Giải chi tiết Công nghệ cơ khí 11 Cánh diều mới bài 13: Cách mạng công nghiệp 4.0 với tự động hóa quá trình sản xuất

KHỞI ĐỘNG

Câu hỏi: Hãy kể một vài thành tựu của cách mạng công nghiệp 4.0 mà em đang được sử dụng

Hướng dẫn trả lời:

• Trí tuệ nhân tạo là khoa học và kĩ thuật sản xuất máy móc thông minh, đặc biệt là các chương trình máy tính thông minh. Được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như nhà máy thông minh, rô-bốt thông minh,....Góp phần không nhỏ trong việc giúp con người tiết kiệm sức lao động, đẩy nhanh quá trình tự động hóa và số hóa nền kinh tế với chi phí rẻ hơn so với những cách truyền thống. 
• Internet kết nối vạn vật được mô tả là mối quan hệ giữa các sự vật như sản phẩm, dịch vụ, địa điểm,...và con người, hình thành nhờ sự kết nối của nhiều công nghệ và nhiều nền tảng khác nhau. 
• Công nghệ sinh học là lĩnh vực đa ngành và liên ngành, gắn với nhiều lĩnh vực trong cuộc sống như chọn tạo giống cây trồng, thuốc bảo vệ thực vật,....
• Công nghệ AI (Artificial Intelligence) hiện đang là công nghệ được quan tâm phát triển và ứng dụng bậc nhất hiện nay, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như nhận dạng khuôn mặt, xử lý giọng nói, kỹ thuật ước tính đám đông … đến các hệ thống an ninh, bảo mật, hay hệ thống pháp luật, chính phủ. AI là công nghệ sử dụng đến kỹ thuật số có khả năng thực hiện những nhiệm vụ mà bình thường phải cần tới trí thông minh của con người, được xem là phổ biến nhất. Đặc trưng của công nghệ AI là năng lực “tự học” của máy tính, do đó có thể tự phán đoán, phân tích trước các dữ liệu mới mà không cần sự hỗ trợ của con người, đồng thời có khả năng xử lý dữ liệu với số lượng rất lớn và tốc độ cao. Hiện mỗi ngày trên toàn cầu có khoảng 2,2 tỷ Gb dữ liệu mới (tương đương 165.000 tỷ trang tài liệu) được tạo ra và được các công ty, như Google, Twitter, Facebook, Amazon, Baidu, Weibo, Tencent hay Alibaba thu thập để tạo thành “dữ liệu lớn” (big data). Trí tuệ nhân tạo là một lĩnh vực liên quan đến chuyên ngành khoa học máy tính và công nghệ thông tin, bản chất của trí tuệ nhân tạo vẫn do con người làm ra, họ xây dựng các thuật toán, lập trình bằng các công cụ phần mềm công nghệ thông tin, giúp các máy tính có thể tự động xử lý các hành vi thông minh như con người. Trí tuệ nhân tạo có khả năng tự thích nghi, tự học và tự phát triển, tự đưa ra các lập luận để giải quyết vấn đề, có thể giao tiếp như người…tất cả là do AI được cài một cơ sở dữ liệu lớn, được lập trình trên cơ sở dữ liệu đó và tái lập trình trên cơ sở dữ liệu mới sinh ra. Cứ như vậy cấu trúc của AI luôn luôn thay đổi và thích nghi trong điều kiện và hoàn cảnh mới. Dự báo đến năm 2030 của công ty kiểm toán và tư vấn tài chính PwC, GDP toàn cầu có thể tăng trưởng thêm 14% từ sự hỗ trợ của trí tuệ nhân tạo, AI đã xuất hiện trong nhiều ngành, từ cung cấp dịch vụ mua sắm ảo và ngân hàng trực tuyến đến giảm chi phí đầu tư trong sản xuất và hợp lý hóa chẩn đoán trong chăm sóc sức khỏe. AI đã thúc đẩy hầu hết các ngành công nghiệp tiến lên và thay đổi cuộc sống của nhiều người.

I. CÁCH MẠNG CÔNG NGHIỆP 4.0 

Câu hỏi: Những đặc trưng nào của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 thúc đẩy tự động hóa quá trình sản xuất?

Hướng dẫn trả lời:

• Dựa trên nền tảng của sự kết hợp giữa công nghệ cảm biến mới, phân tích dữ liệu lớn, điện toán đám mây và kết nối Internet vạn vất thúc đẩy tự động hóa và sản xuất thông minh
• Sử dụng công nghệ in 3D để giảm chi phí sản xuất
• Công nghệ nano và vật liệu mới tạo ra các vật liệu có nhiều ưu điểm nổi bật.....

II. TÁC ĐỘNG CỦA CÁCH MẠNG CÔNG NGHIỆP 4.0 TRONG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT

1. Nâng cao tính linh hoạt của quá trình sản xuất

Câu hỏi: Các công nghệ ở hình 13.2 và 13.3 giúp nâng cao tính linh hoạt của quá trình sản xuất như thế nào?

Hướng dẫn trả lời:

- Thông qua Internet, các bộ phận sản xuất thiết lập đuuợc một mạng lưới giao tiếp trực tuyến. Thông tin về số lượng sản phẩm thay đổi trong đơn đặt hàng hoặc nhu cầu khách hàng liên tục được cập nhật, phân tích và chia sẻ. Nhờ đó quy trình sản xuất được điều chỉnh linh hoạt để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm....

Công nghệ in 3D khiến quá trình gia công trở nên linh hoạt, đơn giản khi cần thay đổi kết cấu kích thước của thân máy chỉ cần điều chỉnh thông số trong chương trình nạp vào máy tính.

2. Giảm chi phí sản xuất

Câu hỏi: Hãy nêu một số tác động chủ yếu của cách mạng công nghiệp 4.0 giúp giảm chi phí sản xuất

Hướng dẫn trả lời:

Nhờ sử dụng các công nghệ tiên tiến như công nghệ CNC, công nghệ in 3D.... giúp giảm các chi phí về vật liệu, thời gian mà chất lượng sản phẩm lại tăng. Bên cạnh đó còn giảm chi phí sức lao động.... từ đố tiết kiệm nhân lực, vật liệu giảm thiểu chi phí sản xuất

3. Giám sát, điều chỉnh và cải tiến quy trình sản xuất

Câu hỏi: Các công nghệ ở hình 13.5,13.6 và 13.7 có thể giúp con người giám sát, điều chỉnh và cải tiến quy trình sản xuất như thế nào?

Hướng dẫn trả lời:

Các công nghệ ở hình 13.5,13.6 và 13.7 có thể giúp con người giám sát, điều chỉnh và cải tiến quy trình sản xuất nhờ các camera công nghiệp có thể kiểm tra và phân loại sản phẩm, bên cạnh đó công nghệ có thể phân tích dữ liệu trong sản xuất, so sánh với các quy trình mới để đưa ra những phản hồi tới bộ phận thiết kế, sản xuất.

4. Đảm bảo an toàn trong sản xuất

Câu hỏi: Vì sao nói robot thông minh giúp con người giảm sức lao dộng và tránh làm việc trong môi trường độc hại, nguy hiểm?

Hướng dẫn trả lời:

Robot cộng tác cũng có thể đảm nhiệm tốt các công việc khắc nghiệt, nguy hiểm và độc hại, giúp đảm bảo sức khỏe cho người lao động và đồng thời mang lại hiệu quả cao hơn. Người lao động thay vì tiếp xúc với các chất độc công nghiệp hay bụi bặm, họ có thể sẽ cảm thấy hạnh phúc hơn khi chỉ cần đứng bên ngoài và vận hành robot một cách đơn giản trên màn hình cảm ứng.

Luyện tập

Câu hỏi: Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 tác động đến tự động hóa quá trình sản xuất như thế nào?

Hướng dẫn trả lời:

Thành tựu của Cách mạng công nghiệp 4.0 không chỉ thay thế con người làm những việc có tính lặp lại bằng máy móc mà còn sử dụng mạng lưới hệ thống điều khiển những hệ thống tự động, các hệ thống có thể học hỏi và xây dựng những tập dữ liệu cho riêng mình. Vì vậy, cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 được xem là cuộc cách mạng thông minh, máy móc cũng có thể có tư duy.

Chẳng hạn như Kết nối Internet vạn vật (IoT)

Vận dụng

Câu hỏi: Tìm hiểu một số mô hình nhà máy thông minh, trung tâm điều hành thông minh ở địa phương em hoặc trên Internet.

Hướng dẫn trả lời:

Trung tâm IOC Phú Thọ được thiết kế với 9 hệ thống chức năng: Hệ thống giám sát chỉ tiêu kinh tế - xã , dịch vụ hành chính công, xử lý văn bản điện tử, chỉ tiêu thống kê, thông tin mạng xã hội; giám sát xã hội, hệ thống y tế, giáo dục, hệ thống camera an ninh và giao thông. Đây là những hệ thống thiết yếu cho phép theo dõi, giám sát phân tích, dự báo chỉ tiêu kinh tế-xã hội của tỉnh, qua đó hỗ trợ công tác chỉ đạo, điều hành của lãnh đạo các cơ quan, đơn vị kịp thời, hiệu lực, hiệu quả.

Trung tâm được tích hợp dữ liệu và các hệ thống sẵn có của tỉnh, giúp có được một cái nhìn toàn cảnh về thông tin liên quan đến các đơn vị, địa phương, lĩnh vực... trên phạm vi toàn tỉnh. Bên cạnh đó còn cho phép sử dụng thông tin và công nghệ phân tích để người điều hành ra những quyết định sáng suốt, kịp thời, giúp quản lý được đa dạng các vấn đề, bao gồm cả những vấn đề đã được dự liệu trước và những vấn đề xảy ra đột xuất, tình huống khẩn cấp.

Tính ưu việt của Trung tâm còn nằm ở chỗ theo dõi được tất cả các vấn đề thông qua hệ thống camera, ứng dụng trí tuệ nhân tạo do VNPT nghiên cứu nên đảm bảo về độ bảo mật… Khi có sự cố hay cảnh báo, có thể dễ dàng quan sát từng camera được kết nối trên bản đồ số. Các thông tin sẽ được tập hợp, phân tích vào các hoạt động quản lý từ một đầu mối điều hành duy nhất. Vì thế, có thể dự báo về các vấn đề xảy ra, phản ứng trước các tình huống. Đặc biệt Trung tâm IOC do chính VNPT nghiên cứu, phát triển nên hoàn toàn làm chủ về mặt công nghệ nên có thể mở rộng dễ dàng tùy theo nhu cầu sử dụng của tỉnh cũng như đảm bảo về bảo mật, an toàn thông tin.