Hệ thống xử lý vật liệu công nghiệp: Những điều cần biết

04-05-2024 822

Hệ thống xử lý vật liệu tự động (AMHS) đang ngày càng phổ biến và mở rộng sự hiện diện trên nhiều lĩnh vực từ sản xuất đến xây dựng. Bối cảnh công nghiệp đang phát triển nhanh chóng khi trí thông minh và công nghệ tiên tiến chiếm vị trí trung tâm.

Mục lục
Trên toàn cầu, các ngành công nghiệp đang triển khai các hệ thống này ở mọi giai đoạn để nâng cao hiệu quả, an toàn và tình trạng thiếu lao động, đồng thời tối ưu hóa hoạt động hơn bao giờ hết. Điều này phù hợp với các xu hướng rộng lớn hơn của sản xuất thông minh, Cách mạng công nghiệp lần thứ 4 nêu bật tầm quan trọng ngày càng tăng của việc tích hợp các công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực công nghiệp.

Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn một số xu hướng chính mà chúng ta đang thấy xuất hiện trong AMHS, các nguyên tắc xử lý vật liệu khác nhau và các ứng dụng khác nhau của chúng trong một số ngành khác nhau.

Hệ thống xử lý vật liệu
 

Các xu hướng tự động hóa xử lý vật liệu


Tự động hóa xử lý vật liệu đang phát triển nhanh chóng với nhiều xu hướng mới nổi hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích cho doanh nghiệp.
 

1. Tăng cường thu thập và phân tích dữ liệu


Xu hướng chính đầu tiên sau tự động hóa xử lý vật liệu là tăng cường thu thập và phân tích dữ liệu, điều này đang nổi lên như động lực thúc đẩy việc ra quyết định sáng suốt. Hệ thống tự động hóa đang trở thành công cụ tạo dữ liệu mạnh mẽ, giúp các tổ chức tìm hiểu, thích ứng và tối ưu hóa hoạt động.
 

2. Sử dụng AI mở rộng


Trong xử lý vật liệu, AI đang được sử dụng để đưa ra quyết định tốt hơn, dự đoán nhu cầu bảo trì và tối ưu hóa hoạt động. Kết hợp AI với công nghệ IIoT có thể giúp các tổ chức cải thiện hiệu quả chi phí và khả năng thích ứng tổng thể.
 
Sử dụng AI mở rộng
 

3. Triển khai IIoT (Internet vạn vật công nghiệp)


Internet vạn vật công nghiệp IIoT tích hợp các thiết bị và cảm biến thông minh, cho phép xử lý vật liệu trở nên thích ứng và kết nối hơn. Kết quả là, thiết bị và máy móc công nghiệp đã trở nên kết nối liền mạch với nhau. Điều này dẫn đến một mạng lưới nơi dữ liệu không chỉ được thu thập mà còn được chia sẻ một cách thông minh trên toàn bộ hệ sinh thái.
 

4. Giải quyết rủi ro an ninh mạng


Với trí thông minh và dữ liệu ngày càng tăng, các mối đe dọa tiềm ẩn sẽ xuất hiện. Để chống lại các mối đe dọa an ninh mạng này, các công ty đang ngày càng kết hợp các biện pháp phòng ngừa và giao thức xác thực để giúp giám sát, phát hiện và ứng phó với những rủi ro này trong thời gian thực. Bằng cách giải quyết các rủi ro an ninh mạng, doanh nghiệp có thể đảm bảo tính bảo mật và chức năng tối ưu của hệ thống xử lý vật liệu.
 

5. Bảo trì và tối ưu hóa dự đoán


Các tổ chức cũng đang áp dụng phương pháp bảo trì dự đoán vào những năm tới. Bằng cách tận dụng phân tích, các doanh nghiệp hiện có thể lường trước các lỗi thiết bị trước khi chúng xảy ra. Điều này cho phép can thiệp kịp thời và giảm thời gian ngừng hoạt động ngoài dự kiến, đảm bảo hệ thống xử lý vật liệu hoạt động ở mức hiệu suất cao nhất.
 

6. Quản lý tình trạng thiếu nhân công



Robot xử lý vật liệu đã nổi lên như một giải pháp quan trọng để giải quyết trực tiếp vấn đề này. Bằng cách thực hiện các nhiệm vụ và tuyến đường vận chuyển lặp đi lặp lại, robot công nghiệp có thể giải phóng khoảng 30-50% thời gian của công nhân lành nghề. Khi làm như vậy, các công ty có thể tăng cường sản xuất với ít nhân viên hơn, đồng thời giao cho công nhân của họ những nhiệm vụ có giá trị hơn. 
 

7. Giải pháp tiết kiệm năng lượng


Các giải pháp tự động, từ băng tải tiết kiệm năng lượng đến hệ thống robot, là chìa khóa để giảm thiểu tác động đến môi trường và tối ưu hóa chi phí vận hành. Ngoài ra, khi các quy định về môi trường ngày càng nghiêm ngặt hơn, việc áp dụng các giải pháp này giúp doanh nghiệp tuân thủ các quy định và thể hiện cam kết thực hiện các hoạt động bền vững lâu dài. 
 

8. Sử dụng Robot bầy đàn


Lấy cảm hứng từ hoạt động của các loài côn trùng có tập tính xã hội, robot bầy đàn là các nhóm robot làm việc cùng nhau. Mỗi robot tuân theo các quy tắc đơn giản, giao tiếp với các đồng nghiệp của nó và hợp tác thích nghi với môi trường. Điều này cho phép họ thực hiện các nhiệm vụ một cách hiệu quả bằng cách đáp ứng các điều kiện và nhu cầu thay đổi một cách phối hợp, một điều quan trọng trong tự động hóa xử lý vật liệu.
 

Các loại thiết bị xử lý vật liệu


Dưới đâ kà các loại thiết bị sử dụng để xử lý vật liệu hiệu quả
 

- Hệ thống kỹ thuật


Các hệ thống được thiết kế là nền tảng của việc xử lý vật liệu hiện đại. Trong xử lý vật liệu, các hệ thống này tích hợp nhiều công nghệ khác nhau để hợp lý hóa và tự động hóa việc di chuyển, lưu trữ và kiểm soát vật liệu trong môi trường công nghiệp.

Các ví dụ bao gồm AGV, AS/RS, AMR và các phương tiện công nghiệp chuyên dụng khác, mỗi phương tiện được thiết kế riêng để hoàn thành các nhiệm vụ công nghiệp. Hãy khám phá từng chi tiết hơn.
 

- Xe tự hành AGV


Xe dẫn hướng tự động (AGV) đóng vai trò then chốt trong tự động hóa xử lý vật liệu và rất quan trọng để tự động hóa chuyển động trên các môi trường có cấu trúc. Những phương tiện thông minh, không người lái này điều hướng các tuyến đường được xác định trước trong cơ sở bằng cách sử dụng các hệ thống hướng dẫn nhúng như tia laser, nam châm và hệ thống thị giác. Bạn có thể hình dung AGV tương tự như cách một đoàn tàu đi theo một đường ray định trước. 

AGV có xu hướng liên quan đến các nhiệm vụ yêu cầu giao hàng lặp đi lặp lại, an toàn và hiệu quả, chẳng hạn như vận chuyển vật liệu, xử lý pallet và chọn đơn hàng. Mặc dù AGV hoạt động hiệu quả trong các vòng lặp đơn giản nhưng chúng có thể bị ngừng hoạt động nếu tuyến đường bị tắc nghẽn và do đó là lựa chọn tốt nhất cho các trường hợp sử dụng đơn giản.
 
Xe tự hành AGV
 

- Hệ thống lưu trữ và truy xuất tự động (ASRS)


Hệ thống lưu trữ và truy xuất tự động (ASRS) thay thế các khu vực lưu trữ lớn bằng không gian lưu trữ theo chiều dọc, thay đổi cách tiếp cận thông thường để lưu trữ và truy xuất vật liệu trong kho. Hệ thống AS/RS kết hợp tự động hóa với lập kế hoạch chiến lược để tự động đặt, lưu trữ và truy xuất sản phẩm hoặc hàng tồn kho theo yêu cầu. Điều này đảm bảo khả năng tiếp cận hàng hóa nhanh chóng đồng thời tiết kiệm không gian sàn bằng cách tăng mật độ lưu trữ hàng tồn kho.

Một số ví dụ về AS/RS bao gồm băng chuyền, tải trọng nhỏ, tải trọng đơn vị, cần cẩu và xe con thoi thay thế các khu vực lưu trữ lớn và tiết kiệm không gian sàn. Bằng cách tối ưu hóa không gian lưu trữ theo chiều dọc và nâng cao tốc độ truy xuất, AS/RS góp phần tăng hiệu quả và giảm chi phí vận hành. 
 

- Robot di động tự động (AMR)


Robot di động tự động (AMR) sử dụng công nghệ tiên tiến như trí tuệ nhân tạo , máy học, cảm biến và lập kế hoạch đường đi để tự động điều hướng mà không cần sự giám sát trực tiếp của con người. So với hệ thống AGV và AS/RS, những phương tiện này có thể điều hướng thông minh mà không cần tuyến đường cố định và không cần tuân thủ cơ sở hạ tầng cố định của cấu trúc lưu trữ. 

Kết quả là, AMR thông minh và linh hoạt hơn khiến chúng trở nên tối ưu cho các môi trường phức tạp hơn. Trên thực tế, theo Báo cáo Xu hướng Tự động hóa năm 2022 , các doanh nghiệp sử dụng AMR đã tăng 31% cả về năng suất và hiệu quả.
 

- Robot công nghiệp khác


Ngoài AGV, AS/RS và AMR, còn có nhiều robot kho công nghiệp khác được trang bị công nghệ tiên tiến để thực hiện nhiều nhiệm vụ như di chuyển vật liệu, xử lý và vận hành hậu cần. Chúng bao gồm robot xếp pallet, hệ thống đưa đón, robot phân loại và hệ thống từ hàng hóa đến người, tất cả đều góp phần tối ưu hóa hoạt động kho hàng để nâng cao hiệu quả, độ chính xác và năng suất.
 

Thiết bị xử lý vật liệu số lượng lớn


Các hệ thống được thiết kế tận dụng các công nghệ khác nhau để nâng cao hiệu quả của chuỗi cung ứng và hậu cần. Ngược lại, thiết bị xử lý vật liệu rời được thiết kế để tập trung vào việc quản lý, lưu trữ và di chuyển một lượng lớn nguyên liệu thô một cách hiệu quả. Điều này bao gồm việc sử dụng các thiết bị như băng tải và phễu được thiết kế riêng cho các ứng dụng số lượng lớn.
 

- Băng tải


Băng tải vận chuyển hiệu quả số lượng lớn vật liệu rời khắp cơ sở. Cho dù tạo điều kiện cho dòng chảy liên tục trên băng tải hay đảm bảo vận chuyển có kiểm soát trên băng tải con lăn, những máy này được thiết kế để xử lý nhiều loại hàng hóa số lượng lớn - từ nguyên liệu thô như ngũ cốc rời đến thành phẩm như mặt hàng đóng gói - với độ chính xác và độ tin cậy cao hơn.
 

- Hoppers


Hoppers được thiết kế để lưu trữ và dẫn hướng dòng nguyên liệu rời, đảm bảo nguồn cung cấp nguyên liệu ổn định. Những thùng chứa hình phễu này đóng vai trò là nơi lưu trữ các vật liệu rời, giúp tạo điều kiện thuận lợi cho dòng nguyên liệu trôi chảy và giúp việc tải các quy trình tiếp theo trong cơ sở trở nên dễ dàng hơn. Do đó, chúng đóng một vai trò quan trọng trong việc tăng cường kiểm soát dòng nguyên liệu và hiệu quả tổng thể trong nội bộ kho vận. 

Hoppers có thể chứa nhiều loại vật liệu khác nhau, chẳng hạn như ngũ cốc, bột hoặc cốt liệu và do đó thường được tìm thấy trong các ngành công nghiệp khác nhau từ nông nghiệp đến sản xuất. Trên thực tế, chúng thường được sử dụng kết hợp với băng tải hoặc các hệ thống xử lý khác.
 

Hoppers
 

- Xe công nghiệp


Ngoài các hệ thống được thiết kế và thiết bị xử lý số lượng lớn, xe nâng tự động , xe kéo và các máy chuyên dụng khác thường được sử dụng để nâng cao hiệu quả và khả năng thích ứng của hệ thống xử lý vật liệu. 

Hệ thống được thiết kế là các giải pháp chuyên biệt và công nghệ tiên tiến được thiết kế cho các nhiệm vụ cụ thể trong tự động hóa công nghiệp. Mặt khác, xe công nghiệp bao gồm nhiều loại xe cơ giới hơn đã được sử dụng từ lâu trong môi trường công nghiệp, bao gồm cả phiên bản thủ công và tự động. Như chúng ta sẽ khám phá, điều này bao gồm xe nâng tự động và xe kéo tự động. 
 

- Xe nâng tự động


Xe nâng là một trong những phương tiện công nghiệp được sử dụng phổ biến nhất trong các hoạt động xử lý vật liệu trên toàn cầu. Có thể dự đoán rằng, việc tự động hóa các phương tiện công nhân này đang cách mạng hóa cách thực hiện công việc và cụ thể là cách thức di chuyển vật liệu xung quanh các cơ sở. 

Tận dụng công nghệ tiên tiến sử dụng nhiều cảm biến, camera, LiDAR và hệ thống định vị, xe nâng tự động có thể tự động nâng, vận chuyển và xếp chồng các vật liệu nặng mà không cần con người vận hành.
 
Xe nâng tự động
 

- Máy kéo tự động


Máy kéo tự động được thiết kế để vận chuyển và phân phối vật liệu một cách hiệu quả. Bằng cách tự động hóa các nhiệm vụ lặp đi lặp lại và thích ứng với môi trường năng động bằng cách sử dụng dữ liệu thời gian thực, máy kéo tự động giúp các tổ chức nâng cao hiệu quả tổng thể và khả năng thích ứng trong hệ thống xử lý vật liệu. 
 

- 10 nguyên tắc xử lý vật liệu (MHI)


10 nguyên tắc xử lý vật liệu rất quan trọng đối với các tổ chức liên quan đến xử lý vật liệu. Như chúng ta sẽ khám phá, chúng đóng vai trò là hướng dẫn để đảm bảo tối ưu hóa hoàn toàn MHS của họ. Khi các tổ chức cam kết 10 nguyên tắc này, họ sẽ tăng năng suất và lợi nhuận của tổ chức.
 

1. Lập kế hoạch


Các tổ chức nên nỗ lực hướng dẫn các hoạt động liền mạch thông qua việc lập kế hoạch. Điều này liên quan đến việc tổ chức các nguồn lực, quy trình làm việc và mốc thời gian để đảm bảo hiệu quả tối ưu trong suốt quá trình xử lý vật liệu.
 

2. Tiêu chuẩn hóa


Để thống nhất các hoạt động, các tổ chức nên chuẩn hóa các quy trình, thiết bị và thủ tục của mình.
 

3. Công việc


Để không cản trở năng suất hoặc mức sản lượng, doanh nghiệp nên xem xét việc tự động hóa quy trình của mình để giảm căng thẳng về thể chất. Ví dụ: một cơ sở sản xuất có thể sử dụng phương tiện dẫn hướng tự động (AGV) để vận chuyển nguyên liệu thô trực tiếp đến dây chuyền sản xuất, tối đa hóa năng suất và hạn chế căng thẳng về thể chất.
 

4. Công thái học


Các tổ chức có thể giúp giảm căng thẳng về thể chất, sự mệt mỏi của người lao động và các chấn thương tiềm ẩn bằng cách ưu tiên công thái học. Khi làm như vậy, bạn có thể tối ưu hóa sức khỏe con người và hiệu suất hệ thống.
 

5. Tải đơn vị


Các tổ chức có thể tối ưu hóa đơn vị tải bằng cách nhóm và hợp nhất các vật liệu một cách chiến lược thành một tải duy nhất để tối đa hóa dòng nguyên liệu và nâng cao hiệu quả. Ví dụ, một ví dụ thực tế là xếp hàng hóa lên pallet trước khi vận chuyển.
 

6. Sử dụng không gian


Các công ty cũng có thể sử dụng không gian một cách chiến lược bằng cách tối ưu hóa không gian có sẵn để lưu trữ và di chuyển. Ví dụ: bạn có thể triển khai hệ thống lưu trữ dọc để tận dụng không gian có sẵn mà không cần mở rộng diện tích cơ sở của mình.
 

7. Hệ thống


Các tổ chức có thể sử dụng một hệ thống phối hợp gồm nhiều quy trình, thiết bị và con người khác nhau để cải thiện hoạt động. Một ví dụ có thể là triển khai các hệ thống băng tải kết nối các trạm đóng gói, phân loại và vận chuyển, thúc đẩy luồng hàng hóa liên tục và hiệu quả.
 

8. Tự động hóa


Bằng cách áp dụng các giải pháp tự động hóa để nâng cao tốc độ và độ chính xác trong xử lý vật liệu, các tổ chức có thể tăng năng suất và giảm sự phụ thuộc vào lao động thủ công.
 

9.  Môi trường


Hệ thống xử lý vật liệu phải được thiết kế có tính đến tính bền vững, bao gồm việc áp dụng các biện pháp an toàn và bền vững. Khi làm như vậy, các tổ chức có thể điều chỉnh các hoạt động xử lý vật liệu của mình với các mục tiêu môi trường rộng hơn, góp phần vào sự bền vững sinh thái lâu dài.
 

10. Vòng đời


Cuối cùng, các tổ chức phải xem xét tổng chi phí của các quy trình xử lý vật liệu như thời gian chạy của thiết bị. Các công ty có thể sử dụng công nghệ, lập kế hoạch chiến lược và tiêu chuẩn hóa để phát triển các hệ thống đáp ứng nhu cầu hiện tại và lường trước những thách thức trong tương lai trong suốt vòng đời của thiết bị. 
 

Ứng dụng và công dụng của hệ thống xử lý vật liệu

 

- Kho bãi


Hệ thống xử lý vật liệu cũng đóng một vai trò then chốt trong nội bộ kho hàng bằng cách giám sát việc di chuyển và lưu trữ hàng hóa. Các hệ thống này góp phần tạo ra dòng nguyên liệu liền mạch, nâng cao hiệu quả tổng thể trong hoạt động của kho. 

Điều này bao gồm tự động hóa các nhiệm vụ như quản lý hàng tồn kho, bốc xếp, chọn đơn hàng và thiết lập các quy trình hiệu quả để xử lý các mặt hàng. Các kho cũng tận dụng MHS để tối ưu hóa việc sử dụng không gian, đảm bảo lưu trữ và truy xuất hàng hóa hiệu quả.

Kho bãi
 

- Sản xuất


Các nhà sản xuất thường sử dụng hệ thống băng tải và hệ thống xử lý robot để lắp ráp, chọn, đóng gói và phân loại vật liệu.
 

- Xây dựng


Hệ thống xử lý vật liệu được sử dụng để vận chuyển và quản lý vật liệu xây dựng, chẳng hạn như bê tông, thép và cốt liệu trên công trường. Một số ví dụ bao gồm hệ thống băng tải, cần cẩu, tời nâng và robot xử lý vật liệu. 

Ngày nay, các công ty xây dựng đang triển khai hệ thống xử lý vật liệu tự động và đã nhận thấy những tác động ngay lập tức. Máy xúc lật nhỏ gọn bán tự động của Caterpillar sử dụng công nghệ robot tương tự như công nghệ robot xử lý vật liệu. Điều này cho phép công nhân điều khiển tối đa bốn máy cùng lúc để xử lý các nhiệm vụ đơn điệu và lặp đi lặp lại, giúp họ có cơ hội thực hiện các nhiệm vụ hấp dẫn hơn.
 

Lời kết


Hệ thống xử lý vật liệu đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả, an toàn và năng lực cạnh tranh cho doanh nghiệp. Việc lựa chọn và áp dụng hệ thống phù hợp sẽ mang lại nhiều lợi ích cho doanh nghiệp trong dài hạn. Các thiết bị và quy trình được thiết kế để di chuyển, lưu trữ, bảo vệ và kiểm soát vật liệu trong suốt quá trình sản xuất, phân phối và tiêu thụ.

Bài viết liên quan: