Phương thức mới cho sản xuất công nghiệp tại chỗ
Schneider Electric đã hợp tác với công ty sản xuất tiên tiến của Úc Hyperion Systems để tích hợp các công nghệ tự động hóa công nghiệp và điều khiển vào TitanCell, một nền tảng in 3D dạng container được thiết kế để sản xuất phụ tùng thay thế và dụng cụ bảo trì gần nơi cần đến hơn.
Sự hợp tác này giải quyết một thách thức dai dẳng đối với các đơn vị vận hành công nghiệp: tìm kiếm phụ tùng thay thế tại những địa điểm xa xôi, nơi chuỗi cung ứng thông thường có thể kéo theo thời gian mua sắm dài, chi phí vận chuyển cao và nhiều phức tạp về hậu cần. Bằng cách đưa thiết bị sản xuất đến gần các địa điểm vận hành hơn, quan hệ hợp tác hướng tới việc cung cấp một giải pháp thay thế để sản xuất các bộ phận phù hợp ngay tại chỗ.
TitanCell kết hợp in 3D với tự động hóa công nghiệp
Hyperion Systems phát triển TitanCell để hỗ trợ in 3D khổ lớn cho các ngành như khai khoáng, quốc phòng, hàng hải và xây dựng. Thiết kế dạng container nhằm đưa năng lực sản xuất đến gần các môi trường vận hành hơn, thay vì chỉ phụ thuộc vào các cơ sở sản xuất tập trung.
Schneider Electric sẽ đóng góp bộ điều khiển công nghiệp, cảm biến, phần mềm tự động hóa và chuyên môn kỹ thuật để hỗ trợ việc điều khiển và giám sát các quy trình sản xuất của TitanCell.
Từ góc độ kỹ thuật, sự kết hợp giữa sản xuất đắp dần và điều khiển công nghiệp đặc biệt phù hợp với hoạt động sản xuất phân tán. Thiết bị in phải phối hợp các thông số quy trình, giám sát điều kiện vận hành và duy trì trình tự sản xuất nhất quán. Tự động hóa cung cấp hạ tầng điều khiển cần thiết để quản lý các hoạt động này và tích hợp chúng vào quy trình sản xuất có thể lặp lại.
Tự động hóa hỗ trợ sản xuất phân tán như thế nào
Theo Darren Butler, phó chủ tịch phụ trách tự động hóa công nghiệp của Schneider Electric, quan hệ hợp tác này nhằm giải quyết những khó khăn trong việc tiếp cận các bộ phận thiết yếu và năng lực sản xuất. Ông cho biết các công nghệ của công ty sẽ giúp Hyperion điều khiển, giám sát và quản lý các quy trình sản xuất.
Giá trị thực tiễn của giải pháp này không chỉ nằm ở máy in. Bộ điều khiển và cảm biến có thể hỗ trợ việc điều phối trình tự thiết bị, giám sát trạng thái vận hành và theo dõi các biến số quy trình liên quan, tùy thuộc vào cấu hình hệ thống cuối cùng. Phần mềm tự động hóa cũng có thể giúp người vận hành nắm rõ hơn các hoạt động sản xuất.
Đối với các cơ sở ở vùng sâu vùng xa, điều này rất quan trọng vì sản xuất tại chỗ chỉ hữu ích khi thiết bị có thể vận hành trong các giới hạn quy trình đã xác định và tạo ra các bộ phận đáp ứng thông số kỹ thuật yêu cầu. Do đó, chất lượng của kiến trúc điều khiển, khâu xử lý vật liệu và quy trình thẩm định sẽ ảnh hưởng đến mức độ hiệu quả mà TitanCell có thể hỗ trợ hoạt động bảo trì.
Giảm sự phụ thuộc vào chuỗi cung ứng phụ tùng truyền thống
Nhà sáng lập kiêm CEO của Hyperion Systems, Joshua Wigley, cho biết TitanCell được thiết kế để đưa năng lực sản xuất đến gần hơn với các hoạt động cần đến nó, đặc biệt là ở những địa điểm xa xôi.
Trong ngành khai khoáng và các ngành khác hoạt động ở những khu vực biệt lập về địa lý, việc thiếu một linh kiện tương đối nhỏ cũng có thể làm chậm công tác bảo trì hoặc kéo dài thời gian thiết bị ngừng hoạt động. Sản xuất tại chỗ có thể giúp giảm sự phụ thuộc vào vận chuyển đường dài và thời gian chờ nhà cung cấp theo phương thức truyền thống khi có thể chế tạo linh kiện thay thế phù hợp ngay tại hiện trường.
Tuy nhiên, sản xuất bồi đắp không phải là giải pháp thay thế phổ quát cho phụ tùng dự trữ hoặc các kênh mua sắm hiện có. Tính phù hợp phụ thuộc vào hình dạng linh kiện, đặc tính vật liệu, dung sai kích thước, tải trọng vận hành và hậu quả nếu xảy ra hỏng hóc.
Đối với các kỹ sư bảo trì, câu hỏi then chốt không chỉ là liệu một bộ phận có thể được in hay không, mà còn là liệu linh kiện thành phẩm có đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật và an toàn của thiết bị gốc hay không. Các bộ phận trọng yếu vẫn có thể cần vật liệu được phê duyệt, chứng nhận kỹ thuật, kiểm tra và khả năng truy xuất nguồn gốc được ghi chép đầy đủ trước khi đưa vào sử dụng.
Polymer tái chế tạo thêm chiều hướng sản xuất tuần hoàn
Bên cạnh nền tảng TitanCell, Hyperion đang phát triển các quy trình sản xuất tuần hoàn dựa trên một số vật liệu polymer tái chế được chọn lọc. Công ty thu hồi, phối trộn và xác nhận tính phù hợp của các vật liệu này để sử dụng làm nguyên liệu đầu vào cho sản xuất, tạo ra con đường đưa nhựa có thể thu hồi trở lại hoạt động sản xuất công nghiệp.
Cách tiếp cận này có thể kết nối việc thu hồi vật liệu thải với hoạt động sản xuất linh kiện tại địa phương. Thay vì chỉ xem chất thải polymer phù hợp là vấn đề cần xử lý, các đơn vị vận hành có thể đánh giá xem liệu chúng có thể được xử lý thành vật liệu dùng cho các ứng dụng công nghiệp mới hay không.
Tuy nhiên, nguyên liệu tái chế cần được đánh giá kỹ lưỡng về mặt kỹ thuật. Sự khác biệt về thành phần polymer, mức độ nhiễm bẩn, lịch sử nhiệt và đặc tính vật liệu có thể ảnh hưởng đến khả năng in cũng như hiệu suất của các bộ phận thành phẩm. Việc thẩm định vật liệu và đảm bảo tính nhất quán của quy trình sẽ rất quan trọng khi sử dụng polymer tái chế cho các bộ phận phải hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt.
Lợi ích về môi trường và kinh tế cũng sẽ phụ thuộc vào các yếu tố như tỷ lệ thu hồi vật liệu, năng lượng xử lý, yêu cầu vận chuyển, sản phẩm in bị loại bỏ và tuổi thọ của các bộ phận thành phẩm.
Các cân nhắc kỹ thuật trước khi triển khai tại hiện trường
Mặc dù quan hệ hợp tác này xác định định hướng kết hợp tự động hóa với hoạt động sản xuất có thể triển khai tại hiện trường, vẫn còn một số câu hỏi thực tiễn chưa được giải đáp. Các công ty chưa công bố năng lực sản xuất, lịch triển khai hoặc mức tiết kiệm chi phí dự kiến của TitanCell.
Trước khi áp dụng nền tảng sản xuất dạng mô-đun đặt trong công-ten-nơ, các đơn vị vận hành công nghiệp nên đánh giá một số khía cạnh sau:
- Tích hợp hệ thống điều khiển: Xác nhận kiến trúc bộ điều khiển, giao diện truyền thông, khả năng tương thích của thiết bị và việc tích hợp với các hệ thống hiện có của nhà máy.
- Giám sát quy trình: Xác định những trạng thái máy, nhiệt độ, điều kiện vật liệu và thông số sản xuất nào được giám sát, cũng như cách xử lý các tình trạng bất thường.
- Thẩm định linh kiện: Xác định phương pháp kiểm tra, tiêu chí chấp nhận kích thước, yêu cầu vật liệu và quy trình phê duyệt cho từng loại linh kiện dự kiến.
- Mức độ phù hợp với môi trường: Đánh giá nhiệt độ, bụi, độ rung, độ ẩm, chất lượng nguồn điện và các điều kiện vận hành đặc thù khác tại địa điểm.
- Bảo trì và hỗ trợ: Thiết lập quy trình bảo dưỡng thiết bị, cập nhật phần mềm, hiệu chuẩn, quản lý vật tư tiêu hao và hỗ trợ kỹ thuật.
- Hiệu quả kinh tế của sản xuất: So sánh tổng chi phí sản xuất tại chỗ với nguồn cung ứng truyền thống, bao gồm chuẩn bị vật liệu, nhân công, năng lượng, đảm bảo chất lượng và mức độ sử dụng thiết bị.
Những yếu tố này sẽ quyết định liệu nền tảng có thể mang lại lợi ích thiết thực trong điều kiện vận hành thực tế, thay vì chỉ trong các tình huống trình diễn được kiểm soát hay không.
Quan hệ hợp tác có thể mang lại điều gì cho hoạt động bảo trì công nghiệp
Sự hợp tác giữa Schneider Electric và Hyperion Systems phản ánh xu hướng phát triển rộng hơn trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp: kết hợp tự động hóa, sản xuất bồi đắp và nguồn vật liệu được quản lý tại địa phương để hỗ trợ sản xuất phân tán hơn.
Đối với các hoạt động công nghiệp ở vùng sâu, vùng xa, lợi ích tiềm năng là tăng tính linh hoạt trong việc sản xuất phụ tùng thay thế phù hợp và dụng cụ bảo trì gần nơi sử dụng. Schneider Electric đóng góp các công nghệ điều khiển và giám sát cần thiết để vận hành thiết bị sản xuất, còn Hyperion mang đến nền tảng TitanCell cùng các sáng kiến xử lý vật liệu.
Thước đo thành công tiếp theo sẽ là bằng chứng từ hoạt động thực tế. Sản lượng, khả năng lặp lại, việc thẩm định vật liệu, tỷ lệ linh kiện được chấp nhận, độ sẵn sàng của thiết bị và mức rút ngắn thực tế thời gian chờ phụ tùng thay thế sẽ giúp làm rõ hơn giá trị của nền tảng.
Sản xuất tại địa phương thường đạt hiệu quả cao nhất khi bổ trợ cho các chiến lược bảo trì và quản lý hàng tồn kho hiện có, trong đó từng bộ phận được đánh giá theo yêu cầu kỹ thuật và mức độ rủi ro. Quan hệ hợp tác này tạo khuôn khổ cho cách tiếp cận đó, nhưng tác động cuối cùng sẽ phụ thuộc vào kết quả triển khai và phạm vi linh kiện có thể được sản xuất theo các tiêu chuẩn yêu cầu.
