IV. TỰ ĐỘNG HÓA
4.4. Tình hình ứng dụng hiện nay của IS
Hiện nay, một số IS đã được ứng dụng để cải thiện thiết kế sản phẩm và quy trình, tối ưu hoá các quy trình sản xuất, tăng cường công năng của các vật liệu và nguồn lực, với mục tiêu cuối cùng là để chế tạo sản phẩm chất lượng cao nhanh hơn và rẻ hơn.
1. Trí tuệ nhân tạo (AI) kinh điển
Các kỹ thuật AI kinh điển đặc biệt hữu ích để:
- Tự động hoá các công việc có tính lặp đi lặp lại, giúp giải toả bớt gánh nặng cho người dùng;
- Tăng cường các kỹ năng của người dùng, thông qua sự hỗ trợ về trí tuệ; - Ứng phó với tình trạng bất định;
- Quản lý những khối lượng thông tin khổng lồ;
- Truy cập các sự kiện nằm trong một khối lượng tri thức lớn; - Biến dữ liệu thô thành thông tin hữu ích;
- Hỗ trợ công tác giáo dục và đào tạo người dùng.
Trong những thập kỷ qua, các khái niệm và kỹ thuật AI kinh điển đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều phương diện của các ngành chế tạo tiên tiến, bao gồm phát triển sản phẩm và quy trình, quản lý sản xuất, kiểm soát chất lượng và chẩn đoán các quy trình chế tạo. Vấn đề đặt ra bây giờ là hiểu biết tốt hơn và khai thác tốt hơn những triển vọng sâu rộng của chúng. Các hoạt động R&D tích cực gần đây đã chú trọng vào vấn đề tiếp nhận của máy móc, khai thác dữ liệu, phát minh tri thức và đặc biệt là những ứng dụng liên quan đến việc tích hợp các công nghệ dựa vào Web và Internet để phục vụ cho các công tác lập kế hoạch, theo dõi, chẩn đoán và bảo trì quy trình sản xuất.
2. Kỹ thuật tính toán “mềm” (SC)
Kỹ thuật này chủ yếu gồm logic mờ, mạng nơron, thuật toán di truyền và máy tính tiến hoá, kể cả máy tính ADN. SC khác với kỹ thuật tính toán thông thường (“cứng”) ở chỗ nó chấp nhận sự thiếu chính xác, sự bất định. Trên thực tế, mô hình SC chính là tư duy của bộ óc con người. Nguyên tắc chủ đạo của SC là khai thác khả năng chấp nhận sự thiếu chính xác, sự bất định để đạt được giải pháp với phí tổn thấp.
Hoạt động nghiên cứu SC được bắt đầu từ đầu thập kỷ 60 và đã có những ứng dụng trong các ngành chế tạo (kể cả các ứng dụng công nghiệp). Các kỹ thuật này có thể ứng dụng ở hầu hết các lĩnh vực chế tạo tiên tiến, nhưng đặc biệt hữu ích là ở các khâu lập kế hoạch và lịch trình, theo dõi và kiểm soát, kiểm định và chẩn đoán, thiết kế sản phẩm và quy trình.
3. Tác tử trí tuệ
Tác tử trí tuệ là hệ thống phần mềm có nhiệm vụ truyền thông và hợp tác với các hệ thống phần mềm khác và con người để giải quyết những vấn đề phức tạp thường vượt quá năng lực của mỗi cá nhân.
Từ hơn thập kỷ nay, công nghệ tác tử đã được sử dụng để phát triển các hệ thống thiết kế cộng tác đối với sản phẩm. Tác tử trí tuệ phần lớn được dùng để hỗ trợ hợp tác giữa các nhà
thiết kế và tích hợp các công cụ CAD/CAE không đồng nhất. Gần đây, tác tử đã được tích hợp với các công nghệ đang nổi lên khác [chẳng hạn như các Dịch vụ Web (Web Service), Web Ngữ nghĩa (Semantic Web), điện toán mạng (Grid Computing), hoạt động hợp tác được hỗ trợ bởi máy tính (CSCW) và Phần mềm Nhóm (Groupware), để phát triển các hệ thống thiết kế hợp tác hữu hiệu. Tuy nhiên, rất ít ứng dụng tác tử trí tuệ cho thiết kế quy trình.
Trong 2 thập kỷ qua, các nhà nghiên cứu đã áp dụng công nghệ tác tử để giải quyết các bài toán liên quan đến lập kế hoạch và lập trình quy trình chế tạo. Đây là một trong những chủ đề nghiên cứu tích cực nhất trong việc ứng dụng tác tử trí tuệ vào các ngành chế tạo tiên tiến. Tác tử trí tuệ đã được dùng để biểu thị các nguồn lực sản xuất, chẳng hạn như các dây chuyền, máy móc, thiết bị gá lắp, cũng như các sản phẩm, chi tiết, nguyên công và công nhân vận hành để tạo điều kiện thuận lợi cho lập kế hoạch, lịch trình của quy trình chế tạo và kiểm soát tình hình thực hiện. Những công trình nghiên cứu đáng quan tâm gần đây bao gồm việc tích hợp dựa vào tác tử đối với khâu lập kế hoạch và xây dựng lịch trình của quy trình chế tạo, tổ hợp các cách tiếp cận dựa vào tác tử với những kỹ thuật tối ưu hoá khác, như các phương pháp tìm kiếm, ma trận hoạt động, thuật toán di truyền, mạng nơron và mô phỏng.
Áp dụng tác tử trí tuệ trong quản lý thường thực hiện ở cấp cao để phối hợp các nguồn lực chế tạo có sẵn nhằm đáp ứng các khối lượng và loại hình sản phẩm cần thiết, nhưng cũng được thực hiện ở cấp thấp để quản lý các nguồn lực chế tạo của từng cá nhân nhằm cung cấp các quy trình đơn vị theo yêu cầu bởi các chức năng quản lý cấp cao. Đa phần, tác tử được dùng để chứa đựng các hệ thống phần mềm hiện có trên cơ sở sử dụng các cách tiếp cận phần trung gian (Middleware) khác nhau. Ở lĩnh vực kinh doanh, tác tử được dùng để biểu thị cho các đối tác đàm phán (hoặc là các xí nghiệp thực, hoặc các doanh nghiệp ảo), để tạo điều kiện cộng tác.
4. Các công nghệ cảm nhận
Các công nghệ cảm nhận bao gồm các hệ thống cảm biến và thị giác, có khả năng nhận dạng kiểu mẫu, lời nói và phiên dịch hình ảnh. Các cảm biến khác nhau (chẳng hạn như các cảm biến độ ẩm, áp suất, lưu lượng, nhiệt độ và hình ảnh) đã được ứng dụng rộng rãi trong ngành chế tạo, vừa để theo dõi, vừa để quản lý các quy trình. Các hệ thống thị giác máy trong đó tích hợp các cấu phần điện tử và các hệ phần mềm để bắt chước nhiều chức năng nhìn của mắt. Các hệ thống này có phạm vi từ việc thu nhận hình ảnh và phân tích cho tới những chức năng cao hơn như phiên dịch và đề ra quyết định. Chúng được áp dụng vào ngành chế tạo nhằm các mục đích khác nhau: đo kích thước chi tiết, phát hiện khuyết tật bề mặt, kiểm định công việc lắp ráp, hướng dẫn các xe và rôbôt tự động.
Thị giác máy về bản chất là mang tính trí tuệ, vì phiên dịch hình ảnh đòi hỏi phải có trí tuệ. Cho đến nay, chưa có một hệ thống nào phiên dịch được các hình ảnh liên tục thay đổi, mà chỉ có khả năng thực hiện với một đối tượng đặc thù ở trong một môi trường hạn chế.
5. Quan hệ tương tác Người-Máy và Thực tế ảo
Vì IS chỉ bổ sung và tăng cường các năng lực cho con người chứ không thay thế, nên giao diện Người-Máy là một bộ phận cấu thành của nhiều hệ thống IS. Giao diện này được tạo dựng xung quanh phần mềm biểu thị tri thức và hiển thị tương tác, cho phép người công
nhân tương tác được với các máy trí tuệ bằng cách đưa ra các khối lượng dữ liệu lớn trong các khổ mẫu mà con người dễ dàng diễn giải được. Tiếp đó, các thiết bị đầu vào-đầu ra có nhiệm vụ truyền và nhận dữ liệu về vị trí, chuyển động và lực, cho phép người công nhân đưa các lệnh cho máy thông qua cử chỉ và lực.
Thực tế ảo có thể coi là một trong các công nghệ tương tác Người-Máy. Ở phần lớn các ứng dụng, các đồ hoạ 3 chiều được dùng để giúp những người sử dụng tương tác được với các mô phỏng. Thực tế ảo được áp dụng rộng rãi để đào tạo công nhân vận hành máy móc, phi công điều khiển máy bay v.v… Với những công trình R&D gần đây, sẽ có ngày càng nhiều ứng dụng thực tế ảo vào môi trường sản xuất, chẳng hạn như để theo dõi và kiểm soát từ xa ở thời gian thực, để thiết kế và kiểm định tế bào/dây chuyền lắp ráp có sự tham gia của cả máy móc lẫn người công nhân vận hành.
6. Các công nghệ lập mô hình và mô phỏng (M&S)
Các công nghệ M&S tạo khả năng cho các nhà thiết kế thử nghiệm được các đặc trưng của đồ án để xem chúng có thoả mãn hay không, dựa trên các thí nghiệm ảo. Việc sử dụng các nguyên mẫu ảo đã giúp giảm được rất nhiều thời gian và phí tổn của công tác thiết kế. Chúng cung cấp cho các nhà thiết kế phản hồi tức thời về các quyết định của họ cho phép khai thác được nhiều phương án và hoàn thành tốt hơn bản đồ án cuối cùng. Việc mô phỏng có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc thiết kế các hệ thống đa ngành, trong đó các sản phẩm của các ngành khác nhau (như cơ khí, điện, điều khiển v.v…) có quan hệ chặt chẽ với nhau để đem lại kết quả tối ưu.
Kỹ thuật mô phỏng cho những ngành đơn lẻ như cơ khí hoặc điện là một lĩnh vực đã phát triển, với một số công ty đang đưa ra các gói phần mềm mạnh. Trong lĩnh vực này, một kỹ thuật được biết đến nhiều, đó là kỹ thuật mô phỏng động, đa bộ phận. Một số hệ thống phần mềm thương mại, như ADAMS và DADS, cung cấp các năng lực phân tích đa bộ phận rất hiệu quả. Một số các hệ thống phân tích này được tích hợp với các công cụ thiết kế, cho phép truyền dữ liệu trực tiếp từ các mô hình CAD tới thiết bị mô phỏng. Cũng có các công cụ khác để mô phỏng các hệ thống điện và điện tử, hệ thống điều khiển, hệ thống thuỷ lực và nhiệt. Một số công trình nghiên cứu đang được tiến hành để mở rộng việc tích hợp đơn ngành giữa các công cụ thiết kế và mô phỏng sang các lĩnh vực đa ngành.
Để phối hợp các quy trình thiết kế của các nhóm đa ngành và phân tán rộng về mặt địa lý, nhiều công ty toàn cầu đã lợi dụng ưu thế của các công nghệ CAE để chia sẻ, hiển thị, tư liệu hoá và quản lý các mô hình sản phẩm. Tuy nhiên, các công nghệ M&S cộng tác vẫn còn đang ở giai đoạn non trẻ.
