Cách mạng kỹ thuật số trong ngành công nghiệp chế tạo
Ngành công nghiệp chế tạo đang chứng kiến một cuộc cách mạng kỹ thuật số đầy thú vị và hứa hẹn. Kỹ thuật số hóa đang thay đổi cách mà các doanh nghiệp chế tạo hoạt động, từ việc thiết kế sản phẩm, quản lý quy trình sản xuất, đến quyết định dựa trên dữ liệu. Trong bài viết này, hãy cùng Comitcorp tìm hiểu về cách mạng kỹ thuật số trong ngành công nghiệp chế tạo, các ứng dụng thực tiễn và tiềm năng phát triển trong tương lai.
Công nghệ 4.0 và kỹ thuật số hóa
Cách mạng công nghiệp 4.0 đã định hình một xu hướng mới trong ngành chế tạo. Công nghệ 4.0 kết hợp các tiến bộ trong trí tuệ nhân tạo (AI), internet vạn vật (IoT), điện toán đám mây và trí tuệ nhân tạo để tạo ra hệ thống sản xuất thông minh và tự động hóa. Kỹ thuật số hóa, là trọng tâm của cách mạng này, là quá trình chuyển đổi các quy trình, hoạt động và dữ liệu sang dạng kỹ thuật số để tăng cường hiệu quả và giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn nhân lực.
IoT là gì? IoT là viết tắt của “Internet of Things,” được dùng để chỉ “Internet của các vật thể.” Đây là một khái niệm trong lĩnh vực công nghệ thông tin, đề cập đến sự kết nối giữa các thiết bị, đối tượng và vật thể thông qua Internet để chia sẻ dữ liệu và tương tác với nhau mà không cần sự can thiệp của con người.
Trong mạng lưới IoT, các thiết bị và vật thể có thể là các thiết bị điện tử thông minh, cảm biến, máy móc, phương tiện giao thông, thiết bị gia dụng, hệ thống công nghiệp, đèn đóm thông minh, và nhiều hơn nữa. Những thiết bị này được trang bị các cảm biến và chip kỹ thuật số, cho phép chúng thu thập dữ liệu và giao tiếp với nhau qua mạng Internet.
Mục tiêu của IoT là tạo ra một hệ thống kết nối thông minh và tự động, giúp cải thiện hiệu quả và tiện ích trong cuộc sống hàng ngày, công nghiệp, nông nghiệp, y tế, giao thông vận tải, và nhiều lĩnh vực khác.
Thách thức và lợi ích
Cách mạng kỹ thuật số không đơn giản là một xu hướng thị trường mới, mà là một yếu tố quyết định sự tồn tại của các doanh nghiệp chế tạo trong tương lai. Các công ty phải đối mặt với các thách thức như thay đổi cơ cấu nhân lực, đào tạo nhân viên, đầu tư vào công nghệ mới và tích hợp các hệ thống thông tin. Tuy nhiên, cách mạng kỹ thuật số cũng mang lại nhiều lợi ích vượt trội, bao gồm tăng cường năng suất, giảm thiểu sai sót, cải thiện quy trình và tạo ra sản phẩm có chất lượng cao hơn. Điều này giúp doanh nghiệp cạnh tranh mạnh mẽ hơn trên thị trường toàn cầu.
Ứng dụng thực tiễn của cách mạng kỹ thuật số trong ngành chế tạo
- Thiết kế sản phẩm và mô phỏng
Công nghệ kỹ thuật số cho phép các kỹ sư chế tạo thực hiện quá trình thiết kế sản phẩm ở mức độ chưa từng có. Phần mềm mô phỏng sản phẩm cho phép họ kiểm tra và đánh giá hiệu suất của sản phẩm trước khi thực hiện sản xuất. Điều này giúp giảm thiểu sai sót và chi phí sản xuất, đồng thời tăng cường tính chính xác và hiệu quả của quy trình thiết kế.
- Sản xuất tự động hóa
Kỹ thuật số hóa đang thúc đẩy sự tự động hóa trong quy trình sản xuất. Các máy móc tự động và robot có khả năng thực hiện các tác vụ phức tạp một cách chính xác và nhanh chóng hơn con người. Điều này giúp tăng cường năng suất và giảm thiểu lỗi trong quy trình sản xuất.
- Internet vạn vật và IoT
IoT đã thay đổi cách chúng ta giám sát và quản lý các hoạt động sản xuất. Các thiết bị kết nối thông minh có khả năng gửi dữ liệu về trạng thái và hiệu suất của các thiết bị và quy trình sản xuất. Điều này giúp các doanh nghiệp chế tạo theo dõi và tối ưu hóa hiệu suất một cách hiệu quả hơn.
- Trí tuệ nhân tạo và học máy
Trí tuệ nhân tạo và học máy cung cấp khả năng phân tích dữ liệu và đưa ra quyết định thông minh dựa trên dữ liệu. Điều này giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, dự báo nhu cầu và tối ưu hóa lưu trữ và vận chuyển sản phẩm.
- Đám mây và big data
Công nghệ đám mây và big data cung cấp khả năng lưu trữ và xử lý lượng dữ liệu lớn với chi phí thấp. Điều này cho phép các doanh nghiệp chế tạo lưu trữ và quản lý dữ liệu sản xuất một cách hiệu quả và đáng tin cậy.
Chuyển đổi kỹ thuật số là gì?
Chuyển đổi Kỹ thuật số thực hiện một cách tiếp cận dựa trên khách hàng, ưu tiên kỹ thuật số cho tất cả các khía cạnh của doanh nghiệp, từ mô hình kinh doanh, trải nghiệm khách hàng đến quy trình và hoạt động. Nó sử dụng trí tuệ nhân tạo, tự động hóa, đám mây lai và các công nghệ kỹ thuật số khác để khai thác dữ liệu và thúc đẩy quy trình làm việc thông minh, đưa ra quyết định nhanh hơn và thông minh hơn, cũng như đáp ứng ngay lập tức đối với những biến đổi thị trường. Và cuối cùng, nó thay đổi kỳ vọng của khách hàng và tạo ra cơ hội kinh doanh mới.
Mặc dù nhiều tổ chức đã thực hiện chuyển đổi kỹ thuật số để đối phó với một mối đe dọa cạnh tranh hoặc sự chuyển đổi của thị trường, nhưng đó chưa bao giờ là về việc chỉ sửa chữa một lần. Theo MIT Sloan Management Review “Chuyển đổi Kỹ thuật số tốt hơn khi được coi là sự thích ứng liên tục với môi trường thay đổi liên tục.” Mục tiêu của nó là xây dựng nền tảng kỹ thuật và hoạt động, tiến hóa và đáp ứng một cách tốt nhất đối với các kỳ vọng của khách hàng không thể dự đoán và sự biến đổi không ngừng của điều kiện thị trường cũng như các sự kiện địa phương hoặc toàn cầu.
MIT Sloan Management Review là gì? MIT Sloan Management Review là một tạp chí nghiên cứu và phân tích trong lĩnh vực quản lý doanh nghiệp và kinh doanh. Tạp chí này là một phần của MIT Sloan School of Management, trường Kinh doanh Sloan thuộc Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) tại Hoa Kỳ. Tạp chí MIT Sloan Management Review tập trung vào việc phân tích và đưa ra các bài viết, báo cáo, nghiên cứu và bài học về các xu hướng và chủ đề quản lý mới nhất, kỹ thuật số hóa, chuyển đổi kỹ thuật số, cải tiến kinh doanh và phát triển công nghệ trong môi trường doanh nghiệp. Nó cung cấp thông tin giá trị và giải pháp thực tế cho các nhà quản lý và nhà lãnh đạo doanh nghiệp trong việc định hình chiến lược và quản lý hiệu quả trong thế giới kinh doanh ngày càng biến đổi.
Cũng đáng lưu ý rằng, trong khi chuyển đổi kỹ thuật số là điều doanh nghiệp thực hiện, tác động của nó vượt xa ngoài lĩnh vực kinh doanh. Như một chuyên gia tại Red Hat® nói, “Cuộc sống tốt hơn thông qua phần mềm – đó là chính là chuyển đổi kỹ thuật số (đường liên kết nằm ngoài trang web của IBM). Đó là một định nghĩa đáng tin cậy, đặc biệt nếu bạn nghĩ rằng ‘cuộc sống tốt hơn’ bao gồm việc làm việc và chơi trong một thế giới hứa hẹn cơ hội mới, tiện nghi hơn và khả năng chống chịu tốt hơn trước sự thay đổi.
Chuyển đổi kỹ thuật số là lý do tại sao nhiều lĩnh vực kinh doanh và cuộc sống hiện nay đã hoàn toàn khác biệt so với 20 năm trước. Đó cũng là lý do tại sao chúng ta đang sống trong thời đại kỹ thuật số, ít nhiều.
Hành trình Chuyển đổi Kỹ thuật số nhờ IoT
Trong lĩnh vực IoT (Internet of Things), mỗi người đang trên hành trình chuyển đổi kỹ thuật số riêng của mình – và như họ nói, con đường dài ngàn dặm bắt đầu từ một bước đi đơn giản. Tại đây, chúng tôi tin rằng chuyển đổi kỹ thuật số nên bắt đầu từ Industrial Edge – là cửa ngõ mở ra toàn bộ tiềm năng giá trị hứa hẹn trong tương lai.
Industrial Edge là gì? Thuật ngữ “Industrial Edge” được sử dụng để miêu tả việc tích hợp giữa dịch vụ đám mây và hệ thống công nghiệp truyền thống, nhằm tối ưu hóa sản xuất và giảm thời gian ngừng hoạt động bằng cách sử dụng công nghệ điện toán đám mây, phân tích dữ liệu và máy học. Nó bao gồm các thiết bị biên như cảm biến, bộ điều khiển và cổng nằm ở biên của mạng, gần máy móc và thiết bị mà chúng kiểm soát. Những thiết bị này được kết nối với đám mây thông qua mạng tốc độ cao, cho phép xử lý và phân tích dữ liệu ngay lập tức.
Industrial Edge là một công cụ mạnh mẽ có thể biến đổi hoạt động sản xuất. Nhờ sức mạnh của phân tích và xử lý dữ liệu ngay lập tức, các nhà sản xuất có thể cải thiện năng suất, giảm thời gian chết máy và nâng cao kiểm soát chất lượng. Trong tương lai, khi ngành sản xuất tiếp tục phát triển, Industrial Edge chắc chắn sẽ đóng vai trò quan trọng trong định hình sự phát triển của ngành này.
Bước đầu tiên đơn giản là kỹ thuật số hóa tài sản của bạn. Hiện tại, vẫn còn rất nhiều thông tin được thu thập bằng cách ghi chép thủ công hoặc truyền đạt qua lời nói. Vậy tại sao phương pháp thu thập thông tin thủ công vẫn tồn tại rộng rãi, trong khi chi phí cho mỗi thẻ (tag) vẫn giảm đi? Đơn giản là doanh nghiệp ở giai đoạn đầu của quá trình chuyển đổi kỹ thuật số đang trong chu kỳ hoạt động phản ứng cao. Các phương pháp hoạt động “đúng lúc, chạy đến khi hỏng hóc, đủ tốt” dường như là phương pháp thực tế nhất cho ngắn hạn – bởi vì đó là cách chúng ta đã làm luôn. Tuy nhiên, nếu nhìn kỹ hơn, mỗi nhà sản xuất hàng đầu đã nhận ra rằng chỉ cần đầu tư khiêm tốn để đưa tài sản trực tuyến, hoạt động có thể trở nên đáng tin cậy, an toàn và tiết kiệm năng lượng hơn.
Tài sản từ xa
Trong lĩnh vực công nghiệp, hầu hết các thiết bị quan trọng của doanh nghiệp đã được tích hợp vào hệ thống tự động hóa dựa trên các công nghệ PLC hoặc DCS. Tuy nhiên, vẫn còn một số điểm mù đáng kể, đặc biệt là khi đề cập đến các tài sản từ xa, nằm ngoài tường nhà máy hoặc nhà xưởng. Những tài sản này thường bị coi như “tài sản mồ côi” hoặc “bị cô lập,” vì không được tích hợp vào hệ thống chung và do đó không thể giao tiếp và tương tác với các thiết bị khác.
Công nghệ PLC là gì? Công nghệ PLC (Programmable Logic Controller) là một hệ thống tự động hóa được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp để điều khiển và quản lý các quy trình sản xuất và thiết bị. PLC là một máy tính nhúng có chức năng lập trình được, có khả năng nhận tín hiệu đầu vào từ các cảm biến và thiết bị và sau đó thực hiện các phép toán logic và tính toán để tạo ra các tín hiệu đầu ra điều khiển các thiết bị khác.
Công nghệ DCS là gì? DCS (Distributed Control System) là một hệ thống tự động hóa được sử dụng trong ngành công nghiệp để điều khiển và quản lý các quy trình sản xuất và hệ thống phức tạp. DCS được thiết kế để phân tán các điểm điều khiển và giám sát trên toàn bộ hệ thống, cho phép các thiết bị điều khiển và cảm biến được kết nối và tương tác trực tiếp với nhau thông qua mạng. So với PLC (Programmable Logic Controller), DCS có quy mô lớn hơn và chủ yếu được sử dụng trong các quy trình sản xuất lớn và phức tạp như nhà máy nhiệt điện, nhà máy hóa chất, nhà máy thép, và nhà máy chế biến dầu khí.
Tuy nhiên, với sự phát triển đáng kể của các công nghệ mạng công cộng và riêng tư, dây và không dây, việc kết nối với các tài sản từ xa đã trở nên dễ dàng và khả thi hơn. Nhờ vào những tiến bộ này, giờ đây chúng ta có thể bao gồm các thiết bị từ xa vào cùng một hệ thống ngữ cảnh với các tài sản tại hiện trường. Điều này đem lại nhiều lợi ích, cho phép chúng ta theo dõi và điều khiển các tài sản từ xa từ xa, giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất và nâng cao hiệu quả hoạt động của toàn bộ hệ thống công nghiệp.
Việc kết nối các tài sản từ xa thông qua các công nghệ mạng giá rẻ này đã tạo nên sự đột phá trong ngành công nghiệp, mở ra cơ hội mới và giúp nâng cao hiệu suất làm việc cũng như sự đáng tin cậy của các thiết bị và hệ thống công nghiệp. Nhờ vào sự tiến bộ này, chúng ta có thể khai thác tối đa tiềm năng của các tài sản từ xa và đưa chúng vào quy trình sản xuất chung một cách dễ dàng và hiệu quả.
Hội tụ IT/OT
Hội tụ IT/OT là gì? Hội tụ IT/OT (Information Technology/Operational Technology) là quá trình tích hợp và đồng bộ hóa giữa hai lĩnh vực công nghệ quan trọng trong môi trường công nghiệp và sản xuất. IT là viết tắt của Công nghệ thông tin, chuyên về việc xử lý, lưu trữ và truyền tải thông tin số, trong khi OT là viết tắt của Công nghệ điều hành, tập trung vào điều khiển và giám sát các thiết bị và quy trình sản xuất.
Một khía cạnh quan trọng khác trong việc hội tụ IT/OT thường bị bỏ qua là giả định rằng khi một tài sản được kết nối vào hệ thống tự động hóa, dữ liệu của nó sẽ dễ dàng được truy cập bởi con người và hệ thống để thực hiện các bước chuyển đổi tiếp theo. Tuy nhiên, thực tế không phải luôn như vậy, vì thông tin quan trọng thường bị khóa trong các hệ thống tự động hóa và thiết bị độc quyền (thường đã lỗi thời). Điều này khiến việc truy cập dữ liệu trở nên khó khăn, chỉ có các hệ thống tích hợp hoàn chỉnh (thường đắt tiền và khó sử dụng) mới có thể tiếp cận.
Để vượt qua khó khăn này, giải pháp nằm ở việc giúp các hệ thống kế thừa sẵn có (hệ thống brownfield) dễ dàng giao tiếp với các ngôn ngữ truyền thông OT đặc biệt của chúng, chuyển đổi sang các giao thức thân thiện với IT mở hơn. Điều này cho phép dữ liệu từ các thiết bị và hệ thống truyền thống có thể dễ dàng hòa nhập và tương tác với các hệ thống IT hiện đại, giúp giải quyết vấn đề về truy cập dữ liệu và mở ra tiềm năng của việc kết hợp các dữ liệu quan trọng này để tối ưu hóa quá trình sản xuất và nâng cao hiệu suất hoạt động toàn bộ hệ thống công nghiệp.
Việc hội tụ IT/OT chính là một bước quan trọng để đảm bảo tích hợp mạnh mẽ giữa các hệ thống công nghiệp truyền thống và công nghệ thông tin, giúp tận dụng dữ liệu và thông tin từ các thiết bị và hệ thống cũ, đồng thời định hình một hệ thống thông tin toàn diện, hỗ trợ quá trình sản xuất và tạo ra giá trị cao hơn cho doanh nghiệp.
Bước tiếp theo trong hành trình đến đỉnh cao của IoT đang dần thêm giá trị, nhưng không thể không đòi hỏi cam kết nguồn lực cho những bước khởi đầu. Tất nhiên, việc này cũng không tránh khỏi những rủi ro tiềm tàng. Nhiều dự án IoT đã thất bại vì thiếu kế hoạch cụ thể và mục tiêu rõ ràng. May mắn, đội ngũ kỹ sư giải pháp tại Smart Factory của COMIT có thể đồng hành cùng doanh nghiệp của bạn và đảm bảo một con đường an toàn, dựa trên hơn 30 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực IoT, Chuyển đổi Kỹ thuật số, M2M, và Industry 4.0 – hoặc đơn giản là giúp bạn thành công trong kinh doanh.
Cách mạng kỹ thuật số đang thúc đẩy một cuộc cách mạng trong ngành công nghiệp chế tạo. Các công ty chế tạo cần chấp nhận và áp dụng kỹ thuật số hóa vào hoạt động của mình để tăng cường hiệu quả, tối ưu hóa quy trình và tạo ra sản phẩm và dịch vụ mới đáp ứng nhu cầu của thị trường ngày càng biến đổi. Tương lai của ngành công nghiệp chế tạo sẽ tiếp tục phát triển với sự hỗ trợ mạnh mẽ từ cách mạng kỹ thuật số và những tiến bộ công nghệ mới.
