Hình ảnh từ trên của Nhà máy Điện tử Siemens ở Amberg, giới thiệu môi trường sản xuất kỹ thuật số tiên tiến của nó.

Digital transformation: Dẫn đầu bằng ví dụ

Với chiến lược Digital Enterprise, Siemens đang thúc đẩy chuyển đổi kỹ thuật số công nghiệp cho khách hàng và nội bộ. Tại Siemens Electronics Works Amberg, thông lượng tối ưu hóa, thời gian chu kỳ nhanh và bảo mật mạnh đã trở thành hiện thực, được hỗ trợ bởi các giải pháp Digital Enterprise.

Với 350 lần chuyển đổi sản xuất mỗi ngày, danh mục đầu tư bao gồm khoảng 1.200 sản phẩm khác nhau và 17 triệu linh kiện Simatic được sản xuất mỗi năm, khoảng 50 triệu mục dữ liệu quy trình và sản phẩm cần được đánh giá và sử dụng để tối ưu hóa để sản xuất tại Siemens Electronics Works Amberg (EWA) hoạt động trơn tru. Ngoài ra, các công nghệ đột phá như trí tuệ nhân tạo (AI), điện toán Industrial Edge và giải pháp đám mây đang cho phép các chuỗi sản xuất linh hoạt cao, cực kỳ hiệu quả và đáng tin cậy.

Điện toán Industrial Edge và AI để tăng thông lượng

Tiến sĩ Jochen Bönig, Trưởng bộ phận Số hóa Chiến lược tại Siemens Amberg cho biết: “Với Edge Computing, dữ liệu có thể được xử lý ngay tại nơi nó được tạo ra, ngay tại nhà máy hoặc máy móc. Đây là những gì EWA đang làm, ví dụ, trên dây chuyền sản xuất nơi PCB được sản xuất cho các thành phần của I/O phân tán. Nhưng ngay cả ở đây, sản xuất không được tối ưu hóa đầy đủ và đó không phải là lỗi của tính sẵn có của nhà máy cũng như chất lượng quy trình. Điểm tắc nghẽn là ở cuối quá trình sản xuất PCB, tại phần kiểm tra tia X tự động. Các bảng mạch có kích thước bằng móng tay chứa các đầu nối BUS liên quan đến chức năng với các chân kết nối khác nhau. Trong một thử nghiệm không tích hợp, các khớp hàn của các chân kết nối này được chụp X-quang và kiểm tra xem có hoạt động chính xác không. Có nên mua một máy x-quang khác với giá khoảng 500.000 €? (Bấm vào đây để đọc một bài báo chuyên gia về chủ đề này tại Blog Siemens.) Giải pháp thay thế là trí tuệ nhân tạo. Dữ liệu từ các cảm biến được chuyển sang đám mây thông qua môi trường TIA (Tự động hóa hoàn toàn tích hợp), bao gồm bộ điều khiển và thiết bị Edge. Các chuyên gia đào tạo một thuật toán dựa trên AI và các thông số quy trình. Thuật toán tìm hiểu cách dữ liệu quy trình phản ánh chất lượng của các khớp hàn hoạt động và kiểm soát một mô hình chạy trên ứng dụng Edge tại nhà máy. “Mô hình dự đoán liệu các khớp hàn trên PCB có không có lỗi hay không: nói cách khác, liệu thử nghiệm cuối dòng có cần thiết hay không. Nhờ phân tích vòng kín, dữ liệu này có thể ngay lập tức được đưa vào sản xuất”, Bönig giải thích.

PCB production in an AI controlled model.

Hệ thống cảnh báo sớm ngăn chặn những bất ngờ khó chịu

Phân tích vòng kín và công nghệ Industrial Edge cũng được sử dụng trong phay. Trục phay để tháo tấm PCB cho Sản phẩm Simatic không phải lúc nào cũng hoạt động chính xác do bụi xay xát, nhưng ban đầu nguyên nhân không rõ ràng. Cũng như kiểm tra tia X tự động, các chuyên gia của Siemens đã dựa vào sự kết hợp giữa tính toán Edge và AI để bảo trì dự đoán. Nhóm nghiên cứu đã phân lập hai thông số liên quan rõ ràng đến thời gian ngừng hoạt động đột xuất: tốc độ quay của trục chính phay và dòng điện theo yêu cầu của ổ đĩa. Dữ liệu này được đưa vào thiết bị Edge, nơi một thuật toán được đào tạo trước đã xác định mối quan hệ qua lại giữa các bất thường trong dữ liệu quy trình và thời gian ngừng hoạt động và đưa chúng trở lại sản xuất.Ứng dụng Performance Insight cung cấp kết quả cho người dùng trong Insights Hub (trước đây là MindSphere). Các nhà điều hành nhà máy hiện được thông báo về tình hình từ 12 đến 36 giờ trước khi hệ thống có thể xảy ra lỗi và có thể phản ứng tương ứng. Nhưng dữ liệu và sự bất thường không chỉ được lưu trữ trong MindSphere. Thuật toán phải được đào tạo tốt hơn để nó có thể mang lại kết quả ngày càng chính xác. “Đó chính xác là những gì xảy ra trong MindSphere. Môi trường số hóa đầu cuối, nhất quán tại EWA đảm bảo sự tương tác liền mạch cần thiết giữa tự động hóa, Industrial Edge và điện toán đám mây”, Florian Meierhofer, Chuyên gia IoT tại EWA giải thích.

Cặp song sinh kỹ thuật số và bằng chứng khái niệm (PoC)

Bộ đôi kỹ thuật số chịu trách nhiệm cho thực tế là các thành phần bộ điều khiển Simatic hiện được sản xuất trong thời gian chu kỳ mục tiêu là tám giây. Mô phỏng ban đầu hứa hẹn một chu kỳ thời gian là mười một giây. Nó cũng tiết lộ rằng thời gian chu kỳ mười một giây chủ yếu là do các mô-đun máy được lên kế hoạch cho dây chuyền nhưng không hoạt động tối ưu trong sản xuất thực tế. Các chuyên gia của Siemens đã thay thế các mô-đun này bằng các thành phần phù hợp hơn trong sản xuất kỹ thuật số. Trong mô phỏng tiếp theo, thời gian chu kỳ mục tiêu đã đạt được một cách liền mạch, do đó xác nhận bằng chứng về khái niệm.

Tại Siemens Electronics Works Amberg, các giải pháp phần cứng và phần mềm, truyền thông công nghiệp, an ninh mạng và các dịch vụ được phối hợp tối ưu. Trình tự sản xuất liền mạch, nhờ tích hợp ngang và dọc nhất quán, từ đầu đến cuối. Điều này làm cho EWA trở thành một ví dụ điển hình về Siemens Digital Enterprise sẽ tiếp tục dẫn đầu trong quá trình chuyển đổi kỹ thuật số trong tương lai.

Công trình điện tử Siemens Amberg (EWA)

Siemens Electronics Works Amberg (EWA) được thành lập vào năm 1989 và sản xuất các sản phẩm bao gồm bộ điều khiển logic lập trình Simatic (PLC). Mỗi năm, nhà máy sản xuất khoảng 17 triệu sản phẩm Simatic, có nghĩa là mỗi giây có một sản phẩm được xuất xưởng. Hơn 1.000 biến thể sản phẩm được sản xuất ở đó. Chúng được sử dụng để kiểm soát các nhà máy và máy móc và tự động hóa các cơ sở sản xuất, tiết kiệm thời gian và chi phí và cải thiện chất lượng sản phẩm.Quy trình sản xuất tại chính Amberg cũng được kiểm soát bởi khoảng 2.800 linh kiện Simatic. Sản xuất hoạt động trên cơ sở phần lớn tự động, với 75% chuỗi giá trị được xử lý độc lập bởi máy móc và robot. Trong bất kỳ khoảng thời gian 24 giờ nào, các sản phẩm được chuẩn bị để gửi đến khoảng 60.000 khách hàng trên toàn thế giới. EWA sản xuất theo tiêu chuẩn chất lượng 99,9990 phần trăm. Là kết quả của chất lượng công việc bền vững và tích hợp dữ liệu toàn diện, thành tựu này đặt ra một chuẩn mực cho sản xuất công nghiệp.

Siemens Electronics Works Amberg facility.