Nhà máy thông minh (Smart Factory) và sản xuất thông minh (Smart Manufacturing) giúp thông tin về toàn bộ quá trình sản xuất được cung cấp đúng nơi, đúng thời điểm và đến đúng người cần sử dụng trong toàn bộ hoạt động vận hành.
Các doanh nghiệp sản xuất đang tận dụng những đổi mới công nghệ mới nhất để chuyển đổi hoạt động của mình. Theo khảo sát năm 2023 do Sapio Research và Rockwell Automation thực hiện với 1.350 doanh nghiệp sản xuất tại 13 quốc gia, có tới 97% doanh nghiệp được khảo sát dự định áp dụng các công nghệ sản xuất thông minh trong vòng 1 đến 2 năm tiếp theo, từ robot đến Internet vạn vật (IoT).
Những khoản đầu tư này không chỉ nâng cao các hoạt động tự động hóa truyền thống mà còn tạo nền tảng cho sự phát triển của các nhà máy thông minh. Nhà máy thông minh tập trung vào khả năng kết nối giữa các hệ thống và chia sẻ dữ liệu, qua đó giúp doanh nghiệp tăng tốc độ sản xuất, giảm lỗi và kiểm soát chi phí hiệu quả hơn.
Nhà máy thông minh là gì?
Nhà máy thông minh là một cơ sở sản xuất được số hóa và kết nối ở mức độ cao, sử dụng các hệ thống sản xuất được tích hợp và phối hợp với nhau nhằm nâng cao tính linh hoạt, khả năng thích ứng và tối ưu hóa hoạt động.
Mô hình này dựa trên nhiều công nghệ như trí tuệ nhân tạo (AI), robot, phân tích dữ liệu lớn (Big Data Analytics) và Internet vạn vật công nghiệp (IIoT) để thu thập, trao đổi dữ liệu thông qua các thiết bị và hệ thống sản xuất được kết nối. Dữ liệu sau đó được sử dụng để chủ động cải thiện quy trình sản xuất và đáp ứng những yêu cầu mới của thị trường.
Ba đặc trưng quan trọng của nhà máy thông minh là khả năng quan sát, khả năng kết nối và mức độ tự chủ. Khác với tự động hóa truyền thống, nhà máy thông minh có thể vận hành với mức độ tự chủ cao, đồng thời tự điều chỉnh và thích ứng gần như theo thời gian thực. Các hệ thống có khả năng học hỏi từ dữ liệu và điều chỉnh hoạt động, giúp quy trình sản xuất trở nên linh hoạt hơn đáng kể.
Không giống những nhà máy tự động hóa truyền thống, nhà máy thông minh kết nối thế giới vật lý và thế giới số thông qua các hệ thống và máy móc được tích hợp. Dữ liệu được tạo ra và khai thác theo thời gian thực để cải thiện toàn bộ quy trình sản xuất, từ đó hỗ trợ người vận hành máy, quản lý sản xuất, kỹ sư cho đến lãnh đạo doanh nghiệp đưa ra quyết định chính xác hơn.
Bên cạnh đó, máy móc và thiết bị trong nhà máy thông minh có thể tự theo dõi tình trạng hoạt động của mình. Điều này cho phép doanh nghiệp chủ động phát hiện nhu cầu bảo trì và thực hiện bảo trì trước khi xảy ra sự cố, hạn chế nguy cơ dừng máy ngoài kế hoạch.
Sản xuất thông minh là gì?
Sản xuất thông minh là một cách tiếp cận toàn diện, sử dụng các công nghệ được tích hợp để điều phối và nâng cao hiệu quả của cả quy trình vật lý và quy trình số trong nhà máy cũng như trên toàn bộ chuỗi cung ứng sản xuất.
Phạm vi của sản xuất thông minh có thể bao gồm nhiều công đoạn, từ tìm nguồn cung ứng nguyên vật liệu, logistics, sản xuất cho đến xử lý sản phẩm sau sử dụng. Mục tiêu chính là nâng cao hiệu quả vận hành và giúp doanh nghiệp phản ứng nhanh trước những biến động của cung và cầu.
5 điểm khác biệt giữa Nhà máy thông minh và Sản xuất thông minh
Sự khác biệt giữa Smart Factory và Smart Manufacturing có thể được nhìn nhận qua 5 khía cạnh sau:
Về phạm vi và khái niệm
- Sản xuất thông minh là khái niệm rộng, sử dụng các công nghệ được tích hợp để điều phối và cải thiện các quy trình vật lý và kỹ thuật số trong nhà máy cũng như trên toàn bộ chuỗi cung ứng.
- Nhà máy thông minh là sự hiện thực hóa sản xuất thông minh trong một cơ sở sản xuất cụ thể, nơi các hệ thống và máy móc được tích hợp để kết nối thế giới vật lý và thế giới số, thường kết hợp robot tiên tiến và công nghệ in 3D.
Về tính linh hoạt
- Nhà máy thông minh có khả năng thích ứng và linh hoạt cao. Nhờ phân tích dữ liệu theo thời gian thực, nhà máy có thể nhanh chóng điều chỉnh quy trình trước những thay đổi về nhu cầu hoặc điều kiện vận hành, qua đó giảm thời gian dừng máy và lãng phí.
- Sản xuất thông minh cũng đề cao tính linh hoạt nhưng tiếp cận vấn đề ở quy mô toàn diện hơn, xem xét toàn bộ chuỗi giá trị. Mục tiêu là xây dựng một hệ thống sản xuất linh hoạt và có khả năng phản ứng nhanh trước những thay đổi của thị trường và nhu cầu khách hàng.
Về mục tiêu và trọng tâm
- Sản xuất thông minh tập trung vào nâng cao hiệu quả vận hành, ứng phó với biến động cung – cầu và điều phối các quy trình vật lý, kỹ thuật số trên toàn bộ chuỗi cung ứng.
- Nhà máy thông minh tập trung vào tối đa hóa năng suất, hiệu quả và chất lượng sản phẩm; đồng thời hạn chế thời gian dừng máy tốn kém thông qua khả năng dự đoán sự cố thiết bị và theo dõi hàng hóa, quy trình trong chuỗi cung ứng.
Về phạm vi ứng dụng và triển khai
- Sản xuất thông minh được áp dụng trên toàn bộ chuỗi cung ứng sản xuất, bao gồm tìm nguồn nguyên vật liệu, logistics, sản xuất và xử lý sản phẩm
- Nhà máy thông minh là một cơ sở sản xuất cụ thể nơi các nguyên tắc của sản xuất thông minh được triển khai thông qua hệ thống và máy móc được tích hợp, tạo nên môi trường sản xuất kết nối và tự động hóa
Về mối liên kết
Smart Manufacturing và Smart Factory có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Sản xuất thông minh là khái niệm tổng thể, trong khi nhà máy thông minh là hình thức triển khai cụ thể của khái niệm đó trong môi trường nhà máy. Hai yếu tố này hỗ trợ lẫn nhau để đạt được mục tiêu chung là cải thiện hoạt động sản xuất thông qua việc khai thác tối đa dữ liệu, quy trình và công nghệ.
Hiểu rõ hơn về Nhà máy thông minh và Sản xuất thông minh
Smart Manufacturing và Smart Factory là hai khái niệm khác nhau, mặc dù chúng thường được sử dụng thay thế cho nhau.
Sản xuất thông minh là khái niệm rộng hơn, đề cập đến việc sử dụng các công nghệ tiên tiến và được kết nối để điều phối các quy trình vật lý và kỹ thuật số trong nhà máy cũng như trên toàn bộ chuỗi cung ứng, với mục tiêu nâng cao hiệu quả hoạt động.
Trong khi đó, nhà máy thông minh là sự ứng dụng thực tế của sản xuất thông minh. Tại đây, dữ liệu được thu thập từ các thiết bị được kết nối mạng, thường tích hợp cảm biến như một phần của IIoT, được sử dụng để cải thiện toàn bộ quy trình sản xuất.
Nhà máy thông minh có thể triển khai robot tiên tiến và dây chuyền lắp ráp tự động để kết nối thế giới vật lý với thế giới số, góp phần thúc đẩy Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư (Industry 4.0).
Mục tiêu cuối cùng của nhà máy thông minh là tăng tốc quy trình và giảm thiểu sai sót. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa con người sẽ bị loại khỏi quá trình sản xuất. Ngược lại, vai trò của con người vẫn rất quan trọng. Chẳng hạn, nhân viên vận hành có thể sử dụng dữ liệu sản xuất để đưa ra quyết định chính xác hơn, từ đó góp phần cải thiện hiệu suất của máy móc và dây chuyền.
Nhà máy thông minh được thiết kế để tối ưu hiệu quả, giảm chi phí và tăng khả năng mở rộng sản xuất theo biến động nhu cầu. Tất cả những yếu tố này cuối cùng hướng đến một mục tiêu lớn hơn: xây dựng quy trình sản xuất hiệu quả, linh hoạt và có khả năng thích ứng cao hơn.
Nhà máy thông minh vận hành như thế nào?
Nhà máy thông minh hoạt động dựa trên một mạng lưới kết nối giữa máy móc, cảm biến, phần mềm và các hệ thống quản lý, cho phép dữ liệu được thu thập và chia sẻ xuyên suốt quá trình sản xuất. Nhờ đó, doanh nghiệp có thể chuyển từ việc quản lý dựa trên báo cáo và kinh nghiệm sang theo dõi hoạt động sản xuất dựa trên dữ liệu thực tế.
Ví dụ, các cảm biến tại khu vực nguyên vật liệu có thể phát hiện khi lượng tồn kho xuống thấp và kích hoạt yêu cầu bổ sung, giúp hạn chế tình trạng thiếu vật tư làm gián đoạn sản xuất. Tương tự, dữ liệu từ máy móc có thể được liên tục ghi nhận để theo dõi trạng thái vận hành, phát hiện dấu hiệu bất thường và hỗ trợ doanh nghiệp chủ động lên kế hoạch bảo trì.
Tuy nhiên, kết nối máy móc mới chỉ là một phần của bài toán nhà máy thông minh. Để dữ liệu thực sự tạo ra giá trị, doanh nghiệp cần kết nối dữ liệu từ hiện trường sản xuất với các hoạt động lập kế hoạch, quản lý vật tư, đơn hàng, chất lượng và điều hành doanh nghiệp.
Đây là nơi các hệ thống quản lý doanh nghiệp toàn diện như ERP hay MES đóng vai trò quan trọng. ERP giúp doanh nghiệp quản lý và đồng bộ các hoạt động ở cấp độ tổng thể như đơn hàng, kế hoạch sản xuất, nguyên vật liệu, tồn kho và nguồn lực. Trong khi đó, MES kết nối trực tiếp hơn với hoạt động trên shop floor, giúp doanh nghiệp theo dõi tiến độ sản xuất, tình trạng máy móc, năng suất, chất lượng và dữ liệu thực tế tại từng công đoạn.
Khi ERP và MES được kết nối, thông tin không còn bị phân tách giữa phòng kế hoạch, kho, quản lý sản xuất và dây chuyền. Kế hoạch từ ERP có thể được chuyển xuống sản xuất, dữ liệu thực tế từ MES được cập nhật ngược trở lại hệ thống quản lý, tạo thành một dòng dữ liệu xuyên suốt từ kế hoạch đến thực thi. Với cách tiếp cận này, nhà máy không chỉ “nhìn thấy” những gì đang xảy ra mà còn có cơ sở dữ liệu để phân tích nguyên nhân, điều chỉnh kế hoạch và chủ động đưa ra quyết định. Đây cũng chính là nền tảng để doanh nghiệp từng bước xây dựng mô hình Smart Factory, bắt đầu từ việc kết nối dữ liệu và chuẩn hóa quản lý, sau đó tiến tới tự động hóa và tối ưu hóa hoạt động sản xuất.
Đối với các doanh nghiệp đang trên hành trình chuyển đổi số nhà máy, DEHA:ERP và DEHA:MES có thể được triển khai theo hướng kết nối giữa quản trị doanh nghiệp và thực thi sản xuất, giúp hình thành một hệ thống dữ liệu thống nhất từ đơn hàng, kế hoạch, nguyên vật liệu đến hoạt động thực tế trên dây chuyền. Quan trọng hơn, lộ trình này có thể được xây dựng phù hợp với mức độ sẵn sàng và nhu cầu thực tế của từng nhà máy, thay vì phải chuyển đổi toàn bộ hệ thống ngay từ đầu.
