Sản xuất thông minh – Con đường duy nhất để phồn vinh

257

Xu hướng hội nhập thời 4.0

“Chúng tôi tìm kiếm những đối tác mạnh mẽ chứ không phải những đối tác yếu kém. Chúng tôi tìm kiếm những láng giềng mạnh mẽ chứ không phải những láng giềng yếu kém. Trên hết, chúng tôi tìm kiếm tình hữu nghị và chúng tôi không mơ giấc mơ thống trị”. Bài diễn văn của Tổng thống Mỹ – Donald Trump tại APEC CEO Summit ngày 10/11/2017 với lời lẽ thẳng thắn đã nêu bật quan điểm hướng tới mối quan hệ hợp tác làm ăn có đi có lại hiện nay.

Việt Nam – nước chủ nhà APEC 2017, cũng đang bước qua cánh cửa hội nhập, ngày càng gia nhập vào nền kinh tế toàn cầu. Năm 2017 có thể coi là một năm thành công của kinh tế Việt Nam. 13/13 chỉ tiêu kinh tế – xã hội của chính phủ được hoàn thành hoặc vượt kế hoạch. Tăng trưởng GDP đạt 6,81% là mức cao nhất trong gần 10 năm trở lại. Xếp hạng năng lực cạnh tranh quốc gia (theo WEF) tăng 5 bậc (lên 55/137) so với năm trước.

Tuy nhiên, bên cạnh những kết quả khả quan vẫn còn những thách thức nổi bật như năng suất lao động bình quân thấp (chỉ tương đương 7% Singapore, 17,6% Malaysia và thấp hơn Lào). Tăng trưởng GDP vẫn dựa phần lớn vào một số ít doanh nghiệp FDI. Số lượng doanh nghiệp được thành lập ngày càng nhiều song tỉ lệ ứng dụng công nghệ cao trong sản xuất và quản lý còn quá thấp. Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 (CMCN 4.0) đang diễn ra và đặt sức ép rất lớn lên các doanh nghiệp. Không theo kịp cuộc cách mạng 4.0 đồng nghĩa với tụt hậu.

Theo dự báo của IDC (Worldwide Digital Transformation 2018 Predictions), cho đến 2019 chi tiêu cho chuyển đổi số (Digital Transformation) trên toàn cầu sẽ đạt 1,7 nghìn tỉ USD. Con số này lớn gần gấp đôi tổng GDP của cả 3 nước Việt Nam, Thái Lan và Philippines. 35% các nhà sản xuất lớn trên thế giới sẽ ứng dụng các sáng kiến giải pháp sản xuất thông minh để tối đa hóa hiệu quả hoạt động và thời gian đáp ứng. Đến 2019, 75% các nhà sản xuất lớn sẽ dựa trên IoT (Internet vạn vật) và ứng dụng phân tích dữ liệu để cập nhật hoạt động, giảm thiểu rủi ro và tăng tốc độ đưa sản phẩm ra thị trường.

Các doanh nghiệp sản xuất lớn trên thế giới ngày càng hiện diện nhiều tại Việt Nam qua việc phát triển mạng lưới chi nhánh, nhà máy và các thương vụ sáp nhập. Với trình độ quản trị và ứng dụng công nghệ cao, họ đặt nhiều thách thức lên các doanh nghiệp trong nước. Nếu không bắt kịp cuộc cách mạng công nghiệp, doanh nghiệp Việt Nam sẽ thua ngay trên sân nhà trước khi ra được biển lớn.

Sản xuất thông minh là gì?

Sản xuất thông minh (smart manufacturing) bao hàm việc ứng dụng CNTT tới mọi khía cạnh của quy trình sản xuất hiện đại để nâng cao hiệu quả sản xuất, rút ngắn thời gian và bảo vệ môi trường. Trong xu thế CMCN 4.0, sản xuất thông minh (SXTM) chính là sự kết hợp giữa công nghệ thông tin và công nghệ sản xuất để tối ưu hóa các quy trình nhằm đáp ứng sự biến đổi năng động của thị trường. Trong SXTM, mọi thứ được kết nối thông qua các thiết bị như cảm biến hoặc RFID. Các sản phẩm, công đoạn sản xuất, máy móc, công cụ… được tổ chức và liên lạc với nhau để nâng cao sản lượng và hiệu quả của quá trình sản xuất trong một hay thậm chí nhiều nhà máy, nhiều công ty.

SXTM đang ngày càng được ứng dụng và mang lại lợi ích cho các doanh nghiệp trên toàn cầu. Số hóa thiết kế sản phẩm đã giúp Goodyear – hãng lốp xe hơi hàng đầu thế giới – giảm tổng thời gian thiết kế sản phẩm mới từ 3 năm xuống 1 năm và giảm chi phí phát triển – kiểm thử lốp từ 40% xuống 15% ngân sách dành cho R&D. Quá trình thiết kế được số hóa kết hợp với tính toán về độ bền và vật liệu trong sản xuất máy bay cho phép Airbus A320 cắt giảm khoảng 500kg/máy bay. Nhờ đó mỗi máy bay sẽ giảm phát thải 166 tấn CO2 mỗi năm.

Trong quản lý hoạt động sản xuất, General Motors sử dụng cảm biến để giám sát độ ẩm khi sơn xe. Nếu điều kiện môi trường không thuận lợi, xe có thể được di chuyển sang vị trí khác hoặc hệ thống thông gió được điều chỉnh tới mức cần thiết. Tương tự, hệ thống SXTM của Harley Davidson cho phép kiểm soát tốc độ quạt trong khu vực sơn xe và điều khiển bằng thuật toán theo sự dao động của môi trường. Viện nghiên cứu kinh tế McKinsey Global Institute (MGI) ước tính số hóa quản lý bảo trì sẽ giúp các nhà sản xuất giảm 40% chi phí bảo trì, giảm thời gian ngừng chạy máy 50% và giảm chi phí đầu tư (để thay thế thiết bị hỏng) tới 5%.

Toyota nâng cao hiệu quả quản lý chuỗi cung ứng nhờ hệ thống SXTM. Hãng này có thể biết chính xác máy nào đã sản xuất bộ phận gì trên mỗi xe. Điều đó cho phép Toyota lưu vết và khoanh vùng các bộ phận bị lỗi (và thiết bị sản xuất nó), qua đó giảm rất nhiều chi phí và thời gian thu hồi sản phẩm. SXTM mang lại lợi ích cho việc cung cấp dịch vụ như trường hợp sau. Mỗi động cơ Boeing 737 tạo ra 20 terabyte mỗi giờ bay. Như vậy 8 tiếng bay từ New Your đến London với máy bay 2 động cơ có thể sinh ra 320 terabyte dữ liệu. Hãng GE Aviation Engines có thể lưu vết chính xác các điều kiện – nhiệt độ, độ ẩm, độ cao, bụi – cho mỗi dặm bay bằng động cơ của họ. Nhờ đó GE có thể cung cấp dịch vụ bảo trì chính xác và tối ưu cho các hãng hàng không. Tương tự, Rolls Royce ứng dụng IoT thu thập dữ liệu thời gian thực về động cơ máy bay, qua đó giảm thiểu chi phí vận hành và kéo dài tuổi thọ sản phẩm của họ.

Quy trình của Sản xuất thông minh?

SXTM bao gồm sự phát triển thông minh của hệ thống quản lý và điều hành được số hóa trên 3 mức: vòng đời sản phẩm (Product lifecycle management – PLM), hoạt động sản xuất (Manufacturing operation management – MOM) và tự động hóa (Automation).

Quản lý vòng đời sản phẩm (PLM) tích hợp thông tin trên toàn bộ chuỗi giá trị sản xuất từ giai đoạn ý tưởng thiết kế – phát triển sản phẩm (ideation), qua thực hiện sản xuất (realization) cho tới giai đoạn sử dụng (utilization) bao gồm các dịch vụ hỗ trợ đối với sản phẩm và máy móc – nhà xưởng.

PLM cho phép thực hiện chuỗi giá trị sản xuất trên hệ thống số:

  • Planning: Đảm bảo các sản phẩm đáp ứng nhu cầu khách hàng và cơ quan quản lý.
  • Styling: Tạo ra sản phẩm chất lượng cao cùng tính thẩm mỹ.
  • Design: Thiết kế các sản phẩm tốt hơn, chi phí hiệu quả hơn và sớm đưa ra thị trường.
  • Simulation: Kiểm tra hiệu suất và khả năng vận hành của sản phẩm, đảm bảo đáp ứng yêu cầu thiết kế.
  • Tooling: Thiết kế dụng cụ cần thiết để sản xuất sản phẩm nhanh và hiệu quả.
  • Machining: Các chương trình điều khiển số đối với các máy công cụ để có năng suất cao nhất.
  • Assembly: Quản lý quá trình lắp ráp.
  • Robotics: Thực hiện các công đoạn sản xuất bằng robot.
  • Plant: Thiết kế nhà xưởng với không gian và luồng vật liệu tối ưu.
  • Quality: Bảo đảm sản phẩm có chất lượng phù hợp.
  • Production: Thực hiện sản xuất theo kế hoạch đồng thời liên tục cải tiến chất lượng.
  • Supply: Đồng bộ hóa hoạt động sản xuất, mua sắm và nhà cung cấp để giảm chi phí và thời gian giao hàng.
  • Support: Quản lý và đảm bảo chất lượng dịch vụ cho sản phẩm.

Quản lý hoạt động sản xuất (MOM) số hóa quá trình hoạt động sản xuất từ việc thu thập dữ liệu sản xuất phát sinh, tối ưu hóa kế hoạch và lịch trình sản xuất, đến bảo đảm chất lượng sản xuất và cung cấp thông tin minh bạch cho quản lý điều hành.

Quản lý vòng đời sản phẩm (theo Siemens)

Doanh nghiệp vận dụng CMCN 4.0 như thế nào cho Sản xuất thông minh?

CMCN 4.0 tạo điều kiện phát triển SXTM với các công nghệ chính sau:

Công nghệ cảm biến: Cảm biến gắn trong thiết bị, máy móc, sản phẩm… để đo sản lượng, mức tiêu thụ hay điều kiện hoạt động… Cảm biến tạo ra luồng thông tin đầu vào cho các kỹ thuật SXTM. Trong 10 năm trở lại, chi phí cho cảm biến giảm tới 100 lần làm tăng trưởng sử dụng công nghệ này trên toàn cầu.

Mạng không dây: SXTM cần kết nối các cảm biến, máy móc, robot với các hệ thống điều khiển, quản lý và phân tích. Công nghệ mạng không dây ngày càng phổ biến. Sự kết hợp giữa cảm biến và kết nối mạng thúc đẩy IoT phát triển. Industrial IoT (IIoT) – ứng dụng IoT trong công nghiệp – là một trong những công nghệ quan trọng của SXTM.

Phân tích dữ liệu: Luồng thông tin từ cảm biến, dây chuyền sản xuất, nhà máy, chuỗi cung ứng… và IIoT tạo ra khối dữ liệu khổng lồ. Phân tích dữ liệu cho phép doanh nghiệp khai thác được giá trị của “khối tài sản” đó, giúp phát hiện sớm các vấn đề, cơ hội tối ưu hóa và ra quyết định chính xác.

Thiết kế trợ giúp bởi máy tính (CAD) và thiết kế phát sinh (generative design): CAD cho phép ứng dụng tin học để tạo, chỉnh sửa, phân tích và tối ưu hóa thiết kế của sản phẩm, linh kiện, thậm chí cả hệ thống sản xuất và toàn bộ nhà máy. Thiết kế phát sinh cung cấp kỹ thuật giả lập sự biến đổi của tự nhiên, tính đến các yếu tố: mục tiêu thiết kế, các tham số về vật liệu, phương pháp sản xuất và giá thành… Từ đó nhà thiết kế xem được mọi khả năng có thể để xác định các bản thiết kế phù hợp.

Robot tiên tiến: Các robot công nghiệp ngày càng rẻ hơn, có khả năng lập trình cao hơn, làm nhiều công việc và linh hoạt hơn. Robot không thể thiếu trong SXTM, đặc biệt trong các công đoạn điều khiển sản xuất chính xác hay trong các môi trường khắc nghiệt.

SXTM đang thay đổi cách chế tạo, sản xuất, sử dụng, vận hành và bảo trì sản phẩm trên toàn cầu. Sự thay đổi này đang làm giảm lợi thế cạnh tranh của những nơi từng dựa trên nhân công giá rẻ và tài nguyên tự nhiên. Tại Việt Nam, phát triển nền kinh tế số và công nghiệp thông minh được Chính phủ coi là nhiệm vụ trọng tâm để tái cấu trúc nền kinh tế, chuyển đổi mô hình tăng trưởng theo hướng nâng cao năng suất, hiệu quả và sức cạnh tranh.

Mỗi doanh nghiệp cần nhìn thấy nguy cơ tụt hậu, đồng thời xác định được nhu cầu thay đổi. Làm SXTM là một quá trình dài nhưng cần xuất phát ngay bây giờ. CMCN 4.0 mang đến điều kiện thuận lợi để các doanh nghiệp nắm bắt. “CMCN 4.0 là cơ hội thực hiện khát vọng phồn vinh của dân tộc nên chúng ta không thể bỏ lỡ” – như lời Thủ tướng Chính phủ Nguyễn Xuân Phúc – “Chúng ta hãy cùng nỗ lực, biến khát vọng thịnh vượng của quốc gia, dân tộc thành việc làm và hành động cụ thể.”

Hữu Văn
Theo Tạp chí “ERP & Doanh nghiệp – Số 26″

BÌNH LUẬN

Please enter your comment!
Please enter your name here