Công nghiệp 4.0 và nhà máy thông minh

Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư (Industry 4.0) đang diễn ra mạnh mẽ trên các lĩnh vực, đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất.

Thường được gọi là Công nghiệp 4.0, với các khái niệm được nhắc đến có liên quan trực tiếp đến nền công nghiệp tự động hóa, đã và đang đặt ra hàng loạt thách thức đáng kể cho các nhà sản xuất trên toàn cầu.

CMCN 4.0 gắn liền với những đột phá chưa từng có về công nghệ được dự đoán sẽ tác động mạnh mẽ đến mọi quốc gia, chính phủ, doanh nghiệp và người dân khắp toàn cầu, cũng như làm thay đổi căn bản cách thức mà tất cả chúng ta sống, làm việc và sản xuất.

CMCN 4.0 là xu hướng hiện tại của tự động hóa và trao đổi dữ liệu trong công nghệ sản xuất. Công nghiệp 4.0 bao gồm các hệ thống mạng vật lý, mạng Internet kết nối vạn vật (IoT) và điện toán đám mây. Công nghiệp 4.0 tạo điều kiện thuận lợi cho việc tạo ra các “nhà máy thông minh” (Smart Factory) hay “nhà máy số”.

Trong các nhà máy thông minh này, hệ thống vật lý không gian ảo sẽ giám sát các quá trình vật lý, tạo ra một bản sao ảo của thế giới vật lý. Với IoT, các hệ thống vật lý không gian ảo này tương tác với nhau, và với con người theo thời gian thực; và thông qua IoT, người dùng sẽ được tham gia vào chuỗi giá trị thông qua việc sử dụng các dịch vụ này…

Vậy Smart Factory là gì?

Thuật ngữ này về cơ bản là mô tả một môi trường nơi máy móc và thiết bị có thể cải thiện quy trình thông qua tự động hóa và tự tối ưu hóa.
Những lợi ích này không chỉ trên chức năng sản xuất hàng hóa mà còn mở rộng trên các tính năng như lập kế hoạch, chuỗi cung ứng và thậm chí phát triển sản phẩm. Đó là nơi khả năng kết nối con người, máy móc và các vật thể thông qua mạng Internet, rút ngắn khoảng cách giữa thế giới thực và thế giới ảo, trao quyền quyết định nhanh chóng cho con người trong thời gian thực.

Dự báo tăng trưởng trong việc sử dụng các công nghệ kết nối và phân tích dữ liệu lớn trong 5 năm tới (nguồn: PwC)

Lộ trình hướng đến Smart Factory

Tâm điểm của cuộc CMCN 4.0 chính là các nhà máy thông minh (Smart Factory). Thế nhưng, có một thực tế rằng, phần lớn doanh nghiệp tại Việt Nam lại chưa thực sự chuẩn bị đầy đủ cho việc tiếp cận với cuộc cách mạng được xác định là “thay đổi mạnh mẽ nền sản xuất của thế giới”.
Các nhà sản xuất đang tìm kiếm giải pháp công nghệ hiện đại trong nền công nghiệp 4.0 nhằm mục đích giám sát và tạo ra các nhà máy thông minh của riêng họ. Đó chính là nhà máy sản xuất nơi mà IoT (Internet of Things) và hệ thống các mạng thực - ảo (cyber-physical systems) kết hợp với nhau để nâng cao hiệu quả, an toàn và năng suất lao động.

Chính sự phát triển công nghệ của CMCN 4.0 đã đem đến sự ra đời của Nền tảng cộng tác số (Digital Collaboration Platform), giúp tối ưu hóa và tích hợp toàn bộ các hệ thống hiện hữu từ các nhà cung cấp giải pháp công nghệ khác nhau, không những không thay thế mà còn duy trì và không làm ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất hàng ngày của doanh nghiệp.

Hai nhân tố công nghệ và con người trong CMCN 4.0 đã có những tác động mạnh mẽ nhằm giúp Doanh nghiệp đạt được thành công trong lộ trình xây dựng nhà máy thông minh.

Chuyển đổi về công nghệ

Thay đổi công nghệ là nhân tố cốt lõi của CMCN 4.0, hệ thống không gian mạng thực - ảo nơi mà các máy móc vật lý có thể giao tiếp trực tiếp với nhau thông qua mạng kỹ thuật số sẽ trở thành trụ cột chính cho nhà máy thông minh.

Các xu hướng công nghệ mới nổi được dùng để định nghĩa trong CMCN 4.0 bao gồm, hệ thống không gian mạng thực ảo (Cyber-Physical Systems), Mạng lưới vạn vật kết nối (IoT), phân tích dữ liệu lớn (Big Data), công nghệ cảm biến tiên tiến (Advanced Sensor Technologies), trí tuệ nhân tạo (AI) tân tiến, công nghệ nhận thức (Cognitive) và hơn thế nữa.

Hiện tại, có rất ít công ty công nghệ có thể theo kịp hoặc đồng thời sở hữu những công nghệ trên, do đó, để đi nhanh và bắt xu hướng các nhà sản xuất phải cân nhắc chọn lựa những nền tảng công nghệ toàn diện mở và linh động giúp doanh nghiệp có thể ứng dụng các công nghệ vào một cách dễ dàng và hiệu quả nhất.

Chuyển đổi về con người

Công nghiệp 4.0 đòi hỏi một quan điểm hoàn toàn mới khi nói đến việc sản xuất nói chung, do đó việc thay đổi lớn về vai trò, kiến thức và kỹ năng của nguồn nhân lực trong nhà máy thông minh (Smart Factory) chắc chắn là yếu tố vô cùng cần thiết.

Khi các nhà máy thông minh từng bước xuất hiện, con người sẽ đảm nhận vai trò phức tạp hơn, trong khi quá trình tự động hóa của máy móc sẽ chinh phục các nhiệm vụ có thể lặp đi lặp lại, hoặc những công việc nguy hiểm vốn khan hiếm nguồn lao động.

Khi ấy, con người sẽ dịch chuyển từ vai trò “công nhân lao động thủ công” sang “người theo dõi và đưa ra quyết định” thông qua những dữ liệu do máy móc mang lại, giải quyết vấn đề một cách nhanh chóng, không làm gián đoạn dây chuyền sản xuất.

Các nghiên cứu chỉ ra rằng công nghệ không loại bỏ việc làm của con người. Khi các nhà máy nhận được nhiều công nghệ tiên tiến hơn, số lượng công việc gián tiếp cần thiết để hỗ trợ họ sẽ tăng tương ứng. Đổi lại, các nhà cung cấp mới trong các ngành công nghiệp mới sẽ nổi lên, thúc đẩy sự tiến bộ từ bên ngoài nhà máy thông minh.

Cuối cùng, việc đầu tư xây dựng một nhà máy thông minh và đội ngũ nhân sự phù hợp mang lại lợi ích cho nhà sản xuất bằng cách tạo ra một nhà máy an toàn hơn và đáng tin cậy hơn.

Con đường phía trước

Vô số thách thức và xu hướng công nghệ rất phức tạp đòi hỏi sự thay đổi quan điểm và hành vi, vì thế con đường dẫn đến nhà máy thông minh cần phải có tầm nhìn và quyết tâm để đạt được.
Đại diện công ty XSPERA cho biết, đơn vị này đã tích hợp thành công hệ thống dữ liệu trực quan (Data Virtualization) trên nền tảng kỹ thuật số cộng tác XINGATE 3.0, giúp các bộ phận liên quan có thể quan sát, tiếp nhận thông tin kịp thời đối với tình trạng dây chuyền máy móc ở các nhà máy thông qua nhiều thiết bị di động khác nhau. Sự kết nối trong các dây chuyền tự động trong nhà máy sản xuất hiện đại đến hệ thống các phòng ban và bộ phận liên quan giúp nâng cao hiệu quả sản xuất, ra quyết định nhanh chóng, giảm thiểu tối đa chi phí vận hành.

Chia sẻ lợi ích và tác động trực tiếp của công nghệ số từ CMCN 4.0 (Industry 4.0) mang lại, anh Vòng Sềnh Thai (Thai Vong) – hiện là Kiến trúc sư phần mềm (Solution Architect), chuyên viên triển khai giải pháp về IoT tại công ty XSPERA nói rằng “Cuộc CMCN lần thứ 4 diễn ra rất sôi động tại các công ty sản xuất ở khu vực châu Âu”.

Cũng theo anh Thai Vong, việc được tham gia vào tư vấn và triển khai quy trình tự động hóa của các nhà máy tại Đức đã giúp anh và các cộng sự tại XSPERA triển khai áp dụng thành công Cổng thông tin (Intranex In-a-box) cho một công ty sản xuất hàng đầu của Đức, bao gồm tích hợp mạng xã hội (social networks), thông báo, wiki, blog, tìm kiếm và quy trình công việc (workflows), qua đó giúp việc cộng tác dễ dàng với các tổ chức, các dự án, các nhà máy và các phòng ban khác nhau, giúp trao đổi tin tức, kiến thức (know-how), nội dung (content) và các tài liệu (document management)… diễn ra nhanh chóng và đáng tin cậy hơn.

“Đồng thời, các đối tác của XSPERA là những nhà máy sản xuất thiết bị lâu đời của châu Âu, đòi hỏi độ chính xác tuyệt đối, với hơn hàng ngàn máy công nghiệp trên nhiều dây chuyền sản xuất các thiết bị khác nhau, lượng dữ liệu sản sinh mỗi giây trong các bộ cảm biến (Sensor devices) là rất lớn, và để giải quyết bài toán hiệu năng hệ thống (System Performance), chúng tôi phải áp dụng kiến trúc lưu trữ tối ưu cho cả không gian và thời gian lưu trữ (Time Series Data)”, bà Nguyễn Phương Thảo – Giám đốc điều hành XSPERA tại Việt Nam cho biết thêm.

Đặc biệt, việc áp dụng chuẩn giao tiếp IoT trong công nghiệp (OPC Foundation), giúp giải quyết nhanh chóng việc giao tiếp thời gian thực (Real Time) giữa những máy móc với nhau (Machine to Machine), điều đó giúp các nhà quản lý tiếp nhận thông tin ngay lập tức.

“Các bước tiếp theo trên hành trình số được áp dụng cho doanh nghiệp này sẽ sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) liên quan tới Bots nhằm bảo trì dự đoán (Predictive Maintenance) và tích hợp chuỗi cung ứng (Supply Chain Integration) với dây chuyền sản xuất lên đến hơn hàng ngàn máy công nghiệp”, nữ đại diện XSPERA tự tin chia sẻ.

Bằng việc tích hợp hệ thống lưu trữ thông minh, dễ dàng kết nối dữ liệu giữa máy móc, quy trình, con người … giúp người dùng hệ thống hóa và đưa ra những phân tích xử lý một cách nhanh chóng và hiệu quả. Giúp cho việc kết nối không chỉ là máy móc tới máy móc, máy móc đến con người mà còn là kết nối trực tiếp hiệu quả giữa máy móc và doanh nghiệp trên một nền tảng số hóa doanh nghiệp (Enterprise Digitalization Platform – XINGATE 3.0)