Lý thuyết Công nghệ 11 Bài 13 (Cánh diều): Cách mạng công nghiệp 4.0 với tự động hoá quá trình sản xuất

Lý thuyết Công nghệ 11 Bài 13: Cách mạng công nghiệp 4.0 với tự động hoá quá trình sản xuất

A. Lý thuyết Cách mạng công nghiệp 4.0 với tự động hoá quá trình sản xuất

I. Cách mạng công nghiệp 4.0

- Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 kết hợp công nghệ vật lí, công nghệ số và sinh học để tạo ra khả năng sản xuất mới.

- Những đặc trưng nối bật cua cách mạng công nghiệp 4.0 là: 

+ Kết hợp công nghệ cảm biến mới, phân tích dữ liệu Big Data, điện toán đám mây Cloud Computing và kết nối IoT để sản xuất thông minh và tự động hoá.

+ Sử dụng công nghệ in 3D để giảm chi phí sản xuất.

+ Công nghệ nano và vật liệu mới được sử dụng rộng rãi.

+ Trí tuệ nhân tạo và điều khiển cho phép kiểm soát từ xa và tương tác nhanh chóng và chính xác hơn.

- Ví dụ: Nhà máy thông minh là bước tiến từ san xuất tự động truyền thống sang sản xuất tự động kết nối và xử lí dữ liệu liên tục, thích nghi theo nhu cầu thị trường (hình 13.2). Hệ thống này tăng hiệu quả, linh hoạt và có khả năng tự điều chỉnh và dự báo hoạt động sản xuất.

II. Tác động cùa cách mạng công nghiệp 4.0 trong tự động hoá quá trình sản xuất

- Các tác động chính của cách mạng công nghiệp 4.0 trong tự động hóa quá trình sản xuất là: 

1. Nâng cao tính linh hoạt của quá trình sản xuất

- Tính linh hoạt của sản xuất là khả năng thích ứng với nhiều loại sản phẩm khác nhau thông qua mạng lưới giao tiếp trực tuyến giữa các bộ phận sản xuất.

- Thông tin về sản phẩm, lỗi và thay đổi trong đơn hàng được cập nhật, phân tích và chia sẻ để điều chỉnh sản xuất linh hoạt và nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

- Công nghệ in 3D, nano và vật liệu mới giúp sản xuất linh hoạt hơn.

- Việc in 3D chế tạo thân máy làm cho quá trình gia công đơn giản và linh hoạt hơn. 

- Thay đổi kết cấu hoặc kích thước của thân máy chỉ cần điều chỉnh trong chương trình nạp vào máy tính.

2. Giảm chi phí sản xuất

- Cách mạng công nghiệp 4.0 tự động hoá các bộ phận sản xuất và sử dụng vật liệu, công nghệ CNC, in 3D... để giảm chi phí, tăng chất lượng sản phẩm (hình 13.4).

- Các khâu đóng gói, vận chuyển, kiểm đếm, xếp dỡ sản phẩm được tự động hoá bằng công nghệ quản lí hiện đại.

- Tự động hóa giúp giảm chi phí sức lao động và tối ưu hóa quá trình sản xuất, tiết kiệm, hiệu quả, giảm thiểu lãng phí.

- Ví dụ: Kho chứa được kiểm soát theo thời gian thực nên giảm được lượng hàng tồn kho và chi phí lưu kho.

3. Giám sát, điều chỉnh và cải tiến quy trình sản xuất

- Công nghệ cảm biến giúp thu thập và số hoá các thông tin cần thiết về hệ thống sản xuất (hình 13.5).

- Dựa trên dữ liệu số, tiến trình sản xuất được giám sát và thông báo giúp con người kiểm soát và can thiệp nhanh chóng vào thiết bị và tiến trình trong nhà máy.

- Mô hình sản xuất truyền thống dựa trên phân tích xu hướng thị trường nhưng việc tiếp cận và xử lý thông tin bị giới hạn về thời gian.

- Sự hỗ trợ của công nghệ trí tuệ nhân tạo và Big Data giúp phân tích dữ liệu sản xuất và xu hướng thị trường dễ dàng và chính xác hơn, cải tiến quy trình sản xuất (hình 13.6, 13.7).

- Việc lưu trữ dữ liệu lâu dài có thể cung cấp thông tin chi tiết về hiệu quả của quy trình sản xuất.

- Trung tâm dữ liệu với dung lượng lớn là nơi để phân tích với độ chính xác cao.

- Ví dụ: Thông tin về lỗi sản phẩm được ghi nhớ và dùng để phân tích và so sánh với quy trình mới để cải tiến.

4. Đảm bảo an toàn trong sản xuất

- Trong dây chuyển sản xuất tự động, máy móc thực hiện các công đoạn nguy hiểm, đảm bảo an toàn cho công nhân.

- Công nhân không tiếp xúc với hoá chất độc hại, nhiệt độ khắc nghiệt, khiêng vác vật nặng và các điều kiện làm việc nguy hiểm.

- Ví dụ: Robot thông minh rót kim loại nóng chày vào khuôn, cắt mép thửa và làm sạch trong quá trình đúc kim loại (hình 13.8). Cánh tay robot có khả năng chiu nhiệt cao và di chuyển các vật nặng. Robot có khả năng căm nắm và đặt chính xác vật phẩm.

B. Bài tập Cách mạng công nghiệp 4.0 với tự động hoá quá trình sản xuất

Đang cập nhật…

Xem thêm các bài lý thuyết Công nghệ 11 sách Cánh diều hay, chi tiết tại: 

Lý thuyết Bài 14: An toàn lao động và bảo vệ môi trường trong sản xuất cơ khí

Lý thuyết Bài 15: Khái quát về cơ khí động lực

Lý thuyết Bài 16: Một số ngành nghề liên quan đến cơ khí động lực

Lý thuyết Bài 17: Động cơ đốt trong

Lý thuyết Bài 18: Nguyên lí làm việc của động cơ đốt trong