Tự động hoá công nghiệp có thể bùng nổ với các công nghệ mới

Ngày tạo: (04-03-2015)

Nhìn lại quá khứ

Bởi vì khối lượng sản xuất tương đối nhỏ và sự đa dạng của các ứng dụng, tự động hóa công nghiệp thường sử dụng các công nghệ mới được phát triển cho các lĩnh vực khác. Các công ty tự động hóa có xu hướng tùy chỉnh sản phẩm cho các ứng dụng và các yêu cầu cụ thể. Vì vậy, những phát minh thường xuất phát từ yêu cầu của các ứng dụng hơn là từ những công nghệ mới.

Trong những thập kỷ qua, một số phát minh đã thực sự đưa đến cho tự động hóa công nghiệp những làn sóng phát triển mới: Các bộ điều khiển logic có thể lập trình (PLC) - phát triển bởi Dick Morley và những người khác - được thiết kế để thay thế logic rơ le; chúng đã được sử dụng ngày càng nhiều trong các ứng dụng mà mạch logic bình thường khó thực hiện. PLC đáng tin cậy hơn rất nhiều so với các tiếp điểm rơ le, dễ dàng cho việc lập trình và tái lập trình. Một ví dụ là sự phát triển một cách nhanh chóng trong đo kiểm tự động. Công việc này đòi hỏi việc tái lập trình khi xuất hiện những mẫu ô tô mới. PLC đã có một  thời gian dài phát triển - khoảng ba thập kỷ - và đã trở thành một sản phẩm phổ biến.

Tại cùng một thời điểm mà PLC được phát triển, một làn sóng đổi mới khác cũng xuất hiện thông qua việc sử dụng máy tính trong các hệ thống điều khiển. Máy vi tính đã thay thế máy tính cỡ lớn (mainframe) trong các phòng điều khiển trung tâm, và tạo ra hệ thống điều khiển "phân phối" (DCSs-distributed control systems), đi tiên phong là Honeywell với TDC 2000. Tuy nhiên, tính "phân phối" của những sản phẩm này chưa đúng nghĩa của chúng bởi vì chúng vẫn là những cụm phần cứng tương đối lớn và tủ chứa đầy các kết nối vào/ra

Sự xuất hiện của PC mang đến các phần cứng và phần mềm có chi phí thấp, đồng thời cung cấp chức năng DCS với chi phí giảm đáng kể. Không có sự đổi mới công nghệ cơ bản ở đây - thay vào đó, đây là những sáng tạo công nghệ được phát triển cho thị trường đại chúng, được sửa đổi và thích ứng với các yêu cầu tự động hóa trong công nghiệp.

Đối với các cảm biến, đã có một số cải tiến và phát triển đáng kể, tạo ra tăng trưởng tốt cho các công ty. Nhờ có những đặc tính nổi trội hơn và được tiếp thị tốt, cảm biến áp lực dòng chảy của Rosemount đã nhanh chóng thay thế các sản phẩm trước đó. Và cũng đã có một loạt các phát triển về mặt công nghệ khác tạo ra tăng trưởng cho một số công ty. Nhưng chỉ một vài công ty có doanh thu trên vài  trăm triệu USD một năm.

Phần mềm tự động hóa đã có sự phát triển nhưng khó có thể tiến xa hơn nữa. Trong tương lai, phần mềm sẽ được nhúng vào bên trong các sản phẩm và các hệ thống. Sẽ  khó có đổi mới một cách độc lập ở phần mềm mà tách rời với phát triển phần cứng. Rất nhiều các giải pháp và dịch vụ phần mềm sản xuất sẽ mang lại kết quả đáng kể, nhưng tất cả vẫn là một phần của hệ thống chung.

Vì vậy, nói chung, sự đổi mới và công nghệ có thể và sẽ thiết lập lại sự tăng trưởng trong tự động hóa công nghiệp. Nhưng, sẽ không có bất kỳ đổi mới công nghệ có thể tạo ra Cisco hoặc Apple hoặc Microsoft tiếp theo.

Chúng ta không thể tìm ra xu hướng tương lai chỉ bằng cách mở rộng các xu hướng trong quá khứ; nó giống như cố gắng lái xe bằng cách chỉ nhìn vào kính chiếu hậu. Ngành công nghiệp tự động hóa không thể ngoại suy để tạo ra các PLC nhỏ hơn và rẻ hơn, các DCS, và các hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu; những chức năng này chỉ đơn giản là sẽ được nhúng trong phần cứng và phần mềm. Thay vào đó, sự phát triển trong tương lai sẽ đến từ những hướng hoàn toàn mới.


Bảng điều khiển bằng PLC (thiết bị màu xám ở trung tâm)

Tự động hóa công nghiệp có thể và sẽ tạo ra sự  bùng nổ với các công nghệ mới: hệ thống lắp ráp công nghệ nano; cảm biến MEMS kết hợp công nghệ nano (nhỏ, tiêu thụ ít năng lượng, chi phí thấp); và mạng máy - máy (M2M), Internet đại chúng.

Hệ thống thời gian thực sẽ nhường đường cho các hệ thống tự thích nghi phức tạp  và đa xử lý. Tương lai thuộc về công nghệ nano, công nghệ không dây, và các hệ thống thích nghi phức tạp.

Các ứng dụng phần mềm mới sẽ nằm trong các bộ cảm biến không dây và mạng ngang hàng phân phối - hệ điều hành nhỏ trong các nút cảm biến không dây, và phần mềm cho phép các nút giao tiếp với nhau như một hệ thống thích nghi phức tạp lớn hơn. Đó là xu hướng của tương lai.


Các nhà máy hoàn toàn tự động

Các nhà máy và các quá trình tự động quá tốn kém để xây dựng lại khi có những sửa đổi hoặc thay đổi về mặt thiết kế, vì vậy, chúng phải có khả năng cấu hình và linh hoạt cao. Để cấu hình lại thành công toàn bộ dây chuyền hoặc quá trình sản xuất đòi hỏi phải truy cập trực tiếp đến hầu hết các yếu tố kiểm soát - thiết bị chuyển mạch, van, động cơ và ổ đĩa - xuống đến mức chi tiết.

Tương lai của nhà máy hoàn toàn tự động đã có thể được hình dung ở thời điểm hiện tại: khách hàng đặt hàng trực tuyến với nhiều phiên giao dịch có giá cả, kích thước và màu sắc khác nhau; robot thông minh và máy móc phức tạp chế tạo một loạt các sản phẩm có thể tùy biến theo yêu cầu.

Mục tiêu của tự động hóa được điều khiển từ xa là đưa ra những tiến bộ trong các thiết lập sản xuất và các ứng dụng bảo trì. Định hướng của tự động hóa dựa trên máy móc những thập kỷ trước đã đánh giá thấp tầm quan trọng của truyền thông. Nhưng ngày nay, điều này hoàn toàn là vấn đề của mạng thông minh mà bây giờ đang phát triển và phổ biến rộng rãi.

Hiện tại, hỗ trợ giao tiếp khá phổ biến trong các quá trình tự động: sử dụng rất nhiều cảm biến, mạng lưới, phần mềm chẩn đoán chất lượng và giao diện linh hoạt - tất cả chúng đều có độ tin cậy cao.

Nhà máy sản xuất lớn, tập trung là một điều của quá khứ. Các nhà máy trong tương lai sẽ nhỏ và có thể di động (để đến những nơi mà có tài nguyên, và khách hàng). Ví dụ, không cần thiết phải vận chuyển nguyên liệu từ nơi có khoảng cách xa nhà máy để chế biến, và sau đó lại vận chuyển một quãng đường dài đến người tiêu dùng. Trong quá khứ, điều này đã được thực hiện do vấn đề đầu tư vào công nghệ, thiết bị và nhân viên cũng như sự hiểu biết về nơi đặt nhà máy. Ngày nay, những thứ này có sẵn trên toàn cầu.


Những thực tế từ quá trình toàn cầu hóa

Giả định đã luôn luôn cho rằng Hoa Kỳ và các quốc gia công nghiệp khác sẽ tiếp tục dẫn đầu trong các ngành công nghiệp sử dụng nhiều tri thức trong khi các nước phát triển tập trung vào các kỹ năng và chi phí lao động thấp hơn. Điều này hiện nay đang thay đổi. Tác động của việc buôn bán của 2,5 tỷ người (Trung Quốc và Ấn Độ) vào nền kinh tế toàn cầu sẽ mang lại những thách thức lớn mới và các cơ hội tuyệt vời.

Bên cạnh lao động phổ thông, nhiều doanh nghiệp (bao gồm các công ty tự động hóa lớn) cũng đang thuê gia công các công việc như dịch vụ kỹ thuật và thiết kế. Xu hướng này đang tác động một cách đáng kể, gây ra tình trạng thất nghiệp không chỉ đối với công việc lao động phổ thông, mà còn cho các vị trí kỹ thuật được trả lương cao truyền thống.

Đổi mới là nguồn gốc của giá trị nhưng nó lại đang bị hy sinh cho việc tìm kiếm lợi nhuận ngắn hạn. Các quốc gia như Nhật Bản và Đức sẽ có xu hướng được hưởng lợi từ quan điểm kinh doanh dài hạn của họ. Nhưng họ cũng gặp phải sự cạnh tranh đáng kể đến từ nhiều quốc gia đang phát triển mà năng lực công nghệ đang tăng ngày một nhanh. Vì vậy, khả năng tiếp thị và tính linh hoạt trong kinh doanh sẽ bù đắp những thua kém về mặt công nghệ.


Sự khác biệt mang tính quyết định

Trong một thị trường toàn cầu, có ba yếu tố chính tạo nên thành công:

l Các sản phẩm độc quyền: được phát triển một cách nhanh chóng và ít tốn kém, liên tục nâng cấp và thích nghi để duy trì vai trò dẫn đầu.

l Các sản phẩm giá trị gia tăng cao: những sản phẩm độc quyền và sự hiểu biết về khách hàng được cung cấp thông qua các nhà cung cấp dịch vụ toàn cầu, phù hợp với nhu cầu cụ thể của khách hàng.

l Dịch vụ là toàn cầu nhưng vẫn có tính địa phương: nhu cầu và yêu cầu tùy chỉnh đặc biệt của khách hàng từ xa phải được xử lý tại địa phương, tạo cho họ cảm giác của quan hệ đối tác gần gũi.

Để thực hiện các định hướng này đòi hỏi khả năng quản lý và lãnh đạo khác với những mô hình theo định hướng tài chính cũ. Trong nền kinh tế toàn cầu, các công ty tự động hóa có ít lựa chọn - họ phải tìm cách và phương tiện để mở rộng trên toàn cầu. Để làm điều này, họ cần phải giảm thiểu sự ảnh hưởng của văn hóa công ty tập trung, và tối đa hóa việc đáp ứng cho các nhu cầu của khách hàng địa phương. Những quốc gia đa văn hóa như Mỹ, sẽ có lợi thế đáng kể trong những khía cạnh kinh doanh quan trọng.

Trong môi trường kinh doanh mới và khác nhau của thế kỷ XXI, các công ty có thể thích nghi, đổi mới và sử dụng nguồn lực toàn cầu sẽ tạo ra sự tăng trưởng đáng kể và thành công.

Xem các mẫu cửa tự động hoặc cổng tự động với công nghệ mới.