Các nhà chế tạo máy chịu áp lực phải giao hàng nhanh hơn

Các nhà chế tạo máy hiện đại luôn chạy đua với thời hạn. Các nhóm kỹ thuật thường báo giá cho các dự án tương lai trong khi đồng thời hoàn thiện những hệ thống đã được lên lịch sản xuất.

Đồng thời, các kỹ sư phải đánh giá phần cứng mới, phối hợp với các nhóm sản xuất, cập nhật phiên bản và xử lý sự cố tích hợp trên các nền tảng tự động hóa ngày càng phức tạp.

Trong thiết kế điều khiển chuyển động, ngay cả một ứng dụng tương đối đơn giản cũng có thể tiêu tốn nhiều giờ kỹ thuật quý báu. Thiết kế hệ thống gắp chân không, trục định vị dẫn động bằng servo hoặc bộ công cụ ở đầu cánh tay rô-bốt đòi hỏi phải tính toán, kiểm tra khả năng tương thích và lựa chọn linh kiện trước khi có thể bắt đầu mua sắm.

Khi các dự án tự động hóa ngày càng mô-đun và liên kết với nhau, các công cụ kỹ thuật số đang trở nên thiết yếu thay vì chỉ là tùy chọn.

Vì sao thiết kế hệ thống chuyển động truyền thống làm chậm tiến độ dự án

Tích hợp phức tạp tạo ra điểm nghẽn kỹ thuật

Không giống các rô-bốt công nghiệp được đóng gói hoàn chỉnh, nhiều hệ thống điều khiển chuyển động yêu cầu kỹ sư lắp ráp các linh kiện có khả năng tương thích từ nhiều nhóm khác nhau. Động cơ servo, bộ truyền động tuyến tính, bộ truyền động, cảm biến, khớp nối, thiết bị khí nén và phần cứng an toàn phải hoạt động cùng nhau mà không phát sinh xung đột về khả năng tương thích.

Một thay đổi thiết kế duy nhất có thể buộc các kỹ sư phải xem xét lại các phép tính trên toàn bộ chuỗi chuyển động. Thách thức này càng nghiêm trọng hơn khi nhiều nhóm kỹ thuật đồng thời làm việc trên các phiên bản máy đang được phát triển.

Các nhà chế tạo máy công nghiệp triển khai hệ thống định vị tiên tiến thường kết hợp các bệ chuyển động với bộ truyền động servo và phần cứng điều khiển chuyển động để phục vụ các ứng dụng đóng gói, lắp ráp và xử lý vật liệu.

Tính toán thủ công vẫn tiêu tốn thời gian quý báu

Việc tính toán chọn quy cách hệ thống khí nén, tính lưu lượng chân không hoặc lựa chọn bộ giảm chấn theo cách truyền thống thường đòi hỏi nhiều công sức kỹ thuật thủ công. Các kỹ sư thường phải dựa vào bảng tính, danh mục sản phẩm và tài liệu rời rạc từ nhà cung cấp.

Mặc dù các nhà thiết kế giàu kinh nghiệm có thể hoàn thành chính xác những công việc này, quy trình vẫn tiêu tốn thời gian đáng lẽ có thể dành cho hoạt động đổi mới hoặc chạy thử và đưa hệ thống vào vận hành.

Các nền tảng kỹ thuật số hiện tự động hóa nhiều phép tính này, đồng thời xác minh khả năng tương thích giữa các linh kiện.

Phần mềm kỹ thuật ngày càng kết hợp mô phỏng, tính toán chọn quy cách và cấu hình linh kiện vào các quy trình thiết kế tự động hóa thống nhất.

Kỹ thuật số đang thay đổi việc phát triển hệ thống điều khiển chuyển động

Các công cụ mô phỏng giảm rủi ro thiết kế trước khi sản xuất

Các nền tảng CAD và mô phỏng hiện đại cho phép kỹ sư đánh giá ứng suất cơ học, độ chính xác định vị, biên dạng chuyển động và hiệu suất trong suốt vòng đời trước khi chế tạo phần cứng thực tế.

Phương pháp này giảm những bất ngờ khi chạy thử và rút ngắn chu kỳ tạo nguyên mẫu. Mô phỏng cũng giúp các nhà chế tạo máy tối ưu hóa việc lựa chọn kích thước cơ cấu chấp hành và hiệu quả năng lượng ngay từ đầu quá trình phát triển.

Nhiều nhà sản xuất công nghiệp hiện tích hợp kỹ thuật dựa trên mô phỏng vào các chiến lược chuyển đổi số quy mô lớn hơn, bao gồm kiến trúc PLC, mạng công nghiệp và chẩn đoán biên.

Thiết kế mô-đun đẩy nhanh quá trình tích hợp và bảo trì

Kỹ thuật mô-đun đã trở thành một chiến lược quan trọng để giảm độ phức tạp của thiết kế. Thay vì tạo ra các cụm lắp ráp tùy biến cao cho từng biến thể máy, các nhà sản xuất ngày càng tiêu chuẩn hóa những phân hệ có thể tái sử dụng.

Phương pháp tiếp cận mô-đun này đơn giản hóa việc quản lý phụ tùng, đẩy nhanh quá trình nâng cấp và giảm rủi ro tích hợp giữa các dòng sản phẩm.

Các nền tảng tự động hóa được xây dựng dựa trên những mô-đun chuyển động có thể thay thế lẫn nhau cũng hỗ trợ bảo trì nhanh hơn và khả năng mở rộng trong tương lai, đặc biệt trong các ứng dụng đóng gói và băng tải.

Các nền tảng kỹ thuật trực tuyến đang rút ngắn chu kỳ thiết kế

Phần mềm tính toán chuyển động tự động hóa việc lựa chọn linh kiện

Các nhà cung cấp giải pháp tự động hóa ngày càng cung cấp nhiều công cụ kỹ thuật trên trình duyệt, cho phép kỹ sư tính toán kích thước, cấu hình và xác thực hệ thống chỉ trong vài phút.

Các nền tảng như Festo’s Electric Motion Sizing and Handling Guide Online tự động hóa việc tính toán cho các trục, tải trọng, gia tốc, xử lý chân không và hệ thống khí nén, đồng thời đề xuất các linh kiện tương thích.

Thay vì phải tìm kiếm thủ công qua các danh mục, kỹ sư nhận được những cấu hình đã được xác thực, phù hợp với yêu cầu ứng dụng và mục tiêu hiệu suất.

Điều này giúp giảm đáng kể khối lượng công việc kỹ thuật trong các giai đoạn báo giá và thiết kế sơ bộ.

Quy trình làm việc tích hợp nâng cao hiệu quả mua sắm

Một lợi ích thường bị bỏ qua của các công cụ kỹ thuật số là đẩy nhanh hoạt động mua sắm. Khi thiết kế đã được xác thực, danh sách linh kiện, tệp CAD và thông tin đặt hàng sẽ có sẵn ngay lập tức.

Sự tích hợp này rút ngắn quá trình chuyển từ kỹ thuật sang mua sắm, đồng thời giảm nguy cơ đặt mua phần cứng không tương thích.

Các nhà sản xuất tích hợp những kiến trúc tự động hóa tiên tiến thường kết hợp quy trình làm việc về chuyển động kỹ thuật số với các nền tảng như hệ thống Allen-Bradley ControlLogix để điều khiển máy đồng bộ và triển khai các ứng dụng chuyển động phối hợp.

Hỗ trợ kỹ thuật qua video đang mở rộng nhanh chóng

Một xu hướng khác đang định hình lại ngành kỹ thuật công nghiệp là sự phát triển của nội dung hướng dẫn kỹ thuật. Các video hướng dẫn từng bước hiện giúp kỹ sư cấu hình hệ thống chuyển động, các ứng dụng xử lý chân không và dụng cụ robot hiệu quả hơn.

Thay vì hoàn toàn dựa vào tài liệu in, các kỹ sư có thể quan sát trực tiếp các quy trình định cỡ trong thực tế, quy trình cấu hình và các ví dụ xử lý sự cố từ các chuyên gia ứng dụng.

Sự chuyển đổi này rút ngắn thời gian hội nhập của các kỹ sư mới, đồng thời cải thiện tính tiêu chuẩn hóa giữa các nhóm kỹ thuật phân tán.

Lợi thế cạnh tranh hiện nay đến từ tốc độ kỹ thuật

Chu kỳ thiết kế nhanh hơn giúp nhà chế tạo máy linh hoạt hơn

Các nhà chế tạo máy chịu áp lực ngày càng lớn trong việc cung cấp các hệ thống tự động hóa tùy chỉnh với thời gian giao hàng ngắn hơn. Các công cụ kỹ thuật số hỗ trợ trực tiếp mục tiêu này bằng cách rút ngắn các giai đoạn thiết kế, kiểm định và mua sắm.

Các công ty áp dụng những quy trình này đạt được lợi thế có thể đo lường về khả năng phản hồi, đặc biệt trong các lĩnh vực chuyển động nhanh như đóng gói, logistics, sản xuất pin và tự động hóa kho hàng.

Phần mềm kỹ thuật đang trở thành một phần của hệ thống tự động hóa

Các công cụ kỹ thuật không còn là những tiện ích độc lập chỉ được sử dụng đôi khi trong quá trình lựa chọn sản phẩm. Chúng đang trở thành các lớp tích hợp trong hệ sinh thái tự động hóa công nghiệp rộng lớn hơn.

Phần mềm định cỡ, nền tảng mô phỏng và công cụ cấu hình ngày càng kết nối với môi trường CAD, bộ công cụ lập trình PLC và các nền tảng bản sao số.

Khi các nhà máy tiếp tục hiện đại hóa theo các chiến lược Công nghiệp 4.0, hiệu quả kỹ thuật đang nổi lên như một chỉ số cạnh tranh trong sản xuất.

Kỹ thuật tự động hóa đang chuyển sang thiết kế dự đoán

Giai đoạn phát triển tiếp theo của lĩnh vực điều khiển chuyển động có thể sẽ kết hợp việc định cỡ có AI hỗ trợ, mô phỏng dự đoán và các cơ sở dữ liệu kỹ thuật kết nối đám mây.

Các môi trường kỹ thuật trong tương lai có thể tự động đề xuất những linh kiện tối ưu dựa trên lịch sử máy, hồ sơ bảo trì, mức tiêu thụ năng lượng và hiệu suất vận hành của toàn bộ các cụm thiết bị.

Theo nhiều cách, chính quy trình kỹ thuật cũng đang được tự động hóa.

Đối với các nhà chế tạo máy luôn chịu áp lực giao hàng, sự chuyển đổi đó có thể trở nên quan trọng không kém chính những hệ thống chuyển động mà họ thiết kế.

Tác giả: Ethan Caldwell | Chuyên viên phân tích hệ thống chuyển động cấp cao

Ethan Caldwell có hơn 11 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực điều khiển chuyển động công nghiệp, tích hợp servo và các hệ thống tự động hóa nhà máy. Ông từng hợp tác kỹ thuật với các nhà cung cấp giải pháp của Rockwell Automation, Siemens, Beckhoff Automation và Festo trong các lĩnh vực đóng gói, xử lý vật liệu và sản xuất tốc độ cao.