Sự phát triển của công nghệ đang thúc đẩy sự chuyển đổi trong mọi lĩnh vực và ngành sản xuất công nghiệp cũng không ngoại lệ. Khái niệm sản xuất thông minh xuất hiện như một giải pháp tất yếu để đáp ứng nhu cầu thị trường ngày càng cao về chất lượng, tốc độ và sự linh hoạt. Bằng cách áp dụng các công nghệ tiên tiến như IoT, AI hay robot tự động, doanh nghiệp có thể dễ dàng hơn trong việc quản lý sản xuất, chuỗi cung ứng, tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên và giảm thiểu tác động của môi trường.
Sản xuất thông minh là gì?
Sản xuất thông minh (Smart Manufacturing) là một mô hình sản xuất mới, trong đó các công nghệ tiên tiến như Trí tuệ nhân tạo (AI), Internet vạn vật (IoT), Dữ liệu lớn (Big Data) và hệ thống mạng cảm biến được tích hợp vào quy trình sản xuất. Mục tiêu của sản xuất thông minh là tối ưu hóa hiệu suất, cải thiện chất lượng sản phẩm, giảm thiểu lãng phí và tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên.
Khái niệm này đi xa hơn so với tự động hóa truyền thống, nơi máy móc thực hiện các tác vụ lặp đi lặp lại mà không có khả năng học hỏi hay cải tiến. Trong sản xuất thông minh, các hệ thống tự động có khả năng thu thập, phân tích dữ liệu theo thời gian thực, từ đó ra quyết định và tự điều chỉnh để tối ưu hóa quy trình sản xuất.
Nhìn chung, sản xuất thông minh là một chiến lược chuyển đổi số toàn diện, từ công nghệ, quy trình đến con người. Nó giúp đơn giản hóa, đẩy nhanh và tối ưu hóa các hoạt động sản xuất bằng cách áp dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật tiên tiến, phù hợp với nhu cầu thực tế của doanh nghiệp. Nhờ đó, hiệu suất sản xuất được nâng cao đáng kể, mang lại lợi thế cạnh tranh cho doanh nghiệp.
Sản xuất thông minh là mô hình sản xuất có ứng dụng các công nghệ tiên tiến
Sự khác biệt giữa sản xuất thông minh và nhà máy thông minh
Sản xuất thông minh và nhà máy thông minh thường bị nhầm lẫn với nhau, nhưng thực tế chúng có những điểm khác biệt rõ rệt về phạm vi và chức năng. Dưới đây là bảng so sánh:
|
Tiêu chí |
Sản xuất thông minh |
Nhà máy thông minh |
|
Khái niệm |
Mô hình sản xuất ứng dụng các công nghệ tiên tiến để tối ưu hóa quy trình sản xuất, bao gồm cả việc quản lý và vận hành. |
Nhà máy được trang bị các công nghệ tiên tiến để tự động hóa và tối ưu hóa toàn bộ hoạt động sản xuất. |
|
Phạm vi áp dụng |
Áp dụng cho toàn bộ chuỗi giá trị sản xuất, từ thiết kế sản phẩm, sản xuất, đến quản lý chất lượng và chiến lược phân phối. |
Tập trung vào các hoạt động trong nội bộ nhà máy, bao gồm sản xuất, bảo trì, quản lý kho,... |
|
Tích hợp công nghệ |
Sử dụng AI, IoT, Dữ liệu lớn, và các hệ thống phân tích để tối ưu hóa quy trình sản xuất và ra quyết định dựa trên dữ liệu. |
Các hệ thống tự động hóa, cảm biến và mạng lưới thiết bị kết nối để cải thiện hiệu suất sản xuất trong nhà máy. |
|
Mục tiêu |
Tối ưu hóa hiệu quả sản xuất, giảm lãng phí và tối ưu hóa tài nguyên trên toàn bộ chuỗi cung ứng. |
Tự động hóa các quy trình sản xuất và quản lý nhà máy để tăng năng suất và giảm chi phí vận hành. |
|
Tính kết nối |
Liên kết giữa nhiều bộ phận và quy trình, từ nhà cung cấp, nhà máy đến khách hàng cuối. |
Chủ yếu kết nối các máy móc, thiết bị và hệ thống trong phạm vi nhà máy. |
|
Ra quyết định |
Quyết định được đưa ra dựa trên phân tích dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm cả dữ liệu từ bên ngoài nhà máy. |
Quyết định thường dựa trên dữ liệu từ các cảm biến và hệ thống tự động hóa trong nội bộ nhà máy. |
|
Khả năng thích nghi |
Có khả năng thay đổi nhanh chóng để đáp ứng yêu cầu thị trường và các điều kiện sản xuất thay đổi. |
Tập trung vào việc điều chỉnh và tối ưu hóa các hoạt động sản xuất trong phạm vi nhà máy. |
|
Mức độ tự động hóa |
Mức độ tự động hóa cao, bao gồm việc tự động hóa quy trình và ra quyết định. |
Tự động hóa các thiết bị và máy móc sản xuất, với sự can thiệp của con người khi cần thiết. |
|
Quản lý dữ liệu |
Dữ liệu được thu thập và quản lý xuyên suốt toàn bộ chuỗi giá trị, bao gồm cả dữ liệu từ các đối tác bên ngoài. |
Dữ liệu chủ yếu được thu thập và phân tích trong phạm vi nhà máy để cải thiện hoạt động nội bộ. |
Lợi ích của sản xuất thông minh
Sản xuất thông minh mang lại nhiều lợi ích đáng kể cho doanh nghiệp nhờ việc áp dụng công nghệ tiên tiến và tự động hóa các quy trình sản xuất. Những lợi ích này bao gồm:
- Tiết kiệm chi phí
- Quản lý tinh gọn
- Đảm bảo an toàn
- Sản xuất linh hoạt
- Tối ưu hóa năng suất
- Phát triển bền vững
Tiết kiệm chi phí
Bằng cách áp dụng các công nghệ hiện đại, doanh nghiệp có thể thu thập và phân tích dữ liệu theo thời gian thực để kiểm soát chất lượng sản phẩm, dự báo nhu cầu và điều chỉnh quy trình sản xuất một cách linh hoạt. Sự chính xác này sẽ giúp doanh nghiệp giảm thiểu lượng nguyên liệu và năng lượng tiêu hao, đồng thời giảm chi phí bảo trì và sửa chữa máy móc nhờ phát hiện sớm các sự cố tiềm ẩn. Khi các hệ thống thông minh còn có khả năng tự giám sát và đưa ra các cảnh báo về bảo trì hoặc sửa chữa, ngăn ngừa sự cố trước khi xảy ra.
Ngoài ra, sản xuất thông minh còn cho phép tối ưu hóa chuỗi cung ứng thông qua việc dự đoán chính xác nhu cầu của thị trường, từ đó giảm thiểu tồn kho và chi phí lưu kho. Bằng cách triển khai các hệ thống quản lý thông minh, doanh nghiệp có thể lập kế hoạch sản xuất dựa trên nhu cầu thực tế và tối ưu hóa các tuyến vận chuyển.
Các máy móc tự động được thiết kế để thực hiện nhiều công đoạn cùng lúc, loại bỏ nhu cầu di chuyển vật liệu giữa các giai đoạn sản xuất. Sản phẩm hoàn thiện có thể được chuyển trực tiếp đến kho lưu trữ mà không cần sự can thiệp thủ công.
Quản lý tinh gọn
Sản xuất thông minh hỗ trợ việc thực hiện phương pháp quản lý tinh gọn (Lean Manufacturing) bằng cách loại bỏ các hoạt động không cần thiết và tối ưu hóa từng giai đoạn của chuỗi giá trị. Với khả năng thu thập và phân tích dữ liệu theo thời gian thực, doanh nghiệp có thể xác định các bước trong quy trình sản xuất không mang lại giá trị, từ đó loại bỏ hoặc cải thiện để tăng hiệu quả.
Đảm bảo an toàn
Việc ứng dụng sản xuất thông minh góp phần đáng kể trong việc nâng cao an toàn lao động và giảm thiểu nguy cơ tai nạn. Các cảm biến, camera giám sát và hệ thống kiểm tra tự động có thể theo dõi tình trạng máy móc, thiết bị và phát hiện sớm các nguy cơ tiềm ẩn, từ đó ngăn ngừa các sự cố xảy ra.
Sản xuất thông minh cũng cho phép doanh nghiệp áp dụng các quy trình an toàn, giảm thiểu sự can thiệp của con người vào những công việc nguy hiểm và tạo ra môi trường làm việc an toàn hơn.
Sản xuất linh hoạt
Các hệ thống tự động hóa và phần mềm quản lý tiên tiến giúp tăng tính linh hoạt trong việc thay đổi sản phẩm, tùy chỉnh quy trình và lập kế hoạch sản xuất. Nhờ đó, doanh nghiệp có thể nhanh chóng đáp ứng các đơn hàng đặc biệt, rút ngắn thời gian ra thị trường và tăng cường khả năng cạnh tranh. Cũng như đáp ứng nhanh chóng với sự thay đổi của thị trường, nhu cầu khách hàng và điều kiện sản xuất.
Tối ưu hóa năng suất
Các hệ thống tự động và cảm biến cung cấp dữ liệu về tình trạng và hiệu suất của thiết bị, giúp nhận diện và giải quyết nhanh các vấn đề có thể làm gián đoạn quy trình sản xuất. Ngoài ra, sản xuất thông minh còn hỗ trợ tối ưu hóa lịch trình bảo trì, giảm thiểu thời gian dừng máy và cải thiện năng suất lao động nhờ vào việc tự động hóa các công đoạn lặp lại.
Phát triển bền vững
Bằng cách sử dụng tài nguyên một cách hiệu quả hơn, giảm thiểu lãng phí và tiêu thụ năng lượng, sản xuất thông minh góp phần bảo vệ môi trường và giảm thiểu tác động tiêu cực của công nghiệp đối với hệ sinh thái. Các công nghệ tiên tiến giúp theo dõi và kiểm soát lượng phát thải, đồng thời thúc đẩy sử dụng năng lượng tái tạo và nguyên liệu tái chế, hướng tới một nền sản xuất xanh và bền vững.
Áp dụng sản xuất thông minh giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí hiệu quả
Công nghệ trong sản xuất thông minh
Xử lý dữ liệu
Trí tuệ nhân tạo (AI) và Học máy (Machine Learning) cho phép phân tích lượng lớn dữ liệu để nhận diện các xu hướng, dự báo nhu cầu và đưa ra quyết định chính xác. Việc xử lý dữ liệu theo thời gian thực giúp doanh nghiệp nhanh chóng phản ứng với các thay đổi trong sản xuất và khắc phục sự cố trước khi chúng ảnh hưởng đến hiệu suất.
Theo đó, việc đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu theo thời gian thực giúp tối ưu mọi hoạt động như: nâng cao năng suất, lập kế hoạch bán hàng và sản xuất, tối ưu hóa chuỗi cung ứng, cung cấp các loại dịch vụ sau bán hàng tốt hơn,...
Advanced Robotics
Robot tiên tiến (Advanced Robotics) trong sản xuất thông minh được sử dụng để tự động hóa các nhiệm vụ phức tạp mà trước đây đòi hỏi sự can thiệp của con người. Những robot này có khả năng học hỏi và thích nghi với môi trường sản xuất nhờ vào AI và cảm biến thông minh, cho phép chúng thực hiện các nhiệm vụ với độ chính xác cao và linh hoạt. Advanced Robotics không chỉ tăng năng suất mà còn giảm thiểu sai sót và đảm bảo an toàn lao động.
Những robot hiện đại có thể làm việc cùng với con người trong môi trường sản xuất, hỗ trợ các công việc lặp đi lặp lại hoặc nguy hiểm. Khả năng cộng tác giữa robot và con người cũng giúp tối ưu hóa quy trình, đồng thời giữ cho nhà máy sản xuất hoạt động liên tục và ổn định. Việc tích hợp Advanced Robotics vào sản xuất thông minh cũng mở ra cơ hội cho việc tự động hóa các nhiệm vụ kiểm tra chất lượng và vận chuyển.
Công nghệ in 3D
Công nghệ in 3D là một yếu tố quan trọng trong sản xuất thông minh, cho phép tạo ra các sản phẩm hoặc linh kiện từ vật liệu khác nhau với độ chính xác cao. In 3D giúp tăng tốc quá trình phát triển sản phẩm, thử nghiệm và sản xuất nguyên mẫu, đồng thời giảm thiểu chi phí và thời gian sản xuất. Doanh nghiệp có thể tùy chỉnh sản phẩm theo yêu cầu của khách hàng mà không cần phải thay đổi dây chuyền sản xuất.
Việc ứng dụng công nghệ in 3D còn giúp giảm lượng phế liệu, do chỉ sử dụng lượng vật liệu cần thiết cho từng sản phẩm. Ngoài ra, công nghệ này có thể sản xuất các chi tiết phức tạp mà các phương pháp truyền thống khó thực hiện, mở rộng khả năng thiết kế và sáng tạo trong sản xuất.
Công nghệ VR
Bằng cách sử dụng VR, doanh nghiệp có thể thử nghiệm và điều chỉnh thiết kế sản phẩm, quy trình sản xuất, hoặc bố trí nhà máy mà không tốn kém nhiều chi phí. VR cũng được sử dụng để đào tạo nhân viên trong môi trường ảo an toàn, giúp nâng cao kỹ năng và giảm thiểu rủi ro trong quá trình làm việc.
Ngoài ra, công nghệ VR còn hỗ trợ trong việc kiểm tra chất lượng và phát hiện lỗi sản phẩm. Khi kết hợp với các hệ thống cảm biến và AI, VR giúp doanh nghiệp có thẻ giám sát sản xuất từ xa, quản lý và điều chỉnh quy trình một cách hiệu quả hơn.
Kết nối 5G
Kết nối 5G đóng vai trò quan trọng trong sản xuất thông minh nhờ tốc độ truyền tải dữ liệu nhanh và độ trễ thấp. Nó cho phép các thiết bị, cảm biến và hệ thống sản xuất giao tiếp với nhau theo thời gian thực, đảm bảo thông tin luôn được cập nhật và quy trình sản xuất diễn ra liền mạch. Đồng thời, hỗ trợ việc triển khai các ứng dụng công nghệ mới như AI, IoT và Advanced Robotics với hiệu quả cao hơn. Theo công ty tư vấn STL Partners, việc ứng dụng 5G vào sản xuất thông minh có thể thu về 740 tỷ USD năm 2030.
Trong bối cảnh phát triển bền vững, "Green 5G" đóng vai trò quan trọng bằng cách nâng cao khả năng kết nối giữa các dây chuyền sản xuất, robot và máy móc trong các nhà máy thông minh và kỹ thuật số. Sự kết nối này giúp tối ưu hóa quy trình, giảm tiêu thụ năng lượng và nâng cao hiệu quả sản xuất, góp phần cải thiện tính bền vững của hoạt động công nghiệp.
Điện toán biên (Edge Computing)
Điện toán biên mang lại cho doanh nghiệp khả năng xử lý dữ liệu hiệu quả hơn so với các hệ thống đám mây truyền thống, nhờ vào một lớp trung gian được tối ưu hóa giúp giảm độ trễ. Điều này cho phép doanh nghiệp nhanh chóng phát hiện và khắc phục các sự cố trong quy trình sản xuất, từ đó giảm thiểu chi phí truyền tải dữ liệu và nâng cao mức độ bảo mật. Theo dự báo từ Gartner, vào năm 2025, 75% lượng dữ liệu doanh nghiệp sẽ được tạo ra và xử lý tại biên, tăng đáng kể so với mức 10% ghi nhận năm 2018. Xu hướng này cho thấy sự lệ thuộc vào các trung tâm dữ liệu tập trung truyền thống đang dần giảm bớt.
Hơn nữa, việc ứng dụng điện toán biên giúp tối ưu hóa công tác bảo trì thiết bị bằng cách cung cấp dữ liệu theo thời gian thực để dự đoán sự cố và thực hiện bảo trì một cách chủ động. Khả năng xử lý tại chỗ còn tăng cường hiệu quả của các công nghệ như AI và học máy trong môi trường sản xuất.
Bản sao kỹ thuật số (Digital Twins)
Bản sao kỹ thuật số (Digital Twins) là mô hình số hóa của một đối tượng vật lý hoặc quy trình sản xuất, cho phép theo dõi và phân tích hiệu suất trong thời gian thực. Công nghệ này giúp doanh nghiệp dự báo các vấn đề có thể phát sinh và tối ưu hóa hoạt động sản xuất thông qua việc mô phỏng các kịch bản khác nhau. Digital Twins cung cấp thông tin chi tiết về mọi khía cạnh của quá trình sản xuất, từ máy móc đến chuỗi cung ứng.
Với khả năng giám sát và điều chỉnh từ xa, Digital Twins giúp doanh nghiệp nhanh chóng phát hiện và khắc phục các sự cố, giảm thiểu thời gian dừng máy và tối ưu hóa chi phí vận hành. Công nghệ này còn hỗ trợ cải tiến thiết kế sản phẩm và quy trình, nâng cao chất lượng sản xuất và phát triển bền vững.
Các nhà lãnh đạo phát triển sản phẩm kỳ vọng Digital Twins sẽ đẩy nhanh quá trình phát triển sản phẩm và cải thiện kết quả, đồng thời giảm chi phí. Theo đó, thị trường công nghệ Digital Twins toàn cầu dự kiến sẽ tăng trưởng khoảng 60%/năm trong các năm tới và đạt 73,5 tỷ USD vào năm 2027.
Thiết kế sản xuất thông minh
Thiết kế sản xuất thông minh tập trung vào việc tối ưu hóa thiết kế sản phẩm và quy trình sản xuất ngay từ giai đoạn đầu. Các công cụ phần mềm và công nghệ số cho phép mô phỏng, phân tích và cải tiến các mẫu thiết kế trước khi đưa vào sản xuất, giúp giảm thiểu lỗi và tăng tính hiệu quả. Sản xuất thông minh còn áp dụng AI và học máy để đề xuất các phương án thiết kế tối ưu, phù hợp với các điều kiện sản xuất thực tế.
Thiết kế sản xuất thông minh không chỉ nâng cao hiệu suất mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm, giảm thiểu lãng phí và tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên. Nhờ vào các công nghệ tiên tiến, doanh nghiệp có thể nhanh chóng tùy chỉnh và triển khai các sản phẩm mới theo nhu cầu thị trường.
Doanh nghiệp có thể ứng dụng công nghệ thực tế ảo để kiểm nghiệm sản phẩm trước khi bán ra thị trường
Các nguyên tắc trong sản xuất thông minh
- Tính an toàn
- Thực hiện theo thời gian thực
- Chủ động và bán tự động
- Sắp xếp và phục hồi
- Mở rộng và tương tác
- Phát triển cơ sở vật chất và chuỗi giá trị
- Bền vững và tiết kiệm
Tính an toàn
Trong sản xuất thông minh, tính an toàn luôn được đặt lên hàng đầu nhằm bảo vệ cả con người và tài sản. Các hệ thống thông minh có khả năng giám sát và phân tích các điều kiện làm việc trong thời gian thực, giúp phát hiện sớm các nguy cơ tiềm ẩn và tự động hóa các biện pháp phòng ngừa. Các cảm biến và công nghệ nhận diện nâng cao như thị giác máy tính (computer vision) có thể nhận diện những bất thường trong dây chuyền sản xuất hoặc điều kiện làm việc không an toàn.
Ngoài ra, các quy trình sản xuất thông minh còn tối ưu hóa việc đào tạo và huấn luyện nhân viên về các biện pháp an toàn. Hệ thống thực tế ảo (VR) và thực tế tăng cường (AR) có thể được sử dụng để mô phỏng các tình huống nguy hiểm, giúp nhân viên thực hành cách xử lý trong môi trường giả lập. Nhờ đó, doanh nghiệp có thể giảm thiểu tai nạn lao động và đảm bảo hoạt động sản xuất an toàn hơn.
Thực hiện theo thời gian thực
Sản xuất thông minh yêu cầu sự cập nhật liên tục và khả năng phản ứng nhanh với các thay đổi trong thời gian thực. Các hệ thống theo dõi và phân tích dữ liệu trực tiếp từ các thiết bị và quy trình sản xuất giúp doanh nghiệp nắm bắt tình hình một cách chính xác và kịp thời. Nhờ đó, có thể điều chỉnh các thông số sản xuất hoặc thay đổi quy trình ngay lập tức khi có sự cố hoặc thay đổi trong nhu cầu sản phẩm.
Việc thực hiện theo thời gian thực cũng giúp tối ưu hóa lịch trình sản xuất, giảm thiểu thời gian chết của máy móc và tăng cường hiệu suất tổng thể. Các hệ thống tự động có thể điều chỉnh hoạt động dựa trên dữ liệu thu thập được, đảm bảo sản xuất luôn đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng và thời gian giao hàng nghiêm ngặt.
Chủ động và bán tự động
Trong môi trường sản xuất thông minh, việc ứng dụng các hệ thống chủ động và bán tự động giúp nâng cao hiệu quả và giảm bớt sự phụ thuộc vào lao động thủ công. Các hệ thống này có khả năng tự động phát hiện và giải quyết các vấn đề nhỏ trước khi chúng trở thành các sự cố nghiêm trọng, từ đó giảm thiểu thời gian dừng máy và tăng tuổi thọ của thiết bị.
Trong các tình huống lặp lại hàng ngày, các hoạt động sản xuất thông minh sẽ có khả năng tự động kích hoạt các hoạt động và quyết định xử lý mà không cần sự can thiệp của con người. Tuy nhiên, khi gặp phải các tình huống bất thường hoặc sự cố, hệ thống vẫn yêu cầu sự can thiệp nhanh chóng của con người để đảm bảo giải quyết kịp thời và duy trì sự ổn định trong quy trình sản xuất.
Sắp xếp và phục hồi
Sản xuất thông minh cho phép các quy trình sắp xếp và phục hồi nhanh chóng, đảm bảo hệ thống sản xuất luôn hoạt động hiệu quả. Khả năng tự động lập kế hoạch và điều chỉnh hoạt động theo tình hình thực tế giúp doanh nghiệp tối ưu hóa lịch trình sản xuất, từ đó giảm thiểu thời gian chờ và tăng năng suất.
Ngoài ra, các hệ thống quản lý dữ liệu và bảo trì dự báo có thể xác định và thực hiện các biện pháp khắc phục sự cố ngay lập tức, giảm thiểu tác động đến toàn bộ dây chuyền sản xuất. Các phương pháp này giúp doanh nghiệp khôi phục lại hoạt động nhanh chóng sau các sự cố bất ngờ, đảm bảo quá trình sản xuất diễn ra liền mạch.
Mở rộng và tương tác
Mở rộng và tương tác là yếu tố thiết yếu trong sản xuất thông minh, giúp doanh nghiệp dễ dàng tích hợp công nghệ mới và thích ứng với nhu cầu thay đổi. Các hệ thống thông minh có khả năng mở rộng linh hoạt, cho phép doanh nghiệp tăng cường hoặc giảm quy mô sản xuất mà không cần thay đổi cấu trúc cơ bản.
Việc tích hợp và tương tác giữa các thiết bị và hệ thống khác nhau giúp doanh nghiệp tối ưu hóa hoạt động tổng thể. Các giao diện mở và các tiêu chuẩn kết nối chung cho phép các hệ thống sản xuất thông minh hoạt động đồng bộ, giúp tối ưu hóa các quy trình phức tạp và tạo ra chuỗi cung ứng liền mạch.
Phát triển cơ sở vật chất và chuỗi giá trị
Các hệ thống thông minh có khả năng tích hợp thêm các tính năng mới, hoặc mở rộng phạm vi hoạt động mà không cần đầu tư quá nhiều vào cơ sở hạ tầng mới. Điều này giúp doanh nghiệp dễ dàng thích ứng với nhu cầu thị trường và sự thay đổi trong xu hướng sản xuất.
Việc mở rộng chuỗi giá trị thông qua tích hợp số liệu và dữ liệu từ các đối tác cung ứng và khách hàng cũng giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, từ thiết kế sản phẩm đến phân phối. Điều này không chỉ làm tăng tính linh hoạt mà còn cải thiện hiệu suất và giảm chi phí trong toàn bộ chuỗi cung ứng.
Bền vững và tiết kiệm
Trong bối cảnh hiện đại, các nguyên tắc bền vững và tiết kiệm ngày càng đóng vai trò quan trọng. Khi áp dụng sản xuất thông minh, doanh nghiệp cần cần phải tập trung vào việc giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường bằng cách tối ưu hóa sử dụng tài nguyên, cải thiện hiệu suất năng lượng, giảm lượng khí thải độc hại,...
Song song đó, các hoạt động tự động hóa các quy trình, ứng dụng công nghệ và phân tích dữ liệu giúp làm giảm thời gian và tránh lãng phí nguyên liệu hiệu quả mà vẫn duy trì chất lượng sản phẩm cao. Các giải pháp này không chỉ mang lại lợi ích về môi trường mà còn giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí và nâng cao hình ảnh thương hiệu.
Sản xuất thông minh phù hợp với xu hướng phát triển bền vững
Các bước triển khai sản xuất thông minh
- Bước 1: Đánh giá hiện trạng
- Bước 2: Lập kế hoạch chiến lược
- Bước 3: Chuyển đổi số
- Bước 4: Tự động hóa và tối ưu hóa
- Bước 5: Phân tích dữ liệu và ra quyết định
- Bước 6: Đào tạo và phát triển nhân lực
- Bước 7: Đánh giá và cải tiến
Bước 1: Đánh giá hiện trạng
Trước khi bắt đầu, doanh nghiệp cần đánh giá toàn diện hiện trạng sản xuất, bao gồm quy trình sản xuất, công nghệ hiện tại và năng lực nhân sự. Từ đó, xác định rõ các mục tiêu chuyển đổi, như nâng cao hiệu suất, giảm chi phí, hoặc cải thiện chất lượng sản phẩm.
Bước 2: Lập kế hoạch chiến lược
Dựa trên các mục tiêu đã đặt ra, doanh nghiệp cần xây dựng một kế hoạch chi tiết, bao gồm lộ trình triển khai các giải pháp công nghệ, ngân sách đầu tư và các chỉ số đánh giá hiệu quả (KPIs). Đồng thời, bao gồm việc cải tiến quy trình sản xuất, áp dụng công nghệ tiên tiến như IoT, AI và học máy, cũng như các sáng kiến về bảo trì và tối ưu hóa vận hành.
Lộ trình nên chia thành nhiều giai đoạn nhỏ để dễ dàng quản lý và điều chỉnh khi cần thiết. Bên cạnh đó, việc dự trù ngân sách và nguồn lực cần thiết sẽ giúp đảm bảo tiến độ và chất lượng trong quá trình triển khai.
Bước 3: Chuyển đổi số
Chuyển đổi số là bước quan trọng trong việc triển khai sản xuất thông minh, đòi hỏi doanh nghiệp áp dụng các công nghệ số như IoT, cảm biến thông minh và các hệ thống giám sát để kết nối các thiết bị và quy trình sản xuất. Mục tiêu là số hóa toàn bộ dữ liệu từ máy móc, thiết bị và quy trình, từ đó giúp doanh nghiệp theo dõi tình trạng sản xuất theo thời gian thực và tạo điều kiện cho các hệ thống tự động đưa ra quyết định.
Ngoài ra, chuyển đổi số còn đòi hỏi tích hợp các hệ thống hiện có để đảm bảo rằng dữ liệu có thể được chia sẻ và sử dụng hiệu quả trên toàn bộ chuỗi cung ứng. Việc này bao gồm cả việc áp dụng các phần mềm quản lý sản xuất, quản lý quan hệ khách hàng (CRM) hay hệ thống hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP), nhằm tối ưu hóa dòng chảy thông tin và nâng cao hiệu quả vận hành.
Bước 4: Tự động hóa và tối ưu hóa
Bước tự động hóa và tối ưu hóa bao gồm việc triển khai các công nghệ tự động hóa để cải thiện hiệu suất sản xuất và giảm sự phụ thuộc vào lao động thủ công. Các giải pháp tự động hóa có thể bao gồm robot công nghiệp, hệ thống dây chuyền tự động và các công cụ hỗ trợ tự động trong việc kiểm tra chất lượng. Qua đó, giúp doanh nghiệp tăng năng suất và giảm thiểu sai sót trong quá trình sản xuất.
Bước 5: Phân tích dữ liệu và ra quyết định
Trong bước này, doanh nghiệp sử dụng các công cụ phân tích dữ liệu tiên tiến để khai thác dữ liệu từ các hệ thống sản xuất, nhằm cung cấp cái nhìn sâu hơn về hiệu suất và các vấn đề tiềm ẩn. Các kỹ thuật như học máy, phân tích dự báo,... giúp xác định các mẫu và xu hướng trong dữ liệu, từ đó đưa ra những quyết định cải thiện quy trình sản xuất.
Bước 6: Đào tạo và phát triển nhân lực
Một yếu tố quan trọng trong hành trình chuyển đổi sản xuất thông minh là sự sẵn sàng của nhân lực. Doanh nghiệp cần đầu tư vào đào tạo nhân viên để họ nắm bắt được các công nghệ mới, hiểu rõ quy trình làm việc và thích ứng với cách tiếp cận mới. Đào tạo liên tục và phát triển kỹ năng cho đội ngũ nhân viên là yếu tố then chốt để chuyển đổi thành công và khai thác tối đa tiềm năng của sản xuất thông minh.
Bên cạnh đó, doanh nghiệp cũng cần đầu tư vào việc xây dựng văn hóa học hỏi và liên tục cải tiến, khuyến khích nhân viên tham gia vào quá trình đổi mới. Phát triển kỹ năng mềm như tư duy phân tích, giải quyết vấn đề, quản lý thay đổi,...
Bước 7: Đánh giá và cải tiến
Để đảm bảo hành trình chuyển đổi đạt được kết quả như mong đợi, doanh nghiệp cần liên tục đo lường và đánh giá hiệu quả của các giải pháp đã triển khai. Sử dụng các chỉ số đánh giá hiệu quả (KPIs) đã đặt ra ban đầu để kiểm tra xem các mục tiêu đã đạt được hay chưa, từ đó đưa ra các điều chỉnh kịp thời. Việc giám sát liên tục giúp cải tiến và tối ưu hóa các quy trình, nâng cao hiệu suất sản xuất.
Ngoài ra, quá trình đánh giá cũng cần được thực hiện dựa trên các phản hồi từ nhân viên và khách hàng, nhằm nhận diện các vấn đề phát sinh cũng như các cơ hội để cải tiến. Một quy trình đánh giá liên tục sẽ giúp doanh nghiệp duy trì tính cạnh tranh và đảm bảo rằng hệ thống sản xuất luôn hoạt động với hiệu suất tối ưu.
Doanh nghiệp cần lập kế hoạch chi tiết trước khi triển khai sản xuất thông minh
Thách thức trong sản xuất thông minh
Mặc dù sản xuất thông minh mang lại nhiều lợi ích, nhưng quá trình chuyển đổi cũng đi kèm với các thách thức lớn. Như:
Bảo mật dữ liệu
Bảo mật dữ liệu là một trong những thách thức lớn khi doanh nghiệp chuyển sang sản xuất thông minh. Với việc sử dụng các công nghệ kết nối và mạng lưới thiết bị (IoT), nguy cơ bị tấn công mạng hoặc rò rỉ thông tin tăng cao. Các hệ thống sản xuất thông minh thường thu thập và phân tích dữ liệu theo thời gian thực, vì vậy việc đảm bảo tính bảo mật và toàn vẹn của dữ liệu là vô cùng quan trọng để tránh những tổn thất về tài chính và uy tín.
Ngoài ra, việc tuân thủ các quy định và tiêu chuẩn về bảo mật dữ liệu cũng là một thách thức đối với doanh nghiệp, đặc biệt khi các quy định này có thể khác nhau giữa các quốc gia và khu vực. Các doanh nghiệp cần xây dựng chính sách bảo mật dữ liệu chặt chẽ, kết hợp với các công nghệ như mã hóa, xác thực đa yếu tố, và hệ thống phát hiện xâm nhập để bảo vệ dữ liệu khỏi các mối đe dọa tiềm ẩn.
Đào tạo lực lượng lao động
Chuyển đổi sang sản xuất thông minh đòi hỏi lực lượng lao động phải có những kỹ năng mới để vận hành các công nghệ. Tuy nhiên, việc đào tạo và nâng cao kỹ năng cho đội ngũ nhân viên hiện có là một thách thức lớn, đặc biệt khi nhân viên đã quen với các phương pháp làm việc truyền thống. Quá trình đào tạo cần được thực hiện liên tục và có kế hoạch cụ thể để đảm bảo nhân viên có thể thích nghi với các công nghệ mới.
Bên cạnh đó, việc đào tạo cũng cần được tùy chỉnh theo nhu cầu cụ thể của từng bộ phận, đảm bảo rằng mỗi nhân viên có thể đóng góp hiệu quả vào quá trình chuyển đổi. Điều này đòi hỏi các chương trình đào tạo phải linh hoạt và được thiết kế theo từng cấp độ kỹ năng, đồng thời tạo điều kiện cho nhân viên tiếp cận với các khóa học trực tuyến hoặc thực hành tại chỗ.
Tích hợp với hệ thống cũ
Khi hầu hết các doanh nghiệp đã có những hệ thống và quy trình vận hành lâu năm, việc thay thế hoặc nâng cấp toàn bộ có thể gây gián đoạn và đòi hỏi nguồn lực lớn. Do đó, doanh nghiệp cần tìm cách kết nối và đồng bộ hóa hệ thống cũ với các công nghệ mới một cách hiệu quả để giảm thiểu sự gián đoạn trong quá trình sản xuất.
Để tích hợp thành công, nó cần có sự đánh giá kỹ lưỡng và đôi khi cần tùy chỉnh các giải pháp công nghệ để phù hợp với hạ tầng hiện có của doanh nghiệp. Đây cũng là lúc doanh nghiệp cần đến các đối tác công nghệ có kinh nghiệm và năng lực hỗ trợ việc chuyển đổi, đồng thời đảm bảo tính ổn định và bảo mật của toàn bộ hệ thống sản xuất.
Chi phí thực hiện
Việc đầu tư vào các công nghệ tiên tiến như IoT, AI, hệ thống tự động hóa, và các phần mềm quản lý có thể rất tốn kém. Ngoài chi phí đầu tư ban đầu, còn có các chi phí liên quan đến duy trì, bảo trì hệ thống và đào tạo nhân viên. Những chi phí này có thể gây áp lực tài chính lớn đối với các doanh nghiệp vừa và nhỏ.
Để giải quyết thách thức này, doanh nghiệp cần đánh giá kỹ lưỡng lợi ích dài hạn so với chi phí ban đầu và có thể lựa chọn triển khai từng bước để phân bổ chi phí hợp lý. Việc tìm kiếm các chương trình hỗ trợ tài chính từ chính phủ hoặc hợp tác với các nhà cung cấp dịch vụ để áp dụng mô hình thanh toán linh hoạt cũng là những giải pháp khả thi giúp giảm bớt gánh nặng chi phí.
Chuẩn hóa
Chuẩn hóa là một yếu tố quan trọng khi áp dụng sản xuất thông minh, nhằm đảm bảo rằng các công nghệ và quy trình sản xuất được thực hiện một cách nhất quán và hiệu quả. Tuy nhiên, việc xây dựng các tiêu chuẩn và quy định đồng bộ cho các công nghệ và hệ thống mới là một thách thức, nhất là khi mỗi doanh nghiệp có các đặc thù riêng về sản phẩm và quy trình. Các tiêu chuẩn quốc tế về sản xuất thông minh cũng đang phát triển và có thể chưa hoàn toàn phù hợp với mọi loại hình doanh nghiệp.
Việc chuẩn hóa không chỉ dừng lại ở khía cạnh kỹ thuật mà còn liên quan đến quy trình vận hành, đào tạo nhân viên và bảo trì thiết bị. Doanh nghiệp cần cân nhắc kỹ lưỡng để đảm bảo các tiêu chuẩn được áp dụng phù hợp với nhu cầu thực tế của mình, đồng thời cập nhật liên tục để bắt kịp những thay đổi về công nghệ và quy định quốc tế.
Các doanh nghiệp vừa và nhỏ có thể sẽ áp lực về tài chính cho những khoản đầu tư ban đầu
Ứng dụng của sản xuất thông minh
Các ứng dụng phổ biến của sản xuất thông minh trải dài trên nhiều lĩnh vực như ô tô, điện tử, thực phẩm và đồ uống, y tế và hàng không vũ trụ. Điều này cho thấy tiềm năng to lớn của nó trong việc thúc đẩy các ngành công nghiệp tiến tới phát triển bền vững.
- Trong ngành công nghiệp ô tô
- Trong ngành công nghiệp điện tử
- Trong ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống
- Các lĩnh vực khác
Trong ngành công nghiệp ô tô
Trong ngành công nghiệp ô tô, sản xuất thông minh đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất, từ khâu thiết kế sản phẩm đến lắp ráp và kiểm tra chất lượng. Các công nghệ như robot tự động, hệ thống AI và IoT được sử dụng để tự động hóa các công đoạn lắp ráp, cải thiện độ chính xác và giảm thiểu sai sót. Điều này giúp rút ngắn thời gian sản xuất, giảm chi phí lao động và nâng cao chất lượng sản phẩm cuối cùng.
Ngoài ra, sản xuất thông minh còn hỗ trợ trong việc phát triển xe tự hành và xe điện thông qua các hệ thống mô phỏng và bản sao kỹ thuật số (Digital Twins). Các hệ thống này cho phép thử nghiệm và cải tiến các tính năng mới một cách hiệu quả hơn. Sự kết hợp giữa dữ liệu lớn và phân tích dự đoán cũng giúp các nhà sản xuất ô tô tối ưu hóa chuỗi cung ứng, dự báo nhu cầu linh kiện và quản lý bảo trì một cách chủ động.
Trong ngành công nghiệp điện tử
Với các sản phẩm như điện thoại thông minh, máy tính và thiết bị tiêu dùng, được hưởng lợi rất lớn từ sản xuất thông minh. Các công nghệ như tự động hóa dây chuyền sản xuất, kiểm tra bằng máy học và sản xuất tùy chỉnh theo yêu cầu giúp cải thiện chất lượng và tốc độ sản xuất. Sản xuất thông minh còn hỗ trợ trong việc phát hiện sớm các lỗi trong sản phẩm nhờ vào hệ thống giám sát và phân tích dữ liệu theo thời gian thực.
Hơn nữa, sản xuất thông minh trong ngành điện tử cho phép các doanh nghiệp có thể sản xuất những sản phẩm tùy chỉnh với quy mô lớn, đáp ứng nhu cầu cá nhân hóa ngày càng cao của khách hàng. Nhờ các hệ thống tự động và tích hợp công nghệ AI, doanh nghiệp có thể tối ưu hóa việc sử dụng nguyên liệu, giảm thiểu lãng phí và đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng cao cho từng sản phẩm trước khi đưa ra thị trường.
Trong ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống
Trong ngành thực phẩm và đồ uống, sản xuất thông minh mang lại nhiều lợi ích như tối ưu hóa quy trình sản xuất, đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm và cải thiện quản lý chuỗi cung ứng. Các hệ thống tự động hóa giúp giám sát và điều chỉnh quá trình sản xuất theo thời gian thực, từ chế biến nguyên liệu đến đóng gói sản phẩm, đảm bảo chất lượng và giảm thiểu lãng phí. Công nghệ IIoT và cảm biến được sử dụng để theo dõi các thông số quan trọng như nhiệt độ, độ ẩm và thời gian bảo quản.
Ngoài ra, việc truy xuất nguồn gốc sản phẩm cũng trở nên đơn giản hơn, giúp doanh nghiệp dễ dàng theo dõi và quản lý chuỗi cung ứng, từ nông trại đến bàn ăn. Các hệ thống phân tích dữ liệu giúp dự báo nhu cầu, quản lý tồn kho hiệu quả và đảm bảo rằng các sản phẩm luôn đạt tiêu chuẩn an toàn và chất lượng cao, đồng thời đáp ứng nhanh chóng với sự thay đổi của thị trường.
Các lĩnh vực khác
Ngoài các ngành công nghiệp đã nêu, sản xuất thông minh cũng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác như y tế, hàng không vũ trụ, sản xuất năng lượng,.... Trong ngành y tế, sản xuất thông minh giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất dược phẩm, đảm bảo chất lượng và an toàn của sản phẩm. Các công nghệ tiên tiến như in 3D cũng được sử dụng để sản xuất thiết bị y tế và bộ phận thay thế.
Trong ngành hàng không vũ trụ, các linh kiện phức tạp với độ chính xác cao được sản xuất nhanh chóng, đồng thời giảm thiểu trọng lượng và tối ưu hóa hiệu suất của máy bay. Trong lĩnh vực năng lượng, sản xuất thông minh giúp quản lý và tối ưu hóa việc sản xuất, phân phối điện, từ đó tăng cường hiệu quả sử dụng tài nguyên và giảm thiểu phát thải carbon, hướng tới phát triển bền vững.
Sản xuất thông minh được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau
Ví dụ về các doanh nghiệp áp dụng sản xuất thông minh
Công ty Rạng Đông
Với hơn 60 năm phát triển, Rạng Đông đã xác định con đường riêng trong thời đại chuyển đổi số bằng cách tập trung vào sản xuất thông minh linh hoạt và xây dựng một hệ sinh thái sản phẩm, dịch vụ theo xu hướng 4.0. Doanh nghiệp đã chuyển đổi mô hình tổ chức từ một "cỗ máy" truyền thống sang "cơ thể sống" với khả năng thích ứng và sáng tạo cao hơn.
Hệ sinh thái Sản phẩm/Dịch vụ 4.0 của Rạng Đông được phát triển dựa trên năm yếu tố cốt lõi: thông minh hóa, cá nhân hóa, xây dựng nền tảng số và thu thập dữ liệu, đồng sáng tạo, và phát triển bền vững thông qua kinh tế tuần hoàn. Những yếu tố này được ứng dụng trong các giải pháp như Smarthome, Smart city, Smart farm và năng lượng tái tạo, tất cả đều dựa trên nền tảng RalliSmart.
Nhờ sản xuất thông minh, Rạng Đông đã tiết giảm chi phí hiệu quả ngay cả khi giá vật tư và lãi suất tăng cao. Kết quả là năng suất lao động tăng đáng kể, với sản phẩm LED tăng 30% (từ 5,5 triệu lên 7,5 triệu sản phẩm mỗi tháng) và sản phẩm phích nước tăng 37% (từ 1,4 triệu lên 1,9 triệu sản phẩm mỗi tháng). (Nguồn: Báo Tài nguyên & Môi trường)
VinFast
VinFast, hãng ô tô đầu tiên của Việt Nam, đã tích hợp các giải pháp sản xuất thông minh ngay từ đầu để tạo lợi thế cạnh tranh trên thị trường quốc tế. Hãng không ngừng hợp tác với các công ty hàng đầu thế giới để phát triển công nghệ mới, bao gồm pin, trí tuệ nhân tạo (AI), và công nghệ tự lái, nhằm đón đầu xu hướng tương lai trong ngành công nghiệp ô tô.
Nhà máy của VinFast được xây dựng theo mô hình thông minh với mức độ tự động hóa cao, tích hợp các công nghệ tiên tiến như AI, Internet vạn vật (IoT), và dữ liệu lớn (Big Data) để giám sát và điều khiển quá trình sản xuất theo thời gian thực. Công nghệ 4.0 giúp kết nối toàn bộ thiết bị và dây chuyền sản xuất thông qua cảm biến, mạng lưới hoặc điện toán đám mây, từ đó tối ưu hóa hiệu suất và đảm bảo chất lượng.
Hơn nữa, VinFast đã áp dụng các giải pháp từ Siemens và SAP cho hệ thống quản lý dữ liệu, hoạch định doanh nghiệp, và quản lý vòng đời sản phẩm, đặt nền móng cho việc ứng dụng công nghệ 4.0 tại nhà máy. Công nghệ bản sao kỹ thuật số (Digital Twins) cũng được triển khai, cho phép thử nghiệm và thiết kế xe điện bằng cách mô phỏng dữ liệu của phần mềm, hệ thống cơ khí, điện tử và các yếu tố môi trường, giúp tối ưu hóa quá trình phát triển sản phẩm.
Vinamilk
Vinamilk tự hào sở hữu hệ thống nhà máy sản xuất sữa hiện đại đạt tiêu chuẩn quốc tế, với quy trình sản xuất thông minh giúp duy trì vị thế hàng đầu trên thị trường và mang đến những sản phẩm chất lượng cao. Nhà máy được trang bị công nghệ tự động hóa tiên tiến với mức độ tích hợp hàng đầu thế giới, từ quá trình nhập nguyên liệu cho đến kho thành phẩm đều được tự động hóa 100%. Nhờ áp dụng công nghệ Tetra PlantMaster, Vinamilk có thể theo dõi, điều chỉnh và kiểm soát quy trình sản xuất liên tục, đảm bảo chất lượng sản phẩm ở mức cao nhất.
Ngoài ra, hệ thống robot LGV hiện đại được sử dụng để nâng cao an toàn và hiệu quả. Robot LGV vận hành hoàn toàn tự động dưới sự điều khiển của hệ thống máy tính trung tâm, giúp tối ưu hóa quá trình vận chuyển nguyên vật liệu và thành phẩm. Hệ thống kho thông minh đầu tiên và lớn nhất Việt Nam của Vinamilk có diện tích 6ha, được trang bị 17 tầng giá đỡ với sức chứa gần 30.000 lô hàng. Việc sắp xếp hàng hóa được thực hiện tự động bởi các robot và xe tự vận hành, đảm bảo quá trình lưu kho diễn ra nhanh chóng, chính xác và hiệu quả.
Sản xuất thông minh không chỉ là xu hướng phát triển tất yếu trong bối cảnh công nghiệp hiện đại mà còn là chiến lược quan trọng giúp doanh nghiệp nâng cao tính cạnh tranh và đáp ứng nhu cầu thị trường ngày càng đa dạng. Đồng thời mở ra cơ hội mới cho sự phát triển của các ngành công nghiệp trong tương lai. Để thành công, doanh nghiệp cần xây dựng lộ trình rõ ràng và không ngừng cải tiến, đảm bảo các hệ thống công nghệ luôn thích ứng với những thay đổi nhanh chóng của thị trường và công nghệ.
