• Dụng cụ cắt, dữ liệu dụng cụ và bộ gia công

• Báo cáo và phân tích

• Các KPI sản xuất và máy móc như mức sử dụng, OEE, tính sẵn sàng…
• Xem tiến độ đặt hàng
• Hàng tồn kho / sản phẩm dở dang
• Lịch sử sự kiện sản xuất và truy xuất nguồn gốc

• Tài liệu tự động (sản xuất không cần giấy tờ)

Tự động hóa chuyển động và hoạt động vật lý

Phần cứng tự động hóa có thể tái tạo các quy trình ổn định và có thể lặp lại với hiệu quả và độ chính xác rất cao. Trong thực tế điều này có thể có nghĩa là các hoạt động như:
• Chuyển các pallet gia công (không điểm) đến/từ bàn máy.
• Tự động tải/dỡ vật cố định bằng robot
• Chuyển phôi trực tiếp tới bàn máy hoặc mâm cặp
• Điều chỉnh hoặc thay đổi mâm cặp tự động
• Những thay đổi về kẹp và dụng cụ trong robot
• Chuyển dụng cụ vào ổ chứa dụng cụ
• Chuyển động phôi đến/từ các quy trình hỗ trợ gia công như

• Làm mờ
• Giặt
• Xử lý nhiệt
• Giặt
• Đánh dấu
• Đánh bóng
• Đo lường

• Quản lý và chuyển giao nguyên liệu thô
• Quản lý và chuyển giao bán thành phẩm

Quá trình phát triển của tự động hóa với hệ thống CNC

Dưới đây là trình tự các phương pháp được áp dụng trong quá trình sản xuất cùng với những hạn chế của mỗi phương pháp. Phương pháp tự động hóa CNC ra đời đã giúp giải quyết các hạn chế đó và đánh dấu mốc phát triền mới cho ngành sản xuất.

Sản xuất thủ công: máy CNC được sử dụng với tần suất thấp

Cách tiếp cận đầu tiên là xưởng máy truyền thống không tự động, nơi một người điều khiển 1-3 máy công cụ CNC theo cách thủ công. Tất nhiên đây là một cách hoạt động mạnh mẽ và đã được chứng minh nhưng những nhược điểm là rõ ràng. Bằng cách này, máy công cụ thông thường có thể được sử dụng chỉ trong khoảng 1000-2000 giờ trong số 8760 giờ hàng năm. Lý do nằm ở việc thiết lập thủ công và tất cả những rắc rối với việc lập kế hoạch sản xuất thủ công, quy trình không ổn định và đôi khi thiếu các nguồn lực như nguyên liệu thô hoặc công cụ.
Nhìn chung, điều này dẫn đến thời gian thực hiện dài hơn, đôi khi dẫn đến các vấn đề về chất lượng và tạo ra sản phẩm dở dang vì các bộ phận không thực sự được sản xuất theo yêu cầu.
Kết quả cuối cùng: quá trình sản xuất chỉ thực hiện các hoạt động gia tăng giá trị trong một phần nhỏ thời gian tiềm năng, không phát huy đầy đủ tiềm năng của nó.

Tự động hóa CNC truyền thống: máy CNC hoạt động hầu hết thời gian

Loại thứ hai chỉ thay thế người vận hành bằng robot. Điều này có nghĩa là khả năng sử dụng sẽ tăng lên rất nhiều vì robot/cần cẩu có khả năng cung cấp nguyên liệu cho máy gần như 24/7. Nghe có vẻ tích cực, chúng tôi đã thấy các nhà sản xuất triển khai tự động hóa theo cách này gặp rất nhiều vấn đề: giờ đây, khi máy công cụ chạy liên tục, chúng tôi không thể theo kịp việc xử lý hiệu quả các tài nguyên, công cụ của mình hoặc quản lý thông minh các đơn đặt hàng sản xuất so với năng lực gia công . Nói cách khác: việc lập kế hoạch sản xuất và quản lý tài nguyên trở thành điểm nghẽn thay vì tỷ lệ sử dụng khiến ngành sản xuất vẫn vượt quá tiềm năng tối đa của nó. Trước khi tự động hóa, tốc độ đồng hồ sản xuất chậm hơn và việc xử lý có thể thực hiện được ngay cả với bút và giấy hoặc bảng excel đơn giản.
Kết quả cuối cùng: việc sử dụng máy công cụ có thể được nâng lên bằng cách thay thế (những) người vận hành bằng (các) robot nhưng điều đó thường gây ra các vấn đề khác liên quan đến quản lý sản xuất hoặc quản lý tài nguyên khiến việc sản xuất không còn phát huy hết tiềm năng.

Tự động hóa với hệ thống CNC thông minh: Máy làm đúng việc, vào đúng thời điểm – mọi lúc

Trong tự động hóa CNC, tất cả lợi ích từ việc tự động hóa vận hành của các bộ phận chuyển động được kết hợp với lợi thế của việc lập kế hoạch sản xuất và quản lý tài nguyên tự động.
Các đơn đặt hàng sản xuất (ví dụ: từ ERP) thiết lập ‘tốc độ’ sản xuất và đồng bộ hóa mọi thứ xung quanh chúng. Phần mềm quản lý sản xuất biết tất cả các tài nguyên cần thiết và năng lực gia công, đồng thời nhắc nhở người vận hành thực hiện chính xác hành động phù hợp vào đúng thời điểm. Hơn nữa, nó sẽ chủ động cảnh báo nếu những gì đang được lên kế hoạch không thể thực hiện được. Để giúp công việc của người quản lý sản xuất trở nên dễ dàng, kế hoạch sản xuất được tự động cập nhật dựa trên những thay đổi như giao hàng nhanh (bỏ qua các yêu cầu sản xuất) hoặc trục trặc máy móc (phân bổ lại công việc cho các máy khác có khả năng xử lý chúng).
Kết quả cuối cùng: tổng thể quá trình sản xuất luôn làm đúng việc vào đúng thời điểm – mọi lúc. Điều này có nghĩa là việc sử dụng máy tối ưu nhất, tỷ lệ sản phẩm dở dang thấp, thời gian thực hiện nhanh, lỗi ít, chất lượng cao.

Lợi ích của Tự động hóa CNC thông minh là gì?

Tự động hóa quy trình gia công có lợi cho các dịch vụ gia công CNC và ảnh hưởng tích cực đến quy trình sản xuất tiếp theo của khách hàng. Tự động hóa CNC tối ưu hóa quy trình sản xuất, từ đó cải thiện tốc độ tăng trưởng kinh tế của các công ty sản xuất. Dưới đây là một số lợi thế đáng kể:

Tốc độ sản xuất nhanh và thời gian quay vòng nhanh

Việc tự động hóa máy CNC làm tăng và tối đa hóa thời gian hoạt động của máy vì chúng có thể xử lý nhiều thao tác cùng một lúc. Những máy này sản xuất sản phẩm nhanh hơn và hiệu quả hơn so với máy thông thường. Họ yêu cầu ít sự giám sát của người vận hành và chi phí lao động. Các bộ phận được gia công CNC này bán nhanh hơn, do đó ảnh hưởng đến việc tăng nhu cầu của chúng.

Giảm chi phí sản xuất

Các giải pháp tự động hóa CNC đảm bảo hiệu quả chi phí lao động và máy móc trong toàn bộ hoạt động sản xuất. Một người vận hành máy có thể quản lý và kiểm tra nhiều máy, giảm chi phí sản xuất. Bên cạnh việc giảm chi phí sản xuất, tự động hóa CNC còn giảm thiểu rủi ro và ngăn ngừa tai nạn đồng thời giảm thiểu các trách nhiệm pháp lý khác. Tự động hóa CNC cho phép doanh thu cao với mức giá giảm, giúp tăng lợi nhuận cho doanh nghiệp của bạn về lâu dài.

Tính nhất quán tốt và kiểm soát chất lượng

Tự động hóa CNC giúp các nhà sản xuất gia công các sản phẩm có tính năng nhất quán, đảm bảo khách hàng có được sản phẩm chất lượng mà họ tìm kiếm. Một khách hàng ủng hộ các nhà sản xuất đầu tư vào công nghệ tự động hóa CNC mong đợi những sản phẩm có chất lượng cao nhất có thể. Máy móc tự động làm việc suốt ngày đêm, tạo ra cùng một sản phẩm với chất lượng tương đương. Họ chỉ cần bảo trì thường xuyên để đảm bảo tuổi thọ của họ.

Điều gì cho phép tự động hóa các quy trình gia công CNC

Tự động hóa ngày càng tăng giúp nâng cao nỗ lực sản xuất và quy trình làm việc thông qua việc kết hợp các chương trình khác nhau và sự đổi mới đáng chú ý. Chúng bao gồm những điều sau đây:

Phần cứng trong gia công CNC

Mặc dù máy CNC có thể khá tốn kém nhưng chúng có những lợi ích vượt trội. Nói chung, công nghệ CNC tự động hóa việc gia công các bộ phận khác nhau bằng các thiết bị khác nhau. Có một danh sách phong phú các loại máy để bạn lựa chọn, bao gồm máy 3, 4 hoặc 5 trục.
Máy 5 trục là máy phay CNC tùy chỉnh có khả năng hoạt động tốt nhất với khả năng gia công cao hơn và linh hoạt hơn. Những máy công cụ CNC này rất dễ sử dụng và rất hiệu quả. Chúng yêu cầu lập trình và bảo trì định kỳ để đảm bảo chúng tồn tại lâu dài. Tuy nhiên, phần mềm cửa sổ phải được tích hợp hoàn toàn với máy CNC.

Phần mềm trong gia công CNC

Việc tự động hóa gia công CNC hoạt động tốt nhất với phần mềm tạo cửa sổ đa năng. Phần mềm này giúp chuyển đổi suôn sẻ trong các giai đoạn sản xuất, bắt đầu từ báo giá đến sản xuất bộ phận. Quy trình tự động loại bỏ quy trình thủ công khi nhận đơn đặt hàng đến xưởng máy.
Phần mềm thông minh cho phép bạn quản lý các quy trình phức tạp với nhiều tùy chọn cấu hình. Phần mềm này cho phép máy CNC của bạn thực thi các chương trình dựa trên cách bạn muốn công việc được thực hiện. Kết quả là, bạn có được các bộ phận chính xác và sản xuất được tối ưu hóa, đồng thời khiến khách hàng của bạn hài lòng và hài lòng.

Các lĩnh vực nào có thể hưởng lợi từ tự động hóa CNC?

Chế tạo máy móc

• Máy móc công nghiệp thông dụng và chuyên dụng
• Linh kiện động cơ và bánh răng
• Thiết bị và máy móc khuôn mẫu
• Công nghiệp biển
• Máy công cụ, pallet dụng cụ và đồ đạc

Công nghệ chất lỏng

• Máy bơm
• Máy nén
• Van
• Khí nén
• Môn thủy lực

Hàng không vũ trụ và quốc phòng

• Bộ phận động cơ
• Bộ phận hạ cánh
• Phần nội thất
• Bộ phận kết cấu

Xe hạng nặng và máy móc

• Máy móc và thiết bị nông nghiệp
• Máy và thiết bị lâm nghiệp
• Máy móc xây dựng và khai thác mỏ
• Xe lửa và đầu máy

Thuộc về y học

• Thiết bị y tế chuyên dùng
• Hợp đồng phụ y tế thông thường và đặc biệt

Năng lượng

• Động cơ, máy phát điện và tua-bin
• Năng lượng tái tạo (gió)
• Các ngành công nghiệp dầu khí và ngoài khơi

ô tô

• Xe thể thao và xe máy
• Thầu phụ tổng hợp ô tô
• Xe cá nhân
• Xe tải trọng lớn
• Ô tô đặc biệt khác

Với kinh nghiệm hơn 10 năm trong lĩnh vực gia công cơ khí chính xác và tư vấn giải pháp tự động hóa sản xuất cho các doanh nghiệp, VISC tự hào là 1 trong các doanh nghiệp tiên phong trong lĩnh vực tư vấn giải pháp tại Việt Nam. Nếu bạn đang cần tư vấn chuyên sâu về tự động hóa trong gia công CNC hay tìm kiếm giải pháp để tối ưu dây chuyền sản xuất hiện có hãy liên hệ ngay với chúng tôi. Hãy để VISC đồng hành cùng bạn!