Từ "sản xuất" đến "sản xuất thông minh": chuyển đổi số của máy cắt lá dập nóng

Trong ngành bao bì, in ấn, dệt may và trang trí nội thất, quy trình dập nóng là công nghệ then chốt để nâng cao giá trị gia tăng của sản phẩm và làm nổi bật kết cấu sang trọng. Là vật liệu cốt lõi của quy trình dập nóng, thiết bị cắt chính xác của lá kim loại dập nóng, trình độ kỹ thuật của nó quyết định trực tiếp đến chất lượng, khả năng sử dụng và thậm chí là hiệu suất của sản phẩm cuối cùng.

Máy cắt lá nhôm dập nóng truyền thống là một sản phẩm điển hình của thời đại "sản xuất": cấu trúc cơ khí là yếu tố chính, phụ thuộc rất nhiều vào kinh nghiệm và cảm nhận của người vận hành để điều chỉnh độ căng, kiểm soát tốc độ và căn chỉnh vị trí dao. Quy trình sản xuất giống như một "hộp đen", với sự dao động lớn về chất lượng, tỷ lệ phế liệu cao và những điểm nghẽn hiệu quả rõ ràng. Tuy nhiên, dưới làn sóng Công nghiệp 4.0, một cuộc cách mạng "sản xuất thông minh" sâu sắc đang trẻ hóa những cỗ máy cồng kềnh này, bắt đầu con đường chuyển đổi số với cốt lõi là ra quyết định thông minh dựa trên dữ liệu và sản xuất linh hoạt.

1. Thế tiến thoái lưỡng nan của truyền thống: thách thức của thời đại "sản xuất"

1. Phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm thủ công: độ căng, tốc độ, góc dụng cụ và các thông số khác của quá trình cắt đều phụ thuộc vào "tai, mắt, mắt và xúc giác" của người thợ, chu kỳ đào tạo tài năng dài và khó đảm bảo tính đồng nhất về chất lượng sản phẩm của các công nhân khác nhau.

2. Hạn chế về hiệu quả sản xuất và chất lượng: Để tránh tình trạng rách màng và cắt không đều, máy móc thường không hoạt động ở tốc độ tối ưu. Việc cắt và quấn lại thường xuyên dẫn đến thời gian chết quá nhiều và hiệu suất thiết bị tổng thể (OEE) thấp.

3. Sản xuất "hộp đen", khó truy xuất nguồn gốc: Thiếu dữ liệu ghi chép trong quá trình sản xuất. Một khi có khiếu nại của khách hàng, không thể truy xuất chính xác cuộn nguyên liệu nào và quy trình sản xuất nào được thực hiện, và chỉ có thể điều tra trên quy mô lớn, gây tốn kém.

4. Lãng phí vật liệu nghiêm trọng: Do thử nghiệm và sai sót, lá kim loại bị vỡ trong quá trình gia công, cuộn không đều, v.v., lượng lá kim loại thừa trong quá trình dập nóng bị thất thoát (chủ yếu là lá kim loại đắt tiền và nhôm điện hóa) là rất lớn.

5. Mô hình dịch vụ đơn lẻ: Sau khi thiết bị được bán, mối liên hệ giữa nhà sản xuất và người dùng bị suy yếu. Việc sửa chữa lỗi còn chậm, quản lý phụ tùng còn lạc hậu, không cung cấp được dịch vụ giá trị gia tăng.

2. Con đường chuyển đổi: hướng tới công nghệ cốt lõi của "sản xuất thông minh"

Chuyển đổi số không phải là việc "thay thế máy móc" đơn thuần mà thông qua việc tích hợp một loạt công nghệ số, máy cắt được trang bị khả năng "nhận thức, phân tích, đưa ra quyết định và thực hiện".

1. Giới thiệu về "Digital Senses" (IoT và Công nghệ cảm biến)

◦ Lắp đặt các cảm biến có độ chính xác cao tại các bộ phận quan trọng: thu thập dữ liệu lớn như độ căng khi tháo/cuộn lại, tốc độ trục chính, nhiệt độ dụng cụ, độ rung và phát hiện hình ảnh cạnh cuộn dây bằng CCD theo thời gian thực.

◦ Xây dựng mạng nơ-ron thiết bị: Tổng hợp tất cả dữ liệu cảm biến đến các cổng điện toán biên hoặc nền tảng đám mây thông qua các cổng IoT để cung cấp dữ liệu cho các phân tích tiếp theo.

2. Xây dựng “Bộ não thông minh” (Nền tảng Internet công nghiệp và Phân tích dữ liệu lớn)

◦ Tổng hợp và trực quan hóa dữ liệu: Theo dõi trạng thái thiết bị, tiến độ sản xuất và mức tiêu thụ năng lượng theo thời gian thực trên nền tảng đám mây hoặc hệ thống SCADA cục bộ để đạt được tính minh bạch "hộp đen".

◦ Tối ưu hóa thông số quy trình: Dựa trên dữ liệu sản xuất lịch sử, các thuật toán học máy được sử dụng để đề xuất mô hình tốc độ và độ căng tối ưu (Công thức) để dập nóng lá kim loại có nhiều loại vật liệu và chiều rộng khác nhau, thậm chí thực hiện điều chỉnh thích ứng để giảm thiểu lãng phí khi khởi động.

◦ Bảo trì dự đoán: Bằng cách phân tích dòng điện và tần số rung của động cơ trục chính, có thể dự đoán trước tình trạng mài mòn ổ trục, thụ động hóa dụng cụ và các lỗi khác, đồng thời chuyển "bảo trì sau" thành "cảnh báo trước", giúp giảm đáng kể thời gian ngừng hoạt động bất ngờ.

3. Nâng cấp "Thực thi chính xác" (Tầm nhìn máy và Tự động hóa)

◦ Hiệu chỉnh thị giác bằng AI: Camera CCD độ phân giải cao chụp ảnh cạnh của cuộn dây theo thời gian thực, nhanh chóng xác định độ lệch thông qua thuật toán AI và điều khiển động cơ servo để thực hiện hiệu chỉnh theo thời gian thực với độ chính xác ở cấp độ micron nhằm đảm bảo các cạnh cắt mịn và gọn gàng.

◦ Tự động thay đổi dụng cụ và điều chỉnh vị trí dụng cụ: Với hệ thống định vị trực quan, việc thay đổi dụng cụ và điều chỉnh khoảng cách tự động được thực hiện, rút ​​ngắn thời gian chuyển đổi và đáp ứng nhu cầu sản xuất linh hoạt của các lô nhỏ và nhiều loại sản phẩm.

◦ Tích hợp robot: Tích hợp với AGV (xe vận chuyển tự động) và cánh tay robot để tự động nạp cuộn nguyên liệu, tự động dỡ hàng, dán nhãn và đóng gói cuộn thành phẩm, hướng tới "nhà máy ánh sáng đen".

4. Chuyển đổi theo hướng “cùng có lợi về mặt sinh thái” (mở rộng dịch vụ hóa và đổi mới mô hình kinh doanh)

◦ Thiết bị dưới dạng Dịch vụ (DaaS): Thay vì chỉ bán thiết bị, nhà sản xuất tính phí theo mét cắt hoặc thời gian sử dụng máy. Mô hình lợi nhuận của DaaS gắn chặt với việc giúp khách hàng thành công, buộc họ phải cung cấp thiết bị ổn định và hiệu quả hơn.

◦ Dịch vụ O&M và giá trị gia tăng từ xa: Các kỹ sư có thể hỗ trợ và hướng dẫn khách hàng từ xa thông qua việc bảo trì AR và nền tảng đám mây có thể theo dõi tình trạng hoạt động của thiết bị toàn cầu, chủ động nhắc nhở thay thế phụ tùng và nâng cấp phần mềm, đồng thời tạo ra doanh thu dịch vụ liên tục.

3. Triển vọng tương lai: Giá trị và triển vọng của chuyển đổi số

Quá trình chuyển đổi số của máy cắt lá dập nóng cuối cùng sẽ mang lại sự nâng cấp cho toàn bộ chuỗi giá trị:

• Đối với các nhà sản xuất thiết bị: Chuyển đổi từ nhà cung cấp máy móc truyền thống thành nhà cung cấp giải pháp tích hợp, tăng giá trị gia tăng cho sản phẩm và sự trung thành của khách hàng, đồng thời mở ra đường cong tăng trưởng doanh thu mới.

• Đối với các nhà sản xuất lá dập nóng: thu được sản phẩm chất lượng cao, ổn định và đáng tin cậy, chi phí toàn diện (vật liệu, nhân công, tiêu thụ năng lượng) được giảm đáng kể và tốc độ phản ứng thị trường cũng như khả năng cạnh tranh được cải thiện.

• Đối với người dùng cuối (ví dụ như máy in): Sử dụng lá kim loại dập nóng có chất lượng cao hơn và đồng đều hơn có nghĩa là ít xảy ra lỗi quy trình hơn, năng suất dập nóng cao hơn và tạo ra sản phẩm đẹp hơn.

Nhìn về tương lai, với sự phát triển hơn nữa của công nghệ 5G, bản sao số và AI, máy cắt "sản xuất thông minh" trong tương lai sẽ thông minh hơn. Các kỹ sư có thể tạo ra bản sao số của từng thiết bị vật lý trong thế giới ảo, thực hiện mô phỏng toàn bộ quy trình và tối ưu hóa thông số trước khi đưa sản phẩm mới vào sản xuất, đạt được mục tiêu sản xuất "không thử sai". Toàn bộ chuỗi công nghiệp sẽ được kết nối chặt chẽ hơn dưới sự liên kết của dữ liệu, và thực sự hiện thực hóa bước nhảy vọt hoàn hảo từ "sản xuất" sang "sản xuất thông minh".

Tóm tắt: Con đường chuyển đổi này là một con đường đổi mới, sử dụng dữ liệu để mở ra các liên kết riêng biệt, thuật toán để tối ưu hóa các quyết định sản xuất và kết nối để định hình lại mô hình kinh doanh. Nó mang lại "trí tuệ" cho máy móc thép nguội, không chỉ cải thiện hiệu quả và chất lượng mà còn thay đổi sâu sắc hệ sinh thái công nghiệp và phương thức phân phối giá trị, tạo nên một dấu ấn sống động cho sự phát triển chất lượng cao của ngành sản xuất Trung Quốc.