Giám sát sản xuất bằng IoT để nâng cao hiệu quả thiết bị OEE

Hoàng

August 29, 2025

20 phút đọc

Bảo trì dự đoán

Cảm biến IoT hiện đại liên tục giám sát các thông số thiết bị quan trọng bao gồm mẫu rung động, biến động nhiệt độ, thay đổi áp suất, mức tiêu thụ điện và đặc trưng âm thanh.

Nền tảng phân tích tiên tiến xử lý dòng dữ liệu đa chiều sử dụng thuật toán học máy có thể nhận diện những mẫu tinh tế báo hiệu sự cố sắp xảy ra trước nhiều tuần thậm chí nhiều tháng.

Khả năng này giúp đội ngũ bảo trì lập lịch can thiệp trong các khoảng thời gian ngừng hoạt động theo kế hoạch.

Vì vậy giảm mạnh rủi ro dừng máy ngoài dự kiến vốn thường chiếm 30-50% tổng thời gian ngừng hoạt động trong các cơ sở sản xuất.

Ví dụ: Nhà máy thép Posco tại Hàn Quốc đã triển khai hệ thống IoT để giám sát 15.000 điểm trên các lò cao. Kết quả là họ giảm được 25% thời gian bảo trì và tăng 12% năng suất sản xuất.

Hệ thống có thể dự đoán chính xác thời điểm cần thay thế các bộ phận quan trọng với độ chính xác 95%.

Ý nghĩa tài chính của sự chuyển đổi này rất đáng kể.

Các tổ chức triển khai bảo trì dự đoán dựa trên IoT toàn diện thường giảm 25-30% chi phí bảo trì đồng thời đạt được 70-75% giảm thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch.

Hơn nữa, tuổi thọ thiết bị thường tăng 20-25% nhờ thời gian bảo trì được tối ưu hóa và giảm căng thẳng từ những hỏng hóc bất ngờ.

Phát hiện và cảnh báo sớm

Nền tảng IoT xuất sắc để thiết lập giám sát ngưỡng thông minh có thể phát hiện bất thường rất lâu trước khi chúng trở thành vấn đề nghiêm trọng.

Khi cảm biến phát hiện các thông số tiếp cận vùng nguy hiểm như nhiệt độ ổ bi vượt quá phạm vi bình thường hoặc tần số rung động báo hiệu lệch trục.

Khi đó hệ thống cảnh báo tự động ngay lập tức thông báo cho nhân sự liên quan thông qua nhiều kênh bao gồm ứng dụng di động, thông báo email và hệ thống doanh nghiệp tích hợp.

Khả năng thông báo tức thời tạo điều kiện cho các giao thức phản ứng nhanh thường có thể giải quyết vấn đề trong vòng vài phút thay vì hàng giờ hoặc hàng ngày.

Đội ngũ bảo trì được trang bị dữ liệu chẩn đoán thời gian thực có thể đến hiện trường với các công cụ phù hợp và phụ tùng thay thế.

Do đó giảm thiểu thời gian can thiệp và ngăn các vấn đề nhỏ leo thang thành hỏng hóc lớn có thể đóng cửa toàn bộ dây chuyền sản xuất.

Ví dụ: Tại nhà máy BMW ở Đức, hệ thống IoT có thể phát hiện dấu hiệu hỏng hóc của robot hàn trước 3 tuần. Thay vì để robot hỏng đột ngột và dừng cả dây chuyền 8 giờ, họ lên kế hoạch bảo trì trong ca đêm, chỉ mất 2 giờ và tiết kiệm 150.000 EUR mỗi lần.

Phát hiện sản phẩm lỗi

Hệ thống chất lượng hỗ trợ IoT hiện đại sử dụng camera độ phân giải cao, cảm biến quang phổ, công cụ đo kích thước và cảm biến xúc giác để kiểm tra sản phẩm ở tốc độ sản xuất thường vượt quá khả năng của con người với hệ số 10-100 lần.

Những hệ thống này có thể phát hiện lỗi vi mô, biến thể kích thước được đo bằng micromet.

Đó là những lỗi mà sự không nhất quán màu sắc vô hình đối với mắt người và bất thường thành phần vật liệu mà các phương pháp kiểm tra truyền thống có thể bỏ sót.

Triển khai kiểm tra chất lượng tự động thường giảm 60-80% tỷ lệ lỗi đồng thời tăng độ bao phủ kiểm tra lên 100% sản lượng sản xuất.

Đảm bảo chất lượng toàn diện sẽ loại bỏ các phương pháp lấy mẫu thống kê đặc trưng cho kiểm tra thủ công.

Do đó đảm bảo mọi sản phẩm đều đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng quy định trước khi đến tay khách hàng.

Ví dụ: Tập đoàn Samsung áp dụng hệ thống AI-IoT kiểm tra màn hình smartphone có thể phát hiện 99.97% lỗi pixel, so với 85% của kiểm tra thủ công. Tốc độ kiểm tra tăng từ 30 giây/màn hình xuống 3 giây, giúp tiết kiệm 40% chi phí kiểm tra chất lượng.

Kiểm soát quy trình

Cảm biến IoT giúp giám sát liên tục các biến quy trình quan trọng bao gồm cấu hình nhiệt độ, mức độ ẩm, điều kiện áp suất, nồng độ hóa chất và thông số thời gian ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm.

Hệ thống điều khiển tiên tiến có thể tự động điều chỉnh các thông số này theo thời gian thực để duy trì điều kiện tối ưu.

Do đó ngăn ngừa biến thể chất lượng thường phát sinh từ thay đổi môi trường hoặc lệch quy trình.

Mức độ kiểm soát quy trình giúp các nhà sản xuất đạt được mức độ nhất quán chất lượng trước đây không thể có được.

Nhiều tổ chức báo cáo cải thiện hệ số biến thiên 50-70% trong các chỉ số chất lượng chính.

Ngoài ra, thu thập dữ liệu toàn diện giúp nhận diện nhanh chóng xu hướng chất lượng và triển khai các biện pháp phòng ngừa trước khi các vấn đề chất lượng ảnh hưởng đến sản lượng sản xuất.

Kết quả là hiệu suất chất lượng bền vững nâng cao sự hài lòng của khách hàng đồng thời giảm lãng phí, chi phí làm lại và khiếu nại bảo hành có thể ảnh hưởng đáng kể đến lợi nhuận.

Ví dụ: Nhà máy sản xuất thuốc Pfizer sử dụng IoT để giám sát 200 thông số trong quá trình sản xuất vaccine. Hệ thống tự động điều chỉnh nhiệt độ, áp suất và độ pH với độ chính xác ±0.1%, đảm bảo 100% lô sản phẩm đạt tiêu chuẩn FDA mà không cần kiểm tra lại.

Stanley Electric đã thể hiện cách tiếp cận đột phá trong quản lý năng lượng.

Đó là minh chứng cho chiến lược triển khai IoT có định hướng có thể mang lại lợi tức đầu tư tức thì và có thể đo lường được.

Trong ngành công nghiệp mà chi phí năng lượng chiếm tỷ trọng lớn trong tổng chi phí vận hành, nhà sản xuất linh kiện ô tô này đã nhận ra các phương pháp giám sát truyền thống không đủ khả năng xác định cơ hội tối ưu hóa và tiềm năng giảm thiểu lãng phí.

Triển khai hệ thống giám sát năng lượng thông minh của họ thể hiện sự tích hợp tinh vi giữa mạng lưới cảm biến, phân tích dữ liệu theo thời gian thực và khả năng báo cáo tự động.

Thông qua triển khai các cảm biến được đặt tại vị trí chiến lược khắp nhà máy sản xuất, Stanley Electric đã tạo ra một lớp giám sát toàn diện, thu thập các mẫu tiêu thụ năng lượng trên tất cả khu vực vận hành.

Cách tiếp cận chi tiết này giúp các nhà quản lý cơ sở vật chất có thể xác định những bất thường trong tiêu thụ, thời điểm nhu cầu cao nhất và các điểm kém hiệu quả mà trước đây không thể phát hiện với các phương pháp giám sát thông thường.

Kết quả đạt được trong sáu tháng đầu chứng minh tiềm năng chuyển đổi của các sáng kiến IoT được thực hiện tốt.

Giảm 18% chi phí điện năng tương ứng với khoản tiết kiệm vận hành đáng kể.

Vì vậy tác động trực tiếp đến lợi nhuận ròng, trong khi xác định và khắc phục 12 điểm rò rỉ nước cho thấy khả năng phát hiện vấn đề vượt ra ngoài phạm vi chính của hệ thống.

Điều quan trọng nhất là giảm 40% thời gian giám sát và lập báo cáo.

Tự động hóa có thể giải phóng nguồn lực con người quý giá cho các hoạt động có giá trị cao hơn, tạo ra hiệu ứng nhân tố làm gia tăng tổng lợi tức đầu tư.

Cách tiếp cận chiến lược của Volkswagen trong triển khai IIoT (Industrial Internet of Things) cho thấy các tổ chức quy mô lớn có thể tận dụng công nghệ kết nối để đạt được những cải tiến đột phá trong hiệu quả sản xuất và độ tin cậy vận hành.

Chiến lược toàn diện của họ chứng minh sức mạnh của kết hợp khả năng bảo trì dự đoán với các thuật toán tối ưu hóa sản xuất để tạo ra một hệ sinh thái sản xuất thực sự thông minh.

Thành phần bảo trì dự đoán sử dụng giám sát cảm biến liên tục để thiết lập hồ sơ hiệu suất cơ sở cho thiết bị quan trọng.

Vì thế tạo khả năng phát hiện sớm các mẫu suy giảm xảy ra trước những hỏng hóc tiềm ẩn.

Cách tiếp cận chủ động này chuyển đổi bảo trì từ hoạt động phản ứng.

Quá trình sản xuất trên lịch trình thành hoạt động dựa trên điều kiện.

Khi đó sản xuất được điều khiển chính xác, tối đa hóa thời gian hoạt động của thiết bị đồng thời tối thiểu hóa các can thiệp không cần thiết.

Khả năng dự đoán thời điểm hỏng hóc với độ chính xác cao giúp lập lịch bảo trì tối ưu phù hợp với yêu cầu sản xuất và khả năng nguồn lực có sẵn.

Không kém ấn tượng là phát triển các thuật toán tối ưu hóa trình tự sản xuất, điều chỉnh động các quy trình làm việc sản xuất dựa trên điều kiện thời gian thực và các mẫu nhu cầu.

Khả năng thích ứng này tạo điều kiện cho Volkswagen tối đa hóa sản lượng trong các giai đoạn nhu cầu cao nhất đồng thời duy trì tính linh hoạt để đáp ứng các đơn hàng tùy chỉnh và thay đổi thông số kỹ thuật.

Kết quả là gia tăng sản lượng dây chuyền sản xuất được chuyển đổi trực tiếp thành cải thiện tận dụng công suất.

Do đó nâng cao khả năng đáp ứng nhu cầu thị trường với sự nhanh nhạy và chính xác cao hơn.