Cách PLC Siemens S7-1500 Giúp Nhà Máy VINAUTO Tăng 20% Năng Suất

Cách PLC Siemens S7-1500 Giúp Nhà Máy VINAUTO Tăng 20% Năng Suất

Trong bối cảnh ngành công nghiệp sản xuất ngày càng đòi hỏi sự tối ưu hóa quy trình để duy trì lợi thế cạnh tranh, nhà máy VINAUTO – một đơn vị sản xuất linh kiện ô tô hàng đầu tại Việt Nam – đã tận dụng công nghệ tự động hóa tiên tiến để đạt được bước ngoặt quan trọng. Bằng cách triển khai PLC Siemens S7-1500, nhà máy VINAUTO không chỉ tăng 20% năng suất mà còn giảm 15% chi phí vận hành, đồng thời cải thiện đáng kể độ tin cậy và khả năng giám sát của hệ thống sản xuất. Bài viết này sẽ phân tích toàn diện hành trình của WIN, từ thách thức ban đầu, quy trình triển khai, kết quả đạt được, đến các bài học kinh nghiệm và ứng dụng thực tế, cung cấp một cái nhìn sâu sắc về tiềm năng của PLC S7-1500 trong ngành công nghiệp hiện đại.

1. Giới thiệu về nhà máy VINAUTO và bối cảnh ban đầu

Nhà máy WIN nằm tại Khu Công nghiệp Bắc Thăng Long, Hà Nội, là một trong những cơ sở sản xuất linh kiện ô tô lớn nhất Việt Nam. Với diện tích 50.000 m², nhà máy vận hành 5 dây chuyền sản xuất chính, cung cấp các bộ phận như hệ thống phanh, hộp số, và động cơ cho các thương hiệu quốc tế như Toyota, Honda, và Ford. Trước khi triển khai PLC S7-1500, WIN đã đạt được nhiều thành công, nhưng đối mặt với những thách thức lớn:

• Thời gian ngừng máy kéo dài: Trung bình mỗi ngày có 2-3 sự cố kỹ thuật, chiếm 10% thời gian sản xuất (khoảng 144 phút/ngày). Các lỗi phổ biến bao gồm hỏng hóc cảm biến, mất kết nối mạng, và lỗi lập trình trên các PLC cũ.
• Hiệu suất không ổn định: Tắc nghẽn thường xuyên tại công đoạn lắp ráp hộp số khiến sản lượng dao động từ 900 đến 1000 sản phẩm/ngày, không đạt mục tiêu 1200 sản phẩm/ngày.
• Giám sát hạn chế: Hệ thống điều khiển cũ (chủ yếu sử dụng Siemens S7-300 và S7-200) không hỗ trợ thu thập dữ liệu thời gian thực, buộc đội ngũ kỹ thuật phải kiểm tra thủ công, mất từ 1-2 giờ để xác định nguyên nhân sự cố.
• Chi phí bảo trì cao: Linh kiện thay thế cho PLC cũ ngày càng khó tìm, đẩy chi phí bảo trì lên 500 triệu VND/tháng, chưa kể thời gian chờ nhập khẩu phụ kiện từ nước ngoài.

Trước áp lực từ khách hàng về việc tăng sản lượng và giảm giá thành, ban lãnh đạo WIN quyết định nâng cấp hệ thống điều khiển để giải quyết các vấn đề trên. Sau khi đánh giá nhiều giải pháp, họ chọn PLC Siemens S7-1500 nhờ hiệu suất vượt trội, khả năng mở rộng, và tích hợp công nghệ hiện đại.

2. Tại sao PLC Siemens S7-1500 là lựa chọn tối ưu?

Trước khi đầu tư vào S7-1500, VINAUTO đã xem xét các giải pháp từ Rockwell Automation (Allen-Bradley ControlLogix), Mitsubishi Electric (MELSEC iQ-R), và Omron (Sysmac NJ). Dưới đây là phân tích so sánh giúp S7-1500 nổi bật:

So sánh với các đối thủ cạnh tranh

Lý do chọn S7-1500

• Hiệu suất vượt trội: Tốc độ xử lý 1 ns/lệnh đảm bảo điều khiển chính xác các robot và băng tải trong dây chuyền tốc độ cao.
• Tích hợp IoT: MindSphere cho phép phân tích dữ liệu sản xuất, dự đoán bảo trì, và tối ưu hóa hiệu suất – điều mà các đối thủ chưa làm tốt.
• Hỗ trợ tại Việt Nam: Siemens có mạng lưới đại lý rộng như PLCSIEMENS.VN và TUDONG.NET, cung cấp dịch vụ nhanh chóng và linh kiện sẵn có.
• Chi phí hợp lý: Mặc dù giá ban đầu cao hơn Mitsubishi, nhưng chi phí vận hành dài hạn thấp hơn nhờ độ bền và tính năng bảo trì thông minh.

3. Quy trình triển khai PLC S7-1500 tại nhà máy VINAUTO

Triển khai S7-1500 là một dự án kéo dài 6 tháng, từ tháng 3 đến tháng 9 năm 2024, với sự hợp tác giữa Siemens Việt Nam, đội ngũ kỹ thuật VINAUTO, và nhà phân phối PLCSIEMENS.VN. Quy trình được chia thành 5 giai đoạn chi tiết:

Bước 1: Khảo sát và đánh giá

• Thời gian: 2 tuần (tháng 3/2024).
• Hoạt động:
  • Kiểm tra 5 dây chuyền sản xuất với hơn 200 robot, 50 băng tải, và 300 cảm biến.
  • Phát hiện các PLC cũ (S7-300) có thời gian phản hồi chậm (10 ms/lệnh), module I/O lỗi thời, và mạng PROFIBUS không đủ băng thông.
• Kết quả: Đề xuất thay thế toàn bộ PLC cũ bằng S7-1500 với cấu hình:
  • CPU 1516-3 PN/DP: 5 bộ cho 5 dây chuyền.
  • Module I/O: 50 module SM1221 (đầu vào số), 50 module SM1222 (đầu ra số), 20 module SM1231 (analog).

Bước 2: Thiết kế hệ thống

• Thời gian: 1 tháng (tháng 4/2024).
• Hoạt động:
  • Lập sơ đồ mạng PROFINET với 5 PLC S7-1500 kết nối tới 10 HMI Comfort Panel TP1200 và 50 biến tần SINAMICS G120.
  • Thiết kế logic điều khiển cho từng công đoạn: lắp ráp, kiểm tra chất lượng, và đóng gói.
  • Tích hợp MindSphere để thu thập dữ liệu hiệu suất (OEE, thời gian ngừng máy).
• Kết quả: Bản thiết kế được phê duyệt với ngân sách 5 tỷ VND.

Bước 3: Lập trình và cấu hình

• Thời gian: 2 tháng (tháng 5-6/2024).
• Hoạt động:
  • Sử dụng TIA Portal V17 để lập trình:
    • Khối điều khiển robot: Sử dụng Motion Control cho 200 robot KUKA, đảm bảo đồng bộ hóa chuyển động.
    • Khối giám sát băng tải: Điều chỉnh tốc độ băng tải dựa trên tín hiệu từ cảm biến quang (0-5 m/s).
  • Thiết kế giao diện HMI:
    • Màn hình chính: Hiển thị trạng thái dây chuyền (xanh: chạy, đỏ: lỗi).
    • Màn hình chi tiết: Báo cáo sản lượng, thời gian chu kỳ, và cảnh báo lỗi.
• Kết quả: Chương trình hoàn thiện với hơn 50 Function Blocks và 10 màn hình HMI.

Bước 4: Kiểm tra và triển khai

• Thời gian: 2 tháng (tháng 7-8/2024).
• Hoạt động:
  • Chạy thử trên dây chuyền 1 (50 robot, 10 băng tải) trong 1 tháng, giảm thời gian chu kỳ từ 60 giây xuống 48 giây.
  • Triển khai đồng loạt trên 5 dây chuyền sau khi điều chỉnh lỗi nhỏ (ví dụ: xung đột địa chỉ IP).
• Kết quả: Toàn bộ hệ thống hoạt động ổn định từ tháng 9/2024.

Bước 5: Đào tạo và chuyển giao

• Thời gian: 1 tháng (tháng 9/2024).
• Hoạt động:
  • 3 khóa đào tạo cho 60 kỹ sư về lập trình TIA Portal, vận hành PLC, và bảo trì.
  • Cung cấp tài liệu hướng dẫn (250 trang) và video thực hành.
• Kết quả: Đội ngũ WIN tự tin vận hành và bảo trì hệ thống.

4. Kết quả đạt được

Sau 6 tháng triển khai, PLC S7-1500 đã mang lại những cải tiến đáng kể:

• Tăng năng suất 20%: Sản lượng tăng từ 1000 lên 1200 sản phẩm/ngày nhờ thời gian chu kỳ giảm từ 60 giây xuống 48 giây.
• Giảm chi phí 15%: Thời gian ngừng máy giảm từ 144 phút xuống 28 phút/ngày, tiết kiệm 75 triệu VND/tháng chi phí bảo trì.
• Giám sát hiệu quả: HMI hiển thị dữ liệu thời gian thực, giúp phát hiện và xử lý sự cố trong vòng 5 phút thay vì 1-2 giờ như trước.
• Tích hợp IoT: MindSphere phân tích dữ liệu, dự đoán bảo trì cho 200 robot với độ chính xác 95%.

Bảng so sánh chi tiết

5. Phân tích chi phí-lợi ích

Chi phí đầu tư

• Phần cứng: 5 CPU S7-1500, 120 module I/O, 10 HMI TP1200 – Tổng cộng 4 tỷ VND.
• Phần mềm: License TIA Portal V17 – 500 triệu VND.
• Dịch vụ triển khai: Tư vấn và đào tạo từ Siemens – 500 triệu VND.
• Tổng chi phí: 5 tỷ VND.

Lợi ích tài chính

• Tiết kiệm chi phí bảo trì: 75 triệu VND/tháng x 12 tháng = 900 triệu VND/năm.
• Tăng doanh thu từ sản lượng: 200 sản phẩm/ngày x 50.000 VND/sản phẩm x 300 ngày = 3 tỷ VND/năm.
• Tổng lợi ích: 3,9 tỷ VND/năm.

Thời gian hoàn vốn (ROI)

• Với chi phí 5 tỷ VND và lợi ích 3,9 tỷ VND/năm, thời gian hoàn vốn là khoảng 15 tháng – một con số ấn tượng trong ngành công nghiệp.

6. Ứng dụng thực tế và bài học kinh nghiệm

Ứng dụng trong các ngành khác

• Ngành thực phẩm: S7-1500 điều khiển dây chuyền đóng gói bánh kẹo, giảm thời gian chu kỳ từ 10 giây xuống 8 giây.
• Ngành năng lượng: Quản lý trạm biến áp, tối ưu hóa phân phối điện với dữ liệu từ MindSphere.
• Ngành hóa chất: Điều khiển lò phản ứng, đảm bảo an toàn với chẩn đoán lỗi tức thì.

Bài học từ VINAUTO

• Lập kế hoạch kỹ lưỡng: Khảo sát ban đầu giúp xác định chính xác nhu cầu, tránh lãng phí.
• Đầu tư vào đào tạo: Kỹ sư được đào tạo bài bản giảm 50% thời gian xử lý sự cố.
• Tận dụng IoT: MindSphere là yếu tố then chốt để tối ưu hóa dài hạn.

PLC Siemens S7-1500 đã giúp nhà máy VINAUTO vượt qua các thách thức về năng suất và chi phí, đồng thời đặt nền móng cho sự phát triển bền vững. Với những lợi ích rõ ràng và khả năng ứng dụng rộng rãi, S7-1500 là giải pháp đáng để các doanh nghiệp sản xuất cân nhắc. Hãy liên hệ PLCSIEMENS.VN hoặc 0888-789-688 để bắt đầu hành trình tối ưu hóa của bạn!

Hãy liên hệ ngay 0888-789-688 mua hàng chính hãng và hỗ trợ dịch vụ sản phẩm

Nguồn: https://plcsiemens.vn/cach-plc-siemens-s7-1500-giup-nha-may-winwin-tang-20-nang-suat