Vai trò của Điều khiển tự Động hoá trong sản xuất công nghiệp và các lĩnh vực khác cũng như mức Độ Ứng dụng ai trong lĩnh vực tự Động hoá nói chung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN-ĐIỆN TỬ --- --- Ꝋ BÁO CÁO NHẬP MÔN NGÀNH ĐIỆN ĐỀ TÀI: +Vai trò của điều khiển tự động hoá trong sản xuất công nghiệp và các lĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

- - Ꝋ

BÁO CÁO NHẬP MÔN NGÀNH ĐIỆN

ĐỀ TÀI:

+Vai trò của điều khiển tự động hoá trong sản xuất công

nghiệp và các lĩnh vực khác cũng như mức độ ứng dụng AI trong lĩnh vực tự động hoá nói chung

+Nguyên lí hoạt động của 1 hệ thống tự động hóa

Giáo viên hướng dẫn : Vũ Thị Thúy Nga Sinh viên thực hiện : Nguyễn Minh Sơn

LỜI NÓI ĐẦU

Trong xã hội phát triển hiện nay điều khiển tự động hoá là một lĩnh vực khoa học kỹ thuật nghiên cứu và thiết kế các hệ thống có khả năng hoạt động một cách độc lập hoặc theo sự điều khiển của con người Điều khiển tự động hoá có vai trò quan trọng trong sản xuất công nghiệp và các lĩnh vực khác như y tế, giao thông, năng lượng, nông nghiệp, quốc phòng, v.v… Trong thời đại của trí tuệ nhân tạo (AI), điều khiển tự động hoá cũng được áp dụng AI để nâng cao hiệu quả, chất lượng và tính linh hoạt của các hệ thống Trong bài báo cáo này, em sẽ trình bày về vai trò của điều khiển tự động hoá trong sản xuất công nghiệp và các lĩnh vực khác cũng như mức độ ứng dụng AI trong lĩnh vực tự động hoá nói chung…

Em xin gửi lời cảm ơn đến cô Vũ Thị Thúy Nga đã hướng dẫn nhiệt tình trong suốt quá trình em làm đề tài, giúp đỡ em hoàn thành bài báo cáo này

Trong quá trình thực hiện để tài lớn lần đầu tiên này không thể tránh khỏi những sai sót Em rất mong được nhận những ý kiến đóng góp, phê bình đến từ cô

Em xin chân thành cảm ơn cô !

Sinh viên thực hiện báo cáo

Nguyễn Minh Sơn

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

MỤC LỤC .

2 PHẦN I: VAI TRÒ CỦA ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HÓA TRONG SẢN XUẤT CÔNG NGHIỆP VÀ CÁC LĨNH VỰC KHÁC .

3 1.1 Vài trò của điều khiển tự động hóa trong sản xuất công nghiệp .

3 1.1.1 Khái quát về tự động hóa

1.1.2 Lợi ích của điều khiển tự động hóa trong sản xuất công nghiệp

1.1.3 Một số ứng dụng trong công nghiệp .

5 1.2 Vai trò của điều khiển tự động hóa trong các lĩnh vực khác

1.2.1 Nông nghiệp

1.2.2 Dịch vụ

1.2.3 Thương nghiệp

1.2.4 Vận tải

PHẦN II: MỨC ĐỘ ỨNG DỤNG CỦA AI TRONG LĨNH VỰC TỰ ĐỘNG HÓA

2.1 Nguyên lí hoạt động của trí tuệ nhân tạo

2.2 Mức độ ứng dụng AI trong điều khiển tự động hóa

2.1.1 Trong ngành công nghiệp sản xuất

2.1.2 Trong các lĩnh vực khác 2.3 Sự khác biệt trong ứng dụng AI lĩnh vực tự động hóa công nghiệp

và các lĩnh vực khác 2.2.1 Trong các lĩnh vực khác

PHẦN III NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA 1 HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA TRONG CÔNG NGHIỆP

PHẦN I: VAI TRÒ CỦA ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HÓA TRONG SẢN

XUẤT CÔNG NGHIỆP VÀ CÁC LĨNH VỰC KHÁC

1.1 Vai trò của điều khiển tự động hóa trong sản xuất công nghiệp

1.1.1 Khái quát về vai trò và khái niệm của điều khiển tự động hóa

a) Khái niệm

-Chủ yếu tập trung vào thiết kế, nghiên cứu về cách vận hành các dây chuyền sản xuất tự động và các hệ thống tự động dựa trên những dữ liệu và ứng

dụng của cảm biến trong các nhà máy và xí nghiệp

b) Vai trò nói chung của ĐKTĐH

-Là ứng dụng công nghệ tiên tiến vào quá trình sản xuất công nghiệp

và các lĩnh vực khác để chuyển một phần lớn hoặc toàn bộ hoạt động sản xuất nhờ sức lao động của con người sang cho máy móc thiết bị Theo khái niệm này, quá trình tự động sẽ không cần sự can thiệp quá sâu của con người, mà sẽ sử dụng các

hệ thống điều khiển khác nhau giúp máy móc vận hành nhanh hơn, chuẩn xác hơn, giảm sự can thiệp của con người, thậm chí một số quy trình là hoàn toàn tự động.

1.1.2 Lợi ích của điều khiển tự động hóa trong sản xuất công nghiệp a)Tăng năng suất sản xuất

-Nhờ quá trình này, máy móc vận hành 24/24 giờ mà không cần phải

có thời gian nghỉ, thời gian giữa ca như là sử dụng nhân công Hơn nữa, tốc độ vận hành của các dây chuyền tự động nhanh hơn rất nhiều lần so với các thao tác thủ công của con người Do vậy mà sẽ giúp các nhà máy nâng cao năng suất sản xuất một cách rõ rệt Đây được xem là lợi ích hàng đầu và rõ nét nhất của bất kỳ một nhà

máy nào khi ứng dụng tự động hóa.

b)Cắt giảm chi phí nhân sự

-Ứng dụng tự động hóa trong sản xuất nghĩa là tăng tối đa sự tham gia của

máy móc tự động, giảm thiểu sự tham gia của con người trong quy trình sản xuất Do vậy, doanh nghiệp sẽ giảm được chi phí nhân công Thay vào đó, chỉ cần đầu tư một lần vào sản xuất thì đó sẽ là sự đầu tư thông minh và hiệu quả Hơn thế nữa, trong sản xuất có rất nhiều công đoạn nguy hiểm nếu con người tham gia trực tiếp Bởi vậy, nhờ ứng dụng dây chuyền tự động mà sẽ đảm bảo an toàn lao động tại các nhà máy

c)Nâng cao chất lượng sản phẩm , giảm chi phí nguyên vật liệu

-Quy trình sản xuất khi được ứng dụng các thiết bị tự động thì mọi thông số sản phẩm sẽ được lập trình trước, do vậy mà thành phẩm tạo ra luôn có độ chính xác

cao, tỷ lệ lỗi thấp nhất. Tự động hóa do vậy mà giúp các doanh nghiệp giảm thiểu

đáng kể những sai sót của thành phẩm liên quan đến con người Hơn thế nữa, nhờ dây chuyền sản xuất tự động mà các sản phẩm tạo ra luôn có độ đồng đều cao nhất Tỷ lệ lỗi thấp đồng nghĩa với việc nhà máy sẽ giảm được các chi phí nguyên vật liệu, chi phí sản xuất liên quan đến việc sửa lỗi sản phẩm hoặc sản xuất bù…

d)Nâng cao trình độ nhân công

-Việc ứng dụng tự động hóa vào sản xuất sẽ giúp doanh nghiệp có cơ hội

điều chuyển nhân công sang những vị trí chủ động, đào tạo để họ tiếp cận nhanh hơn với công nghệ Thay vì họ phải làm thủ công thì giờ họ sẽ được nâng cao kỹ năng để

điều khiển máy móc làm giúp mình những phần việc đó Bởi vậy, điều này giúp cho nhân công được chuyên môn hóa hơn, tiếp cận nhanh nhất với công nghệ hiện đại

e)Mang lại sự linh hoạt tối đa trong sản xuất -Đây được xem là lợi ích rất rõ nét của tự động hóa Bởi việc thay đổi quy

trình, dây chuyền sản xuất, thêm hoặc bớt các công đoạn thường sẽ mất rất nhiều thời gian, công sức Nếu chưa ứng dụng các thiết bị tự động thì doanh nghiệp sẽ mất thời gian cho hoạt động đào tạo nhân công, thay đổi quản lý, đội nhóm… Thế nhưng, khi ứng

dụng tự động hóa thì chỉ cần lập trình lại là chương trình sẽ có độ tùy biến cao nhất.

Độ tùy biến cao: Việc thay đổi quy trình sản xuất, nhất là khi thêm các công đoạn mới, thường rất phức tạp, do công việc này phải đi kèm với các hoạt động đào tạo công nhân cũng như thay đổi quản lý Đối với rô-bốt, chương trình sẽ đảm bảo khả năng làm tất cả các công việc được giao Điều này sẽ làm tăng độ tùy biến trong sản xuất

f)Nâng cao vị thế cạnh tranh cho doanh nghiệp

-Việc tăng năng suất, cắt giảm chi phí nguyên vật liệu, chi phí nhân công, sẽ giúp các nhà máy sản xuất giảm giá thành Trong khi đó, chất lượng sản phẩm được cải thiện rõ rệt, do vậy sẽ giúp doanh nghiệp nâng cao vị thế cạnh tranh trên thị trường Ứng dụng các dây chuyền tự động trong sản xuất sẽ giúp doanh nghiệp tạo ra những bước đột phá trong sản xuất kinh doanh Tất nhiên là trong điều kiện doanh nghiệp biết cách ứng dụng phù hợp nhất

1.1.3 Ứng dụng của điều khiển tự động trong sản xuất công nghiệp

Tự động hóa đang được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực khác

nhau: công nghiệp sản xuất, gia công cơ khí, dây chuyền lắp ráp tự động, ứng dụng kiểm soát chất lượng… Các hệ thống điều khiển thường dùng để vận

hành quá trình sản xuất bao gồm servo, PLC, mạch điện tử, G code… Các hệ điều khiển này có thể bao gồm việc điều khiển từ đơn giản đến các thuật toán phức tạp, điều khiển những máy móc đơn giản cho đến những hệ thống công nghiệp lớn

Với những lợi ích rõ nét được đề cập ở trên, tự động hóa đã và đang được

ứng dụng trong rất nhiều các lĩnh vực khác nhau và  đạt được nhiều thành tựu

đáng kể Nhờ sự phát triển của Internet và cuộc cách mạng công nghiệp 4.0

mà tự động hóa được xem là một yếu tố then chốt, tất yếu để giúp các

doanh nghiệp phát triển và nâng cao vị thế cạnh tranh trên thị trường Các lĩnh vực đang ứng dụng công nghệ và thiết bị tự động tiêu biểu bao gồm: Cơ khí, khí nén, y tế, nông nghiệp, điện, điện tử, công nghệ sản xuất ô tô, tàu thủy…

Đặc biệt, trong gia công cơ khí, nếu như theo phương pháp truyền thống, thợ

cơ khí phải gia công bằng tay hoặc dùng máy bán tự động như máy tiện, máy bào, máy hàn… thì nhờ ứng dụng thiết bị tự động, robot tự động mà các công đoạn đó đã được thực hiện bằng những máy gia công hiện đại, được lập trình CNC Hoặc những công đoạn nguy hiểm như hàn thì có sự trợ giúp tối đa của các robot hàn hiện đại Đặc biệt, công nghệ  CAD/CAM/CNC đã giúp quá trình gia công vận hành theo một quy trình khép kín, tốc độ cao, độ chính xác gần như tuyệt đối

Ví dụ :

1.2 Vai trò của điều khiển tự động hóa trong các lĩnh vực khác

1.2.1 Nông nghiệp

giúp cải thiện năng suất, chất lượng, an toàn và bảo vệ môi trường

Ví dụ :

Hệ thống tưới tiêu, thu hoạch, phun thuốc thực hiện bằng các cảm biến

1.2.2 Thương nghiệp

1.2.3 Dịch vụ

1.2.4 Vận tải

PHẦN II: : MỨC ĐỘ ỨNG DỤNG CỦA AI TRONG LĨNH VỰC TỰ ĐỘNG HÓA

2.1 Nguyên lí hoạt động của trí tuệ nhân tạo

Trong ứng dụng thuật toán trí tuệ nhân tạo, có hai loại thiết bị hỗ trợ về mặt kỹ thuật, đó là thiết bị xử lý dữ liệu và thiết bị tính toán Trong đó, chức năng chính của thiết bị tính toán là để tính toán một lượng lớn thuật toán Thông qua việc sử dụng các thiết bị liên quan, một phần của dữ liệu lớn có thể được xử lý tập trung, và kết quả xử

lý được phân tích Dựa trên kết quả xử lý, tư duy, trí thông minh cũng như những phản ứng có tri giác của con người có thể được mô phỏng Công nghệ trí tuệ nhân tạo bao hàm kiến thức của nhiều chuyên ngành, như xã hội học và khoa học tự nhiên Nó có thể giúp xử lý ngôn ngữ và văn bản, lập trình máy tính, UAV,….Tuy nhiên, công nghệ này cần phải vào sự hỗ trợ của một lượng dữ liệu khổng lồ để có thể mô phỏng lại cách suy nghĩ và tư duy của con người một cách tương đối chính xác

2.2 Mức độ ứng dụng AI trong điều khiển tự động hóa

2.2.1 Trong ngành công nghiệp sản xuất

a) Khái quát:

Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin, đặc biệt là công nghệ mạng, việc ứng dụng liên tục lý thuyết trí tuệ nhân tạo trong sản xuất công nghiệp và điều khiển tự động được thúc đẩy Với sự hỗ trợ của công nghệ trí tuệ nhân tạo, mọi loại vấn đề trong điều khiển tự động hóa công nghiệp có thể được nhận biết toàn diện

và giải quyết một cách hệ thống, và điều khiển tự động hóa công nghiệp sẽ trở nên thông minh hơn, không người lái và tự động Các phương pháp trí tuệ nhân tạo được

áp dụng trong việc xây dựng hệ thống điều khiển tự động công nghiệp bao gồm: nền tảng điều khiển mạng neural, công nghệ điều khiển mờ và hệ thống quyết định chuyên gia, như được thể hiện trong Hình 2

Công nghệ trí tuệ nhân

tạo

Công nghệ điều khiển bằng logic mờ Hệ thống điều khiểnchuyên gia

Hệ thống tự động hóa trong công nghiệp

Nền tảng điều khiển

mạng noron

2.1.2 Trong các lĩnh vực khác

2.2 Sự khác biệt trong ứng dụng AI so với các ngành khác

2.2.1 Các lĩnh vực khác

2.2.2 Sự khác biệt của AI trong lĩnh vực tự động hóa