การผลิตแบบกระบวนการคืออะไร

การผลิตแบบกระบวนการคืออะไร

การผลิตแบบกระบวนการเป็นวิธีการผลิตที่มีการนำส่วนผสมหรือวัตถุดิบมารวมกันตามสูตรหรือส่วนผสม ซึ่งมักต้องใช้ความร้อน เวลา และ/หรือแรงดันเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์

ในการผลิตแบบกระบวนการนั้น การรวบรวมหรือการกำหนดส่วนผสมมักจะเป็นขั้นตอนแรกในหลายๆ ขั้นตอนที่เป็นลำดับกัน นักพัฒนาจะเลือกใช้วัตถุดิบและสารเติมแต่ง ทดสอบสัดส่วนทั้งหมด และหาสูตรที่ต้องปฏิบัติตามอย่างแม่นยำและสม่ำเสมอ

เมื่อดำเนินการภายใต้ระเบียบวิธีควบคุมคุณภาพที่เข้มงวด ส่วนผสมจะรวมกันภายใต้เงื่อนไขที่ถูกต้องเพื่อสร้างปริมาณผลิตภัณฑ์ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า เมื่อผลิตภัณฑ์ถูกสร้างขึ้นแล้ว มักจะไม่สามารถแยกย่อยออกเป็นส่วนผสมที่แยกจากกันได้อีก

การผลิตแบบกระบวนการจะพึ่งพาเทคโนโลยีในการปฏิบัติงานต่างๆ เช่น การวิเคราะห์ข้อมูลแบบเรียลไทม์ที่ขับเคลื่อนด้วยเซ็นเซอร์ที่ทรงพลัง ตลอดจนเทคโนโลยีสารสนเทศที่ประกอบด้วยการวางแผนทรัพยากรองค์กร (ERP) และระบบการจัดการอื่นๆ ระบบเหล่านี้จะจัดการและติดตามการทดสอบอย่างต่อเนื่องเพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยและความสมบูรณ์ของวัตถุดิบและกระบวนการผลิต และเพื่อปรับปรุงคุณภาพและผลผลิตของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายให้เหมาะสมที่สุด

การผลิตแบบกระบวนการกับการผลิตแบบไม่ต่อเนื่อง

กระบวนการผลิตแบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ การผลิตแบบกระบวนการและการผลิตแบบไม่ต่อเนื่อง

การผลิตแบบกระบวนการจะผลิตผลิตภัณฑ์และสินค้าโภคภัณฑ์จำนวนมาก ในการผลิตแบบกระบวนการนั้น วัตถุดิบจะถูกรวบรวม ผสม และแปรรูปตามสูตรที่แม่นยำและสม่ำเสมอเพื่อสร้างปริมาณผลิตภัณฑ์สุดท้ายที่กำหนดไว้ล่วงหน้า

หมวดหมู่ผลิตภัณฑ์นี้ได้แก่ ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม เคมีภัณฑ์ พลาสติก โลหะ และอาหาร เครื่องดื่มและยาหลายประเภท สินค้าโภคภัณฑ์ที่ผลิตด้วยเทคนิคการผลิตแบบกระบวนมักจะไม่สามารถแยกย่อยออกเป็นส่วนประกอบได้อีก แม้ว่าผลิตภัณฑ์ดังกล่าวบางประเภทสามารถนำกลับมาใช้ใหม่หรือนำไปใช้ในวัตถุประสงค์อื่นได้อีก

การผลิตแบบไม่ต่อเนื่องจะผลิตเป็นรายชิ้นที่โดยทั่วไปแล้วจะประกอบขึ้นจากชิ้นส่วนและระบบย่อย ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการผลิตแบบไม่ต่อเนื่อง ได้แก่ ยานพาหนะ คอมพิวเตอร์ เฟอร์นิเจอร์ เครื่องใช้ และเสื้อผ้า

เส้นแบ่งระหว่างการผลิตแบบกระบวนการและการผลิตแบบไม่ต่อเนื่องบางครั้งก็อาจไม่ชัดเจน ผลิตภัณฑ์จำนวนมากที่ผลิตผ่านการผลิตแบบกระบวนการจะถูกรวมเข้ากับผลิตภัณฑ์ที่ผลิตด้วยการผลิตแบบไม่ต่อเนื่องในเวลาต่อมา ตัวอย่างเช่น เครื่องดื่มต่างๆ จะผลิตด้วยเทคนิคการผลิตแบบกระบวนการ จากนั้นจึงบรรจุขวดและแพ็คในโรงงานแยกต่างหาก ขวด กล่อง และกล่องบรรจุเป็นหน่วยแยกกัน และโรงงานบรรจุขวดส่วนใหญ่สร้างขึ้นจากสายการประกอบ ซึ่งเป็นคุณลักษณะหนึ่งของการผลิตแบบไม่ต่อเนื่อง

การผลิตแบบกระบวนการในตลาดแนวดิ่ง

ตลาดชั้นนำห้าตลาดลงทุนมหาศาลในการผลิตแบบกระบวนการและเทคโนโลยีใหม่ๆ ที่สนับสนุนคุณภาพและประสิทธิภาพการผลิต:

• น้ำมันและก๊าซ
• อาหารและเครื่องดื่ม
• เภสัชภัณฑ์
• พลาสติก
• โลหะ

การผลิตแบบกระบวนการมักมีขั้นตอนที่ซับซ้อนและหลายขั้นตอนที่อาจต้องใช้สายการผลิตมากกว่าหนึ่งสาย หรือแม้แต่โรงงานที่แยกจากกันโดยสิ้นเชิง

ตัวอย่างเช่น น้ำมันดิบได้รับการกลั่นโดยการให้ความร้อนและแยกออกเป็นน้ำมันเบนซิน น้ำมันพาราฟิน น้ำมันดีเซล และผลิตภัณฑ์อื่นๆ กระบวนการเหล่านั้นเกิดขึ้นที่โรงกลั่น
ผลิตภัณฑ์ชั่วคราวเหล่านี้อาจต้องผ่านกระบวนการเพิ่มเติม ในสหรัฐอเมริกา น้ำมันเบนซินจากโรงกลั่นจะถูกส่งไปยังสถานีผสม ซึ่งจะถูกผสมเข้ากับเอธานอล ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงทางเลือกที่ผลิตจากพืช ตลอดจนสารซักฟอกและสารเติมแต่งอื่นๆ

สูตรสำหรับน้ำมันเบนซินจะแตกต่างกันไปตามภูมิภาคและฤดูกาล โดยรูปแบบการผสมต่างๆ จะรองรับกฎระเบียบควบคุมการปล่อยมลพิษในแต่ละรัฐ รับมือกับการระเหยของน้ำมันเบนซินสำหรับสภาพอากาศในฤดูหนาวและฤดูร้อน และปรับระดับออกเทนให้เหมาะสมกับประเภทของยานพาหนะต่างๆ

เนื่องจากธรรมชาติของผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการผลิตแบบกระบวนการจำนวนมาก การแสวงหาวิธีการผลิตสินค้าที่ยั่งยืนมากขึ้นจึงเป็นข้อกังวลที่สำคัญสำหรับธุรกิจ เทคโนโลยี IIoT นำเสนอเส้นทางใหม่สู่การผลิตที่ยั่งยืนผ่านการรวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูลที่ Edge มากขึ้น

ตัวอย่างเช่น ExxonMobil ได้ลงทุนในระบบเปิดในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา กลยุทธ์การผลิตแบบกระบวนการใหม่นี้ช่วยให้ยักษ์ใหญ่ด้านพลังงานสามารถแทนที่ระบบควบคุมอุตสาหกรรมที่ล้าสมัยด้วยแพลตฟอร์มที่ยืดหยุ่นซึ่งสามารถอัปเดตและอัปเกรดเพื่อใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีใหม่ที่ทรงพลังกว่าและตอบสนองความต้องการที่เปลี่ยนแปลงไปของบริษัท

ในฐานะส่วนหนึ่งของเส้นทางการพัฒนา ExxonMobil ได้เข้าร่วม Open Process Automation Forum เพื่อสนับสนุนการทำงานร่วมกันและนวัตกรรมในระบบควบคุมกระบวนการตามมาตรฐานแบบเปิด ExxonMobil ดำเนินการกับโครงการริเริ่มเหล่านี้พร้อมกับบริษัทต่างๆ ที่เผชิญกับความท้าทายที่คล้ายคลึงกันในหลากหลายอุตสาหกรรม Intel ก็เป็นสมาชิกระดับแพลตตินัมของ Open Group ซึ่งเป็นเจ้าภาพการประชุมครั้้งนั้น

ประโยชน์ของ IoT ในการผลิตแบบกระบวนการ

ผู้ผลิตที่ใช้เทคนิคการผลิตแบบกระบวนการจะปรับใช้เทคโนโลยีขั้นสูง ซึ่งรวมถึงวิทยาการหุ่นยนต์ ตัวควบคุมอัจฉริยะ และการวิเคราะห์ข้อมูลแบบเรียลไทม์ เพื่อปรับคุณภาพผลิตภัณฑ์ ความสม่ำเสมอ และผลตอบแทนในสภาพแวดล้อมที่ปลอดภัย

แพลตฟอร์มแบบเปิดใหม่ทำให้ข้อมูลการผลิตและการทดสอบสามารถรวบรวม วิเคราะห์ และป้อนกลับไปยังตัวควบคุมการผลิตในวงจรแบบต่อเนื่องที่จะปรับกระบวนการในแบบเรียลไทม์ การหลอมรวมเทคโนโลยีสารสนเทศ (IT) และเทคโนโลยีด้านการปฏิบัติงาน (OT) นี้เป็นตัวอย่างที่ทรงพลังของวิธีการที่ใช้ IIoT หรือที่เรียกว่า อุตสาหกรรม 4.0

ในเฟรมเวิร์ก IIoT นั้น ผู้ผลิตที่ใช้เทคนิคการผลิตแบบกระบวนการสามารถเชื่อมต่อข้อมูลเข้ากับระบบปฏิบัติการแบบเรียลไทม์และซิงโครไนซ์ห่วงโซ่อุปทาน การจัดการคำสั่งซื้อ และฟังก์ชันการส่งมอบกับระบบการผลิต 
ด้วยการทำงานอย่างใกล้ชิดกับคู่ค้าในห่วงโซ่อุปทาน ผู้ผลิตที่ใช้เทคนิคการผลิตแบบกระบวนการจะสามารถผสานรวมและปรับปรุงการทำงานที่แยกต่างหากซึ่งโดยทั่วไปถือว่าเป็นไซโลที่แยกกันชัดเจน ผลการปรับปรุงประสิทธิภาพและการควบคุมคุณภาพช่วยให้ผู้ผลิตตอบสนองต่อสภาวะตลาดที่เปลี่ยนแปลงไปและทำให้การเปิดตัวผลิตภัณฑ์ใหม่ทำได้เร็วขึ้น

IIoT และเทคโนโลยี Edge อัจฉริยะยังรองรับโซลูชันต่างๆ เช่น การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ ซึ่งอาจตรวจพบปัญหาที่เกิดกับเครื่องก่อนที่จะเกิดการทำงานที่ผิดปกติร้ายแรง การหยุดทำงานในการผลิตแบบกระบวนการอาจมีค่าใช้จ่ายสูง การหยุดทำงานชั่วขณะหนึ่งอาจส่งผลให้ผลิตภัณฑ์ทั้งชุดต้องสูญเปล่า

การระบาดใหญ่ของโควิด-19 ตอกย้ำถึงความต้องการความคล่องตัว

การระบาดใหญ่ของโควิด-19 ทำให้โลกให้ความสนใจต่อความต้องการความคล่องตัวและความยืดหยุ่นในการผลิตในช่วงเวลาที่อุปสงค์เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วและไม่คาดคิด ประกอบกับการหยุดชะงักของห่วงโซ่อุปทานครั้งใหญ่

อุตสาหกรรมบางประเภทได้ปรับตัวอย่างรวดเร็วตามสภาวะตลาดที่ผันผวน ตัวอย่างเช่น บริษัทยาบางแห่งประสบความสำเร็จอย่างถล่มทลายในการขายวัคซีนที่เป็นนวัตกรรมและผลิตภัณฑ์ใหม่อื่นๆ แม้ว่าพวกเขาจะรักษาคำมั่นสัญญาอย่างต่อเนื่องก็ตาม

อุตสาหกรรมอื่นๆ แทบไม่มีราคาเลย เช่น ชั้นวางกระดาษทิชชู่ อุปกรณ์ทำความสะอาด และผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่ผลิตด้วยเทคนิคการผลิตแบบกระบวนการที่ไม่ได้เติมตามกำหนด

ผลลัพธ์ประการหนึ่งจากแรงกดดันของตลาดคือการให้ความสำคัญกับการทำให้การผลิตแบบกระบวนการเป็นดิจิทัลมากขึ้น วัตถุประสงค์หลักของการพลิกโฉมทางดิจิทัลนี้คือการปรับปรุงผลผลิตและความยืดหยุ่นโดยการเชื่อมต่อกระบวนการต่างๆ และอุปกรณ์ภายในโรงงานหรือโรงกลั่น และเพื่อบูรณาการกิจกรรมของห่วงโซ่อุปทานและพาร์ทเนอร์ด้านการจัดจำหน่ายเข้ากับการผลิต บริษัทต่างๆ ในกลุ่มธุรกิจแบบแนวดิ่งแบบดั้งเดิมที่มีเสถียรภาพกำลังลงทุนอย่างจริงจังมากขึ้นในการวางแผนเชิงกลยุทธ์และการนำ IIoT ไปใช้ ขณะที่พวกเขาเริ่มผสมผสานข้อมูลดิจิทัลเข้ากับผลิตภัณฑ์ที่จับต้องได้ตลอดทุกด้านของกระบวนการผลิต

IIoT แบบเปิดรองรับวงจรการป้อนกลับการประกันคุณภาพ

เมื่อไม่นานมานี้ ระบบการผลิตแบบกระบวนการส่วนใหญ่มีการนำเสนอเป็นโซลูชันแบบบูรณาการที่เป็นกรรมสิทธิ์เฉพาะจากผู้ขายรายเดียว โดยทั่วไป ผู้ผลิตจะถูกล็อคไว้ในอุปกรณ์และซอฟต์แวร์ของผู้ขายรายนั้น และต้องพึ่งพาผู้ขายรายนั้นสำหรับการอัปเกรดและสัญญาการบำรุงรักษาที่มีค่าใช้จ่ายสูง ซึ่งมักจะเป็นเวลา 10 ปีในแต่ละครั้งหรือนานกว่านั้น ในหลายกรณี คู่ค้าในห่วงโซ่อุปทานของผู้ผลิตไม่สามารถโต้ตอบกับระบบเหล่านั้นได้อย่างเต็มที่ ส่งผลให้สินค้าคงคลังมีราคาแพง มีสินค้าเกินสต๊อกหรือเกิดปัญหาการขาดแคลนมากยิ่งขึ้น

ขณะนี้ระบบเดิมเหล่านี้จำนวนมากกำลังถูกแทนที่หรือเสริมด้วยโซลูชันที่ปรับขยายได้ซึ่งสร้างขึ้นจากฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่หาซื้อได้ทั่วไป วิธีการแบบเปิดสำหรับ ERP นี้ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถนำเทคโนโลยีล่าสุดมาใช้ในปัญญาประดิษฐ์ (AI) และการรวบรวมข้อมูลแบบเรียลไทม์เพื่อเร่ง ควบคุม และตรวจสอบกระบวนการผลิต และตรวจสอบผลิตภัณฑ์ที่ได้

การเปลี่ยนไปใช้ระบบ IIoT แบบเปิดไม่จำเป็นต้องเป็นการขยับแบบทั้งหมดหรือไม่ก็ไม่ขยับอะไรเลย สำหรับผู้ผลิตหลายราย วิธีการแบบค่อยเป็นค่อยไปในการทำให้เป็นระบบดิจิทัลสามารถให้ประโยชน์ได้ทันที แม้ว่าจะไม่ได้เปลี่ยนหรือปรับเปลี่ยนอุปกรณ์และกระบวนการผลิตทั้งหมดในคราวเดียว

การควบคุมกระบวนการ

ผู้ผลิตมักจะเริ่มกระบวนการทำให้เป็นระบบดิจิทัลโดยแทนที่ระบบควบคุมกระบวนการทางอุตสาหกรรมแบบแยกส่วนด้วยโซลูชันแบบเปิดที่สามารถผสานรวมกับ ERP ที่ส่วนหน้าและการประกันคุณภาพที่ส่วนหลังได้ การควบคุมกระบวนการได้รับการออกแบบมาเพื่อรักษาความสม่ำเสมอในการปฏิบัติงานภายในขีดจำกัดที่กำหนดไว้ล่วงหน้าสำหรับปริมาณและสัดส่วนของส่วนผสม อุณหภูมิและความดันที่ใช้กับวัสดุ ความเร็วของการไหล และปัจจัยสำคัญอื่นๆ

สภาวะเหล่านี้จะวัดและตรวจสอบโดยเซ็นเซอร์ โดยปกติแล้ว ข้อมูลจากเซ็นเซอร์จะถูกวิเคราะห์โดยอัตโนมัติโดยระบบ ดังนั้นการแทรกแซงของมนุษย์จึงจำเป็นเฉพาะเมื่อบางแง่มุมของกระบวนการผลิตแตกต่างจากช่วงการวัดที่ยอมรับได้เท่านั้น การควบคุมและวิเคราะห์ทางอุตสาหกรรมที่ใช้ AI ช่วยจะลดความจำเป็นในการใช้แรงงานที่มีทักษะในการผลิตแบบกระบวนการ

การประกันคุณภาพ

เมื่อมีการเชื่อมโยงการควบคุมกระบวนการเข้ากับการประกันคุณภาพ ระบบที่ทันสมัยที่สุดจะเชื่อมต่อเซ็นเซอร์และตัวควบคุมเข้ากับวงจรการป้อนกลับแบบผสานรวมที่รวดเร็ว ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงที่ไม่คาดคิดในกระบวนการผลิตจะทำให้เกิดการตรวจจับข้อบกพร่อง

ในทำนองเดียวกัน การตรวจจับข้อบกพร่องจะไปกระตุ้นการแก้ไขแบบทันทีทันใดในกระบวนการผลิต เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพและความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์

ในการผลิตแบบกระบวนการนั้น สามารถตรวจพบข้อบกพร่องบางอย่างของผลิตภัณฑ์ได้ในสายการผลิต ตัวอย่างเช่น ในโรงงานกระดาษ สามารถตรวจสอบน้ำหนัก ความชื้น ความต้านทานแรงดึง ความหนา ความพรุน และสีของผลิตภัณฑ์ได้แบบเรียลไทม์ในระหว่างการผลิต

สำหรับผลิตภัณฑ์ประเภทอื่นๆ การประกันคุณภาพอาจรวมถึงการสกัดตัวอย่างจากการผลิตเพื่อทำการทดสอบในห้องปฏิบัติการ แม้ว่าการทดสอบเหล่านี้จะไม่ค่อยสำเร็จในแบบเรียลไทม์ แต่บ่อยครั้งที่การทดสอบอัตโนมัติในช่วงเวลาปกติสามารถรวมเข้ากับวงจรการป้อนกลับได้ หากตัวอย่างเริ่มแตกต่างไปจากค่าที่คาดไว้เล็กน้อย ระบบการประกันคุณภาพจะส่งสัญญาณไปยังตัวควบคุมกระบวนการที่เหมาะสม ซึ่งจะไปแก้ไขปัญหาให้โดยอัตโนมัติ มาตรการป้องกันเหล่านี้ช่วยหลีกเลี่ยงไม่ให้เกิดการชะลอตัวหรือการหยุดกระบวนการผลิตที่มีค่าใช้จ่ายสูง

เทคโนโลยี Intel® ในการผลิตแบบกระบวนการ

ลักษณะที่มีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันของสภาพแวดล้อมการผลิตแบบกระบวนการแสดงให้เห็นว่า เมื่อเกิดความล้มเหลวของเครื่องจักรเพียงเครื่องเดียวสามารถส่งผลร้ายแรงได้ในทันที 
โซลูชันของ Intel® มุ่งเน้นไปที่การรองรับ:

• การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ (แบตช์หรือโฟลว์ต่อเนื่อง)
• การควบคุมคุณภาพในสายการผลิต
• ความสามารถในการทำซ้ำของแบตช์
• เวลาทำงานสูงสุด
• การสร้างแบบจำลองและการจำลอง
• มาตรวิทยาเสมือนจริง
• ความสามารถในการตรวจสอบย้อนกลับ
• การตรวจสอบความปลอดภัยและการปฏิบัติตามข้อกำหนด

Intel และเครือข่ายพาร์ทเนอร์ทั่วโลกกำลังช่วยเหลือธุรกิจต่างๆ ในการปูทางไปสู่โครงสร้างพื้นฐานแบบเปิดที่กำหนดโดยซอฟต์แวร์ ซึ่งสามารถรองรับเทคโนโลยีแบบบูรณาการจำนวนมากได้ โซลูชันที่ใช้ Intel สามารถปรับขนาดได้ด้วยมาตรการรักษาความปลอดภัยขั้นสูงที่สามารถช่วยปกป้องข้อมูลที่เป็นกรรมสิทธิ์แม้ในขณะที่ใช้งานอยู่

ผลิตภัณฑ์และเทคโนโลยีของ Intel® มากมายที่รองรับเทคนิคการผลิตแบบกระบวนการ หนึ่งในนั้น ได้แก่:

• Intel® Edge Controls for Industrial ซึ่งเป็นแพลตฟอร์มซอฟต์แวร์อ้างอิงที่ผสานรวมองค์ประกอบของการประมวลผลแบบเรียลไทม์เข้ากับการผนวกรวมเวิร์กโหลด การเชื่อมต่อในอุตสาหกรรม การรักษาความปลอดภัยและความปลอดภัยในการทำงาน ตลอดจนการจัดการซอฟต์แวร์และโครงสร้างพื้นฐาน
• Intel® Edge Insights for Industrial ซึ่งเป็นแพลตฟอร์มแบบเปิดและฟรีสำหรับแมชชีนวิชันและข้อมูลอนุกรมเวลา
• พีซีอุตสาหกรรมที่สร้างขึ้นบนสถาปัตยกรรม Intel® ได้รับการออกแบบมาเพื่อประสิทธิภาพและความเข้ากันได้สูงแม้ในสภาพแวดล้อมการทำงานที่สมบุกสมบัน

Intel รองรับ IIoT ในการผลิตแบบกระบวนการ

การเป็นพาร์ทเนอร์กับ Intel ในการผลิตแบบกระบวนการสามารถร่นระยะเวลาในการสร้างมูลค่าให้กับโซลูชัน IIoT ที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูลและสามารถทำงานร่วมกันได้

เข้าร่วมโปรแกรม Intel Partner Alliance