Thay vì phải xuống kiểm tra trực tiếp từng dây chuyền sản xuất và ghi chép thông số trên giấy, một ngày làm việc bình thường của các kỹ sư tại Nhà máy GE Hải Phòng thuộc Tập đoàn General Electric bắt đầu bằng việc đọc các báo cáo được tổng hợp từ hệ thống phòng điều khiển trung tâm với dữ liệu chi tiết đến từng cánh tay robot hàn. Hệ thống phân tích này nhanh chóng cho biết máy nào đang hoạt động tốt, máy nào ở tình trạng sản phẩm bị chậm, cũng như nguyên nhân là do đâu (đang chờ vật tư, đang bảo trì….) cũng như gợi ý giải pháp phù hợp nhất.
Tại bộ phận kho, số liệu về lượng dự trữ của hàng nghìn mã linh kiện cũng được tự động cập nhật và tải lên hệ thống toàn cầu của Tập đoàn General Electric, các nhân viên từ bất kỳ nơi nào trên thế giới đều có thể truy cập, phân tích dữ liệu để ra quyết định phù hợp, đảm bảo nhu cầu vật tư tại GE Hải Phòng luôn được đáp ứng kịp thời và chuỗi cung ứng toàn cầu của Tập đoàn không bị gián đoạn.
Trong khi đó, hàng nghìn cảm biến công nghệ cao tại mọi ngóc ngách nhà máy lặng lẽ thu thập các dữ liệu theo thời gian thực, chuyển đến các phần mềm để tổng hợp và đưa ra các đề xuất tối ưu hóa hoạt động toàn nhà máy, loại bỏ tối đa lao động thủ công của con người trong các khâu trung gian.
Nhờ vậy, Nhà máy GE Hải Phòng đã tiết kiệm tới 30% thời gian hoàn tất đơn hàng, giảm lượng hàng tồn kho tới 20%, nâng cao năng suất thêm 15% và hiệu suất tổng thể tăng 25%. Nhà máy GE Hải Phòng hiện là một trong 7 “nhà máy thông minh” của Tập đoàn General Electric trên toàn cầu.
Nhà máy thông minh hiện là xu hướng phát triển chủ đạo của ngành sản xuất thế giới trong thời gian gần đây với sự xuất hiện ngày càng nhiều nhà máy mới tại Hoa Kỳ, Trung Quốc, Thái Lan, Mexico… Với yếu tố cốt lõi là tận dụng các đột phá công nghệ số như Internet Vạn vật (IoT), Dữ liệu lớn (Big Data), Trí tuệ nhân tạo (AI)…, nhà máy thông minh đánh dấu bước nhảy vọt từ nhà máy tự động hóa truyền thống 3.0 sang nhà máy 4.0 nơi hệ thống máy móc, cảm biến, dữ liệu, con người… được kết nối Internet, đồng bộ với nhau qua hệ thống để đưa ra các quyết định sản xuất hiệu quả.
Trong nhà máy thông minh, các hệ thống cảm biến, robot thông minh ở nhiều cấp độ liên tục thu thập và số hóa các dữ liệu thô từ các khâu trong sản xuất - kinh doanh. Các dữ liệu rời rạc này được cập nhập tức thời lên hệ thống điện toán đám mây tạo ra luồng dữ liệu lớn. Luồng dữ liệu tiếp tục được tự động xử lý bởi các phần mềm chuyên dụng, được tích hợp đồng bộ và có khả năng đưa ra các dự báo như Quản lý Vòng đời Sản phẩm (MPL), Hoạch định sản xuất (MES), Quản trị nguồn lực doanh nghiệp (ERP), Nhà kho Thông minh (AS/RS)…
Kết quả đầu ra sẽ giúp con người gần như có thể kiểm soát hoàn toàn, tức thời toàn bộ hoạt động sản xuất của nhà máy và chủ động lường trước các thách thức trong vận hành, nhờ vậy có phương án tối ưu hóa năng suất. Thực tiễn cho thấy các nhà máy thông minh đã thể hiện vượt trội năng lực duy trì sản xuất linh hoạt trong tình trạng chuỗi cung ứng toàn cầu bị tắc nghẽn nghiêm trọng dưới tác động của đại dịch Covid-19.
Ngoài việc đáp ứng vượt trội các biến động từ nhà cung cấp, việc kết nối đồng bộ các bộ phận trong nhà máy thông minh còn giúp giải đáp nhanh chóng các câu hỏi về phát triển sản phẩm mới: thời gian, cách thức tích hợp sản xuất hiệu quả, kế hoạch tương tác với hệ thống cung ứng… Mở rộng ra, việc kết nối dữ liệu với các khách hàng còn cho phép nhà máy thông minh nhanh chóng điều chỉnh các thông số sản phẩm phù hợp với phản ứng thị trường, từ đó nâng cao sự hài lòng của khách hàng.
Đơn cử, Black & Decker, tập đoàn sản xuất công cụ máy hàng đầu thế giới, đã áp dụng mô hình nhà máy thông minh tại Reynosa (Mexico). Với mục tiêu tăng cường khả năng kiểm soát chất lượng sản phẩm, Black & Decker đã kết hợp các giải pháp về định vị thời gian thực cùng các cảm biến Internet Vạn vật để theo dõi hành trình của các nguyên vật liệu trong nhà máy cũng như các công đoạn cho tới thành phẩm.
Nhờ đó, các quản đốc vừa tiết giảm được công sức phải bỏ ra để quản lý nguyên vật liệu, chất lượng thành phẩm vừa giảm tới 16% lượng hàng lỗi. Đồng thời, nhà máy dễ dàng quản lý các dây chuyền để đưa ra các quyết định thời gian thực về tốc độ sản xuất, theo dõi được năng suất lao động của công nhân và dự báo trước lịch bảo dưỡng của dây chuyền. Nhà máy Reynosa đã ghi nhận mức tăng tới 10% về hiệu suất sử dụng lao động và nguyên vật liệu.
Theo nghiên cứu của Hãng Tư vấn Deloitte (Hoa Kỳ), việc ứng dụng nhà máy thông minh đã giúp tăng trung bình 12% năng suất lao động của công nhân, 11% hiệu suất nhà máy và 10% tổng sản phẩm đầu ra. Hãng Nghiên cứu tư vấn kinh tế Frontier Economics (Anh) cũng cho biết các ứng dụng trí tuệ nhân tạo có thể giúp tăng trưởng lợi nhuận tới 38% cho ngành sản xuất vào năm 2035. Lương thực, thực phẩm, hàng tiêu dùng, may mặc là những lĩnh vực có tính đa dạng về sản phẩm, có điều kiện thuận lợi để những nhà máy thông minh được ứng dụng và phát huy những đặc tính ưu việt của chúng.
Đặc biệt, thực tế cho thấy việc tối ưu hóa nhà máy giúp cắt giảm số việc làm thừa tại các khâu trung gian, giản đơn nhưng lại mở ra các cơ hội việc làm mới cho con người tại những vị trí kiểm soát hoặc tham gia những công đoạn có giá trị gia tăng cao.
Các doanh nghiệp đang vận hành nhà máy thông minh đều thừa nhận con người vẫn đóng vai trò không thể thay thế trong việc đưa ra những ý tưởng mới về sản phẩm, quy trình. Bởi vậy, các sáng kiến về nhà máy thông minh vẫn luôn theo hướng tiếp cận lấy con người làm trung tâm, nhằm hỗ trợ và cải thiện năng suất lao động.
Nhà máy thông minh ra đời để giải quyết hoàn toàn hạn chế của các nhà máy truyền thống - vấn đề luôn khiến nhiều doanh nghiệp đau đầu tìm lời giải:
- Mọi quá trình sản xuất đều phụ thuộc vào con người;
- Luồng thông tin không thông suốt, dễ bị đứt gãy ở các tầng quản lý (chiến lược, hoạch định nguồn nhân lực và vận hành sản xuất);
- Dữ liệu thường xuyên thiếu hụt, chất lượng thông tin không chính xác, khó kiểm chứng khiến nhà quản trị khó phân tích, khó đưa ra được các quyết định kịp thời…;
Từ khi nhà máy thông minh xuất hiện, những vấn đề trên hoàn toàn được giải quyết và còn mang đến nhiều lợi ích đột phá mà nhà máy sản xuất truyền thống khó có thể đạt được.
Dưới đây là một số hình ảnh tại Nhà máy GE Hải Phòng - một trong 7 “nhà máy thông minh” của Tập đoàn General Electric trên toàn cầu.
Toàn bộ hệ thống máy móc trong Nhà máy GE Hải Phòng đều được kết nối với hệ thống dữ liệu chung, cho phép kỹ sư vận hành dễ dàng “nhìn thấy” trạng thái, hiệu suất máy móc, phát hiện được các nút thắt của sản xuất từ đó có những cải tiến phù hợp để nâng cao không chỉ năng suất cục bộ của một máy móc mà cả hiệu suất toàn bộ hệ thống.
Hệ thống phần mềm phân tích dữ liệu tại Nhà máy GE Hải Phòng cho phép tính toán chính xác lượng vật tư cần thiết cho từng vị trí sản xuất tại từng thời điểm, đảm bảo quá trình sản xuất diễn ra liên tục.
Dữ liệu được thu thập theo thời gian thực giúp người điều hành nhanh chóng xác định chính xác nguồn phát sinh sự cố cũng như giải pháp khắc phục phù hợp nhằm đảm bảo hoạt động sản xuất diễn ra thông suốt. Không chỉ vậy, những tiến bộ trong Trí tuệ nhân tạo cho phép hệ thống máy móc “học dần” cách kiểm soát qua các sự cố phát sinh, từ đó có năng lực dự báo và tự có biện pháp phòng ngừa trong tương lai.
Với dữ liệu lớn xuyên suốt chuỗi cung ứng, Nhà máy GE Hải Phòng có thể dự đoán được các nhu cầu về đơn hàng, chủ động điều phối sản xuất các đơn hàng theo thứ tự ưu tiên hoặc theo mức độ tồn kho… đảm bảo giao hàng đúng hạn, đầy đủ, đạt tiêu chuẩn cho mọi đơn hàng, nâng cao uy tín của đơn vị.
Toàn bộ dữ liệu kho tại Nhà máy GE Hải Phòng đều được cập nhật theo thời gian thực lên hệ thống toàn cầu của Tập đoàn General Electric, các nhân viên từ bất kỳ nơi nào trên thế giới có thể truy cập, phân tích dữ liệu để ra quyết định phù hợp, đảm bảo hoạt động của chuỗi cung ứng toàn cầu của tập đoàn.
