Chuyển đổi ngành sản xuất và kho bãi của người máy học
Đối với các nhà sản xuất công nghiệp và doanh nghiệp kho bãi, việc đạt được lợi thế trong bối cảnh cạnh tranh luôn phát triển của họ ngày càng trở nên khó khăn hơn.
Chi tiêu của người tiêu dùng đang gia tăng, tạo ra nhu cầu cao hơn về nhân viên vốn đã ôm đồm nhiều việc. Hoa Kỳ đã chứng kiến mức chi tiêu cho tiêu dùng cá nhân trong Q2/2021 tăng 11,9% ngoài mức tăng 11,4% vào quý trước.1 Và đồng thời, lĩnh vực công nghiệp đang đối mặt với khoảng cách chênh lệch lớn về lao động. Theo một báo cáo vào tháng 5 năm 2021 của Deloitte và Viện Sản xuất, 77% trong số hơn 800 nhà sản xuất Hoa Kỳ được khảo sát dự đoán sẽ gặp khó khăn trong việc tuyển dụng và giữ chân nhân viên vào năm 2021 và xa hơn nữa.2
Kết hợp hai yếu tố này với công nghệ thay đổi nhanh chóng và các đối thủ cạnh tranh không ngừng đổi mới, và bạn có một cơn bão hoàn hảo cho các doanh nghiệp công nghiệp.
Nhiều công ty hiện đang chuyển sang tự động hóa công nghiệp và người máy học không chỉ như một giải pháp cho những thách thức này mà còn là một cách để đi trước và đón đầu trong thị trường của họ. Nhưng tự động hóa là gì, nó giúp giải quyết những thách thức ngày nay như thế nào, và robot phù hợp ở đâu?
Tự động hóa nhà kho là gì?
Tự động hóa nhà kho là quá trình sử dụng công nghệ, chẳng hạn như robot, để làm cho các quá trình hiệu quả hơn với sự hỗ trợ tối thiểu từ nhân công.
Cho đến gần đây, tự động hóa nhà kho đã được hoàn thiện với các xe tự hành (AGV), dựa trên các lối đi được xác định trước và người vận hành để hoàn thành các nhiệm vụ như cung cấp vật liệu. Sự phát triển theo cấp số nhân của thương mại điện tử và nhu cầu tăng về công nghệ linh hoạt đã bộc lộ những hạn chế của AGV.
Ngày nay, tự động hóa nhà kho có thể được thực hiện bởi robot di động tự trị (AMR); các robot này di chuyển trong nhà kho một cách độc lập và hỗ trợ nhân viên. Cánh tay robot công nghiệp cũng là một công nghệ tự động hóa phổ biến được sử dụng để gắp, đặt và sắp xếp các vật thể. Cả hai công nghệ này đều rất quan trọng để hoàn thành đơn hàng trong thương mại điện tử.
Cả AMR và cánh tay robot đều có thể được tăng cường cảm biến thị giác (chẳng hạn như camera 2D/3D) và được hỗ trợ bằng công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) để mang đến các hoạt động nâng cao và hỗ trợ các quá trình đổi mới. Những robot có khả năng AI và thị giác có thể “nhìn”, cho phép chúng phát hiện, phân loại, sắp xếp, gắp và đóng gói các vật thể. Chúng thường hoạt động với độ chính xác và nhất quán tốt hơn so với người vận hành, khiến chúng ít bị lỗi hoặc tai nạn hơn.
Chế tạo tự động là gì?
Cũng giống như robot là yếu tố rất quan trọng để kích hoạt tự động hóa nhà kho, chúng cũng rất cần thiết để đưa tự động hóa vào nhà máy.
Chế tạo tự động sử dụng công nghệ để làm cho quá trình sản xuất hiệu quả hơn. Điều này dẫn đến sản lượng cao hơn với chi phí thấp hơn cho nhà sản xuất.
Mặc dù robot đã được sử dụng trong sản xuất trong nhiều thập kỷ, nhưng sự ra mắt gần đây của AI đang cách mạng hóa cách làm kinh doanh. AI cho phép robot thực hiện nhiệm vụ của mình tốt hơn và đảm nhiệm thêm nhiệm vụ. Ví dụ: robot giờ đây có thể kiểm tra trong khi chế tạo các bộ phận để phát hiện các vấn đề trong thời gian thực và cải thiện chất lượng và năng suất tổng thể của sản phẩm hoặc quá trình. Các cánh tay robot sử dụng AI giúp cải thiện độ an toàn trong một số lĩnh vực công nghiệp bằng cách hoàn thành các nhiệm vụ phức tạp trong môi trường nguy hiểm nơi nhân viên có nguy cơ bị thương hoặc tổn hại nghiêm trọng. AI cũng giúp việc đào tạo lại và huấn luyện lại robot dễ dàng hơn khi chuyển đổi mục đích sử dụng chúng cho các nhiệm vụ khác. Điều này có thể giảm chi phí hoạt động và giúp nhân viên tập trung vào các nhiệm vụ có giá trị cao hơn, phức tạp hơn.
Vì robot rất linh hoạt, chúng có thể được sử dụng trong toàn bộ cơ sở sản xuất hoặc dây chuyền lắp ráp cho các công việc như hàn, sơn, cắt và kiểm tra trong dây chuyền. Ngoài ra, chúng thường làm việc bên cạnh con người để bảo vệ con người khỏi các khía cạnh nhàm chán, căng thẳng hoặc có hại trong quá trình sản xuất, gồm cả việc nâng, di chuyển hoặc giữ các vật nặng.
Cách để đạt được tự động hóa nhà kho và sản xuất tự động hóa
Trước khi các doanh nghiệp công nghiệp có thể gặt hái được đầy đủ lợi ích của tự động hóa với khả năng của robot trong khu vực sản xuất hàng hóa hoặc trong nhà kho, họ cần khả năng nắm bắt, tổng hợp, và phân tích dữ liệu và thông tin từ nhiều cảm biến, ứng dụng, và quá trình gần nguồn hơn.
Điều này có thể đạt được thông qua hội tụ CNTT/CNVH, là sự tích hợp của công nghệ thông tin (CNTT), phần cứng và phần mềm xử lý dữ liệu, với công nghệ vận hành (CNVH), các hệ thống điều khiển các hoạt động công nghiệp. Sự hợp nhất này tạo ra một nền tảng đáp ứng, được kết nối với nhau, cho phép các doanh nghiệp điều chỉnh hệ thống hoạt động trong thời gian gần thực – giúp giảm thời gian ngừng hoạt động, tự động hóa các quá trình, và cung cấp các giải pháp mới, sáng tạo.
Với các hệ thống hội tụ mới này, các doanh nghiệp có thể tích hợp các khả năng và giải pháp biên công nghiệp thông minh, sáng tạo để có thể giảm chi phí và tăng lợi nhuận hơn nữa. Điều này bao gồm: AMR sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) giúp tự động hóa sản xuất và hậu cần để tăng hiệu quả; cánh tay robot công nghiệp được trang bị thị giác máy để kiểm tra lỗi sản phẩm, đọc mã vạch, và xác nhận vị trí nhãn chính xác trên sản phẩm; hoặc robot hợp tác (cobots) với các cảm biến tích hợp để giúp người lao động vận chuyển vật liệu một cách an toàn.
Lợi ích của robot trong nhà kho và sản xuất
Một khi đạt được sự hội tụ CNTT/CNVH, các công ty có thể sử dụng hiệu quả người máy học để tự động hóa các quá trình và thu được một số lợi ích khác:
- Hiệu quả và năng suất cao hơn. Robot có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau, gồm cả những nhiệm vụ phức tạp, nhiệm vụ ngách, lặp đi lặp lại nhiều và có thể thay đổi mà không cần nghỉ ngơi hay giải lao. Điều này cho phép sản xuất, kiểm tra an toàn, hoặc các nhiệm vụ khác được thực hiện liên tục để tăng sản lượng.
- Chất lượng sản phẩm được cải thiện. Đối với các nhiệm vụ đòi hỏi độ chính xác cực kỳ cao, các doanh nghiệp có thể hưởng lợi từ độ chính xác và nhất quán bẩm sinh mà các cánh tay robot cung cấp. Những robot được trang bị camera và được AI trao quyền giúp cải thiện chất lượng sản phẩm bằng cách thực hiện kiểm tra trong thời gian thực trên dây chuyền lắp ráp và giảm đi nhu cầu làm lại.
- An toàn lao động và tính hiệu quả tại nơi làm việc được cải thiện. Những công việc đòi hỏi việc tiếp cận với môi trường độc hại, yêu cầu các chuyển động lặp đi lặp lại và vất vả, hoặc liên quan đến việc xử lý các hóa chất hoặc chất nguy hiểm có thể làm tăng đáng kể nguy cơ nhân viên bị thương. Bằng cách sử dụng robot trong các tình huống như vậy, các doanh nghiệp có thể giữ cho người lao động không bị tổn hại và ngăn ngừa thương tích có thể xảy ra.
- Tăng tiết kiệm phí tổn. Thông qua việc kiểm soát chất lượng và hiệu quả được cải thiện, chất thải giảm, và ít thời gian ngừng hoạt động hơn, việc sử dụng robot để tự động hóa có thể chuyển thành tiết kiệm phí tổn cho các doanh nghiệp.
- Chất thải giảm. Khi được lập trình đúng cách, robot có thể hoàn thành các nhiệm vụ tinh vi trong giới hạn dung sai cực kỳ thắt chặt. Việc thiếu sự thay đổi trong quá trình chế tạo sản phẩm có thể giúp khử bỏ khiếm khuyết, các bộ phận vụn, nhu cầu làm lại, và cuối cùng là chất thải.
- Thời gian chu kỳ nhanh hơn. Một trong những lý do phổ biến nhất khiến các nhà sản xuất tích hợp robot vào hoạt động là để giảm thời gian chu kỳ sản xuất chế tạo. Họ chuyển sang sử dụng robot vì khả năng hoạt động với tốc độ nhanh hơn công nhân, độ tin cậy để hoàn thành nhiệm vụ mà không cần nghỉ, và độ chính xác hoạt động – tất cả đều có thể giúp tối ưu hóa thời gian chu kỳ.
Nhà kho robot và công nghệ tự động hóa sản xuất
Những robot được sử dụng phổ biến nhất trong sản xuất và tự động hóa nhà kho bao gồm:
Robot Di động Tự trị (AMR)
Robot di động tự trị là một loại robot sử dụng trí tuệ nhân tạo, một bộ cảm biến tinh vi và các công nghệ tính toán để diễn giải môi trường của nó và di chuyển qua môi trường đó một cách độc lập. Các camera và cảm biến cho phép AMR phát hiện và tránh chướng ngại vật thông qua suy luận AI trong khi chúng đang di chuyển để hoàn thành nhiệm vụ.
Cánh tay robot công nghiệp
Cánh tay robot công nghiệp nhanh, đáng tin cậy, và chính xác. Chúng được sử dụng trong các nhà máy để tự động hóa các công việc lặp đi lặp lại như sơn, hàn, hoặc mài các bộ phận. Trong nhà kho, robot được sử dụng để gắp và sắp xếp hàng hóa từ băng tải phân phối để thực hiện đơn hàng của người tiêu dùng. Lợi ích chính của cánh tay robot là sự linh hoạt của chúng trong cả ứng dụng và môi trường. Vì có thể được lập trình để hoàn thành một loạt các nhiệm vụ trong nhiều môi trường khác nhau, chúng là loại robot phổ biến nhất được sử dụng trong tự động hóa công nghiệp.
Cobot (Robot cộng tác)
Cobot (còn được gọi là robot hợp tác) là robot được trang bị các chức năng an toàn tích hợp để chúng có thể chia sẻ không gian một cách an toàn với nhân viên để giúp họ hoàn thành nhiều việc hơn. Theo Hiệp hội Tự động hóa tiến bộ, bốn loại cobot là: giới hạn lực và nguồn điện, trạm dừng được giám sát an toàn, tốc độ và phân cách, và dẫn dắt.
Các ứng dụng tự động hóa công nghiệp
Lợi ích chính của việc kết hợp robot vào nhà kho và sản xuất là tính linh hoạt và nhanh nhẹn trong hoạt động. Dưới đây là một số cách mà robot được sử dụng ngày nay:
Gắp và Đặt
Robot "gắp và đặt" thường được sử dụng trong sản xuất và hậu cần hiện đại. Chúng được trang bị hệ thống thị giác máy tiên tiến, giúp chúng có khả năng xác định, cầm nắm, và di chuyển các vật thể – một cách nhanh chóng và hiệu quả – để tăng tốc độ sản xuất.
Xếp hàng hóa
Với việc sử dụng robot xếp hàng hóa, quá trình đặt hàng hóa hoặc sản phẩm lên bệ để hàng trở nên chính xác, tiết kiệm chi phí, và có thể dự đoán được hơn. Nó cũng giải phóng người lao động khỏi phải thực hiện các công việc có nguy cơ gây thương tích.
Vận chuyển vật liệu
Robot vận chuyển vật liệu có thể giúp tạo ra một nhà kho an toàn và hiệu quả bằng cách đảm bảo hàng hóa và vật liệu được lưu trữ đúng cách, dễ tìm, và vận chuyển chính xác. Việc tự động hóa các quá trình này có thể giúp đẩy nhanh việc vận chuyển hàng hóa cho khách hàng, ngăn ngừa tai nạn tại nơi làm việc, và nâng cao hiệu quả của cơ sở.
Để giải quyết tình trạng thiếu lao động trong khi vẫn duy trì nhu cầu sản xuất, Công ty TNHH Yamaha Motor, cộng tác với Tier IV và eve autonomy, đã giới thiệu xe điện tự hành đến các địa điểm sản xuất của mình để di chuyển sản phẩm trong và giữa các tòa nhà. Sử dụng các cảm biến thị giác 3D, HĐH Autoware của Tier IV và các bộ xử lý Intel® Xeon® để tính toán hiệu năng cao, những phương tiện không người lái được hỗ trợ bởi AI này hoạt động trong nhà và ngoài trời, điều hướng các con đường hẹp, các bước và dốc, đồng thời tự động điều chỉnh theo môi trường xung quanh, tránh chướng ngại vật và người khi trên đường.
Công nghệ Intel®
Bằng cách tận dụng các công nghệ Intel®, giải pháp toàn diện, và hệ sinh thái đối tác toàn cầu, các tổ chức có thể phát triển, triển khai, và tích hợp robot vào quy trình làm việc của họ dễ dàng hơn, đẩy nhanh thời gian đạt được lợi ích kinh doanh tích cực và đổi mới đột phá.
Các bộ xử lý Intel® cho IoT và các công dụng nhúng cung cấp khả năng tính toán mạnh mẽ và các chức năng tích hợp cần thiết để cho phép xử lý dữ liệu ở biên và cung cấp thông tin chi tiết quan trọng trong thời gian gần thực. Các sản phẩm Intel® RealSense™ cung cấp cho robot khả năng nhận thức môi trường xung quanh và hiểu các vật thể. Một loạt camera theo dõi và độ sâu stereo mạnh mẽ cho phép lập bản đồ độ sâu cũng như bản địa hóa và lập bản đồ đồng thời (SLAM), điều này rất cần thiết trong việc đảm bảo AMR và cánh tay robot có thể hoạt động trong nhiều môi trường và điều kiện khác nhau.
Với bộ dụng cụ Intel® Distribution of OpenVINO™, các nhà phát triển có thể chuyển đổi và tối ưu hóa các mô hình để đạt được hiệu năng cao cho các ứng dụng suy luận học sâu. Bộ dụng cụ cũng tạo điều kiện cho quá trình phát triển trơn tru hơn và cho phép mô hình "viết một lần, triển khai ở mọi nơi".
Bộ phát triển phần mềm Edge Insights for Autonomous Mobile Robots của chúng tôi cho phép các nhà phát triển dễ dàng phát triển, xây dựng, và triển khai các ứng dụng AMR toàn diện.
Đối với những nhà sản xuất đang tìm cách đưa hoạt động của mình lên một tầm cao mới, Intel® Edge Controls for Industrial cho phép họ chuyển đổi hệ thống điều khiển công nghiệp của mình sang một kiến trúc do phần mềm xác định. Điều này dẫn đến việc quản lý dễ dàng hơn và áp dụng nhanh hơn các giải pháp tốt nhất trong ngành.
Các giải pháp thị giác máy sử dụng Intel cho Công nghiệp 4.0 kết hợp phần cứng và phần mềm để chạy thị giác máy, sản xuất thông minh, và các hệ thống điều khiển công nghiệp quan trọng đối với các giải pháp người máy học, tự động hóa quá trình thông minh, bảo trì dự đoán, kiểm tra thị giác tự động để phát hiện lỗi, và hơn thế nữa.
Vai trò tích hợp của Intel trong lĩnh vực người máy học trong nhà kho và tự động hóa sản xuất
Những doanh nghiệp sản xuất và kho bãi hoạt động trong môi trường thay đổi liên tục luôn tìm những cách sáng tạo để không chỉ tồn tại trong những thách thức mới mà còn vượt lên phía trước. Tự động hóa chạy robot có thể tăng năng suất, tăng cường sự an toàn cho người lao động, và cải thiện chất lượng sản phẩm. Với các giải pháp toàn diện, chuyên môn chưa đâu sánh kịp, và hệ sinh thái đối tác toàn cầu, Intel trao quyền cho các doanh nghiệp thuộc mọi quy mô khi họ bước vào cuộc hành trình tự động hóa robot của mình.