Sản xuất thông minh: Cơ hội để Việt Nam tiếp cận trong bối cảnh CMCN 4.0

Sản xuất thông minh - trụ cột của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4

Vào khoảng năm 1990, thuật ngữ sản xuất thông minh được xuất hiện, cũng với việc phát hành và xuất bản chính thức "Tạp chí Sản xuất Thông minh" (Journal of Intelligent Manufacturing) và cuốn sách "Hệ thống Sản xuất Thông minh" (Intelligent Manufacturing Systems). Tạp chí sản xuất thông minh là diễn đàn quốc tế duy nhất cho các nhà phát triển hệ thống sản xuất thông minh.

Sản xuất thông minh tích hợp các thiết bị sản xuất với các cảm biến dựa trên nền tảng điện toán, truyền thông, mô hình hóa dữ liệu, điều khiển, mô phỏng và kỹ thuật dự đoán... Với các công nghệ "hệ thống thực ảo", internet vạn vật, điện toán đám mây, điện toán phục vụ, trí tuệ nhân tạo và khoa học dữ liệu... sản xuất thông minh chính thức trở thành trụ cột quan trọng của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4.

Doanh nghiệp áp dụng mô hình, công cụ, giải pháp sản xuất thông minh trở thành doanh nghiệp sản xuất thông minh. 

Mô hình doanh nghiệp sản xuất thông minh gồm hai lớp cơ bản (lớp thiết bị sản xuất - hay còn gọi là "hệ thống sản xuất thực") và lớp không gian mạng (hay còn gọi là "hệ thống sản xuất ảo"), được liên kết bởi lớp giao diện. Lớp thiết bị sản xuất có thể có mức độ thông minh riêng, nhưng mức độ thông minh toàn hệ thống sản xuất thông minh của doanh nghiệp được quyết định bởi lớp không gian mạng.

Do đó, Việt Nam cần thời gian để nghiên cứu, triển khai và áp dụng các yếu tố của sản xuất thông minh để có những thành tựu quan trọng trong phát triển nền sản xuất. Theo kinh nghiệm tiếp cận của các nước đang phát triển và mới nổi như Ấn Độ, Malaysia, Thái Lan… việc đầu tư vào công nghệ và tích hợp với con người là nền tảng đầu tiên cho sự phát triển của trình độ sản xuất.

Thứ nhất, là sự quan tâm của Đảng, Nhà nước và Chính phủ. Ngay từ Văn kiện Đại hội IX (2001), Đảng ta đã nhận định: "Kinh tế tri thức có vai trò ngày càng nổi bật trong quá trình phát triển lực lượng sản xuất". Tiếp đến là các Đại hội X (2006), Đại hội XI (2011), Đại hội XII (2016), Đảng ta nhấn mạnh vai trò của kinh tế trí thức và cho rằng Việt Nam phải vươn lên trình độ tiên tiến thế giới, "lấy khoa học, công nghệ, trí thức và nguồn nhân lực chất lượng cao làm động lực chủ yếu" của nền kinh tế.

Nghị quyết Bộ Chính trị Khóa XII còn nêu rõ: "Phải sớm xây dựng chiến lược tiếp cận và chủ động tham gia cuộc Cách mạng Công nghiệp 4.0". Nghị quyết 23 Ban Chấp hành Trung ương Đảng về Chiến lược phát triển Công nghiệp Việt Nam đến năm 2030 tầm nhìn đến 2045 khẳng định: Việt Nam phải "tận dụng hiệu quả lợi thế của nước đi sau trong công nghiệp hóa, để có cách tiếp cận, 'đi tắt, đón đầu' một cách hợp lý trong phát triển các ngành công nghiệp".

Các quan điểm, chủ trương, đường lối nêu trên của Đảng ta là rất quan trọng trong thời kỳ mới phát triển đất nước. Cụ thể hóa các chủ trương, chính sách của Đảng và Nhà nước, Chính phủ đã ban hành nhiều văn bản thúc đẩy công nghiệp 4.0 và sản xuất thông minh.  

Chính phủ tập trung phát triển hạ tầng công nghệ thông tin, ưu tiên phát triển công nghiệp công nghệ số, nông nghiệp thông minh, du lịch thông minh, đô thị thông minh, thúc đẩy hệ sinh thái khởi nghiệp sáng tạo, cải cách giáo dục và dạy nghề, đào tạo nguồn nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thế công nghệ sản xuất mới.

Bên cạnh đó, Chính phủ cũng thường xuyên đề cập đến nhiều vấn đề liên quan đến cải tiến công nghệ, đổi mới công nghệ trong mọi lĩnh vực của cuộc sống ở mọi khu vực công và tư tại Việt Nam. Chính phủ luôn khuyến khích đưa sự tiến bộ của các công nghệ vào tự động hóa, đặc biệt trong thời gian gần đây, số hóa nền kinh tế hay nói cách khác là chuyển đổi số là một trong các mục tiêu ưu tiên của Chính phủ.

Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ đã phê duyệt Chương trình khoa học và công nghệ trọng điểm cấp quốc gia giai đoạn đến năm 2025: Hỗ trợ nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ của công nghiệp 4.0 (theo Quyết định số 2813/QĐ-BKHCN ngày 27 tháng 9 năm 2018). Chương trình đặt ra mục tiêu: nghiên cứu ứng dụng, phát triển và chuyển giao một số công nghệ chủ chốt của công nghiệp 4.0 mà Việt Nam có lợi thế để tạo ra các sản phẩm phục vụ phát triển kinh tế - xã hội, đảm bảo quốc phòng, an ninh; hỗ trợ thí điểm đổi mới một số mô hình quản trị, sản xuất - kinh doanh của doanh nghiệp trong một số lĩnh vực chủ chốt theo hướng chuyển đổi số.

Theo báo cáo của các tổ chức uy tín trên thế giới, quyết tâm chuyển đổi số mạnh mẽ sẽ giúp các nước đang phát triển, trong đó có thể giúp Việt Nam tăng năng suất lao động từ 30 đến 40%, góp 20 đến 30% trong tăng trưởng GDP, tránh được bẫy thu nhập trung bình.

Thứ hai, sự trang bị đầy đủ kiến thức, đặc biệt là ở cấp quản lý và các nhà hoạch định chính sách. Đây được xác định là lợi thế lớn của Việt Nam để thực hiện tích hợp công nghệ nhằm tạo ra tự động hóa trên nền tảng công nghệ thông tin trong các ngành sản xuất ở Việt Nam.

Việt Nam đã có các chính sách có liên quan trực tiếp và gián tiếp phát triển công nghệ cao, công nghiệp 4.0 như: Đề án "Thanh toán không dùng tiền mặt" của Ngân hàng Nhà nước; "Số hóa" của Bộ Thông tin và Truyền thông; "Đổi mới công nghệ" của Bộ Khoa học & Công nghệ…

Việt Nam cần sự thích ứng các xu thế của cách mạng công nghiệp 4.0 và sản xuất thông minh, không chỉ để tăng tốc sản xuất mà còn tăng cường tăng trưởng kinh tế một cách mạnh mẽ. Việt Nam cần nắm bắt cơ hội để trở thành quốc gia hội nhập công nghệ, thay đổi tập quán trong sản xuất để mở rộng phạm vi sản xuất; tăng cường tự động hóa và trao đổi dữ liệu trong các công nghệ sản xuất để nâng cao năng suất, hiệu quả của nền sản xuất hiện nay.

Thứ ba, ý thức về sử dụng và áp dụng công nghệ thông tin ở Việt Nam khá cao. Đây là cơ hội tạo thêm việc làm trong sản xuất thông minh. Việt Nam đẩy mạnh ứng dụng các công nghệ số trong mọi lĩnh vực kinh tế - xã hội, đặc biệt đang tập trung vào một số ngành có lợi thế như du lịch, nông nghiệp, tài chính, ngân hàng và logistics…

Thứ tư, mức độ hội nhập quốc tế cao về khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và thương mại-đầu tư.

Bên cạnh các chương trình khoa học và công nghệ trọng điểm cấp nhà nước, các chương trình quốc gia về khoa học và công nghệ, Việt Nam đang triển khai chương trình tìm kiếm chuyển giao công nghệ từ nước ngoài, chương trình hợp tác nghiên cứu song phương, đa phương về khoa học và công nghệ. Việt Nam tham gia ký kết nhiều hiệp định thương mại tự do (FTA) thể hiện sự chủ động hội nhập quốc tế sâu rộng trong tiến trình tự do hóa thương mại khu vực và thế giới. Do vậy, Việt Nam có độ mở rất lớn trong nỗ lực nắm bắt sản xuất thông minh.

Các trụ cột trong sản xuất thông minh

Về cơ bản, sản xuất thông minh có 6 trụ cột chính là (1) quy trình và công nghệ sản xuất, (2) vật liệu, (3) dữ liệu, (4) kỹ thuật dự đoán, (5) tính bền vững, (6) chia sẻ tài nguyên và kết nối mạng.

Trụ cột 1: Quy trình và công nghệ sản xuất

Trong hệ thống sản xuất thông minh, quy trình và công nghệ sản xuất sẽ được tích hợp nhiều hơn. Ví dụ: việc tích hợp các vật liệu mới, quy trình thiết kế sản phẩm và quy trình sản xuất sẽ dẫn đến việc hình thành và phát triển một loại thuốc mới, thiết bị mới và quy trình, công nghệ sản xuất thuốc và thiết bị đó. Sản xuất 3D một ví dụ về công nghệ mới thúc đẩy sự phát triển của các vật liệu mới, tác động đến việc thiết kế và sản xuất các sản phẩm, mở ra cánh cửa cho các ứng dụng mới như sản xuất sinh học (biomanufacturing).

Trụ cột 2: Vật liệu

Vật liệu thông minh và các sản phẩm thông minh sẽ được hình thành và đi theo con đường phát triển riêng. Sản xuất thông minh là con đường phát triển cho tất cả các loại vật liệu, bao gồm: vật liệu hữu cơ, vật liệu sinh học và các vật liệu khác cần thiết để sản xuất các sản phẩm trong tương lai. Một số vật liệu mới sẽ hình thành với các quy trình mới trong sản xuất thông minh. 

Trụ cột 3: Dữ liệu

Trong sản xuất thông minh, việc thu thập dữ liệu lớn hơn từ nhiều nguồn khác nhau, từ đặc tính vật liệu và từ thông số của khách hàng, nhà cung cấp đóng vai trò hết sức quan trọng. Dữ liệu sẽ được sử dụng hiệu quả cho tất cả hoạt động sản xuất của doanh nghiệp từ nhà máy, mạng lưới cung cấp, cửa hàng, chuỗi cung ứng… và xây dựng các mô hình dự đoán. Bên cạnh đó, dữ liệu là nguồn tốt nhất để lưu dữ các kiến thức cũ, khai thác các kiến thức mới liên quan đến sản xuất.

Trụ cột 4: Kỹ thuật dự đoán

Kỹ thuật dự đoán là một trong những bổ sung mới nhất vào hệ thống các giải pháp hỗ trợ sản xuất, qua đó, thay vì "phản ứng" các doanh nghiệp sẽ "dự đoán" và chủ động có giải pháp xử lý vấn đề. Theo truyền thống, các ngành công nghiệp sản xuất tập trung vào việc sử dụng dữ liệu để phân tích, giám sát và kiểm soát quá trình sản xuất. Ví dụ: phân tích năng suất, giám sát quá trình và kiểm soát chất lượng.

Các công cụ nâng cao năng suất chất lượng của doanh nghiệp tập trung phân tích dữ liệu của doanh nghiệp, qua đó đưa ra các giải pháp có tác động lớn, nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm và dịch vụ hiện tại của doanh nghiệp. Tuy nhiên, phần lớn các giải pháp truyền thống đều chỉ tập trung vào các công cụ, giải pháp để xử lý vấn đề của quá khứ và hiện tại, chưa có công cụ, giải pháp để dự đoán và xử lý các vấn đề tương lai của các quy trình và hệ thống sản xuất.

Kỹ thuật dự đoán đưa ra các "mô hình số" (Digital Models) để dự đoán các vấn đề sản xuất của doanh nghiệp trong tương lai. Những mô hình như vậy sẽ cho phép khám phá "các không gian trong tương lai" trong đó có sự tồn tại của công nghệ hiện có và các công nghệ mới chưa từng thấy trước đây.

Đó có thể là các mô hình có phạm vi giới hạn (ví dụ: "mô hình số" về chuỗi cung ứng) hoặc mô hình tích hợp nhiều hệ thống (ví dụ: "mô hình số" về tích hợp năng suất, chất lượng sản phẩm, năng lượng và vận chuyển) để hỗ trợ các quyết định liên quan đến sản xuất trong tương lai, đáp ứng yêu cầu của thị trường.

Trụ cột 5: Tính bền vững

Tính bền vững có tầm quan trọng hàng đầu trong sản xuất thông minh. Mục tiêu của tính bền vững là giải quyết triệt để các vấn đề của vật liệu, quy trình sản xuất, năng lượng và chất ô nhiễm sinh ra trong quá trình sản xuất. Tính bền vững của sản suất thông minh được thể hiện trong sản phẩm và thị trường.

Các sản phẩm và quy trình được thực hiện theo các tiêu chí bền vững sẽ mang lại nhiều lợi ích cho doanh nghiệp. Thiết kế sản phẩm có tính bền vững sẽ thúc đẩy sản xuất của doanh nghiệp và ngược lại, xây dựng quy trình sản xuất bền vững sẽ tác động đến thiết kế sản phẩm có tính bền vững.

Tính bền vững không chỉ thể hiện ở sản phẩm được sản xuất, mà còn thể hiện ở cách thức sản xuất. Ví dụ, đối với sản phẩm được tạo ra từ công nghệ in 3D: tính bền vững không chỉ thể hiện ở sản phẩm mà còn được thể hiện ở quy trình sản xuất in 3D, quy trình 20.

Trụ cột 6: Chia sẻ tài nguyên và kết nối mạng

Hệ thống sản xuất thông minh đang trở thành hệ thống kỹ thuật số và ảo. Trong khi quá trình sản xuất với máy móc, thiết bị và con người ở được thực hiện ở "hệ thống sản xuất thực", phần lớn các hoạt động sáng tạo và ra quyết định sẽ diễn ra trong "hệ thống sản xuất ảo".

Ở một góc độ nào đó, "hệ thống sản xuất ảo" là môi trường có tính minh bạch cao, do đó, các trang thiết bị sản xuất và tài sản trí tuệ của doanh nghiệp trong "hệ thống sản xuất thực" sẽ được bảo vệ. Sự tách biệt "hệ thống sản xuất thực" và "hệ thống sản xuất ảo" này sẽ cho phép doanh nghiệp sử dụng chung các nguồn lực tài nguyên.

Với quan điểm này, sản xuất thông minh sẽ được hưởng lợi trên cơ sở chia sẻ thiết bị sản xuất, phần mềm, chuyên môn và quan trọng nhất là không gian sáng tạo cho sản xuất. Tuy nhiên, việc chia sẻ không gian sáng tạo là thách thức. Việc áp dụng các nguyên tắc chia sẻ tài nguyên thông tin, dữ liệu như của Facebook và Wikipedia cho các lĩnh vực sản xuất khác nhau là không dễ dàng. Trong sản xuất thông minh, tất cả giao dịch chia sẻ tài nguyên sẽ được thực hiện chủ yếu trong "hệ thống sản xuất ảo" nhiều hơn trong "hệ thống sản xuất thực".

Có thể nói, vai trò của các nhà máy sản xuất tự động đã được chứng minh từ nhiều thập kỷ trước. Trong giai đoạn sắp tới, một số nhà máy thông minh sẽ được tự động hóa cao. Tuy nhiên, sản xuất thông minh không phải là về mức độ tự động hóa trong sản xuất; sản xuất thông minh là sự tự chủ, tiến hóa, mô phỏng và tối ưu hóa quá trình sản xuất của doanh nghiệp. Phạm vi mô phỏng và tối ưu hóa quá trình sản xuất sẽ phụ thuộc vào các dữ liệu và công cụ có sẵn của doanh nghiệp. Mức độ "thông minh" của một doanh nghiệp sản xuất sẽ được xác định theo mức độ ánh xạ của quá trình sản xuất của doanh nghiệp trong "hệ thống sản xuất thực" trên "hệ thống sản xuất ảo"./.