Tự động hóa SMT là gì và robot AI có vai trò gì trong dây chuyền?

Tự động hóa SMT là việc dùng máy móc và robot để gắn linh kiện điện tử lên bảng mạch thay vì làm thủ công. Trong dây chuyền này, robot sẽ đảm nhận những việc như đặt linh kiện, kiểm tra lỗi và chuyển bảng mạch từ công đoạn này sang công đoạn khác. Nhờ vậy quá trình sản xuất diễn ra nhanh và ổn định hơn. Nói đơn giản, robot giúp dây chuyền SMT chạy đều, ít lỗi và giảm bớt phụ thuộc vào thao tác tay của con người.

Trong ngành điện tử, SMT là công nghệ rất phổ biến. Từ điện thoại, tivi cho tới nhiều thiết bị công nghiệp đều dùng bảng mạch sản xuất theo công nghệ này. Khi sản lượng tăng lên, các nhà máy thường phải tự động hóa dây chuyền để theo kịp nhu cầu.

Một dây chuyền SMT tự động thường chạy như thế nào?

Nếu nhìn vào thực tế trong nhà máy, dây chuyền SMT giống như một chuỗi máy nối với nhau.

Bước đầu tiên là in kem hàn lên bảng mạch. Máy in sẽ đặt một lớp kem hàn lên đúng vị trí cần gắn linh kiện.

Sau đó bảng mạch được chuyển sang máy gắp đặt linh kiện. Đây là nơi robot làm việc nhiều nhất. Robot sẽ lấy linh kiện từ cuộn hoặc khay rồi đặt lên bảng mạch. Công đoạn này diễn ra cực nhanh, nhiều máy có thể đặt hàng chục nghìn linh kiện trong một giờ.

Khi linh kiện đã được đặt xong, bảng mạch sẽ đi qua lò hàn. Nhiệt độ trong lò sẽ làm kem hàn nóng chảy và cố định linh kiện lên bảng mạch.

Sau bước hàn, bảng mạch sẽ được kiểm tra. Camera hoặc hệ thống AI sẽ xem linh kiện có bị lệch, thiếu hay hàn lỗi không.

Cuối cùng bảng mạch đạt yêu cầu sẽ được chuyển sang công đoạn tiếp theo như lắp ráp hoặc kiểm tra chức năng.

Robot AI thường được dùng ở những phần nào của dây chuyền SMT?

Trong dây chuyền SMT, robot không chỉ có một loại mà được dùng ở nhiều khâu khác nhau.

• Phổ biến nhất là robot gắp đặt linh kiện. Đây là phần quan trọng vì bảng mạch có thể có hàng trăm hoặc hàng nghìn linh kiện nhỏ. Robot phải đặt chúng đúng vị trí và đúng hướng.
• Một loại khác là robot kiểm tra linh kiện. Hệ thống camera kết hợp AI sẽ chụp hình bảng mạch và phát hiện lỗi như linh kiện bị lệch hoặc thiếu.
• Ngoài ra một số nhà máy còn dùng robot để di chuyển bảng mạch giữa các khu vực sản xuất. Việc này giúp nhân viên không phải mang bảng mạch đi lại giữa các máy.

Khi tất cả những hệ thống này hoạt động cùng nhau, dây chuyền SMT có thể chạy gần như tự động.

Dây chuyền SMT dùng robot khác gì so với dây chuyền bán tự động?

• Nhiều nhà máy khi đầu tư SMT thường đứng giữa hai lựa chọn: bán tự động hoặc tự động gần như hoàn toàn.
• Với dây chuyền bán tự động, một số bước vẫn cần nhân viên hỗ trợ. Ví dụ nhân viên đưa bảng mạch vào máy hoặc kiểm tra sản phẩm bằng mắt.
• Trong dây chuyền tự động, phần lớn công việc do máy và robot thực hiện. Nhân viên chủ yếu theo dõi hệ thống và xử lý khi có vấn đề.

Khác biệt dễ thấy nhất là năng suất. Dây chuyền tự động thường chạy nhanh hơn và ổn định hơn vì ít phụ thuộc vào thao tác tay.

Tuy nhiên chi phí đầu tư ban đầu cũng cao hơn. Vì vậy doanh nghiệp cần tính toán xem sản lượng sản xuất có đủ lớn để đầu tư hay không.

Khi nào nhà máy nên dùng robot cho dây chuyền SMT?

Không phải nhà máy nào cũng cần đầu tư robot ngay từ đầu. Có vài trường hợp dùng robot sẽ thấy hiệu quả rõ ràng.

Ví dụ khi sản lượng sản xuất lớn. Nếu mỗi ngày phải làm hàng nghìn hoặc hàng chục nghìn bảng mạch thì làm thủ công rất khó theo kịp.

Một trường hợp khác là khi bảng mạch có nhiều linh kiện nhỏ. Những linh kiện này đặt bằng tay rất dễ lệch hoặc sai vị trí.

Ngoài ra nếu nhà máy muốn giữ chất lượng sản phẩm ổn định giữa các ca làm việc thì robot cũng là giải pháp tốt.

Ngược lại nếu sản lượng thấp hoặc sản phẩm thay đổi liên tục thì đầu tư dây chuyền tự động hoàn toàn có thể chưa cần thiết.

Robot trong dây chuyền SMT có ưu điểm gì?

• Điều đầu tiên là tốc độ. Robot có thể gắp và đặt linh kiện cực nhanh, nhanh hơn nhiều so với thao tác tay.
• Tiếp theo là độ chính xác. Những linh kiện rất nhỏ vẫn có thể được đặt đúng vị trí gần như tuyệt đối.

Robot cũng giúp dây chuyền chạy ổn định hơn. Khi máy móc làm việc theo chương trình cố định thì chất lượng sản phẩm giữa các ca sản xuất thường giống nhau.

Ngoài ra robot còn giúp giảm bớt những công việc lặp lại cho nhân viên. Thay vì đứng đặt linh kiện cả ngày, nhân viên có thể chuyển sang giám sát và kiểm tra hệ thống.

Robot SMT có điểm hạn chế gì không?

• Điểm dễ thấy nhất là chi phí đầu tư ban đầu.
• Một dây chuyền SMT đầy đủ máy gắp linh kiện, lò hàn và hệ thống kiểm tra có thể tốn khá nhiều tiền. Đây là lý do nhiều doanh nghiệp phải cân nhắc kỹ trước khi đầu tư.

Ngoài ra việc bảo trì máy móc cũng cần đội kỹ thuật có kinh nghiệm. Nếu máy gặp sự cố, dây chuyền có thể phải dừng lại để sửa.

Tuy vậy với những nhà máy sản xuất quy mô lớn, chi phí đầu tư thường được bù lại nhờ năng suất cao và giảm lỗi sản phẩm.

Doanh nghiệp nên chọn robot SMT như thế nào?

Khi tìm giải pháp robot cho dây chuyền SMT, điều quan trọng nhất là phải hiểu rõ nhu cầu của mình.

• Trước tiên nên xem sản lượng mỗi ngày là bao nhiêu. Nếu dây chuyền cần chạy liên tục với số lượng lớn thì nên chọn máy có tốc độ cao.
• Tiếp theo là loại bảng mạch. Nếu bảng mạch có nhiều linh kiện nhỏ thì cần robot có độ chính xác tốt.
• Ngoài ra cũng nên nghĩ đến kế hoạch mở rộng trong tương lai. Một hệ thống linh hoạt sẽ giúp dễ nâng cấp khi sản lượng tăng.

Kinh nghiệm của nhiều nhà máy là nên làm thử một dây chuyền trước. Khi thấy mọi thứ chạy ổn định rồi mới mở rộng sang các dây chuyền khác.

Ví dụ thực tế khi dùng robot trong dây chuyền SMT

• Có một nhà máy sản xuất thiết bị điện tử trước đây lắp linh kiện khá chậm vì làm thủ công ở một số công đoạn.
• Sau khi đầu tư máy gắp linh kiện tự động, robot có thể đặt linh kiện với tốc độ rất cao. Sản lượng bảng mạch hoàn thành mỗi ngày tăng lên đáng kể.
• Nhà máy cũng lắp thêm hệ thống camera kiểm tra linh kiện sau khi hàn. Những bảng mạch bị lệch linh kiện hoặc thiếu linh kiện sẽ bị phát hiện ngay.

Sau một thời gian vận hành, tỷ lệ sản phẩm lỗi giảm rõ rệt và dây chuyền chạy ổn định hơn nhiều so với trước.

Những điều nên chuẩn bị trước khi tự động hóa dây chuyền SMT

• Trước khi lắp dây chuyền SMT, doanh nghiệp nên xem lại mặt bằng nhà máy. Không gian phải đủ để đặt máy và có lối đi cho kỹ thuật viên bảo trì.
• Nguồn điện và hệ thống khí nén cũng cần ổn định vì nhiều thiết bị SMT phụ thuộc vào những yếu tố này.

Ngoài ra đội kỹ thuật cần được đào tạo trước khi dây chuyền chạy chính thức. Máy móc hiện đại nhưng vẫn cần người hiểu cách vận hành và xử lý khi có sự cố.

Một cách làm khá phổ biến là triển khai từng bước. Nhiều nhà máy bắt đầu với một dây chuyền tự động rồi sau đó mới mở rộng khi nhu cầu sản xuất tăng.

FAQ về robot trong dây chuyền SMT

• Robot SMT có thay thế hoàn toàn nhân viên không?

Không hẳn. Robot chủ yếu làm những việc lặp lại như gắp đặt linh kiện. Con người vẫn cần để giám sát dây chuyền và xử lý những vấn đề kỹ thuật.

• Đầu tư dây chuyền SMT tự động có đáng không?

Nếu nhà máy sản xuất số lượng lớn bảng mạch thì thường đáng đầu tư. Robot giúp tăng tốc độ sản xuất và giảm lỗi sản phẩm.

• Vận hành dây chuyền SMT có khó không?

Ban đầu có thể cần thời gian để làm quen. Nhưng khi đội kỹ thuật đã được đào tạo, việc vận hành và theo dõi dây chuyền không quá phức tạp.

• Một dây chuyền SMT tự động lắp đặt mất bao lâu?

Tùy vào quy mô dự án. Thông thường sẽ mất vài tháng để lắp đặt thiết bị, chạy thử và kiểm tra trước khi đưa vào sản xuất chính thức.