Làm thế nào để ứng dụng thành công sản xuất thông minh tại Việt Nam?

Suốt nhiều thập kỷ qua, thế giới đã và đang chứng kiến sự trỗi dậy của Châu Á - Thái Bình Dương nhờ vào năng lực sản xuất, tận dụng lợi thế từ lượng nhân công dồi dào, nền kinh tế năng động và các quy định, chính sách linh hoạt. Dù vậy, khu vực được mệnh danh là công xưởng của thế giới nay lại đang đứng trước một bước ngoặt then chốt.

Ông Steve Long: Các nhà sản xuất ngày nay không những phải nỗ lực bắt kịp tiến độ của thị trường, mà còn đối diện với thách thức mới nảy sinh từ những đối thủ cạnh tranh mới ra đời, sở hữu trang thiết bị và công nghệ mới nhất.

Năng lực sản xuất của Châu Á - Thái Bình Dương hiện đang chịu sức ép lớn từ nhu cầu không ngừng biến động của khách hàng, từ yêu cầu rút ngắn thời gian đưa sản phẩm đến với thị trường, kết hợp với không ít thách thức từ việc lạm phát ngày càng gia tăng, sự gián đoạn trong chuỗi cung ứng và đơn hàng tồn đọng. Các nhà sản xuất ngày nay không những phải nỗ lực bắt kịp tiến độ của thị trường, mà còn đối diện với thách thức mới nảy sinh từ những đối thủ cạnh tranh mới ra đời, sở hữu trang thiết bị và công nghệ mới nhất.

Việt Nam đang nỗ lực tìm cách vượt khỏi mô hình sản xuất truyền thống. Một nghiên cứu của Ngân hàng Thế giới (WB) thực hiện tại khu vực Đông Á - Thái Bình Dương cho thấy 70% doanh nghiệp (DN) Việt Nam trong ngành chế biến và xử lý hiện vẫn đang sử dụng máy móc do con người điều khiển, 20% chế tạo thủ công, chỉ có 9% sử dụng máy móc được điều khiển bằng máy tính, và chưa đến 1% tận dụng công nghệ hiện đại như robot và sản xuất bồi đắp 3D.

Nhằm nâng cao lợi thế cạnh tranh, một số nhà sản xuất ở Việt Nam kỳ vọng có thể tận dụng những lợi ích của “sản xuất thông minh”, là khái niệm hợp nhất công nghệ, dữ liệu, quy trình và tương tác của con người để cải thiện kết quả sản xuất.

Để hỗ trợ cộng đồng DN, Chính phủ Việt Nam đã ban hành nhiều văn bản tạo hành lang pháp lý thuận lợi trên nhiều lĩnh vực ngành nghề như Nghị định số 111, Nghị quyết số 115 và Quyết định số 749 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt chương trình chuyển đổi số (CĐS) quốc gia. Đây có thể coi là những nỗ lực tạo cú hích lớn để phát triển lĩnh vực công nghiệp hỗ trợ và công nghiệp chế biến, chế tạo Việt Nam cho đến năm 2030.

Dù vậy, sản xuất thông minh vẫn đối diện hai trở ngại lớn.

Thứ nhất là nhiều DN và nhà sản xuất cho rằng họ đã đạt được cấp độ sản xuất thông minh qua việc áp dụng và triển khai công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) hoặc phân tích dữ liệu theo hình thức cuốn chiếu, khiến lợi ích của công nghệ bị giới hạn trong phạm vi khu vực sản xuất chứ không kết nối được với chuỗi giá trị kinh doanh ở quy mô lớn.

Thứ hai, nhiều đơn vị vẫn còn đắn đo chưa áp dụng công nghệ mới, lo ngại về khả năng tương thích giữa các hệ thống, về vốn đầu tư lớn và không mở rộng được quy mô. Quả thực là có đến hơn ba phần tư số doanh nghiệp vừa và nhỏ, cùng với hai phần ba số doanh nghiệp lớn vẫn còn hoài nghi về lợi ích kinh tế của việc đầu tư vào công nghệ mới.

Thách thức chính yếu góp phần tạo nên hai trở ngại này là khả năng quản lý và tích hợp “dữ liệu” với “quy trình”. Các DN và tổ chức không chỉ phải tiếp thu, bổ sung nhiều công nghệ mới, mà còn phải hiểu được tính kết nối thực sự giữa nhà máy của họ (hay còn là công nghệ vận hành) với DN (hay còn là công nghệ thông tin), quản lý vận hành nhà máy bằng phần mềm, và xem xét đánh giá các hoạt động, ứng dụng và tương tác con người ở cấp độ tổng thể trong bối cảnh kinh doanh rộng hơn.

Hiểu được tính kết nối thực sự giữa công nghệ vận hành (OT) với công nghệ thông tin (IT)

OT và IT vốn dĩ hoạt động riêng biệt với nhau.

OT như máy móc và thiết bị trong nhà xưởng xí nghiệp vốn không được nối mạng hay liên kết với nhau. Thường thì chúng là những hệ thống theo chiều dọc được sở hữu riêng, vận hành trong các lò chứa (silo) riêng biệt. Trong hầu hết mọi trường hợp, OT sẽ cần có người điều khiển để giám sát và quản lý việc lập trình và vận hành vật lý của mỗi thiết bị, do thiếu những tiêu chuẩn chung trên các hệ thống máy móc. Ví dụ như trong một nhà máy sản xuất xe hơi, dây chuyền lắp ráp toàn bộ không có bất cứ thông tin gì về bộ phận hàn điện thuộc khâu sản xuất trước đó. Các bộ phận này không có một “ngôn ngữ” chung để “nói chuyện” với nhau.

Giờ đây, nhờ vào những tiến bộ trong Internet vạn vật (IoT), kết nối giữa máy và máy, cũng như công tác phân tích dữ liệu, hai thế giới OT và IT cuối cùng cũng đã hội tụ với nhau. Từ khía cạnh DN, IT đang phá vỡ silo thông tin của OT bằng cách chia sẻ và xử lý dữ liệu được trao đổi trên toàn khu vực sản xuất, giúp nâng cao năng suất, tự động hoá và hợp lý hoá ứng dụng.

Mặc dù trước mắt đã có một số nhà sản xuất áp dụng và triển khai công nghệ mới nhằm cải thiện năng suất xí nghiệp, nhưng nhiều đơn vị lại dừng bước ở giai đoạn này mà không tận dụng lợi ích của hội tụ OT-IT vốn có thể áp dụng cả ngoài phạm vi sản xuất. Họ bỏ qua tác động to lớn của lãi và lỗ (P&L) khi xét từ khía cạnh kinh doanh, bất kể là từ những trường hợp sử dụng trong kinh doanh như tỉ số lợi nhuận ròng trên tài sản (ROA), tối ưu hoá chất lượng hay sản lượng, và tối ưu hoá sản xuất.

Để thực sự đạt được tính hội tụ OT-IT, doanh nghiệp cần tiếp tục triển khai hợp nhất dữ liệu sản xuất từ những công nghệ này với thông tin kinh doanh như hoạch định tài nguyên doanh nghiệp (ERP) hoặc hệ thống quản lý chuỗi cung ứng, nhằm đẩy mạnh ảnh hưởng đến công tác ra quyết định từ bên ngoài nhà máy, bất kể là quản lý nhà cung cấp, kế toán hay tuân thủ.

Công nghệ mới và khả năng tương thích giữa các loại máy móc thiết bị mới chỉ là chặng đầu tiên trên hành trình sản xuất thông minh. Những bước đi kế tiếp sẽ là tác nhân khác biệt giúp kết nối xí nghiệp với doanh nghiệp thành một khối thống nhất và thực sự tạo ra lợi thế cạnh tranh.

Sản xuất điều khiển bằng phần mềm - khi phân xưởng vận hành như một hệ thống CNTT

Lâu nay sản xuất truyền thống được điều khiển bằng phần cứng, nơi các bộ phận thiết bị độc lập được thiết kế nhằm lặp đi lặp lại một tác vụ.

Nếu cần thay đổi quy trình sản xuất truyền thống, có thể phải tốn kém chi phí rất lớn để nâng cấp nhà máy xí nghiệp. Đây là lúc sản xuất điều khiển bằng phần mềm phát huy tác dụng.

Sản xuất bằng phần mềm có nghĩa là máy móc và quy trình trên khắp khu vực sản xuất đều được cấu hình, giám sát và quản lý bằng phần mềm. Điều đó giúp nhà sản xuất tận dụng chức năng của phần cứng hiện hữu và cho phép một thiết bị phần cứng có thêm nhiều chức năng hoặc được chuyển hướng phục vụ những mục đích khác. Giống như cách điện thoại thông minh đã thay thế chức năng của điện thoại, máy ảnh và định vị GPS trên chỉ một thiết bị duy nhất vậy. Điều tương tự cũng đang diễn ra trong thế giới sản xuất, ở đó nhà sản xuất có thể vận hành các nhà máy, xí nghiệp của mình như một hệ thống CNTT.

Điều đó giúp tăng tính linh hoạt và lập trình nhanh hơn cho cả máy móc độc lập lẫn toàn bộ quy trình sản xuất, thông qua một giao diện điều khiển duy nhất. Các nhà sản xuất cũng có thể ảo hoá máy móc, thiết bị phần cứng để tạo ra bản sao kỹ thuật số trong môi trường tại chỗ hoặc trên đám mây, nhằm mô phỏng cách thức nâng cấp và ảnh hưởng phát sinh trên dây chuyền sản xuất. Với sự hỗ trợ của AI và công nghệ học máy trên vùng biên sản xuất, dữ liệu có thể được phân tích gần nơi thu thập, và có thể điều chỉnh gần như theo thời gian thực nhằm tối ưu hoá vận hành.

Dù vậy, vẫn còn một yếu tố bị nhiều nhà sản xuất bỏ qua, đó là sản xuất điều khiển bằng phần mềm cho phép chúng ta liên tục cập nhật và nâng cấp. Do đó, các nhà sản xuất phải không ngừng khám phá các công nghệ, ứng dụng và quy trình mới một khi đã thực hiện nâng cấp. Chỉ có liên tục thử nghiệm và điều chỉnh cơ sở sản xuất mới có thể đem lại lợi ích cho doanh nghiệp về lâu về dài.

Xây dựng kiến trúc cho tương lai của sản xuất thông minh

Muốn biến tương lai sản xuất thông minh thành hiện thực, điều quan trọng là phải có một kiến trúc cơ sở giúp đơn giản hoá hội tụ OT-IT và kích hoạt sản xuất điều khiển bằng phần mềm. Nhà sản xuất cần có một cơ sở cho phép thiết kế, điều chỉnh quy mô và thực hiện các chức năng riêng biệt trên một nền tảng hợp nhất tương tự như đám mây.

Cơ sở này đòi hỏi phải có những khối hợp nhất phần cứng và phần mềm để thống nhất các chức năng khác biệt bao gồm kiểm soát quy trình, ảo hoá và thu thập dữ liệu. Cụ thể là phải có hợp chất silicon phù hợp, được gia cố cho các ứng dụng công nghiệp có thể tập hợp nhiều ứng dụng khác nhau thay vì phải sử dụng nhiều CPU, GPU và bộ tăng tốc.

Dù vậy, tương lai của sản xuất thông minh chỉ có thể thành công nếu toàn bộ hệ sinh thái sản xuất, gồm cả các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM), xí nghiệp, nhà tích hợp hệ thống, v.v. có thể hợp nhất các công nghệ, dữ liệu, quy trình, và tương tác con người với nhau. Điều này đòi hỏi mọi lĩnh vực, ngành nghề trong hệ sinh thái sản xuất đều phải hoàn toàn tiếp nhận một hệ thống thống nhất mang tính mở, có khả năng lập trình toàn diện và được chuẩn hoá, nhờ đó nhà sản xuất có được sự lựa chọn, tính linh hoạt và khả năng tương thích để tối ưu hoá vận hành và thúc đẩy sáng kiến, bất kể họ đang làm việc với nhà cung cấp nào.

Đó mới chính là tương lai của sản xuất thông minh.