Sản xuất thông minh là gì? Các bước triển khai sản xuất thông minh

Last updated on 21 October, 2024

Sản xuất thông minh (Smart manufacturing) không chỉ là xu hướng, mà còn là chìa khóa để doanh nghiệp tăng năng suất, giảm chi phí và nâng cao chất lượng sản phẩm, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường toàn cầu. Hãy cùng OCD khám phá và ứng dụng những công nghệ tiên tiến này để xây dựng một tương lai sản xuất bền vững và thông minh.

Sản xuất thông minh (Smart manufacturing) là gì?

Khái niệm sản xuất thông minh

Sản xuất thông minh (Smart manufacturing) là thuật ngữ liên quan đến chuyển đổi số trong nhà máy, cùng với sự kết hợp của một hoặc nhiều công nghệ trong quy trình sản xuất. Dữ liệu trong sản xuất thông minh được thu thập qua cảm biến, dự trữ trên điện toán đám mây và được xử lý với tốc độ cực kỳ nhanh.

Nhờ khả năng phân tích khối lượng dữ liệu lớn, các thông tin quan trọng được trích xuất để ra những quyết định nhanh chóng và có độ hiệu quả cao hơn. Do hệ thống được cài đặt tích hợp giữa phần cứng và phần mềm, việc kết nối và trao đổi thông tin giữa máy móc, cảm biến hay các phần mềm lập kế hoạch sản xuất trở nên dễ dàng hơn.

Đọc thêm: Phần mềm quản lý sản xuất MES

Phân biệt Nhà máy thông minh và Sản xuất thông minh

Nhà máy thông minh và sản xuất thông minh đều gắn liền với thời đại Công nghiệp 4.0. Hai thuật ngữ này thường được sử dụng thay thế lẫn nhau. Tuy nhiên, đây là hai khái niệm không giống nhau.

Những công nghệ trong Sản xuất thông minh

IoT và IIoT trong sản xuất

Khi các thiết bị máy móc được cài đặt tính năng gửi và nhận dữ liệu, chúng tạo thành một mạng lưới IoT (Internet kết nối vạn vật). Dữ liệu được gửi từ những thiết bị này sẽ báo cáo về trạng thái hoạt động của chúng đến trung tâm điều khiển. Khi đó, trung tâm điều khiển sẽ có khả năng tự động hóa các hành động và quy trình làm việc của những thiết bị này.

IIoT (Internet kết nối vạn vật trong công nghiệp) là yếu tố cốt lõi trong sản xuất thông minh. Nó bao gồm các tài sản thông minh được kết nối với nhau được tích hợp cùng với hệ thống thông minh và quy trình tự động hóa.

Công nghệ AI và Công nghệ máy học (Machine Learning)

Việc thu thập dữ liệu thôi là không đủ, bạn cần tận dụng nó để kể những câu chuyện. Trí tuệ nhân tạo (AI) đã khiến cho những dữ liệu trong sản xuất trở nên có ích hơn bằng việc phân tích nâng cao. Ngoài ra, AI còn có khả năng quản lý và tích hợp các dữ liệu rời rạc vào chung một hệ thống.

Bằng những dữ liệu trên, các nhà sản xuất sử dụng các thuật toán học máy để yêu cầu hệ thống cung cấp những thông tin họ cần. Đó có thể là báo cáo về thực trạng hiện tại đang diễn ra hoặc những dự báo có khả năng xảy ra trong tương lai.

Điện toán đám mây

Kết nối điện toán đám mây giúp các nhà sản xuất có khả năng truy cập bất cứ lúc nào vào hệ thống tài nguyên như dữ liệu IIoT, phân tích và tự động hóa quy trình. Tất cả đều được kết nối thông qua hệ thống mạng không dây như Wifi hoặc mạng 5G. Các đám mây lớn được quản lý tập trung nhưng có thể được phân tán trên các khu vực vị trí địa lý và toàn cầu.

Dữ liệu lớn (Big Data)

Nếu AI và công nghệ máy học giúp cho quy trình sản xuất trở nên “thông minh” hơn thì dữ liệu lớn sẽ là dầu bôi trơn để quá trình đó được diễn ra mượt mà hơn. Lý do chúng ta gọi nó là dữ liệu lớn (Big Data) không chỉ đơn giản là do nó chưa khối lượng dữ liệu khổng lồ. Nó được định nghĩa như vậy còn là vì tính đa dạng và độ phức tạp trong dữ liệu.

Bằng việc cung cấp dữ liệu sản xuất phức tạp và khổng lồ cho hệ thống AI, doanh nghiệp sản xuất có thể yêu cầu những thông tin phân tích cần thiết từ nó để hệ thống này có thể ngày càng đưa ra kết luận chính xác và học hỏi nhanh hơn theo thời gian.

Robot tự động hóa

Robot không còn là khái niệm mới lạ trong ngành sản xuất. Điểm nổi bật của không nghệ này không nằm ở khả năng tự động hóa các thiết bị từ bên ngoài. Những thiết bị có khả năng kết nối đám mây và sử dụng công nghệ thông minh để tự động hóa chính mình. Nhà máy thông minh phụ thuộc vào robot tự động hóa có khả năng tự chủ để đạt được sự linh hoạt, sự chính xác và tốc độ cần thiết.

Công nghệ in 3D

Công nghệ in 3D gia tăng khả năng linh hoạt trong việc bảo trì sản phẩm gia công. Ví dụ, một chiếc máy bay Boeing 747 có hơn 6 triệu bộ phận và tất cả đều cần thay thế, bảo dưỡng theo các lịch trình khác nhau. 

Thay vì ghi lại nhật ký hoặc lưu trữ kế hoạch bảo trì một cách thủ công, máy in 3D kim loại hoặc nhựa có khả năng lưu trữ và truy cập vào nhật ký bảo trì hoặc sản xuất các bộ phận khi cần thiết. Đây là hình thức cho phép công ty duy trì “kho lưu trữ ảo”.

Kết nối 5G

Với mạng 5G, các doanh nghiệp có thể tận dụng tối đa lợi thế của điện toán đám mây, đồng thời giảm độ trễ khi truy cập hệ thống, tăng tốc độ xử lý và có khả năng mở rộng quy mô gần như không giới hạn.

Điện toán biên (Edge computing)

Sản xuất thông minh tập trung vào việc xoay chuyển tình thế nhanh chóng và phản ứng ngay lập tức với những phát sinh xảy ra. Với hệ thống sản xuất truyền thống, dữ liệu cần mất nhiều thời gian để được gửi từ vị trí này sang vị trí khác.

Tuy nhiên, với việc áp dụng sản xuất thông minh, việc xử lý thời gian chết như vậy trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết. Điện toán biên giúp đưa các phân tích từ AI về nhà máy một cách nhanh chóng và loại bỏ độ trễ nhờ IoT.

Bản sao kỹ thuật số (Digital Twins)

Bản sao kỹ thuật số là một bản mô phỏng trên máy tính giống hệt của một loại thiết bị máy móc hay một quy trình tồn tại trong thế giới thực. Nó cho phép nhà máy thử nghiệm những cách thức mới trong sản xuất với những nguyên mẫu ảo không giới hạn. Điều này không những giảm thiểu chi phí tốn kém cho việc thử nghiệm mà nó còn giúp giảm thiểu rủi ro về hỏng hóc thiết bị so với việc nếu thực hiện ở trong thực tế.

Thiết kế sản xuất thông minh

Đây không phải là một công nghệ riêng biệt mà nó là một quy trình liên chức năng được thực hiện nhờ công nghệ. Thiết kế những nguyên tắc trong sản xuất giúp bộ phận R&D (Nghiên cứu và phát triển sản phẩm) học hỏi được nhiều từ dữ liệu.

Những dữ liệu này bao gồm dữ liệu trong nhà máy sản xuất và cơ sở dữ liệu của khách hàng. Hiểu biết sâu sắc về cả trong và ngoài giúp bộ phận R&D thiết kế được các sản phẩm vừa đáp ứng nhu cầu của khách hàng, đồng thời tạo ra quy trình sản xuất tinh gọn và dễ dàng tùy chỉnh hơn.

Lợi ích của Sản xuất thông minh

Sản xuất thông minh giúp tăng hiệu suất

Sản xuất thông minh giúp doanh nghiệp tăng hiệu quả kinh doanh bằng cách tối ưu quy trình sản xuất và tổng hợp dữ liệu nhanh chóng. Bằng cách tận dụng các công nghệ mới, các nhà sản xuất giảm thiểu sai sót hoặc lỗi trong sản xuất, giảm lượng chất thải, tối ưu chi phí và cải thiện năng suất một cách tổng thể.

Tăng chất lượng sản phẩm

Sản xuất thông minh giúp công ty sản xuất ra sản phẩm đạt chất lượng cao hơn bằng các cải thiện quy trình kiểm soát và thử nghiệm sản phẩm. Bằng việc sử dụng cảm biến có tích hợp IIoT và phân tích dữ liệu, nhà máy sản xuất có thể giám sát và kiểm soát sản lượng đầu ra theo thời gian thực. Khi đó, việc xác định và khắc phục các sự cố trở nên nhanh chóng và kịp thời hơn. Điều này giúp gia tăng đáng kể chất lượng thành phẩm cuối cùng.

Tăng tính linh hoạt nhờ sản xuất thông minh

Sản xuất thông minh giúp nâng cao tính linh hoạt trong sản xuất. Nó cho phép các nhà sản xuất thích ứng nhanh với những biến động nhu cầu từ thị trường và tối ưu hóa lợi ích từ việc dự báo nhu cầu. 

Bằng cách triển khai robot tự động hóa và các công cụ AI, doanh nghiệp sản xuất có thể nhanh chóng điều chỉnh lại dây chuyền sản xuất trong suốt vòng đời sản phẩm để đáp ứng thay đổi về thiết kế sản phẩm hoặc khối lượng sản xuất. Do đó, sự thay đổi lúc này không còn rào cản và doanh nghiệp có thể tối ưu hóa hiệu quả trong chuỗi giá trị, cũng như đạt được mục tiêu kinh doanh ban đầu.

Bảo trì theo dự báo

Hệ thống cảm biến và phân tích dữ liệu theo thời gian thực cho phép nhà máy sản xuất dự đoán về tình trạng hỏng hóc của máy móc trước khi nó thực sự xảy ra. Điều này cho phép công nhân chủ động trong việc bảo dưỡng, giảm thiểu thời gian chết của máy móc và giảm chi phí phát sinh.

Sản xuất thông minh cải thiện sự an toàn cho công nhân

Những công nghệ trong sản xuất thông minh có thể tự động hóa các quy trình mang tính chất nguy hiểm, từ đó giúp giảm thiểu rủi ro xảy ra thương tích trong lao động. Thêm vào đó, việc giám sát quy trình sản xuất theo thời gian thực có thể xác định các hiểm họa đe dọa sự an toàn và tính mạng của công nhân.

Giảm thiểu tác động đến môi trường

Hệ thống thông minh trong sản xuất giúp tối ưu việc tiêu thụ năng lượng và giảm thiểu chất thải ra môi trường. Thêm nữa, các dữ liệu phân tích giúp nhà sản xuất xác định được đâu là các vật liệu hay quy trình có tính bền vững và thân thiện với môi trường.

Ví dụ điển hình về các doanh nghiệp áp dụng sản xuất thông minh

Tập đoàn Sunhouse

• Lĩnh vực: Sản xuất đồ gia dụng
• Ứng dụng: Nhà máy thông minh 3S iFACTORY tại nhà máy nhựa ALUBA.
• Công nghệ: Tự động hóa, robot, hệ thống dây chuyền công nghệ hiện đại, kết nối IoT.
• Kết quả:
  • Nâng cao hiệu suất sản xuất: Giảm thiểu lỗi sản phẩm, tăng năng suất lao động.
  • Cải thiện chất lượng sản phẩm: Đảm bảo sản phẩm đồng đều, đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế.
  • Tiết kiệm chi phí: Giảm thiểu lãng phí nguyên vật liệu, năng lượng.
  • Tăng tính linh hoạt: Đáp ứng nhanh chóng nhu cầu thay đổi của thị trường.

Công ty cổ phần Bóng đèn, Phích nước Rạng Đông

• Lĩnh vực: Sản xuất bóng đèn, phích nước.
• Ứng dụng: Robot hóa, học máy, trí tuệ nhân tạo, IoT.
• Công nghệ: Robot tự động hóa các công đoạn sản xuất, hệ thống kiểm soát chất lượng tự động, phân tích dữ liệu lớn để tối ưu hóa quy trình.
• Kết quả:
  • Nâng cao chất lượng sản phẩm: Giảm thiểu sản phẩm lỗi, tăng tuổi thọ sản phẩm.
  • Tăng năng suất: Giảm thời gian sản xuất, tăng số lượng sản phẩm.
  • Tiết kiệm chi phí: Giảm chi phí nhân công, năng lượng.
  • Tăng cường khả năng cạnh tranh: Đáp ứng được các tiêu chuẩn quốc tế, mở rộng thị trường.

VinFast

• Lĩnh vực: Sản xuất ô tô
• Ứng dụng: Nhà máy sản xuất ô tô thông minh tại Hải Phòng.
• Công nghệ: Robot tự động hóa, hệ thống dây chuyền sản xuất hiện đại, phần mềm quản lý sản xuất thông minh, IoT.
• Kết quả:
  • Sản xuất ô tô với chất lượng cao, đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế.
  • Năng suất cao, rút ngắn thời gian ra mắt sản phẩm mới.
  • Tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm chi phí.
  • Góp phần nâng cao vị thế của ngành công nghiệp ô tô Việt Nam.

7 bước triển khai Sản xuất thông minh

Dưới đây là 7 bước để doanh nghiệp của bạn có thể tham khảo để thực hiện và giúp cho nhà máy của mình trở nên “thông minh”:

Các bước triển khai sản xuất thông minh

Bước 1: Đầu tư về nguồn nhân lực

Sản xuất thông minh không phải là cố tìm ra cách thức để thay thế con người bằng máy máy hoặc công nghệ hiện đại. Ngược lại, nó giúp con người làm công việc của mình tốt hơn.

Ví dụ, những công nghệ như IoT (Internet kết nối vạn vật) giúp công nhân vận hành nhà máy có thể giám sát và điều khiển được hoạt động sản xuất từ xa. Điều này cho phép nhân viên kết nối và thu thập dữ liệu từ những thiết bị ở xa nơi làm việc của mình.

Tuy nhiên, theo một khảo sát của PwC, có tới 50% công nhân vận hành nhà máy thiếu khả năng và ít được đào tạo về công nghệ số để sử dụng tốt nhất những công cụ này. Việc triển khai những chương trình, khóa học đào tạo tại chỗ cho công nhân là cần thiết vì họ sẽ phải tự mình lắp đặt và sử dụng các công nghệ mới trong sản xuất.

Bước 2: Đẩy mạnh văn hóa khuyến khích tinh thần doanh nhân

Cách mạng Công nghiệp lần thứ tư giúp nhân viên tiếp cận nguồn dữ liệu đa dạng. Nhờ đó, họ có thể nắm rõ tình hình sản xuất thực tế và đưa ra những điều chỉnh cần thiết trong dây chuyền sản xuất để đạt hiệu quả tốt nhất và giảm thiểu chi phí.

Những công nghệ mới như IoT đòi hỏi nhân viên phải có tư duy như một doanh nhân. Họ cần tiếp cận đúng dữ liệu và hành động dựa trên nguồn dữ liệu đó để giải quyết các vấn đề một cách an toàn và hiệu quả nhất.

Cách tiếp cận này hoàn toàn khác biệt so với phương pháp truyền thống trong sản xuất. Thường thì trong các hoạt động tại nhà máy, công nhân phải tuân thủ nguyên tắc “bảo gì làm đấy” và không có sự linh hoạt, chủ động hay sáng tạo trong công việc.

Bước 3: Thử nghiệm các dự án sản xuất thí điểm trước

Các doanh nghiệp sản xuất ngày càng đầu tư nhiều tiền vào các công nghệ 4.0 mới như công nghệ bảo trì theo dự báo hay mô phỏng thiết bị. Đây là lý do tại sao việc thử nghiệm các dự án thí điểm trước khi triển khai trên diện rộng là cần thiết.

Điều này giúp doanh nghiệp vượt qua những thách thức ban đầu và giải được bài toán về câu chuyện “bỏ hết trứng vào một giỏ”. Đồng thời, việc nhóm dự án chạy các thí nghiệm nhỏ lẻ thành công có thể đảm bảo được sự ủng hộ và cam kết đồng hành từ các bên liên quan như: nhân viên, ban giám đốc, nhà đầu tư,…

Đây là cách mà doanh nghiệp có thể áp dụng để triển khai các dự án thí điểm:

• Phát triển các vườn ươm mầm để thực hiện những ý tưởng kinh doanh đột phá không bị giới hạn bởi những yếu tố khác.
• Áp dụng mô hình nhóm chuyên gia hoặc các trung tâm gồm nhiều chuyên gia để tự vận hành dự án mà không có hệ thống phân cấp theo chức vụ.
• Sử dụng mô hình phòng thí nghiệm ý tưởng để khuyến khích văn hóa thử nghiệm sáng tạo và truyền cảm hứng cho nhân viên.

Bước 4: Trở thành chuyên gia về dữ liệu

Tài sản quý giá nhất trong Cách mạng Công nghiệp 4.0 là dữ liệu. Đây là lúc để triển khai các công nghệ về AI như Phân tích dữ liệu theo chuỗi thời gian. Việc áp dụng các giải pháp này sẽ góp phần nâng cao năng suất và giảm lãng phí trong sản xuất.

Xác định đúng dữ liệu và phát triển chiến lược phân tích dữ liệu hiệu quả là một trong những yếu tố then chốt dẫn đến thành công trong sản xuất thông minh. Để làm được điều này, doanh nghiệp cần hiểu các phân tích dữ liệu dự báo, tận dụng dữ liệu để ra quyết định, học cách thu thập phản hồi tự động, giám sát công việc và sự phối hợp của nhân viên.

Tuyển dụng một nhà khoa học dữ liệu (data scientist) hoặc nhà phân tích dữ liệu (data analyst) sẽ giúp doanh nghiệp tận dụng tối đa việc sử dụng nguồn dữ liệu lớn thu thập được. Ngoài ra, doanh nghiệp cũng có thể thuê ngoài một đối tác chiến lược để thực hiện công việc này. Các công việc bao gồm sử dụng các công cụ tự động hóa để thu thập, phân tích và đưa ra quyết định để hành động dựa trên dữ liệu.

Bước 5: Coi khách hàng là trọng tâm

Sản xuất thông minh không chỉ là tối ưu hoạt động trong nhà máy để nhân viên có thể làm việc và hợp tác hiệu quả, minh bạch hơn. Nó còn bao gồm việc sản xuất ra các sản phẩm có chất lượng tốt hơn, ít lỗi vặt hơn và với tốc độ nhanh hơn cho người tiêu dùng.

Nếu doanh nghiệp hiểu rõ hành vi của người tiêu dùng và cân bằng lợi ích giữa các đối tác, nhà cung cấp và khách hàng thì doanh nghiệp sẽ đạt được hiệu quả trong sản xuất một cách đáng kinh ngạc. Việc hiểu rõ khâu nào trong chuỗi cung ứng cần được chú trọng sẽ giúp doanh nghiệp tăng được trải nghiệm khách hàng. Tuy nhiên, doanh nghiệp lại e ngại khi phải chia sẻ kiến thức hay dữ liệu với các nhà cung cấp và đối tác.

Điều quan trọng là doanh nghiệp cần đưa ra những chính sách khuyến khích thích hợp cho nhà cung cấp và đối tác, cũng như xây dựng mô hình chia sẻ kiến thức và đảm bảo phần thưởng xứng đáng cho những đóng góp của họ nhằm nâng cao trải nghiệm khách hàng.

Bước 6: Thúc đẩy khả năng mở rộng

Khả năng mở rộng là yếu tố cốt lõi để một hệ thống sản xuất thông minh có thể thích ứng với sự thay đổi không ngừng của thị trường. Để đạt được điều này, doanh nghiệp cần xây dựng kiến trúc hệ thống mở, đầu tư vào công nghệ đám mây, đào tạo nguồn nhân lực, và đặc biệt là duy trì một tư duy luôn sẵn sàng thay đổi và cải tiến. Bằng cách đó, doanh nghiệp không chỉ đáp ứng được nhu cầu hiện tại mà còn sẵn sàng cho sự phát triển trong tương lai.

Bước 7: Nâng cao tính bền vững

Trong thời đại công nghiệp 4.0. bất kỳ sự thay đổi lớn nào cũng cần mang tính bền vững. Công nghiệp 4.0 không chỉ đơn thuần là áp dụng các giải pháp tạm thời và yêu cầu nhân viên làm việc nhiều hơn. Mục tiêu cuối cùng là xây dựng thế hệ nhà máy trong tương lai đạt được tính bền vững về kinh tế, xã hội và môi trường.

Sản xuất thông minh là hành trình không ngừng phát triển. Để quá trình sản xuất trở nên thông minh, công cụ hay công nghệ không phải là ưu tiên duy nhất. Chúng cần được triển khai và cải tiến liên tục để thúc đẩy sự tăng trưởng bền vững. Cuối cùng, chúng ta sẽ hướng đến phát triển lên Công nghiệp 5.0, và đây sẽ là giai đoạn thực sự thể hiện “yếu tố con người”.

Tạm kết

Lợi ích lớn nhất mà sản xuất thông minh (Smart manufacturing) mang lại là cho phép các doanh nghiệp tùy chỉnh quy trình sản xuất theo cách phù hợp với mình. Khi đó, doanh nghiệp hoàn toàn có thể chia sẻ kiến thức cho các nhà máy khác.

Nhờ khả năng kết nối các công nghệ trong Công nghiệp 4.0, sản xuất thông minh giúp xây dựng giải pháp dựa trên dữ liệu, thúc đẩy hiệu quả sản xuất ổn định, giảm thiểu lãng phí và mang lại trải nghiệm khách hàng tốt đẹp hơn.

Đọc thêm: Cung cấp Phần mềm ERP, MES và Phần mềm Nhân sự cho Nhà máy sản xuất Thiết bị điện tử