9 công nghệ sản xuất 4.0 làm thay đổi nền công nghiệp

Có thể thấy trong vài năm trở lại đây, nhu cầu ứng dụng các thành tựu công nghệ 4.0 của các doanh nghiệp sản xuất đang có chiều hướng gia tăng. Để có thể đáp ứng được nhu cầu này, các công nghệ sản xuất đang liên tục được ra mắt trên thị trường. Dưới đây là 9 công nghệ sản xuất 4.0 tiêu biểu làm thay đổi nền công nghiệp thế giới.

Một báo cáo của IDG về kinh doanh kỹ thuật số đã chỉ ra rằng, có đến 89% doanh nghiệp/tổ chức quan tâm đến việc ứng dụng các công nghệ thông tin vào hoạt động vận hành của mình. Chiếm phần lớn trong số các tổ chức doanh nghiệp này là các doanh nghiệp sản xuất.

Các doanh nghiệp này đều kỳ vọng các ứng dụng công nghệ kỹ thuật số có thể nâng cao năng suất sản xuất và đáp ứng được mong muốn của khách hàng. Bên cạnh đó, một vài nhà sản xuất khác hi vọng tổng chi phí sản xuất của doanh nghiệp sẽ giảm và chất lượng sản phẩm sẽ được cải thiện nhờ vào các giải pháp công nghệ. Nhiều lý do khác nhau được đưa ra để lý giải tại sao doanh nghiệp cần đến các giải pháp công nghệ mới nhất trong hoạt động sản xuất kinh doanh. Điều này cũng đồng nghĩa với việc, thị trường cung cấp các sản phẩm công nghệ hiện rất phong phú với rất nhiều ứng dụng được ra đời để đáp ứng được nhu cầu đa dạng của khách hàng. Dưới đây là 9 công nghệ mới nhất giúp chuyển đổi sản xuất công nghiệp từ cách thức cũ sang cách thức 4.0.

Internet vạn vật trong công nghiệp (IIoT) 

Internet vạn vật công nghiệp (IIoT) đề cập đến công nghệ mà trong đó một số lượng lớn máy móc và thiết bị trong một doanh nghiệp sản xuất được kết nối với Internet. IOT trong công nghiệp tập trung nhiều hơn vào việc cải thiện hiệu suất của một thiết bị, một bộ máy hoặc toàn bộ quy trình kinh doanh. Các phần mềm IoT công nghiệp thường liên quan đến việc xử lý dữ liệu quan trọng trong kinh doanh – nơi thất bại có thể gây ra tình huống khẩn cấp. Điều này đòi hỏi IIoT phải đáp ứng được hiệu suất cao, đảm bảo tính bảo mật, quyền riêng tư và hoạt động bền bỉ, liên tục.

Đặc biệt, trong triển khai mô hình nhà máy tính minh – xu hướng toàn cầu trong thời đại công nghiệp 4.0, IIOT đóng vai trò quan trọng trong tầng kết nối dữ liệu giúp gửi, nhận các thông số từ các thiết bị vật lý lên một không gian mạng riêng, đóng góp dữ liệu thu thập được cho các hệ thống quản lý để phân tích, đưa ra định hướng hoạt động. 

Trong vòng 4 năm tới, các chuyên gia kỳ vọng tổng giá trị IIoT dự kiến sẽ đạt mốc 12 tỷ đô la  đồng nghĩa với việc ảnh hưởng của IIOT sẽ ngày càng tăng trong ngành công nghiệp sản xuất.

Robotics

Trong sản xuất công nghiệp, robot thông minh được sử dụng để mở rộng phạm vi hỗ trợ sản xuất khi các hoạt động sản xuất ngày càng phức tạp và đòi hỏi các yêu cầu cao về thời gian và độ chính xác cao. Vài năm qua, vai trò của robot xử lý vật liệu đã được phân tích tương đối chi tiết, tuy nhiên vai trò của những robot đa năng như robot xã hội hoặc agribot (robot trong ngành nông nghiệp) vẫn cần được nghiên cứu thêm để đưa ra các ứng dụng mới cho doanh nghiệp. Với  mục tiêu là tự động hóa công nghiệp, robot sẽ tiếp tục góp phần chuyển đổi sản xuất công nghiệp trong tương lai gần.

Digital Twin – Bản sao kỹ thuật số 

Bất kì một nhà quản lý sản xuất nào cũng mong muốn có một phiên bản số của nhà máy để có thể tiến hành các thử nghiệm và đo đạc hiệu quả của chúng trước khi được đưa vào thực tế sản xuất. Digital Twin là giải đáp cho vấn đề này. Digital Twin là một bản sao kỹ thuật số của một vật thể thực tế, được tạo ra từ các luồng dữ liệu thu thập được từ các cảm biến gắn trong vật thể đó. Như vậy, bản sao số là hình ảnh phản chiếu song song của vật thể theo thời gian thực. Trong một số trường hợp, một bản sao số có thể được cài đặt để hiển thị cả tình trạng hiện tại và quá khứ của vật thể.
Trong trường hợp ứng dụng vào ngành công nghiệp sản xuất, công nghệ này sẽ mô phỏng trực quan theo định dạng 3D các thiết bị máy móc, và thậm chí của toàn bộ nhà xưởng. Nó cho phép tích hợp tất cả các công nghệ mới tiềm năng như IIoT, lập kế hoạch tự động ở trong môi trường kỹ thuật số.
Công nghệ Digital Twin đem lại lợi ích cho mọi bộ phận, từ quản lý phân xưởng, quản lý sản xuất, kỹ sư, cho đến quản lý chuỗi cung ứng, chuyên gia dữ liệu. Kết quả cuối cùng là quá trình thiết kế sản phẩm diễn ra nhanh hơn, sản phẩm có nhiều cải tiến hơn, và được đưa ra thị trường. Hiện nay, gã khổng lồ trong ngành hàng không như Boeing cũng đang ứng dụng công nghệ Bản sao kỹ thuật số – Digital Twin để tăng cường sức mạnh trong các hoạt động sản xuất công nghiệp của mình. 

Edge Computing – Điện toán biên 

Điện toán biên là một mô hình điện toán phân tán, đưa tính toán và lưu trữ dữ liệu đến gần vị trí thực địa hơn, để cải thiện thời gian phản hồi và tiết kiệm băng thông. Khái niệm điện toán biên tập trung vào phân cấp điện toán bằng cách cung cấp tài nguyên điện toán cho từng đơn vị xử lý hoặc nhiều thiết bị trong các khu vực sản xuất. Do đó, với edge computing, các doanh nghiệp  công nghiệp không còn cần phải truy cập vào đám mây hoặc trung tâm dữ liệu bên ngoài để phân tích dữ liệu do chính họ tạo ra, thời gian xử lý thông tin hay các vấn đề khác trong sản xuất cũng được tiết kiệm hơn rất nhiều.

Trên thực tế, công nghệ điện toán biên đang hỗ trợ tích cực cho các doanh nghiệp trong công cuộc đối phó với các thách thức về xử lý độ trễ tại các khu vực sản xuất. Khả năng tính toán trong công nghệ trên cũng giúp tăng cường tự động hóa và quy trình trong thời gian thực tại các cơ sở sản xuất công nghiệp.

Công nghệ 5G 

Thế hệ thứ năm của công nghệ không dây cho các mạng di động kỹ thuật số hiện đang được kỳ vọng sẽ đem lại hiệu quả đáng kinh ngạc trong việc giảm độ trễ xử lý dữ liệu trong các doanh nghiệp sản xuất công nghiệp. Các kết nối 5G dự kiến sẽ tạo nên “hiệu ứng cánh bướm” tích cực tới nền tảng IIoT, tự động hóa, điện toán biên và điện toán sương mù. Mạng 5G dự kiến sẽ hỗ trợ hàng triệu thiết bị trong một dặm vuông và cung cấp các gói dữ liệu với tốc độ nhanh hơn 100 lần so với công nghệ 4G.

Blockchain 

Với tỷ lệ áp dụng công nghệ tăng lên trong sản xuất đi kèm với những thách thức về bảo mật. Những thách thức này bao gồm từ việc bảo vệ các bộ dữ liệu lớn được tạo ra trong cơ sở sản xuất đến việc xác định tính toàn vẹn hoặc chất lượng của sản phẩm mà người tiêu dùng nhận được. Để giải quyết những thách thức này, các nhà sản xuất công nghiệp đang ngày càng chuyển sang sử dụng công nghệ Blockchain. 

Blockchain được đảm bảo nhờ cách thiết kế sử dụng hệ thống tính toán phân cấp với khả năng chịu lỗi byzantine cao. Vì vậy Blockchain thích hợp để ghi lại những sự kiện, hồ sơ y tế, xử lý giao dịch, công chứng, danh tính và chứng minh nguồn gốc. Việc này giúp xóa bỏ các hậu quả  khi dữ liệu bị thay đổi trong bối cảnh thương mại toàn cầu.

Blockchain đầu tiên được phát minh và thiết kế bới Satoshi Nakamoto vào năm 2008 và được hiện thực hóa vào năm sau đó như là một phần cốt lõi của Bitcoin, khi công nghệ blockchain đóng vai trò như là một cuốn sổ cái cho tất cả các giao dịch. Qua việc sử dụng mạng lưới ngang hàng và một hệ thống dữ liệu phân cấp, Bitcoin blockchain được quản lý tự động. Việc phát minh ra blockchain cho Bitcoin đã làm cho nó trở thành loại tiền tệ kỹ thuật số đầu tiên giải quyết được vấn đề double spending (chi tiêu gian lận khi 1 lượng tiền được dùng 2 lần). Công nghệ này của Bitcoin đã trở thành nguồn cảm hứng cho một loạt các ứng dụng khác.

Real – time Simulation Software (Phần mềm mô phỏng thời gian thực) 

Phần mềm thời gian thực (real-time software) là các chương trình giám sát/phân tích/điều khiển các sự kiện trong thế giới thực ngay khi nó xảy ra. Các thành tố của phần mềm mô phỏng thời gian thực bao gồm: bộ phận thu thập và chuẩn hóa thông tin từ môi trường ngoài, bộ phận phân tích chuyển đổi thông tin mỗi khi chương trình yêu cầu, bộ phận điều khiển đầu ra tác động trở lại môi trường ngoài, bộ phận giám sát trung tâm, chịu trách nhiệm điều phối mọi hoạt động của các bộ phận khác để có thể kiểm soát được đáp ứng thời gian thực. Theo Wikipedia, một hệ thống thời gian thực phải đáp ứng trong một giới hạn chặt chẽ về thời gian.
Mặc dù hoạt động mô phỏng là một phần của sản xuất công nghiệp từ thế kỷ 20, nhưng việc đạt được mô phỏng thời gian thực là một thành tựu đáng kể của cuộc Cách mạng Công nghiệp lần thứ 4. Công nghệ sản xuất 4.0 này cung cấp cho các nhà sản xuất công cụ cần thiết để giám sát hoạt động của nhà xưởng trong thời gian thực để củng cố cho các quyết định trong lập kế hoạch chiến lược và hiện thực hóa chúng. Với công nghệ này, các quy trình liên quan đến quản lý hàng tồn kho, bảo trì dự đoán và nhân rộng các hoạt động sản xuất có thể được tự động hóa để phù hợp với nhu cầu ngày càng tăng.

Công nghệ in 3D

Bằng việc sử dụng máy in 3D công nghiệp, các nhà sản xuất công nghiệp được cung cấp một giải pháp linh hoạt để sản xuất các bộ phận phức tạp hoặc được thiết kế phức tạp với độ chính xác cao và giá rẻ hơn. Nhưng những vấn đề như năng lực sản xuất hạn chế của máy in 3D, những hạn chế về kích thước đã cản trở sự phổ biến của công nghệ này trên thị trường.

Ngày nay, sự gia tăng của các cụm in 3D bao gồm các máy in 3D số lượng lên tới vài trăm chiếc hoạt động nhịp nhàng, hài hòa với phần mềm quản lý doanh nghiệp hỗ trợ đã giảm những hạn chế này. Ví dụ, các nhà sản xuất công nghiệp Fortune 500 như  BMW, đã phát triển phòng thí nghiệm in 3D để bổ sung cho các hoạt động sản xuất của họ.

Giải pháp truyền thông cộng tác từ xa (Collaborative Telepresence)

Telepresence được ghép từ telecommunications (viễn thông) và presence (hiện diện). Hiểu một cách đơn giản Collaborative Telepresence có nghĩa là sử dụng một công nghệ viễn thông để cho các cá nhân ở xa có thể tương tác với nhau giống như đang hiện diện trong một phòng. Telepresence hiện đang là giải pháp hội nghị truyền hình cao cấp và đắt tiền nhất trên thị trường.

Những tiến bộ trong thực tế tăng cường, thực tế ảo và công nghệ truyền thông 4.0 đã dẫn đến sự phát triển của công nghệ trên, giúp người dùng có cảm giác chân thực nhất khi sử dụng Collaborative Telepresence. Trong ngành công nghiệp, các nhà tư vấn hoặc chuyên gia sẽ có những cảm nhận chân thực như những gì robot chạm vào trong khu vực sản xuất thông qua các cảm biến haptic. Do đó, công nghệ này có thể được sử dụng trong bảo trì, đào tạo và cũng như tư vấn kỹ thuật. Mặc dù công nghệ này vẫn còn ở giai đoạn sơ khai, nhưng hiện đã có một vài công ty như Microsoft và Cisco đang đầu tư vào nó với niềm tin mãnh liệt rằng giải pháp này sẽ là “con gà đẻ trứng vàng” trong thời gian ngắn sắp tới.

Kết

Với sự phát triển đa dạng công nghệ sản xuất 4.0 cho mọi mặt lĩnh vực trong đời sống sản xuất ngày nay, các doanh nghiệp sản xuất đang có rất nhiều lựa chọn cho mục đích phát triển hoạt động kinh doanh của mình. Tuy nhiên, để có thể tìm được những phương pháp tốt nhất, các doanh nghiệp nên cân nhắc kỹ nhu cầu của doanh nghiệp và lựa chọn đúng các nhà cung cấp công nghệ phù hợp.

• SHARE:
;