Trong bối cảnh cách mạng công nghiệp 4.0, số hóa đang thay đổi mạnh mẽ ngành sản xuất toàn cầu. Khái niệm "nhà máy số" đang dần trở thành hiện thực với sự tham gia của các công nghệ tiên tiến như Hệ thống điều hành sản xuất tích hợp (Manufacturing Execution System- MES), Bảo trì dự đoán (Predictive Maintenance - PdM) và Thực tế ảo tăng cường (Augmented Reality - AR). Theo khảo sát của PwC, 91% các công ty công nghiệp tại châu Âu, đặc biệt là ở Đức và khu vực Tây Âu, đang đầu tư vào việc xây dựng nhà máy số hóa cho thấy tầm quan trọng của số hóa trong chiến lược phát triển của các doanh nghiệp. Điều này cũng phản ánh xu hướng khai thác các công nghệ số để nâng cao hiệu quả sản xuất - kinh doanh, tính linh hoạt và năng lực cạnh tranh trong thị trường toàn cầu.
Lợi ích của số hóa trong sản xuất
Số hóa trong sản xuất mang lại nhiều lợi ích vượt trội, giúp các doanh nghiệp nâng cao hiệu quả, tính linh hoạt và khả năng cạnh tranh. Theo báo cáo khảo sát "Digital Factories 2020: Shaping the Future of Manufacturing" của PwC, 98% các doanh nghiệp được khảo sát tại châu Âu kỳ vọng rằng việc chuyển đổi số hóa nhà máy sẽ giúp tăng hiệu quả sản xuất. Trung bình, các công ty dự đoán sẽ cải thiện hiệu quả sản xuất lên đến 12% trong 5 năm tới. Các công nghệ số hóa như Hệ thống điều hành sản xuất tích hợp (MES) giúp kết nối các thiết bị và quá trình sản xuất, tăng tính linh hoạt và tối ưu hóa việc sử dụng tài sản, từ đó giúp các công ty dễ dàng đáp ứng nhu cầu thay đổi nhanh chóng của thị trường và nâng cao khả năng cạnh tranh.
Một ví dụ điển hình là nhà máy của Bosch Rexroth tại Homburg, nơi các công nghệ như RFID và quản lý kho tự động đã giúp tăng sản lượng và giảm thiểu sai sót. Nhà máy này được xem như một "nhà máy điểm toàn cầu" của Bosch trong việc áp dụng các giải pháp Công nghiệp 4.0. Các hệ thống theo dõi và truy xuất sản phẩm bằng RFID được tích hợp vào quá trình sản xuất, cho phép giám sát chặt chẽ từng công đoạn sản xuất và tối ưu hóa việc quản lý nguyên vật liệu. Điều này giúp giảm thiểu lượng hàng tồn kho và đảm bảo các linh kiện cần thiết luôn sẵn có khi cần thiết, góp phần tăng cường hiệu quả sản xuất.
Lợi ích của số hóa trong sản xuất
Số hóa trong sản xuất mang lại nhiều lợi ích vượt trội, giúp các doanh nghiệp nâng cao hiệu quả, tính linh hoạt và khả năng cạnh tranh. Theo báo cáo khảo sát "Digital Factories 2020: Shaping the Future of Manufacturing" của PwC, 98% các doanh nghiệp được khảo sát tại châu Âu kỳ vọng rằng việc chuyển đổi số hóa nhà máy sẽ giúp tăng hiệu quả sản xuất. Trung bình, các công ty dự đoán sẽ cải thiện hiệu quả sản xuất lên đến 12% trong 5 năm tới. Các công nghệ số hóa như Hệ thống điều hành sản xuất tích hợp (MES) giúp kết nối các thiết bị và quá trình sản xuất, tăng tính linh hoạt và tối ưu hóa việc sử dụng tài sản, từ đó giúp các công ty dễ dàng đáp ứng nhu cầu thay đổi nhanh chóng của thị trường và nâng cao khả năng cạnh tranh.
Một ví dụ điển hình là nhà máy của Bosch Rexroth tại Homburg, nơi các công nghệ như RFID và quản lý kho tự động đã giúp tăng sản lượng và giảm thiểu sai sót. Nhà máy này được xem như một "nhà máy điểm toàn cầu" của Bosch trong việc áp dụng các giải pháp Công nghiệp 4.0. Các hệ thống theo dõi và truy xuất sản phẩm bằng RFID được tích hợp vào quá trình sản xuất, cho phép giám sát chặt chẽ từng công đoạn sản xuất và tối ưu hóa việc quản lý nguyên vật liệu. Điều này giúp giảm thiểu lượng hàng tồn kho và đảm bảo các linh kiện cần thiết luôn sẵn có khi cần thiết, góp phần tăng cường hiệu quả sản xuất.
Bosch plant in Homburg: Chỉ cần quét mã vạch duy nhất, dữ liệu sản phẩm sẽ xuất hiện trên thiết bị cầm tay để kiểm tra và xác nhận giao hàng
Ngoài việc nâng cao hiệu suất và tính linh hoạt, số hóa còn đóng góp vào mục tiêu phát triển bền vững (SDGs) thông qua giảm thiểu tiêu thụ nguyên liệu và năng lượng, đồng thời giảm chi phí vận hành. Cũng theo báo cáo của PwC, hơn 80% các công ty đang sử dụng dữ liệu lớn (big data) để cải thiện hiệu quả sử dụng tài nguyên, qua đó giảm thiểu lãng phí và tối ưu hóa chuỗi cung ứng. Điều này không chỉ giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí mà còn góp phần bảo vệ môi trường, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về phát triển bền vững.
Số hóa còn tạo ra khả năng dự đoán và ra quyết định thông minh hơn, nhờ vào các công nghệ phân tích dự báo như bảo trì dự đoán (Predictive Maintenance - PdM). Các doanh nghiệp có thể chủ động phát hiện các vấn đề tiềm ẩn trong hệ thống sản xuất, từ đó có kế hoạch bảo trì hợp lý, giảm thiểu thời gian ngừng máy và tăng độ tin cậy của các quá trình.
Các công nghệ số hóa chính
Nhà máy số hóa có thể sử dụng nhiều công nghệ tiên tiến để cải thiện hiệu suất sản xuất và tối ưu hóa các quá trình. Các công nghệ này giúp tăng cường tính linh hoạt, giảm thiểu sai sót và tiết kiệm chi phí trong vận hành. Một số công nghệ quan trọng đóng vai trò then chốt trong quá trình chuyển đổi này bao gồm:
Digital Twin (Bản sao kỹ thuật số): là mô hình số hóa chính xác của sản phẩm, quy trình hoặc hệ thống thực tế, cho phép doanh nghiệp mô phỏng, giám sát và phân tích các hoạt động trong môi trường ảo trước khi áp dụng vào thực tế. Bằng cách sử dụng dữ liệu từ các cảm biến và hệ thống kết nối, Digital Twin tạo ra một bản sao kỹ thuật số có thể phản ánh chính xác các điều kiện hoạt động, hiệu suất và các yếu tố khác của đối tượng thực. Điều này giúp doanh nghiệp thử nghiệm và tối ưu hóa thiết kế, phát hiện sự cố tiềm ẩn và cải tiến quá trình bảo trì, từ đó giảm thiểu rủi ro và chi phí, đồng thời nâng cao hiệu suất sản xuất. Digital Twin được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ sản xuất công nghiệp, xây dựng, vận tải, đến quản lý đô thị và chăm sóc sức khỏe. Kết quả khảo sát cho thấy, hơn 40% các doanh nghiệp dự định áp dụng công nghệ này trong 5 năm tới.
Số hóa còn tạo ra khả năng dự đoán và ra quyết định thông minh hơn, nhờ vào các công nghệ phân tích dự báo như bảo trì dự đoán (Predictive Maintenance - PdM). Các doanh nghiệp có thể chủ động phát hiện các vấn đề tiềm ẩn trong hệ thống sản xuất, từ đó có kế hoạch bảo trì hợp lý, giảm thiểu thời gian ngừng máy và tăng độ tin cậy của các quá trình.
Các công nghệ số hóa chính
Nhà máy số hóa có thể sử dụng nhiều công nghệ tiên tiến để cải thiện hiệu suất sản xuất và tối ưu hóa các quá trình. Các công nghệ này giúp tăng cường tính linh hoạt, giảm thiểu sai sót và tiết kiệm chi phí trong vận hành. Một số công nghệ quan trọng đóng vai trò then chốt trong quá trình chuyển đổi này bao gồm:
Digital Twin (Bản sao kỹ thuật số): là mô hình số hóa chính xác của sản phẩm, quy trình hoặc hệ thống thực tế, cho phép doanh nghiệp mô phỏng, giám sát và phân tích các hoạt động trong môi trường ảo trước khi áp dụng vào thực tế. Bằng cách sử dụng dữ liệu từ các cảm biến và hệ thống kết nối, Digital Twin tạo ra một bản sao kỹ thuật số có thể phản ánh chính xác các điều kiện hoạt động, hiệu suất và các yếu tố khác của đối tượng thực. Điều này giúp doanh nghiệp thử nghiệm và tối ưu hóa thiết kế, phát hiện sự cố tiềm ẩn và cải tiến quá trình bảo trì, từ đó giảm thiểu rủi ro và chi phí, đồng thời nâng cao hiệu suất sản xuất. Digital Twin được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ sản xuất công nghiệp, xây dựng, vận tải, đến quản lý đô thị và chăm sóc sức khỏe. Kết quả khảo sát cho thấy, hơn 40% các doanh nghiệp dự định áp dụng công nghệ này trong 5 năm tới.
Công nghệ Digital Twin tạo ra bản sao kỹ thuật số của các vật thể, quá trình và môi trường vật lý, được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp
Cobot (robot cộng tác): là loại robot được thiết kế để làm việc cùng con người trong cùng một không gian làm việc mà không cần đến hàng rào bảo vệ an toàn như các robot công nghiệp truyền thống. Khác với các robot tự động hóa lớn thường làm việc độc lập, cobot được trang bị các cảm biến và công nghệ an toàn, cho phép nhận biết sự hiện diện của con người và tránh va chạm, đảm bảo môi trường làm việc an toàn. Ví dụ, Magna Steyr tại Áo đã triển khai các robot tự động cùng làm việc với công nhân để tăng tính linh hoạt và giảm bớt các tác vụ đơn điệu. Nhà máy Magna Steyr sử dụng các cobot để hỗ trợ công nhân trong những công việc lặp đi lặp lại và tốn sức, như lắp ráp linh kiện và kiểm tra chất lượng sản phẩm. Các cobot này có khả năng làm việc an toàn bên cạnh con người, không cần đến hàng rào bảo vệ là nhờ vào các cảm biến tích hợp giúp phát hiện và tránh va chạm.
Cobot Sebastian của Magna có chức năng tự động dừng để mọi người có thể làm việc bên cạnh nó một cách an toàn
Thực tế ảo và tăng cường (AR/VR): AR/VR là hai công nghệ tiên tiến mang lại những trải nghiệm hình ảnh tương tác và sống động cho người dùng. Thực tế ảo (VR) tạo ra môi trường ảo hoàn toàn tách biệt, cho phép người dùng tương tác với các đối tượng và quá trình giả lập qua thiết bị như kính VR. Công nghệ này thường dùng để đào tạo, mô phỏng sản xuất và thiết kế sản phẩm, giúp thử nghiệm các kịch bản mà không cần mô hình thực. Thực tế tăng cường (AR) bổ sung thông tin ảo lên thế giới thực, hỗ trợ qua thiết bị như kính thông minh hoặc điện thoại, giúp người dùng thao tác dễ dàng hơn. AR đặc biệt hữu ích trong sản xuất, bảo trì và đào tạo để hướng dẫn trực tiếp cho công nhân ngay tại hiện trường. Để hỗ trợ công nhân trong việc kiểm tra lỗi và nâng cao độ chính xác trong quy trình sản xuất, Công ty Fujitsu tại Đức đã sử dụng các hệ thống VR để đào tạo nhân viên và tối ưu hóa quy trình lắp ráp, giúp giảm thời gian và chi phí đào tạo.
VR mang đến cho khách hàng những trải nghiệm về công nghệ xe hơi
Chiến lược triển khai nhà máy số hóa
Để thành công trong việc chuyển đổi số, các công ty cần xây dựng chiến lược rõ ràng và toàn diện. Điều này bao gồm việc định nghĩa mục tiêu số hóa, lựa chọn công nghệ phù hợp và đảm bảo các hệ thống này hoạt động hiệu quả khi kết hợp cùng nhau. Một số bước quan trọng trong chiến lược cần lưu ý gồm:
Triển khai thí điểm: Các dự án thí điểm giúp đánh giá tính khả thi của các công nghệ số mới và tạo sự đồng thuận từ các CBNV. Nokia, với dự án "Nhà máy thông minh" đã thực hiện các thử nghiệm ban đầu để tối ưu hóa quá trình và tích hợp các công nghệ mới vào hệ thống sản xuất.
Phát triển năng lực phân tích dữ liệu: Dữ liệu là yếu tố cốt lõi giúp các nhà máy số hóa đưa ra quyết định thông minh và tối ưu hóa quy trình. Các công ty cần trang bị khả năng thu thập, xử lý và phân tích dữ liệu để duy trì lợi thế cạnh tranh. Theo khảo sát, 60% các doanh nghiệp hiện đã sử dụng dữ liệu lớn để theo dõi hiệu suất và dự đoán các sự cố tiềm ẩn.
Những thách thức trong quá trình số hóa
Mặc dù mang lại nhiều lợi ích, việc xây dựng nhà máy số hóa không phải không có thách thức. Một số vấn đề chính mà các công ty đối mặt bao gồm:
Thiếu tầm nhìn và văn hóa số: Sự chậm trễ trong việc chấp nhận công nghệ số hóa phần lớn bắt nguồn từ việc thiếu tầm nhìn chiến lược và môi trường văn hóa số trong doanh nghiệp. Khoảng 52% các doanh nghiệp thừa nhận rằng họ cần phát triển một nền văn hóa số vững mạnh để thúc đẩy quá trình chuyển đổi số.
Khó khăn trong tìm kiếm và đào tạo nhân sự: Việc tuyển dụng và giữ chân các nhân viên có kỹ năng số hóa là một trong những thách thức lớn nhất. Để giải quyết vấn đề này, các công ty cần hợp tác chặt chẽ với các cơ sở đào tạo để xây dựng các chương trình đào tạo phù hợp. Theo khảo sát, 89% doanh nghiệp kỳ vọng sẽ tuyển dụng thêm nhân sự có trình độ chuyên môn cao để vận hành các hệ thống số hóa.
Chi phí đầu tư cao: Mặc dù lợi ích từ số hóa là rõ ràng, các công ty vẫn cần đầu tư lớn ban đầu vào hạ tầng và đào tạo. Tuy nhiên, các chuyên gia cho rằng chi phí này sẽ được bù đắp bằng những lợi ích kinh tế và hiệu suất mà nhà máy số mang lại. Khoảng 48% các doanh nghiệp dự kiến sẽ hoàn vốn từ các khoản đầu tư số hóa trong vòng 2 đến 5 năm.
Nhà máy số hóa là xu hướng tất yếu trong tương lai của ngành sản xuất. Với sự phát triển của các công nghệ tiên tiến, doanh nghiệp có thể tận dụng các giải pháp số để nâng cao hiệu quả, linh hoạt và tính bền vững trong sản xuất. Để thành công, doanh nghiệp cần một chiến lược số hóa toàn diện, đầu tư vào công nghệ phù hợp và không ngừng nâng cao trình độ nhân lực để đáp ứng những yêu cầu mới trong môi trường sản xuất số. Ngoài ra, doanh nghiệp cũng cần sẵn sàng đối mặt với những thách thức, nhưng với một tầm nhìn đúng đắn và chiến lược hợp lý, số hóa sẽ mang lại những cơ hội lớn để phát triển và duy trì lợi thế cạnh tranh trên thị trường toàn cầu.
Để thành công trong việc chuyển đổi số, các công ty cần xây dựng chiến lược rõ ràng và toàn diện. Điều này bao gồm việc định nghĩa mục tiêu số hóa, lựa chọn công nghệ phù hợp và đảm bảo các hệ thống này hoạt động hiệu quả khi kết hợp cùng nhau. Một số bước quan trọng trong chiến lược cần lưu ý gồm:
Triển khai thí điểm: Các dự án thí điểm giúp đánh giá tính khả thi của các công nghệ số mới và tạo sự đồng thuận từ các CBNV. Nokia, với dự án "Nhà máy thông minh" đã thực hiện các thử nghiệm ban đầu để tối ưu hóa quá trình và tích hợp các công nghệ mới vào hệ thống sản xuất.
Phát triển năng lực phân tích dữ liệu: Dữ liệu là yếu tố cốt lõi giúp các nhà máy số hóa đưa ra quyết định thông minh và tối ưu hóa quy trình. Các công ty cần trang bị khả năng thu thập, xử lý và phân tích dữ liệu để duy trì lợi thế cạnh tranh. Theo khảo sát, 60% các doanh nghiệp hiện đã sử dụng dữ liệu lớn để theo dõi hiệu suất và dự đoán các sự cố tiềm ẩn.
Những thách thức trong quá trình số hóa
Mặc dù mang lại nhiều lợi ích, việc xây dựng nhà máy số hóa không phải không có thách thức. Một số vấn đề chính mà các công ty đối mặt bao gồm:
Thiếu tầm nhìn và văn hóa số: Sự chậm trễ trong việc chấp nhận công nghệ số hóa phần lớn bắt nguồn từ việc thiếu tầm nhìn chiến lược và môi trường văn hóa số trong doanh nghiệp. Khoảng 52% các doanh nghiệp thừa nhận rằng họ cần phát triển một nền văn hóa số vững mạnh để thúc đẩy quá trình chuyển đổi số.
Khó khăn trong tìm kiếm và đào tạo nhân sự: Việc tuyển dụng và giữ chân các nhân viên có kỹ năng số hóa là một trong những thách thức lớn nhất. Để giải quyết vấn đề này, các công ty cần hợp tác chặt chẽ với các cơ sở đào tạo để xây dựng các chương trình đào tạo phù hợp. Theo khảo sát, 89% doanh nghiệp kỳ vọng sẽ tuyển dụng thêm nhân sự có trình độ chuyên môn cao để vận hành các hệ thống số hóa.
Chi phí đầu tư cao: Mặc dù lợi ích từ số hóa là rõ ràng, các công ty vẫn cần đầu tư lớn ban đầu vào hạ tầng và đào tạo. Tuy nhiên, các chuyên gia cho rằng chi phí này sẽ được bù đắp bằng những lợi ích kinh tế và hiệu suất mà nhà máy số mang lại. Khoảng 48% các doanh nghiệp dự kiến sẽ hoàn vốn từ các khoản đầu tư số hóa trong vòng 2 đến 5 năm.
Nhà máy số hóa là xu hướng tất yếu trong tương lai của ngành sản xuất. Với sự phát triển của các công nghệ tiên tiến, doanh nghiệp có thể tận dụng các giải pháp số để nâng cao hiệu quả, linh hoạt và tính bền vững trong sản xuất. Để thành công, doanh nghiệp cần một chiến lược số hóa toàn diện, đầu tư vào công nghệ phù hợp và không ngừng nâng cao trình độ nhân lực để đáp ứng những yêu cầu mới trong môi trường sản xuất số. Ngoài ra, doanh nghiệp cũng cần sẵn sàng đối mặt với những thách thức, nhưng với một tầm nhìn đúng đắn và chiến lược hợp lý, số hóa sẽ mang lại những cơ hội lớn để phát triển và duy trì lợi thế cạnh tranh trên thị trường toàn cầu.
GIC Việt Nam tổng hợp
