3. Công nghiệp 4.0:
3.3 Các trường hợp áp dụng:
Với mỗi lĩnh vực ứng dụng chung đã liệt kê tới đây bao gồm một số lượng các trường hợp áp dụng cụ thể. Hình 6.9, phân loại các ứng dụng với các trường hợp áp dụng tương ứng:
Hình 9: Các khu vực ứng dụng và các trường hợp áp dụng tương ứng:
Các trường hợp áp dụng bao gồm:
- Kiểm soát chuyển động: Kiểm soát chuyển động là một cơ chế phản hồi khép kín
sử dụng các bộ cảm biến và bộ truyền động để kiểm soát chuyển động của một thiết bị hoặc một phần của thiết bị đó. Chuyển động có thể là của tồn bộ thiết bị hoặc chỉ một thành phần, như là chuyển động xoay hoặc siết chặt/nới lỏng. Một bộ điều khiển gửi tín hiệu tới bộ dẫn động, với những câu lệnh thực hiện một chuyển động nhất định. Các cảm biến trên thiết bị gửi lại tình trạng tín hiệu, khiến cho bộ điều khiển
tiếp tục điều chỉnh tín hiệu. Nói chung, kiểm sốt chuyển động có những u cầu cao nhất về độ trễ và tính khả dụng của dịch vụ.
- Control – to – control: Trường hợp này liên quan đến sự liên lạc giữa hai hay
nhiều hơn các bộ điều khiển của thiết bị tự động. Ở đây có hai danh mục trường hợp sử dụng nổi bật:
+ Một: Hạng mục lớn thiết bị, như là báo in, tại đó một số các bộ điều khiển được sử dụng để kiểm soát các chức năng cụ thể trên thiết bị. Những bộ điều khiển này thông thường kết hợp với nhau ngay tại thời điểm đó và có các yêu cầu nghiêm ngặt về độ trễ, độ tin cậy và tính khả dụng.
+ Hai: Một kiểu nữa đó là hàng loạt những cỗ máy độc lập với nhau, thực hiện một nhiệm vụ chung, như là xảy ra trong một dây chuyển lắp ráp. Một lần nũa, độ trễ, độ tin cậy, và tính khả dụng lại được yêu cầu nghiêm ngặt như mọi khi.
- Bảng điều khiển di động: Một bảng điều khiển di động là một thiết bị giống như
bảng được thiết kế cầm tay để sử dụng để hiển thị, vận hành và điều khiển robot, máy móc và các thiết bị cơng nghiệp khác. Một vài trong số chúng bao gồm các tính năng an tồn, giúp người vận hành nhanh chóng tạm dừng hoặc sửa đổi hoạt động của các thiết bị được điều khiển để đáp ứng sự kiện mang tính an tồn. Do mức độ quan trọng của các chức năng an toàn này, những bảng điều khiển an tồn hiện nay đa số có kết nối dây bắt buộc tới thiết bị chúng điều khiển. Hậu quả, có rất nhiều bảng cho nhiều máy móc và các đơn vị sản xuất điển hình ta thấy trong nhà máy. Với một đường truyền URLLC không dây, việc kết nối bảng điều khiển di động với các chức năng an tồn khơng dây là hoàn toàn khả thi. Dẫn tới khả năng ứng dụng cao hơn và cho phép linh hoạt và dễ dàng tái sử dụng bảng để điều khiển nhiều loại máy móc khác nhau. Nói chung, trường hợp áp dụng này có những u cầu nghiêm ngặt về độ trễ, tính khả dụng của dịch vụ. Khu vực yêu cầu dịch vụ thường to hơn so với kiểm soát chuyển động.
- Người máy di động: Một người máy di động là một cỗ máy được lập trình để có
thể thực hiện nhiều hoạt động, tuân theo những lộ trình đã được gán sẵn, để thực hiện một loạt các nhiệm vụ. Một người máy di động có thể thực hiện các hoạt động hỗ trợ theo từng bước và vận chuyển các mặt hàng, vật liệu, và các thứ khác. Hệ thống người máy di động được đặc trưng bởi tính linh hoạt tối đa về độ cơ động ở trong môi trường, với một mức độ tự động và khả năng nhận thức nhất định: Chúng có thể cảm nhận và phản ứng với mơi trường xung quanh. Những phương tiện chỉ dẫn tự động là một nhóm nhỏ của danh mục này. AGVs là những xe không người lái được điều khiển tự động. Chúng thường được sử dụng để chuyển các mặt hàng và vật liệu một cách hiệu quả trong một khu vực xác định. Những người máy di động và hệ thống
AGV bắt buộc phải thường xuyên làm việ c với các thiết bị chuyên chở (cần trục, xe nâng, băng chuyền, xe tải công nghiệp) và giám sát và điều khiển nhiều phần tử (các cảm biế n, thiết bị truyền động). Chúng cũng cần trao đổi dữ liệu để bào cáo (hàng tồn kho, sự chuyển dịch các mặt hàng và lưu lượng, để truy tìm và giám sát, và để dự báo). Bộ kiểm sốt hướng dẫ n bằng điều khiển sóng vơ tuyến thực sự c ần thiết để có thể cậ p nhật thơng tin vê q trình để tránh những sự va chạm giữa các người máy di động, để giao công việc lái xe cho người máy di động, và để quản lý giao thông của người máy di động.
- Mạng lưới cảm biến không dây khổng lồ: Các mạng cảm biến giám sát trạng thái
hoặc hành vi của một môi trường cụ thể. Trong bối cảnh của một nhà máy thông minh, các mạng cảm biến khơng dây giám sát các q trình và thiết bị, cũng như các thông số tương ứng của chúng. Nhiều kiểu loại cảm biến khác nhau – ví dụ như micro, các cảm biến CO2, cảm biến áp suất, độ ẩm, và nhiệt kế - cung cấp sự giám sát phủ khắp tồn bộ và tồn diện. 5G có tiềm năng đưa các mạng này tới một mức độ cao hơn: Thông tin liên lạc máy móc loại lớn (mMTC) kích hoạt mạng lưới cảm biến không dây khổng lồ, đi kèm với hàng triệu các thiết bị có trên mỗi 1 kilomet vng; kích cỡ và tỉ trọng của các mạng lưới này sẽ hơn rất nhiều so với mạng lưới cảm biến không dây ngày nay.
- Truy cập và bảo trì từ xa: Truy cập từ xa là khả năng thiết lập liên hệ và giao tiếp
với một thiết bị từ một vị trí xa, và nó thường là phương tiện trong việc thực hiện bảo trì từ xa. Mạng lưới cơng nghiệp điển hình được chia cắt khỏi Internet và thương dựa trên các giao thức rất cụ thể. Trong Công nghiệp 4.0, những thiết bị trong mạng lưới cơng nghiệp có thể được truy cập từ xa qua kết nối 5G, bỏ qua Internet.
- Thực tế ảo tăng cường: Trong môi trường nhà máy, AR có thể cung cấp các cơng
nhân với sự trợ giúp hữu hiệu, như là sự trợ giúp để cho phép họ trở nên thân thuộc ngay lập tức và thích nghi với những nhiệm vụ mới, bảo đảm rằng họ có thái độ làm việc hiệu quả, năng suất và tích cực. Những ví dụ của các ứng dụng phù hợp cho AR:
+ Giám sát các quá trình và quy trình sản xuất.
+ Cung cấp các hướng dẫn theo từng bước cho các nhiệm vụ cụ thể, như là lắp ráp
thủ cơng.
- Kiểm sốt q trình lặp khép kín: Với trường hợp áp dụng này, các cảm biến
được phân bố trong toàn bộ cơ sở sản xuất, chúng liên tục đo các thơng số điển hình như áp suất, nhiệt độ, lưu lượng dòng chảy, giá trị pH. Giá trị cảm biến được phản hồi lại tới bộ điều khiển, nơi sử dụng các dữ liệu để xác định tín hiệu gửi cho các thiết bị truyền động. Những ví dụ điển hình cho các thiết bị truyền động là các van,
máy bơm và thiết bị tạo nhiệt/máy làm mát. Trường hợp áp dụng này có các yêu cầu nghiêm ngặt về độ trễ và tính khả dụng của dịch vụ.
- Giám sát quá trình: Đối với trường hợp áp dụng này, các cảm biến được lắp đặt
khắp cơ sở sản xuất nhằm liên tục giám sát q trình, các điều kiện mơi trường hoặc là các mặt hàng còn tồn kho. Dữ liệu được truyền tới màn hình để quan sát và/hoặc tới cơ sở dữ liệu để ghi lại và quan sát xu hướng làm việc. Dịch vụ thông tin liên lạc bắt buộc hỗ trợ lượng cảm biến lớn và cung cấp độ trễ thấp lẫn tính khả dụng cao.
- Quản lý thiết bị vật tư: Trường hợp này quan tâm đến việc bảo quản các tài
sản như các máy bơm, van, thiết bị tạo nhiệt và các thiết bị máy móc khác. Việc phát hiện ngay tức thì bất kì sự cố xuống cấp nào và tự chẩn đoán liên tục được sử dụng để hỗ trợ và lên kế hoạch bảo dưỡng. Điều này yêu cầu các cảm biến cung cấp cái nhìn rõ ràng vào các q trình hoặc điều kiện về mơi trường. Những bản cập nhật phần mềm từ xa điều chỉnh và nâng cao các thành phần phù hợp với với việc thay đổi điều kiện và tiến bộ trong công nghệ.