Kể từ năm 2014, khi Siemens cho ra mắt hình mẫu Nhà máy Điện tử Amberg Siemens được số hóa hoàn toàn tại Đức và tháng 9/2013 đã thêm Nhà máy sản xuất Điện tử Siemens Thành Đô (SEWC) tại Trung Quốc có thể nói rằng Nhà máy số đã là hiện thực.

 1. Lịch sử nhà máy số của Siemens 

 Nhà máy Điện tử Amberg Siemens (tên viết tắt tiếng Đức là EWA) được thành lập năm 1989. Nhà máy là nơi sản xuất chuỗi các sản phẩm trong đó có Bộ điều khiển logic khả trình Simatic

(Siemens PLCs). Kể từ khi áp dụng kỹ thuật số hoàn toàn, đã có hơn 1.000 chủng loại sản phẩm được sản xuất tại Nhà máy Điện tử Amberg. Quá trình sản xuất hoàn toàn tự động nhờ các thiết bị máy móc điều khiển và các dây chuyền sản xuất tự động thông minh, do vậy tiết kiệm được không chỉ thời gian tiền bạc mà còn tăng được chất lượng sản phẩm. Quá trình sản xuất tại Nhà máy Điện tử Amberg được kiểm soát bởi thiết bị điều khiển Simatic. Theo thống kê, hệ thống vận chuyển hoàn toàn tự động đảm bảo nguyên liệu được đưa từ nhà kho đến máy sản xuất trong vòng 15 phút; Nhà máy vận hành 3 ca mỗi ngày, với hơn 3.000.000 phần tử được xuất xưởng mỗi năm; mặc dù diện tích sản xuất không đổi (10.000m2) và số lao động hầu như không đổi, nhưngnhà máy đã tăng sản lượng gấp 8 lần; Nhà máy sản xuất khoảng 15 triệu sản phẩm Simatic mỗi năm và mỗi ngày có khoảng 60.000 sản phẩm được phân phối cho khách hàng trên toàn thế giới.

Tại EWA, máy móc và máy tính đã xử lý tới 75% chuỗi giá trị sản phẩm, còn con người chủ yếu lo phát triển sản phẩm và khởi động quá trình sản xuất. Quá trình sản xuất này được tự động hóathông qua khoảng 1.000 bộ điều khiển Simatic để kiểm soát, từ lúc bắt đầu cho tới khâu phân phối và chắc chắn là có sự tham gia của kỹ thuật IT. Nhờ đó mà các sản phẩm ra đời với năng suất và chất lượng vượt trội, đạt tới 99,9988%.

Ngày 23/02/2015, Thủ tướng Đức Angela Merkel đã đến thăm EWA. Bà đã chứng kiến quá trình giao tiếp tự động giữa máy với máy, nơi thế giới ảo và thế giới thực được kết nối với nhau qua IT để tích hợp vào quá trình sản xuất, để tự động hóa hoàn toàn quá trình sản xuất tạo ra sản phẩm.

2. Câu chuyện về nhà máy số của Siemens tại Thành Đô

Một minh chứng thứ 2 cho thành công về Nhà máy số của Siemens là Nhà máy Điện tử Siemens Thành Đô (SEWC). Đây là Nhà máy số hóa hoàn toàn đầu tiên ở nước ngoài do Siemens xây dựng khẳng định Siemens đã sẵn sàng cho cuộc cách mạng công nghiệp 4.0. Được coi là bản sao của Amberg - Đức, hàng năm, nhà máy SEWc có hơn 5000 khách tham quan để để quan sát, học tậpcách ứng dụng kỹ thuật số vào quá trình sản xuất, ứng dụng các bộ điều khiển SIMATIC, các thiết bị điện tử và cách quản lý doanh nghiệp số.

Tại SEWC, quá trình sản xuất được ghi lại, theo dõi, phân tích và tối ưu hóa hoàn toàn bằng các phương tiện kỹ thuật số. Mỗi năm, nhà máy sản xuất gần ba triệu sản phẩm SIMATIC PLC, SIMATIC HMI và máy tính công nghiệp.

Với mức độ tự động hóa và kiểm soát chất lượng cao tại SEWC, tất cả các quy trình sản xuất được ghi lại bằng kỹ thuật số, phần mềm quản lý vòng đời sản phẩm PLM (Product Lifecycle Management). Phần mềm cập nhật liên tục khoảng 13 triệu mẫu dữ liệu mỗi ngày. Dữ liệu này được sử dụng để quản lý toàn bộ quá trình sản xuất và đảm bảo chất lượng sản phẩm đầu ra. Dữ liệu này cũng hỗ trợ đắc lực cho việc phát triển sản phẩm của khoảng 50 nhân viên R&D làm việc tại Thành Đô nhằm đáp ứng nhu cầu thị hiếu của khách hàng tại thị trường châu Á. Dữ liệu sản xuất tại SEWc tạo ra dòng chảy trực tiếp vào quá trình sản xuất thông qua phần mềm PLM, như NX product development của Siemens hay Teamcenter. Tại Trung Quốc, Mengniu là công ty đầu tiên trong ngành công nghiệp sữa đạt được chứng chỉ quản lý thông tin về kiểm soát chất lượng.

3. Câu chuyện về nhà máy số tại Doanh nghiệp thực phẩm Trung Quốc

Được thành lập từ năm 1999, tại Hohhot, hiện nay, Mengniu có 71 nhà máy trên toàn quốc, cung cấp hơn 400 loại sản phẩm tới hơn 70 triệu người tiêu dùng trong và ngoài nước. Cũng nhờ vào việc kết hợp với hệ thống hoạch định nguồn lực doanh nghiệp ERP nên Mengniu có thể quản lý tự động các quá trình sản xuất, có thể truy xuất nguồn gốc dữ liệu chất lượng, đảm bảo an toàn thực phẩm và thực hiện quản lý toàn bộ dây chuyền sản xuất công nghiệp hiệu quả và chuẩn hóa hơn. Ở Mengniu, việc kiểm soát chất lượng đã thay đổi căn bản tốt hơn rất nhiều khi áp dụng kỹ thuật số vào nhà máy. Nếu như trong quá khứ, mọi dữ liệu thử nghiệm được ghi chép lại bằng tay thì bây giờ việc này được thực hiện chỉ với một cú nhấn chuột.

Năm 2013, Mengniu bắt đầu triển khai Hệ thống quản lý thông tin phòng thí nghiệm LIMS (Laboratory Information Management System) thông qua nền tảng Simatic IT Unilab của Siemens. Tính đến năm 2015, hệ thống đã hoàn toàn đi vào vận hành, gồm 34 phòng thí nghiệm đặt tại các nhà máy sản xuất và hai phòng thí nghiệm trung tâm theo định hướng nghiên cứu & phát triển R&D. Từ kho nguyên liệu và chế biến tới khẩu phân phối và lưu thông, một túi sữa đi qua 35 bước liên quan đến 105 mục kiểm tra trước khi đến tay người tiêu dùng. Trong quá trình này, LIMS “tinh mắt” xác minh danh tính của từng nguyên liệu, bán thành phẩm hay thành phẩm và lưu trữ các thông tin nhận dạng đầy đủ. Với LIMS, Mengniu thực hiện các cuộc kiểm nghiệm khoa học chứa các điểm lấy mẫu, kích thước mẫu, các mục kiểm tra, tần số đo và thiết bị thử nghiệm,... Từ đó có thể tối thiểu hóa những sai lệch từ lập lịch bằng tay trong quá khứ. LIMS không chỉ phục vụ cho quá trình kiểm soát chất lượng trong nhà máy sản xuất mà còn dễ dàngtruy xuất dữ liệu cho cơ quan quản lý, thanh tra chất lượng. Đối với mỗi lô sản phẩm, bất kỳ vấn đề chất lượng nào đều có thể truy xuất nguồn gốc từ bất cứ bước sản xuất nào như nhận nguyên liệu sữa, kho bãi, tiền xử lý, làm đầy, đóng gói hay lưu trữ.

Quản lý chuỗi cung ứng thông minh bảo đảm mỗi sản phẩm hoàn thành có thể được tôi luyện kỹ lưỡng như một lực lượng đặc biệt để đạt được chất lượng ổn định và tin cậy. Cũng nhờ LIMS, Mengniu đã xây dựng tài liệu kỹ thuật số và tính toán khoảng 1.400 phương pháp kiểm tra chất lượng, với hơn 90% dữ liệu thử nghiệm đượcthu thập và cập nhật, lưu trữ tự động, cho phép tiết kiệm thời gian thử nghiệm 10% - 25%. Hơnnữa, LIMS đã sắp xếp cực kỳ hợp lý các quy trình kiểm soát chất lượng, qua đó nâng cao hiệu quảhơn 15%. Ngoài ra, LIMS cũng đóng một vai trò quan trọng trong quản lý thiết bị, quản lý chi phí, kiểm soát chất lượng và tối ưu hóa đội ngũ nhân viên.Mặc dù chưa phải là số hóa hoàn toàn nhưng Mengniu cũng là nhà máy sản xuất sữa lớn củaTrung Quốc đạt đến độ vận hành thông minh và tự động. Các giải pháp tự động hóa tích hợp toàndiện TIA (Totally Integrated Automation) của Siemens đã đóng góp rất lớn vào hoạt động ổn định của dây chuyền sản xuất tại nhà máy này. Ở cấp điều khiển cơ sở, bộ điều khiển logic khả trìnhPLC Siemens điều chỉnh chính xác các thông số như lưu lượng, nhiệt độ và áp suất bằng cách điều khiển van, bơm tác động trực tiếp lên quá trình công nghệ. Ngoài ra, lưu lượng kế của Siemens được sử dụng rộng rãi trên các dây chuyền sản xuất như máy nạp liệu, máy khử trùng và phòng nồi hơi giúp đo lưu lượng nước tinh khiết và làm mềm nước. Trên dây chuyền sản xuất nạpliệu, vị trí chính xác của thùng nạp liệu, dòng chảy chất lỏng và khả năng nạp liệu được điều khiển bởi PLC Siemens và hệ truyền động động cơ 1LG0 Siemens. Trạm vận hành có thể giám sát các thông số vận hành của hệ thống và đặt lệnh thông qua màn hình HMI Siemens.

Thùng đóng gói sản phẩm được vận chuyển bằng băng tải tới robot xếp hàng. PLC Siemens điều khiển tốc độ băng tải và gửi tín hiệu nhiệm vụ đến các robot xếp hàng một cách kịp thời để đảm bảo hàng hóa được xếp gọn gàng, hiệu quả và nhanh chóng đưa vào kho hàng. Kho hàng nổi của Mengniu được thực hiện theo truy trình logistics hoàn toàn tự động. Thông qua bộ điều khiển PLC Siemens, các xe nâng linh hoạt có thể lưu trữ hàng hóa một cách chính xác tại các vị trí cụ thể và lấy hàng từ đó. Trên đường bên cạnh nhà kho, các toa xe giao hàng hoạt động một cách có trật tự, giữ một khoảng cách an toàn để tránh va chạm phía sau hoặc đâm vào nhau.Mạng Profibus là giao thức truyền thông giữa các thiết bị.

Trong khi đó, Simatic Wincc thực hiện quản lý dữ liệu mạnh mẽ và lưu trữ dữ liệu hoạt động của kho.Việc tích hợp liền mạch phần cứng và phần mềm đem lại sự cải thiện hiệu quả to lớn. Khi LIMShoàn tất các kiểm nghiệm chất lượng, một loạt các sản phẩm đạt chuẩn sẽ được thông qua, đưa vào hệ thống ERP và sau đó truyền tín hiệu đến PLC Siemens đến hệ thống quản lý kho. Khi cần thiết, các PLC Siemens có thể tự động “ra lệnh” cho các xe nâng và toa xe giao hàng ngay lập tức để cung cấp các sản phẩm, thành phẩm ra khỏi kho.

Mengniu hiện đang tiến hành xây dựng các nhà máy kỹ thuật số thông minh và hiệu quả và hy vọng rằng toàn bộ dây chuyền công nghiệp có thể được tối ưu hóa và là cơ sở để đạt được mục tiêu “Ngành công nghiệp sữa 4.0”.

3. Nhà máy số và tương lai của ngành công nghiệp 4.0 

 Tại diễn đàn công nghiệp Siemens 2016 về chủ đề số hóa, ngày 12/06/2016 tại Bắc King, ông Lothar Herrmann - Giám đốc điều hành của Công ty Siemens Trung Quốc nhấn mạnh: “Làn sóng số hóa và sự áp dụng rộng rãi của Internet đang tạo ra những thay đổi căn bản đối với nhiều ngành công nghiệp. Các khả năng kinh doanh mới và các mô hình toàn diện đang xuất hiện. Trong ngành công nghiệp sản xuất, máy móc được liên kết và có thể giao tiếp với nhau nhờ công nghệ số và tự động xác định cách sản xuất tốt nhất có thể. So với cách sản xuất truyền thống đây là bước cải tiến cơ bản”.

Ông Lothar Herrmann còn nhấn mạnh: “Siemens sở hữu một danh mục sản phẩm toàn diện tronglĩnh vực số hóa. Với việc kết nối phần cứng, phần mềm, bí kíp trong công nghiệp và các dữ liệu, chúng tôi đang thúc đẩy sự hợp nhất giữa thế giới thực tại và thế giới ảo. Các giải pháp số hóa của chúng tôi nâng cao tính cạnh tranh của khách hàng, giúp họ chiến thắng trong thời đại số”.

Trịnh Lương Miên, Trần Thị Giang

(ảnh do Công ty Siemens Trung Quốc cung cấp)

x