Sản xuất thông minh và công nghiệp thông minh trong bối cảnh hiện nay

Công nghiệp, doanh nghiệp sản xuất, công ty sản xuất và quy trình sản xuất đang chuyển đổi hoàn toàn.

Công nghiệp, doanh nghiệp sản xuất, công ty sản xuất và quy trình sản xuất đang trải qua một quá trình chuyển đổi toàn diện. Điều này chủ yếu được thúc đẩy bởi sự gia tăng của tự động hóa, chuyển đổi kỹ thuật số, kết nối giữa môi trường vật lý và kỹ thuật số (qua Internet of Things hoặc IoT), sự phát triển của công nghệ công nghiệp và sản xuất (như sản xuất phụ trợ), sự sử dụng dữ liệu/phân tích (với việc sử dụng đám mây và trí tuệ biên dịch), những thách thức trong ngành và quy trình sản xuất, sự phát triển và nhu cầu của con người, kinh tế và xã hội, cũng như sự tích hợp của công nghệ thông tin và công nghệ vận hành (IT và OT). Trang này xem xét các ngữ cảnh của nhiều sự thay đổi và biến đổi khác nhau trong ngành và trong hoạt động kinh doanh sản xuất, từ quy trình sản xuất đến công nghệ sản xuất. Chúng tôi cũng xem xét cách các ngành công nghiệp và công ty sản xuất hoạt động trong hiện tại và tương lai gần, thông qua một cái nhìn tổng quan về các công nghệ ảnh hưởng đến thị trường công nghiệp cũng như sản xuất, và đã mang lại cho chúng ta cái được gọi là công nghiệp thông minh và sản xuất thông minh. Trang này giải thích và đề cập đến các thuật ngữ và sự phát triển công nghệ khác nhau. Sự chú trọng đặc biệt được đặt vào IoT, phân tích dữ liệu lớn, Công nghiệp Internet hoặc Công nghiệp 4.0 và cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư, các quy trình sản xuất mới như sản xuất phụ trợ, tương lai của ngành và một số công nghệ mới như IoT công nghiệp và ý nghĩa của chúng. Tuy nhiên, trước khi đi vào chi tiết đó, chúng ta sẽ bắt đầu bằng việc xem xét bản chất của công nghiệp thông minh và sản xuất thông minh.

Sản xuất thông minh là quá trình “tận dụng công nghệ và dữ liệu trong một vòng lặp liên tục để kết nối sự phát triển sản phẩm, thiết kế, sản xuất, chuỗi cung ứng và hoạt động sau bán hàng, nhằm tăng doanh thu và cải thiện hiệu suất sản xuất” (Prashant Kelker, ISG).

Sự khác biệt và tương đồng giữa công nghiệp thông minh và sản xuất thông minh

Khi nhắc đến ngành công nghiệp thông minh và sản xuất thông minh, mọi người thường cho rằng hai khái niệm này có cùng ý nghĩa. Họ thường hiểu rằng khi nói đến sản xuất thông minh, đề cập đến nhà máy thông minh. Tuy nhiên, điều này không chính xác. Vì vậy, trước khi giải thích về ngành công nghiệp thông minh, Công nghiệp 4.0, sản xuất thông minh, và các khái niệm tương tự khác, chúng ta nên nhanh chóng nhìn nhận những sự khác biệt này.

Sự khác biệt giữa công nghiệp và sản xuất

Khi nói đến sản xuất, chúng ta đề cập đến quá trình tạo ra hàng hóa với mục đích buôn bán. Tuy nhiên, công nghiệp có một phạm vi rộng hơn, bao gồm không chỉ việc sản xuất hàng hóa mà còn liên quan đến toàn bộ hệ sinh thái và các dịch vụ liên quan trong nền kinh tế và một lĩnh vực cụ thể. Ví dụ, ngành công nghiệp ô tô bao gồm các nhà sản xuất ô tô, nhưng ngành công nghiệp ô tô không giới hạn chỉ đến việc sản xuất ô tô. Tương tự, hầu hết các ngành công nghiệp khác mà chúng ta đang xem xét, đặc biệt là những ngành công nghiệp sơ cấp và thứ cấp (như khai thác tài nguyên, hậu cần và chuỗi cung ứng, ngành điện như dầu khí, xây dựng công nghiệp), tập trung chủ yếu vào hoạt động sản xuất. Nói một cách khác, các ngành công nghiệp truyền thống (mặc dù có một số sự chồng chéo và thay đổi) ít tiếp xúc trực tiếp với cá nhân trong vai trò người tiêu dùng, công dân, bệnh nhân, v.v. Điều này có nghĩa là chúng ta không đề cập đến các ngành dịch vụ tài chính, bán lẻ, chăm sóc sức khỏe và các ngành tương tự, mặc dù chúng đối mặt với những thách thức và biến đổi cũng như sử dụng các công nghệ có sự trùng lặp. Chúng ta tập trung vào những gì được gọi là “công nghiệp nặng” và sản xuất.

Công nghiệp thông minh và sản xuất thông minh

Cả công nghiệp thông minh và sản xuất thông minh đều liên quan đến sự ứng dụng của công nghệ thông minh trong quá trình sản xuất. Tuy nhiên, có một số khác biệt nhỏ giữa hai thuật ngữ này.

• Công nghiệp thông minh (Industrial Intelligence): Đây là thuật ngữ rộng hơn và ám chỉ sự ứng dụng của công nghệ thông minh, như trí tuệ nhân tạo, học máy, Internet of Things (IoT), dữ liệu lớn và các công nghệ tương tự, trong các ngành công nghiệp để nâng cao hiệu suất, sự linh hoạt và sự tự động hóa. Công nghiệp thông minh tập trung vào sự tương tác giữa các hệ thống và quy trình, sự thu thập và phân tích dữ liệu để đưa ra quyết định thông minh và tối ưu hóa hoạt động.
• Sản xuất thông minh (Smart Manufacturing): Đây là một phần của công nghiệp thông minh và tập trung vào áp dụng các công nghệ thông minh trong quá trình sản xuất. Sản xuất thông minh sử dụng các công nghệ như IoT, trí tuệ nhân tạo, học máy và tự động hóa để tạo ra các nhà máy và hệ thống sản xuất hiệu quả hơn, linh hoạt hơn và có khả năng tương tác thông minh với các thành phần khác trong môi trường sản xuất. Mục tiêu của sản xuất thông minh là nâng cao năng suất, chất lượng và khả năng đáp ứng nhanh chóng với yêu cầu thị trường.

Với công nghiệp thông minh, chúng ta có thể nói về các khía cạnh thông minh khác nhau như nhà máy thông minh, chuỗi cung ứng thông minh, hậu cần thông minh và nhiều hơn nữa. Các thuật ngữ này chỉ ra sự kết hợp của các công nghệ thông minh trong các lĩnh vực cụ thể của công nghiệp. Tóm lại, công nghiệp thông minh là thuật ngữ tổng quát để chỉ sự ứng dụng của công nghệ thông minh trong các ngành công nghiệp, trong khi sản xuất thông minh tập trung vào sự ứng dụng của công nghệ thông minh trong quá trình sản xuất.

Sản xuất thông minh và định nghĩa tổng quan về sản xuất

Sản xuất là gì? Sản xuất là quá trình tạo ra hàng hóa để mua và bán bằng sự sử dụng thiết bị và công cụ sản xuất, lao động con người và sự kết hợp của các quy trình sản xuất. Nguyên tắc này có thể được áp dụng cho cả hoạt động thủ công của cá nhân hoặc nhóm nhỏ để tạo ra hàng hóa. Mặc dù thủ công vẫn còn tồn tại, nhưng trong thời đại của cuộc cách mạng công nghiệp thứ tư, sản xuất chủ yếu liên quan đến sản xuất công nghiệp, và việc này thường diễn ra tự động với sự kết hợp của nhiều công nghệ trong quy mô lớn và trong chuỗi cung ứng và giá trị được kết nối.

Một nghiên cứu về sản xuất thông minh của ISG (Intelligent Manufacturing Systems Group) nhấn mạnh tầm quan trọng của việc liên kết liên tục và điều chỉnh các sản phẩm và dịch vụ theo cách sử dụng của khách hàng. Nghiên cứu này đề xuất tích hợp kiến thức này vào quá trình thiết kế kỹ thuật để tạo ra sản phẩm và dịch vụ tốt hơn, đáp ứng nhu cầu của khách hàng một cách tối ưu. Sản xuất thông minh không chỉ đơn thuần là việc sử dụng công nghệ tiên tiến, mà còn là quá trình tận dụng thông tin và phản hồi từ khách hàng để tạo ra các sản phẩm và dịch vụ đáp ứng đúng nhu cầu của họ. Qua việc liên kết với khách hàng, doanh nghiệp có thể hiểu rõ hơn về yêu cầu và mong đợi của họ, từ đó điều chỉnh và tối ưu hóa quá trình sản xuất để tạo ra giá trị tốt nhất. Tích hợp kiến thức khách hàng vào thiết kế kỹ thuật là một phương pháp quan trọng trong sản xuất thông minh. Thay vì chỉ dựa trên ý tưởng và thông tin nội bộ, doanh nghiệp nên tích hợp những ý kiến và phản hồi từ khách hàng vào quá trình thiết kế. Điều này giúp đảm bảo rằng sản phẩm và dịch vụ được thiết kế đáp ứng đúng nhu cầu và mong đợi của khách hàng, từ đó tạo ra sự hài lòng và tăng khả năng cạnh tranh. Sản xuất thông minh được coi là một phương tiện quan trọng để đạt được mục tiêu tăng trưởng đáng kể trong việc mang lại lợi ích cho khách hàng. Bằng cách tạo ra các sản phẩm và dịch vụ tốt hơn, doanh nghiệp có thể tăng khả năng cạnh tranh trên thị trường, thu hút và duy trì khách hàng. Sản xuất thông minh cũng giúp nâng cao hiệu suất và năng suất, giảm thiểu lỗi và lãng phí, từ đó tạo ra giá trị kinh tế và tăng cường sự phát triển bền vững.

Sản xuất thông minh và tùy biến hàng loạt

Công nghiệp 4.0 đem lại nhiều giá trị cho sản xuất thông minh và công nghiệp thông minh. Sự kết hợp giữa kỹ thuật số hóa sản xuất và khả năng tùy biến hàng loạt đã thúc đẩy sự linh hoạt, đúng lúc, tinh gọn và tự động hóa trong quy trình sản xuất. Điều này đã làm thay đổi cách chúng ta hiểu về sản xuất công nghiệp, với sự ảnh hưởng lớn đến các bên liên quan trong chuỗi cung ứng và giá trị. Trước đây, trong quá trình sản xuất, có nhiều trung gian từ nguyên liệu đến sản phẩm cuối cùng, bao gồm nhà sản xuất, nhà bán buôn/nhà phân phối, nhà bán lẻ và khách hàng cuối cùng. Tuy nhiên, hiện nay, nhờ sự phát triển của công nghệ, một số nhà sản xuất có thể trực tiếp bán hàng theo yêu cầu cho người tiêu dùng. Điều này tạo ra một môi trường sản xuất linh hoạt và tùy chỉnh, cho phép sản xuất hàng loạt theo nhu cầu cụ thể của khách hàng. Cách tiếp cận này mang lại nhiều lợi ích về hiệu suất và tăng cường trải nghiệm khách hàng. Khách hàng khó tính trong hệ sinh thái sản xuất công nghiệp ngày nay yêu cầu sự tùy chỉnh và linh hoạt cao hơn, và công nghệ sản xuất thông minh và tùy biến hàng loạt giúp đáp ứng nhu cầu này. Nó cũng giúp giảm thiểu lãng phí và tăng cường khả năng thích ứng của các doanh nghiệp trong môi trường cạnh tranh. Tóm lại, công nghiệp 4.0 đã mang lại sự kết hợp giữa sản xuất thông minh và tùy biến hàng loạt, tạo ra một sự thay đổi đáng kể trong cách chúng ta hiểu và tiếp cận sản xuất công nghiệp.

Chuỗi cung ứng và sản xuất thông minh

Hệ sinh thái sản xuất bao gồm một mạng lưới các nhà sản xuất, nhà cung cấp, đối tác hậu cần, khách hàng và các đối tác khác. Trong các quy trình sản xuất phức tạp, công ty sản xuất thường phải tương tác với các công ty khác để sản xuất các thành phần cần thiết cho sản phẩm cuối cùng. Ví dụ, trong ngành sản xuất ô tô, một nhà sản xuất ô tô có thể phải phụ thuộc vào các nhà cung cấp khác để sản xuất các bộ phận từ ghế ô tô đến các bộ phận kỹ thuật khác. Các nhà sản xuất tiên tiến và giàu kinh nghiệm trong việc áp dụng công nghệ số đang phát triển các mô hình kinh doanh và nguồn thu mới dựa trên dữ liệu và dịch vụ. Điều này đã tạo ra sự thay đổi đáng kể trong hoạt động sản xuất kinh doanh, khi mọi công ty đều trở thành các công ty kỹ thuật số. Chúng thực sự trở thành một phần của chuỗi cung ứng thông minh chung và vượt xa mục tiêu tự động hóa và tối ưu hóa. Sản xuất thông minh, đặc biệt là các nhà máy kết nối, đang đóng vai trò quan trọng trong hệ thống sản xuất hiện đại. Các nhà máy này sử dụng công nghệ và dữ liệu để hoạt động một cách thông minh và hiệu quả. Một ví dụ của nhà máy kết nối là Belden, nơi sản xuất thông minh được thực hiện để nâng cao hiệu suất và sự linh hoạt trong quá trình sản xuất.

Các ưu tiên và thách thức trong sản xuất thông minh

Trong một cuộc khảo sát về sản xuất thông minh năm 2022, Prashant Kelker từ ISG đã nhấn mạnh rằng “Sản phẩm và dịch vụ được liên kết liên tục và điều chỉnh theo nhu cầu của khách hàng sẽ mang lại sự tăng trưởng đáng kể. Việc tích hợp kiến thức đó vào thiết kế kỹ thuật là rất quan trọng và sản xuất thông minh là phương tiện để đạt được mục tiêu đó.” Theo Kelker, sản xuất thông minh là một phương pháp “tận dụng công nghệ và dữ liệu trong một chu trình liên tục để kết nối quá trình phát triển sản phẩm, thiết kế, sản xuất, chuỗi cung ứng và hoạt động sau bán hàng nhằm tăng doanh thu và cải thiện kết quả sản xuất.” Mặc dù khái niệm sản xuất thông minh vẫn còn mới đối với nhiều tổ chức, nghiên cứu đã cho thấy 73% số người được hỏi có ít hơn hai năm kinh nghiệm trong lĩnh vực sản xuất thông minh liên tục. Trong khi đó, 70% cho biết họ đang tiến bộ từ tốc độ chậm đến ít nhất trên con đường của mình để áp dụng sản xuất thông minh. Tuy nhiên, sản xuất thông minh được đánh giá cao trong chương trình nghị sự của các doanh nghiệp và 69% số người được hỏi cho biết tổ chức của họ đã có cơ cấu chuyên dụng để triển khai và điều phối các sáng kiến sản xuất thông minh. Tóm lại, sản xuất thông minh đang đối mặt với những ưu tiên và thách thức, nhưng cũng đang trưởng thành và được coi là một phương pháp tiên tiến để nâng cao hiệu suất và hiệu quả trong hoạt động sản xuất.

Các số liệu cụ thể

Đối với năm 2022, các ưu tiên hàng đầu về sản xuất thông minh là:

• Tiết kiệm chi phí trực tiếp (64% số người được hỏi)
• Tiết kiệm chi phí gián tiếp (57%)
• Cải thiện trải nghiệm của khách hàng (39%)

Theo nghiên cứu, năm 2022, các ưu tiên hàng đầu về sản xuất thông minh bao gồm nhiều khía cạnh quan trọng. Đối với số người được hỏi, tiết kiệm chi phí trực tiếp được xem là ưu tiên hàng đầu, với 64% người tham gia nghiên cứu nhấn mạnh điều này. Điều này cho thấy sự quan tâm cao đối với việc tối ưu hóa quá trình sản xuất và giảm thiểu lãng phí nguồn lực. Tiếp theo là ưu tiên về tiết kiệm chi phí gián tiếp, với 57% người tham gia nghiên cứu nhận thức về tầm quan trọng của việc giảm thiểu các yếu tố không trực tiếp ảnh hưởng đến sản xuất như chi phí vận chuyển, lưu trữ hay quản lý. Cải thiện trải nghiệm của khách hàng cũng được xem là một ưu tiên quan trọng, với 39% người tham gia nghiên cứu nhấn mạnh sự quan trọng của việc đáp ứng nhu cầu và mong đợi của khách hàng, từ đó tạo ra sự hài lòng và tăng cường mối quan hệ khách hàng.

Mục tiêu tăng trưởng xếp hạng thấp hơn trong danh sách ưu tiên của doanh nghiệp. Trong số đó:

• Giảm thời gian tiếp thị (34%)
• Doanh thu tăng (29%)

Tuy nhiên, mục tiêu tăng trưởng xếp hạng thấp hơn trong danh sách ưu tiên của doanh nghiệp. Trong số đó, 34% người tham gia nghiên cứu đề cập đến việc giảm thời gian tiếp thị nhằm nhanh chóng đưa sản phẩm và dịch vụ ra thị trường, trong khi 29% nhấn mạnh mục tiêu tăng doanh thu.

Theo nghiên cứu, những thách thức hàng đầu đối với các sáng kiến ​​sản xuất thông minh là:

• Sự phản kháng của tổ chức đối với sự thay đổi (57%)
• Tích hợp CNTT với công nghệ vận hành (34%)
• Nợ kỹ thuật và thiết bị cũ (30%)

Nghiên cứu cũng xác định những thách thức hàng đầu đối mặt với các sáng kiến ​​sản xuất thông minh. Đầu tiên là sự phản kháng của tổ chức đối với sự thay đổi, với 57% người tham gia nhận thức về khó khăn trong việc thúc đẩy sự chuyển đổi và sáng tạo trong môi trường công nghiệp. Thách thức tiếp theo là tích hợp công nghệ thông tin và truyền thông (CNTT) với công nghệ vận hành, với 34% người tham gia nhận thức về khó khăn trong việc tạo ra sự tương tác và tương thích giữa các hệ thống khác nhau để đạt được sản xuất thông minh. Cuối cùng, 30% người tham gia nghiên cứu nhấn mạnh vấn đề nợ kỹ thuật và thiết bị cũ, đây là một thách thức trong việc nâng cấp hạ tầng và trang bị công nghệ mới để phát triển sản xuất thông minh.

Sản xuất rời rạc so với sản xuất quy trình

Thông thường, người ta phân biệt giữa sản xuất theo quy trình và sản xuất rời rạc. Mặc dù đây là hai ‘hình thức’ sản xuất được đề cập thường xuyên nhất nhưng vẫn tồn tại: sản xuất lặp đi lặp lại, sản xuất theo dòng chảy, v.v. Hơn nữa, trong quá trình sản xuất, hai loại hình riêng biệt theo truyền thống đã được xác định. Tuy nhiên, trong phạm vi tổng quan này, chúng ta xem xét hai lĩnh vực chính mà chúng được biết đến và nghiên cứu ngày nay: sản xuất rời rạc và sản xuất theo quy trình.

Sự khác biệt giữa sản xuất rời rạc và sản xuất theo quy trình

Sự khác biệt giữa sản xuất rời rạc và sản xuất theo quy trình có thể được mô tả như sau:

• Sản xuất rời rạc: Là quá trình sản xuất các sản phẩm riêng lẻ và không liên quan đến nhau. Các sản phẩm có thể được phân chia thành các thành phần khác nhau và có thể được tái chế hoặc thay thế các thành phần khi cần thiết. Ví dụ, sản xuất rời rạc có thể áp dụng trong việc sản xuất thiết bị thể thao, điện tử tiêu dùng, ô tô, máy bay, v.v. Quá trình sản xuất rời rạc thường xảy ra theo yêu cầu đặt hàng và thường làm việc với các lô hàng riêng lẻ thay vì các lô hàng lớn.
• Sản xuất theo quy trình: Là quá trình sản xuất các sản phẩm thông qua các quy trình liên tục và liên kết với nhau. Trong quá trình này, các vật liệu được xử lý và chuyển đổi thông qua các quy trình sản xuất để tạo ra sản phẩm cuối cùng. Sản phẩm trong quy trình sản xuất theo quy trình thường không có sự khác biệt và không thể được phân tách thành các thành phần ban đầu đã được sử dụng. Ví dụ, sản xuất theo quy trình có thể áp dụng trong việc sản xuất nước giải khát, sơn, thuốc, dầu tinh chế, dệt may, mỹ phẩm, v.v. Quá trình sản xuất theo quy trình thường là hàng loạt và dựa trên công thức hoặc quy trình cụ thể.

Sự khác biệt giữa hai hình thức sản xuất này xuất phát từ các thách thức và ưu tiên khác nhau cũng như các loại hình sản xuất được xem xét từ góc độ lập kế hoạch nguồn lực doanh nghiệp (ERP), quy trình sản xuất và quy trình kinh doanh sản xuất. Dù vậy, trong thực tế, có nhiều điểm trùng hợp trong việc sử dụng các công nghệ hiện đại, mặc dù với mục đích khác nhau. Sự khác biệt giữa sản xuất quy trình và sản xuất rời rạc cũng phụ thuộc vào từng ngành công nghiệp cụ thể, và cần xem xét các diễn biến phức tạp trong hoạt động sản xuất. Đối với Công nghiệp 4.0, các diễn biến và tác động của nó đến năm 2022, điều này cần được nghiên cứu chi tiết và phụ thuộc vào từng ngành và môi trường sản xuất cụ thể.

Chuyển đổi kinh doanh sản xuất và chuyển đổi số

Chuyển đổi kinh doanh sản xuất và chuyển đổi số đang là một xu hướng quan trọng trong ngành sản xuất. Ngành này đang trải qua những thay đổi đáng kể trên nhiều mặt, và chuyển đổi kỹ thuật số là một phần quan trọng của quá trình này. Trong một thời điểm mà ngành sản xuất đang đạt được mức tăng trưởng kỷ lục ở nhiều quốc gia, chuyển đổi kỹ thuật số đang diễn ra. Tuy nhiên, không chỉ công nghệ là yếu tố gây ra sự gián đoạn trong ngành này. Sự cạnh tranh ngày càng gia tăng giữa các khu vực và quốc gia, muốn tiên phong trong quá trình phát triển Công nghiệp 4.0, cùng với sự khác biệt và tham vọng của các địa phương trong bối cảnh chính trị toàn cầu hóa gia tăng, đều tạo ra các thách thức đối với ngành sản xuất. Chuyển đổi kỹ thuật số trong sản xuất đang đóng vai trò quan trọng trong việc thích nghi với những thay đổi này. Các công nghệ số hóa, như trí tuệ nhân tạo, Internet of Things (IoT), trí tuệ nhận biết, và tự động hóa, được áp dụng để tối ưu hóa quy trình sản xuất, nâng cao hiệu suất và chất lượng, giảm thiểu lỗi và lãng phí, và tạo ra một môi trường làm việc thông minh hơn. Chuyển đổi số trong sản xuất mang lại nhiều lợi ích, bao gồm tăng cường khả năng cạnh tranh, tăng năng suất lao động, cải thiện quản lý chuỗi cung ứng, và tạo ra những sản phẩm và dịch vụ mới. Tuy nhiên, việc thực hiện chuyển đổi này cũng đòi hỏi đầu tư về công nghệ, phát triển nhân lực chuyên môn, và thay đổi văn hóa tổ chức để tạo một môi trường ủng hộ sự chuyển đổi kỹ thuật số. Trên hết, chuyển đổi số trong sản xuất không chỉ là một xu hướng tạm thời, mà là một yếu tố quan trọng để đảm bảo sự phát triển bền vững và cạnh tranh của ngành sản xuất trong tương lai.