Smart Factory สร้างมูลค่าเพิ่มในการผลิตได้อย่างไร

Smart Factory หรือที่เรียกว่า โรงงานอัจฉริยะ คือการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีดิจิทัลเข้าร่วมกับการทำงานในโรงงาน โดยนำเทคโนโลยีอย่าง หุ่นยนต์ (Robotics), ระบบอัตโนมัติ, Internet of Things (IoT), และ Artificial Intelligence (AI) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานทั้งหมดให้ก้าวหน้ายิ่งขึ้น โดยที่อยู่ภายใต้งบประมาณที่เหมาะสมของโรงงานนั้น ๆ 

สิ่งที่ต้องรู้ก่อนทำโรงงานอัจฉริยะมีอะไรบ้าง

ส่วนสำคัญของการนำเทคโนโลยีมาประยุกต์ใช้คือ การทำงานที่มีประสิทธิผลสูงซึ่งจะช่วยเพิ่มปริมาณการผลิตในขณะเดียวกัน ลดเวลาการหยุดทำงานและต้นทุนลง ปัจจัยสำคัญของความสำเร็จนี้คือการนำหุ่นยนต์ประสิทธิภาพสูงและอุปกรณ์อัจฉริยะมาใช้ รวมถึงเซ็นเซอร์และอุปกรณ์สื่อสารเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตจำนวนมาก ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงทางดิจิทัลอย่างสมบูรณ์ โดยปรับปรุงการผลิตให้เหมาะสมที่สุดและสร้างโรงงานอัจฉริยะแบบบูรณาการที่ตอบสนองความต้องการที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วได้ดีขึ้น การขับเคลื่อนด้วยข้อมูล คือ การแลกเปลี่ยนข้อมูล/Data ระหว่างผลิตภัณฑ์ (Products) และสายการผลิต (Production Line)  ข้อมูลดิจิทัลที่รวบรวมจากอุปกรณ์เหล่านี้มีประโยชน์อย่างมากในการติดตามประสิทธิภาพโดยรวมของอุปกรณ์ (OEE) รักษาประสิทธิภาพของกระบวนการและตรวจสอบคุณภาพผลิตภัณฑ์ได้ โดยการขับเคลื่อนด้วยข้อมูลนี้จำเป็นต้องใช้ แพลตฟอร์ม OPC-UA ที่มีประสิทธิภาพอย่างยิ่ง เช่น Yaskawa Cockpit™ ช่วยให้สามารถรวบรวมข้อมูล ตามแนวทาง i³-Mechatronics

i³-Mechatronics คืออะไร 

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา คำว่า ‘IoT’ หรือ ‘Industrie 4.0’ ถูกใช้ในความหมายกว้างๆ เนื่องมาจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่เห็นได้กับสิ่งต่างๆ มากมายเช่น รถยนต์, โรงงาน, และเครื่องใช้ในบ้าน ต่างก็เชื่อมต่อกันด้วยระบบดิจิทัล YASKAWA จึงพัฒนาแนวคิด i³-Mechatronics เพื่อตอบสนอง Industrie 4.0 และ เพิ่มศักยภาพของแมคคาทรอนิกส์และหุ่นยนต์ โดยดำเนินการ 3 ขั้นตอนหรือเรียกว่า 3 i คือ 

1. Integrated การผสมผสาน Device ต่างๆ เช่น Robot, Sensor, Servo, Inverter และ Software มาประกอบเข้าด้วยกันเป็น ไลน์การผลิตแบบออโตเมชั่น
2. Intelligence เพิ่มความชาญฉลาดด้วยการรวบรวมและแสดงข้อมูลแบบ Real-Time ด้วยการซิงโคไนซ์ อุปกรณ์และซอฟแวร์เพื่อเก็บข้อมูลอุปกรณ์และกระบวนการผลิต
3. Innovative การสร้างสรรค์ด้วยนวัตกรรม ด้วยการนำข้อมูลดิจิทัลเหล่านี้ มาวิเคราะห์และจัดการการทำงานของอุปกรณ์ด้วยข้อมูลกระบวนการ, สถานะการผลิต เพื่อสร้างโรงงานอัจฉริยะ และทำให้ผู้ควบคุมการผลิต สามารถดูข้อมูลเชิงลึกและสิ่งที่เกิดขึ้นในสายการผลิตสร้างประสิทธิภาพและเพิ่มมูลค้าของการผลิตได้ 

i³-Mechatronics นอกเหนือจากการทำให้ ‘Cells’ ทำงานเป็นระบบอัตโนมัติแล้ว ยังต้องจัดการ Cells ด้วยข้อมูลดิจิทัล เพื่อตรวจสอบสถานะการทำงานของอุปกรณ์และสถานะการผลิตด้วยข้อมูลสถานะในรูปแบบ ‘ค่าตัวเลข’ เพื่อลดข้อผิดพลาดและลดการหยุดการทำงานของกระบวนการผลิต

ประโยชน์ของ i³–Mechatronics แบ่งออกเป็น 3 ส่วนหลักๆ 

• การผลิต (Production): การผลิตแบบยืดหยุ่นทำให้ผลิตสินค้าได้หลากหลายและปริมาณที่ปรับเปลี่ยนได้ 
• คุณภาพ (Quality): การปรับปรุงความแม่นยำของการวิเคราะห์สาเหตุของ Defect 
• การซ่อมบำรุง (Maintenance): การวินิจฉัยเชิงคาดการณ์ของอุปกรณ์ที่อาจเกิดความเสียหาย (Predictive Failure Diagnosis of Equipment) 

YASKAWA ได้นำแนวคิด i³-Mechatronics มาดำเนินการจริงกับโรงงานผลิตเซอร์โวมอเตอร์ที่ประเทศญี่ปุ่น ซึ่งสามารถผลิตได้ทั้งแบบสายการผลิตเดียวและผลิตสินค้าหลากหลายโดยสามารถปรับการผลิตแบบปริมาณผันแปร ทำให้ผลิตจำนวนขั้นต่ำตั้งแต่ 1 ชิ้นขึ้นไปกับหลากหลายรายการสินค้าได้
ในโรงงานเราใช้เซอร์โวมอเตอร์และหุ่นยนต์อุตสาหกรรมมาประกอบเข้าด้วยกันเป็นไลน์การผลิต รวมถึงการวางแผนงานของการผลิต รวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูลเกี่ยวกับสถานะการทำงานของโรงงานผลิตโดย ‘แสดงเป็นข้อมูลภาพ (Visualizing)’ ผ่าน Yaskawa Cockpit ซึ่งจะควบคุมผ่านศูนย์ควบคุม ตัวอย่างเช่น หากแกนของมอเตอร์ที่ผลิตไม่หมุนหรือหมุนไม่ราบรื่น สามารถตรวจสอบสาเหตุของความผิดปกติโดยการวิเคราะห์สาเหตุ เช่น สาเหตุของ ‘กระบวนการผลิต’, ‘การออกแบบผลิตภัณฑ์’ หรือ ‘ชิ้นส่วนที่จัดหาจากภายนอกบริษัท’ โดยเปรียบเทียบค่าปกติของข้อมูลกับค่าที่เกิดข้อผิดพลาด และการวิเคราะห์สาเหตุที่แท้จริงของข้อบกพร่องตามการรวบรวมข้อมูลโดยละเอียดในแต่ละไซต์

อีกหนึ่งความกังวลของโรงงานและไลน์การผลิตคือการหยุดไลน์การผลิตอย่างกะทันหันซึ่งเกิดจากการเสียหายของอุปกรณ์ หรือจากการสึกหรอของอุปกรณ์ ซึ่งสภาพการใช้งานและสภาพการสึกหรอของอุปกรณ์เหล่านี้สามารถคาดการณ์ได้จากข้อมูลการทำงาน และสามารถประมาณเวลาที่จะเกิดการเสื่อมของอุปกรณ์ ทำให้สามารถดำเนินการวางแผนเปลี่ยนล่วงหน้าได้และการผลิตโดยไม่ส่งผลกระทบการผลิตได้ นอกจากนี้ AC ไดรฟ์ ของ YASKAWA อย่างรุ่น GA500 และ GA700 ยังสามารถรวบรวมข้อมูลต่างๆ เช่น ความถี่ ความเร็วในการหมุน การใช้พลังงาน ค่าแรงบิด อุณหภูมิ และแรงดันไฟฟ้าเมื่อมอเตอร์ทำงาน และสามารถดำเนินการบำรุงรักษาล่วงหน้าได้โดยการตรวจจับความผิดปกติของอุปกรณ์ เช่น สายพานขาด ลูกปืนเสื่อมสภาพ ในทางกลับกัน เซอร์โวมอเตอร์ ของ YASKAWA สามารถตรวจสอบข้อมูลการตรวจจับ เช่น การสั่นสะเทือน การรบกวน การวางตำแหน่ง คุณภาพการสื่อสาร และอุณหภูมิ เพื่อตรวจจับข้อมูลแบบเรียลไทม์ เช่น อุปกรณ์เสื่อมสภาพหรือการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมการทำงาน

YASKAWA ได้แบ่งผลิตภัณฑ์ออกเป็น 3 กลุ่มหลักเพื่อส่งเสริม Smart Factory

1. Industrial Robot หุ่นยนต์อุตสาหกรรม YASKAWA พัฒนาและปรับปรุงเซอร์โวมอเตอร์ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม MOTOMAN ด้วยตัวเราเอง นอกเหนือจากเทคโนโลยีซอฟต์แวร์ควบคุมที่เพิ่มขีดความสามารถนี้ให้สูงสุดแล้ว เรายังพัฒนาหุ่นยนต์อุตสาหกรรมโดยผสานรวมเทคโนโลยีการใช้งานที่ทำให้โครงสร้างและฟังก์ชันของหุ่นยนต์เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานเชื่อม (Arc Welding and spot welding Robot),งานหยิบจับ, แพคกิ้ง และ ลำเรียงสิ่งของ (Handling / Assembly / Picking / Packing / Palletizing Robot), งานพ่นสี (Painting Robot) หุ่นยนต์ของ YASKAWA สามารถตรวจสอบข้อมูลดิจิทัล 100 ประเภท รวมถึงค่าการสั่นสะเทือนและแรงบิดที่ปล่อยออกมาจากเซอร์โวมอเตอร์ที่ติดตั้งในข้อต่อของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม ช่วยให้เราตรวจสอบการเคลื่อนไหวปัจจุบันของหุ่นยนต์ ตรวจสอบแนวโน้มของสัญญาณเตือน และตรวจสอบสาเหตุของความล้มเหลวด้วยข้อมูลการทำงาน

2. Servo Motors เซอร์โวมอเตอร์รองรับระบบอัตโนมัติในการผลิตทั่วโลก หากคุณมองเข้าไปในสมาร์ทโฟน แท็บเล็ต คอมพิวเตอร์ และเครื่องใช้ในบ้านทั่วไป คุณจะเห็นว่าอุปกรณ์เหล่านี้ประกอบด้วยส่วนประกอบที่แตกต่างกันหลายร้อยชิ้น รวมถึงส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ ชิปเซมิคอนดักเตอร์ แบตเตอรี่ และกล้อง เป็นต้น เมื่อทำการผลิตสิ่งเหล่านี้ บริษัทต่างๆ จะพยายามทำให้เป็นระบบอัตโนมัติโดยติดตั้งหุ่นยนต์อุตสาหกรรม, เครื่องมือและเครื่องจักรเพื่อรักษาคุณภาพสูงในขณะที่เพิ่มประสิทธิภาพการผลิต เซอร์โวมอเตอร์สามารถสร้างข้อมูล ความเร็ว อุณหภูมิ ค่าแรงบิด เวลา แรงดัน และกระบวนการทำงานของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมในแต่ละกระบวนการ และตรวจสอบสถานะของอุปกรณ์ได้ ข้อมูลเหล่านี้จะกลายเป็นข้อมูลขนาดใหญ่ของ IoT ในไซต์การผลิต จะทำให้เข้าใจสถานะการทำงานและระบุปัจจัยในเวลาที่เกิดความผิดปกติได้ง่ายขึ้น ตัว Controller MP 3000 ของ YASKAWA มาพร้อมกับฟังก์ชันบันทึกข้อมูลที่สามารถบันทึกข้อมูลชุดเวลาได้ ทำให้สามารถประทับเวลาได้เป็นไมโครวินาที (1/1 ล้านวินาที) นอกจากนี้ ยังสามารถระบุได้ว่ามอเตอร์ของอุปกรณ์ใดหยุดทำงานเนื่องจากความผิดปกติเมื่อสายการผลิตหยุดทำงานโดยไม่คาดคิด โดยปรับฐานเวลาของอุปกรณ์แต่ละตัว

3. AC Drives คุณอาจไม่ได้ยินคำว่า ‘AC ไดรฟ์ (หรือที่เรียกว่าอินเวอร์เตอร์)’ บ่อยนัก แต่ในความเป็นจริงแล้ว มันเป็นผลิตภัณฑ์ที่ขาดไม่ได้ที่รองรับชีวิตประจำวันของเรา มันถูกนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องใช้ในครัวเรือน เช่น เครื่องปรับอากาศและตู้เย็น รวมถึงในโครงสร้างพื้นฐานทางสังคม เช่น ลิฟต์ บันไดเลื่อน รถไฟ เครน พัดลม และปั๊ม รวมถึงในโรงงานที่ผลิตเครื่องจักรการพิมพ์ เครื่องจักรสิ่งทอ เครื่องจักรยาง และวัสดุอื่นๆ หากพูดอย่างง่าย ๆ AC ไดรฟ์ หรืออินเวอร์เตอร์คืออุปกรณ์ที่ควบคุมความเร็วในการหมุนของมอเตอร์ เนื่องจากมอเตอร์ได้รับการควบคุมตามความจำเป็นเพื่อไม่ให้หมุนเกินความจำเป็น การใช้พลังงานจึงต่ำกว่ามากเมื่อเทียบกับการใช้มอเตอร์เพียงอย่างเดียวในการทำงานอุปกรณ์ ส่งผลให้ประหยัดพลังงานและลด CO₂ สนับสนุนในการเพิ่มผลผลิตและประหยัดพลังงานในโรงงาน AC Drives (อินเวอร์เตอร์) รุ่น GA700, GA500ของ YASKAWA ตรวจจับการทำงานที่ผิดปกติในไดรฟ์ (อินเวอร์เตอร์) รวมถึงเครื่องจักรและอุปกรณ์ และแจ้งให้ผู้ใช้ทราบก่อนที่จะเกิดความเสียหาย ช่วยให้ผู้ใช้วางแผนการบำรุงรักษาที่มีประสิทธิภาพเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานและทำให้เครื่องจักรและอุปกรณ์ทำงานอย่างต่อเนื่องได้ และยังแจ้งเกี่ยวกับชิ้นส่วนที่เสื่อมสภาพและการทำงานที่ผิดปกติในเครื่องจักรและอุปกรณ์ 

ซึ่งขั้นตอนการทำงานของโรงงานอัจฉริยะ

1. การกำหนดเป้าหมายการดำเนินงาน: การมีเป้าหมายขององค์กรที่ชัดเจน จะช่วยให้เข้าใจ ‘เหตุผล’ ในการดำเนินงาน เช่น มาตรฐานคุณภาพ, เป้าหมายระยะยาวและระยะสั้น รวมถึงเป้าหมายการทำงาน cycle time ต่อนาที/วัน/ชั่วโมง 
2. การวางแผนงานเพื่อความสำเร็จ: กำหนดวิธีการบรรลุเกณฑ์มาตรฐานแต่ละเกณฑ์ เช่น “ฉันต้องรวบรวมข้อมูลใดเพื่อปรับปรุงปัญหา” และ “ฉันควรใช้กระบวนการใดในการรวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูล”
3. การดำเนินการ: ปฏิบัติตามขั้นตอนที่กำหนด รวมถึงติดตามสิ่งที่ได้ผลและสิ่งที่ไม่ได้ผล 
4. การจัดการด้วยข้อมูล: การรวบรวมข้อมูลเพื่อนำไปใช้วิเคราะห์ข้อมูลของระบบอัตโนมัติด้วยหุ่นยนต์และกระบวนการผลิต
5. การบำรุงรักษาเชิงป้องกัน การตรวจสอบสภาพของอุปกรณ์และหุ่นยนต์ ตัวอย่างเช่น การใช้ข้อมูลสร้างขึ้นเพื่อวัดแรงบิดของมอเตอร์ เพื่อให้เห็นถึงความไม่สม่ำเสมอในการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ มีประโยชน์อย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพของหุ่นยนต์และป้องกันเวลาหยุดทำงานที่ไม่จำเป็น
6. การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ การใช้ข้อมูลที่ได้รับจากอุปกรณ์แต่ละเครื่องหรือจากแพลตฟอร์มซอฟต์แวร์อย่าง Yaskawa Cockpit ที่สามารถตรวจสอบ รวบรวม และส่งมอบข้อมูลแบบเรียลไทม์ได้อย่างง่ายดาย 

Smart Factory มีข้อได้เปรียบมากกว่าโรงงานทั่วไปในเรื่องใช้ต้นทุนที่น้อยกว่า เพิ่มกำไรอย่างยั่งยืนมากกว่า ใช้จำนวนกำลังคนน้อยลง ในขณะที่สามารถมีกำลังผลิตเท่าเดิมหรือเพิ่มมากกว่าเดิมได้ ตอบโจทย์อุตสาหกรรมในยุคปัจจุบัน สามารถเริ่มต้นด้วยการเปลี่ยนบางส่วนของโรงงานก่อนแทนที่จะเปลี่ยนทั้งหมด เพื่อลดต้นทุนค่าใช้จ่าย

หากคุณสนใจที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับระบบอัตโนมัติแบบหุ่นยนต์หรือการวางแผนที่ปรับระบบให้เหมาะสม สามารถติดต่อสอบถามผู้เชี่ยวชาญ YASKAWA  ของเราได้ที่

อีเมล์ : [email protected]
โทร : +66 2017 0099
เครดิต : mreport, DIA