TG: PETER ENSCH
(Ecovet) Việc tích hợp các cảm biến vào nhà máy sản xuất thức ăn cho phép bạn có thể nắm bắt, thu thập và giám sát dữ liệu để có thể nâng cao quá trình sản xuất.
Có thể bạn đã từng thấy các thuật ngữ internet vạn vật (IoT) và Công nghiệp 4.0, và ở đây nó sẽ được đề cập trong suốt quá trình sản xuất. Các khái niệm này không phải mới. Nhiều ngành công nghiệp đã bắt đầu thích ứng với các kỹ thuật này; tuy nhiên nó mới đang bắt đầu được quan tâm trong ngành dinh dưỡng động vật với các lý do có lợi.
Công nghiệp 4.0 không chỉ là tầm nhìn; nó còn là thực tế. Có sự khác biệt giữa việc phát triển một dữ liệu lớn với tự động hóa xử lý một dữ liệu lớn. Công nghiệp 4.0 đang sử dụng nhiều công nghệ khác nhau ở tất cả các phần của nhà máy và tích hợp các hệ thống vào một nhà máy điều khiển, từ đó tạo ra một Nhà máy Thông minh có thể kết nối liền mạch giữa các cảm biến cơ điện, điện tử, phần mềm và con người.
IoT là sự kết hợp của một số hệ thống không gian mạng thực-ảo giao tiếp với nhau một cách tự động, do đó giúp tăng lượng dữ liệu được tạo ra, và sau đó các dữ liệu đó được sử dụng để cải thiện các hoạt động một cách xuất sắc, thường là sự cải tiến về an toàn, chất lượng, vận chuyển và chi phí (SQDC).
Trích dẫn từ Bill Gates, một trong những nhà tư tưởng đổi mới vĩ đại ở thời đại của chúng ta: “Sự tiến bộ của công nghệ là dựa trên việc làm cho nó phù hợp đến nỗi bạn thậm chí không nhận thấy nó, để nó là một phần của cuộc sống hàng ngày.”
Để triển khai IoT, bạn phải kết nối mọi thứ trong nhà máy sản xuất thức ăn của bạn, bắt đầu từ khu vực sản xuất qua việc sử dụng các cảm biến, đây là thiết bị có thể chuyển đổi kích thích vật lý thành các dữ liệu đầu ra có thể đo lường, hay từ các thiết bị có thể giám sát và kiểm soát quá trình sản xuất.
Những điều cơ bản về IoT
Các cảm biến này giúp đưa các tín hiệu vào bộ ứng dụng lập trình điều khiển (PLC) của hệ thống điều khiển để cung cấp dữ liệu đầu vào, giúp cho các quá trình do máy tính điều khiển có thể hiểu được cách để phản hồi và vận hành. Việc thêm một phần mềm khác về kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA) vào các giao tiếp dữ liệu được kết nối mạng cho phép quản lý quy trình cấp cao. Phần kế tiếp là triển khai Hệ thống thực thi sản xuất (MES). MES là một phần mềm quản lý dữ liệu để theo dõi và lập hồ sơ về những sự biến đổi từ các nguyên liệu thô đến thành phẩm.
MES cũng có thể có chức năng liên quan đến khả năng xác định nguồn gốc, sử dụng bản kê hàng hóa, duy trì chất lượng và bảo trì dự phòng. Dữ liệu được tạo ra và quản lý bởi MES có thể được kết nối sâu hơn thông qua sự liên kết với hệ thống Lập kế hoạch Nguồn lực Doanh nghiệp (ERP) để kết nối các khía cạnh về lập kế hoạch, nhân sự, nguyên liệu và tài chính lại với nhau. Tuy nhiên, để khiến IoT hoạt động, phải bắt đầu từ khu vực sản xuất với các cảm biến.
Có nhiều loại cảm biến khác nhau và sự kết nối của các cảm biến với các máy móc hiện có để thu thập và đo lường các thông tin cần thiết là tương đối dễ dàng. Sự tích hợp các cảm biến vào các hệ thống điều khiển đã giúp tăng khả năng nắm bắt, phân loại và phân tích dữ liệu tại một vị trí tập trung.
Các ứng dụng dành cho nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi
Các cảm biến có thể được sử dụng trong toàn bộ quá trình sản xuất của nhà máy thức ăn để kiểm soát và thu thập dữ liệu, nhưng chúng ta sẽ tập trung vào 2 ví dụ: quá trình trộn và ép viên.
Trong suốt quá trình trộn, các cảm biến được sử dụng để kiểm soát và duy trì chất lượng và thông lượng, vì dụ như cảm biến ở các công tắc bin thấp để cho biết khi nào nguyên liệu sắp hết, cho phép chuyển đổi tự động để duy trì quá trình trộn. Trong vài năm qua, đã có sự mở rộng trong việc sử dụng cảm biến ở các hệ thống nguyên liệu vi lượng cái mà sử dụng bộ biến tần (VFD) và máy đo nhiều thang để cải thiện chất lượng và thông lượng của mẻ trộn bằng cách loại bỏ các quy trình thủ công phụ thuộc vào các vận hành viên. Việc các hệ thống này theo dõi và xác định xu hướng các phép đo lường theo thời gian cung cấp các dữ liệu hữu ích để kiểm soát chất lượng liên tục cũng như chỉ ra các thành phần bị hao mòn.
Dữ liệu về chất lượng của các lô sản xuất, có thể được đưa vào từ MES, được thêm vào các dữ liệu sản xuất và các thông số quy trình để giúp hiểu rõ hơn và để có thể điều chỉnh quy trình trộn nhằm giảm sự biến động và cải thiện chất lượng.
Quá trình ép viên là một ví dụ tuyệt vời khác về việc các cảm biến cung cấp nhiều dữ liệu đầu vào để kiểm soát quá trình. Ngoài các cảm biến ở các bin giúp giữ nguyên liệu có sẵn cho quá trình liên tục, thì ở các van điều khiển hơi nước các cảm biến cung cấp các tín hiệu để kiểm soát lượng hơi nước đi vào máy điều hòa (the conditioner). Sau đó các bộ truyền nhiệt cung cấp nhiệt độ thực tế ở đầu ra của máy điều hòa, được sử dụng trong thuật toán của bộ điều khiển PID (đạo hàm tích phân tỷ lệ) để thực hiện tốt các điều chỉnh giúp duy trì quá trình vận hành đúng mục tiêu. Các thiết bị đo lưu lượng khác nhau được sử dụng để cân đối chính xác các chất lỏng trong quá trình ép viên với các cảm biến có thể quản lý những thay đổi về tỷ trọng của một số nguyên liệu nhất định bằng sự bù nhiệt.
Tất cả điều này cho phép nhà máy thức ăn có thể ép viên một cách tự động ở tốc độ cao hơn và chất lượng tốt hơn. Trong nhiều năm, mọi người thường lên lịch bảo trì dự phòng bằng cách sử dụng các bộ đếm giờ đơn giản, nhưng giờ đây bằng cách sử dụng dữ liệu sản xuất từ MES kết hợp với dữ liệu quy trình từ SCADA, lịch bảo trì dự phòng có thể được thúc đẩy hơn bởi hàng tấn sản phẩm được sản xuất.
Dữ liệu chỉ ra các điểm cần cải tiến
Khi áp lực gia tăng đối với các hoạt động sản xuất để tạo ra thức ăn chất lượng cao và với số công thức ngày càng gia tăng thì điều cần thiết là nhà máy thức ăn cần đưa ra các quyết định sáng suốt dựa trên các dữ liệu nắm được trong một môi trường sản xuất nhanh và liên tục như vậy. Với công nghệ ngày nay, việc kiểm tra hiệu suất tổng thể của nhà máy của bạn là một điều cần thiết.
Bảng điều khiển vận hành có thể được sử dụng để giúp thấy được và kiểm soát theo thực tế toàn bộ chuỗi cung ứng sản xuất của bạn. Các chỉ số cấp cao sẽ giúp bạn đi sâu vào chi tiết cụ thể để khắc phục sự cố tốt hơn và giúp cải tiến liên tục lâu dài.
Lượng dữ liệu mà một nhà máy thức ăn có thể tạo ra là rất lớn. Việc theo dõi hoặc lập biểu đồ dữ liệu theo thời gian của các điểm kiểm soát quy trình chính giúp hiển thị tốt hơn để bạn nhanh chóng nhận ra các điểm bất thường. Khi những bất thường này được xác định, hệ thống có thể cảnh báo tự động cho nhân viên về các vấn đề chất lượng để bạn có thể giải quyết nhanh chóng và giảm được thiệt hại. Ngoài ra điều này giúp bạn có thể xác định được đâu là điểm bạn cần tập trung các nỗ lực cải tiến liên tục dài hạn.
Cho dù việc của bạn là người vận hành, quản lý chất lượng, quản lý kho, kế toán hay quản lý chuỗi cung ứng thì việc có được các thông tin phù hợp nhanh chóng để tạo điều kiện cho việc ra quyết định đúng đắn là rất quan trọng.
May mắn là các cảm biến đã trở nên tương đối rẻ, khiến chúng trở thành một cải tiến hiệu quả về chi phí cho hoạt động sản xuất của bạn. Ngoài ra các chi phí máy tính, mạng và lưu trữ dữ liệu cũng đã giảm đáng kể trong thập kỷ qua. Việc đầu tư để tạo và duy trì cơ sở hạ tầng để tạo ra hệ thống mạng dữ liệu thực tế này là không hề rẻ nhưng nó sẽ giúp hỗ trợ lợi tức đầu tư thực tế (ROI) trong các cải tiến đối với SQDC.
Tóm lại, chi phí để lắp đặt các cảm biến hữu ích cho nhà máy thức ăn đã giảm đáng kể trong vài năm qua, điều này cho phép nhà máy có thể triển khai sử dụng IoT. Việc ràng buộc các dữ liệu đó vào hệ thống điều khiển tự động hóa mà đã được tăng cường với MES có thể tạo ra những cải tiến thực sự trong chất lượng sản xuất.
Nguồn: FeedStartegy
Biên dịch: Ecovet Team