Công xưởng của những ước mơ: Nhà máy sản xuất thông minh của Lego – P.2

Ở kì trước, chúng ta đã cùng tìm hiểu các tác động của công nghệ 4.0 lên mô Nhà máy thông minh của Lego: tạo nên một chuỗi cung ứng hoàn toàn tự động giữa các bộ phận trong một quy trình hoàn thiện, có khả năng tự tổ chức và điều chỉnh dựa trên một nền tảng điều hành quản trị mạnh mẽ, tập trung.

Để hiểu rõ hơn về thực tế cách mà những tác động này làm nên các sản phẩm của Lego, trong bài viết dưới đây, chúng ta sẽ cùng xâm nhập vào nhà máy của họ để khám phá xem, điều gì sảy ra bên trong công xưởng của những ước mơ?

Bước 1: Tạo thành hỗn hợp nhựa

Tất cả các mảnh Lego đều được cấu thành từ các hạt nhựa có thành phần chủ yếu ABS. Quá trình sản xuất bắt đầu từ dãy nhà kho dài nửa km, nơi có những silo lớn để chứa các hạt nhựa thô. Một nhà máy Lego trung bình có khoảng 14 silo và mỗi hạt có thể chứa 33 tấn hạt nhựa ABS. Cứ mỗi 24 giờ, các silo này cung cấp 60 tấn vật liệu, bao gồm các hạt nhựa và phụ gia diesel qua hệ thống đường ống dẫn liệu tới các hầm chứa đặt tại khu vực sản xuất.

Khi sản xuất bắt đầu, các hạt nhựa sẽ trải qua một quá trình ép phun tự động, để biến thành những viên gạch Lego mà chúng ta vẫn thấy. Ở Lego, các máy ép phun sử dụng khuôn rất chính xác với dung sai chỉ bằng 0,002 mm. Máy sẽ làm nóng chảy các hạt nhựa ở nhiệt độ lên tới 450 độ F (khoảng 232 độ C), bơm nhựa nóng chảy vào khuôn và sử dụng lực ép từ 25 đến 150 tấn để cho ra lò những chi tiết đồ chơi. Mất khoảng bảy giây đẻ các mảnh ghép này nguội đi và rơi xuống một băng tải. Chúng vẫn tiếp tục nguội đi cho đến khi di chuyển tới cuối băng chuyền và rơi vào thùng chứa.

Việc tạo ra một viên gạch Lego đòi hỏi nhiệt độ rất cao và các thiết bị khổng lồ, ở công đoạn này, chúng ta có thể không thấy sự hiện diện của một công nhân nào xuất hiện để xử lý công việc.

Bước 2: Vận chuyển bằng robot

Các máy đúc tạo ra hơn hai triệu chi tiết mỗi giờ. Kết thúc công đoạn sản xuất, chúng được chứa trong các hộp có mã màu và mã vạch quy định chính xác về thông tin như chủng loại, màu sắc,… Những hộp này sẽ phải trải qua một loạt các thử nghiệm chất lượng trước khi được đưa tới các công đoạn tiếp theo.

Ở nhà máy sản xuất thông minh của Lego, việc vận chuyển các hộp chi tiết đã hoàn thành được thực hiện hoàn toàn tự động bởi hệ thống Robot. Tùy quy mô mà các nhà máy được trang bị số robot khác nhau, ví dụ, trong nhà máy đặt tại Billund, 8 robot nhận nhiệm vụ vận chuyển 600 thùng chi tiết mỗi giờ. Các chú Robot vận chuyển di chuyển khắp xưởng sản xuất và nhận lệnh từ hệ thống điều khiển trung tâm – “Bộ não” của nhà máy, chịu trách nhiệm theo dõi và điều khiển mọi hoạt động vận hành của quy trình mọi lúc.

Khi các hộp chứa đầy, máy sẽ tự động dừng sản xuất. Lúc này, các cảm biến sẽ gửi tín hiệu đến chú robot gần đó nhất để tới tiếp nhận các hộp chứa. Sau khi nhận lệnh, robot sẽ tự động du chuyển theo lộ trình đã được định sẵn, thu hồi các hộp chứa đầy, bổ sung các hộp rỗng. Khi quá trình này hoàn thành, quy trình sản xuất lại có thể tiếp tục thực hiện.

Bước 3: Lưu trữ

Các robot xe tự hành AGV sau đó đặt các hộp vào băng tải, di chuyển chúng vào khu vực lưu trữ. Ở đó, các cần trục sẽ nâng chúng lên và đặt chúng trong các tháp hộp được phân chia và sắp xếp khu vực rõ ràng, khoa học. Khu vực lưu trữ trong nhà máy sản xuất thông minh của Lego có 4 khu và hoạt động hoàn toàn tự động, không cần sự can thiệp hay kiểm soát của con người.

Hệ thống thực thi sản xuất hiện đại luôn biết chính xác những gì chứa bên trong kho, và ra lệnh cho các trục nâng lấy chính xác số lượng và chủng loại hộp theo mã barcode được gắn trên hộp và vì trí lưu trữ để điều chuyển qua bộ phận trang trí và/hoặc đóng gói.

>>> Đọc thêm: Phần mềm 3s MES  thực thi sản xuất hiệu quả

Bước 4: Hoàn thiện

Từ hệ thống kho lưu trữ, các chi tiết Lego có thể được đi theo hai công đoạn: Một là đi thẳng đến các dây chuyền đóng gói hoặc tiếp tục qua khâu trang trí.

• Trong các dây chuyền đóng gói, các chi tiết được phân phối theo cách: đầu tiên, chúng được đổ vào máy, tách riêng ra từng cái một và đếm bằng các cảm biến quang trước khi được đặt vào một hộp nhỏ. Trên đường đi, cân điện tử có độ chính xác cao sẽ đo trọng lượng của hộp để xác định xem, liệu số lượng và loại mảnh nằm bên trong đã khớp với yêu cầu đóng gói theo thiết kế chưa. Hệ thống được lập trình để biết chính xác ở mỗi giai đoạn, một hộp phải đạt khối lượng bao nhiêu. Trong quá trình này, nếu xuất hiện sai số một vài micro-gram, hệ thống sẽ lập tức cảnh báo để nhân viên phụ trách kiểm tra, sắp xếp lại chính xác và đưa hộp trở lại sản xuất. Sau khi hoàn thành quá trình phân loại, các chi tiết sẽ được thả vào máy bọc nhựa, để sản xuất túi bao bì cho 1 nhóm chi tiết nhất định. Thường thì một bộ đồ chơi Lego sẽ bao gồm nhiều túi chi tiết, vậy nên quá trình đóng gói cũng trải qua nhiều bước, trước khi chúng được đóng hộp trở thành một sản phẩm hoàn chỉnh và gửi đến các cửa hàng trên toàn thế giới.
• Nếu không tham gia vào các quy trình đóng gói, chi tiết sẽ được đưa vào các cỗ máy phụ trách trang trí. Đây là là phần đắt nhất của quy trình sản xuất Lego. Ở đó, các mảnh được vẽ bằng máy với độ chính xác đáng kinh ngạc. Trong phòng lắp ráp, máy đóng dấu chịu trách nhiệm in hình trang trí lên các chi tiết sau đó các mảnh ghép sẽ được lắp ráp lại với nhau (đối với các sản phẩm yêu cầu lắp ráp từ nhiều mảnh). Các máy lắp ráp các thành phần bằng cách áp dụng lượng áp suất chính xác cho các bộ phận cụ thể. Sau khâu này, các chi tiết sẽ được chuyển tới hệ thống đóng gói và thực hiện các tác vụ như trên.

Tất cả quy trình nói trên, chỉ diễn ra trong thời gian rất ngắn, với mức độ chính xác gần như tuyệt đối. Các bạn có thể xem một quy trình sản xuất hoàn chỉnh của một bộ Lego đơn giản tại Video dưới đây:

Thông qua hành trình sản xuất các viên gạch Lego, ta có thể thấy, dây chuyền sản xuất hoạt động với mức độ tự động hóa cực cao, giảm thiểu tối đa sự xuất hiện của con người. Ngoại trừ việc giảm chi phí nhân công, mô hình này còn giúp Lego luôn đảm bảo số lượng và chất lượng thành phẩm ở mức rất cao. Đây chính là một ví dụ điển hình của một nhà máy sản xuất thông minh trong kỉ nguyên Cách mạng Công nghiệp 4.0.