Kỷ nguyên Công nghiệp 5.0: Khi con người quay trở lại là trung tâm của mô hình sản xuất

Trong khi trọng tâm chính của Công nghiệp 4.0 xoay quanh quá trình số hóa mở rộng, thì Công nghiệp 5.0 tìm cách tích hợp các công nghệ đổi mới với các tác nhân con người, biểu thị một cách tiếp cận mang tính định hướng giá trị hơn là lấy công nghệ làm trung tâm. Các mục tiêu chính của mô hình Công nghiệp 5.0 nhấn mạnh rằng sản xuất không chỉ cần được số hóa mà còn phải có khả năng phục hồi (resilient), bền vững (sustainable) và lấy con người làm trung tâm (human-centric).

1. Giới thiệu

Tầm quan trọng của việc tăng năng suất trong khi không loại bỏ người lao động khỏi phân xưởng tạo ra những thách thức cho các doanh nghiệp sản xuất và các nhà phát triển hệ thống thông tin công nghiệp. Ngoài ra, sự tích hợp ngang và dọc của các hệ thống đòi hỏi quá trình xử lý dữ liệu hiệu quả hơn trong các ứng dụng Công nghiệp 4.0.

Thách thức chính của ngành công nghiệp sản xuất châu Âu là cải thiện năng suất và khả năng phục hồi trước những biến động có thể xảy ra của thị trường bên ngoài và khả năng sẵn có của các nguồn lực. Các công nghệ số hóa Công nghiệp 4.0 đang diễn ra tạo ra một điều kiện kỹ thuật hợp lý để đối phó với thách thức này. Tuy nhiên, các nghiên cứu tác động của số hóa gần đây chỉ ra rằng việc phát triển các nhà máy sản xuất với các hệ thống kỹ thuật tinh vi, và trong nhiều trường hợp là không thể tương tác với nhau, sẽ không tự mình giải quyết trọn vẹn thách thức này, dẫn đến trọng tâm vào Công nghiệp 5.0 lấy con người làm trung tâm.

Bất chấp trọng tâm vào số hóa và tự động hóa, con người (ví dụ: người vận hành, kỹ thuật viên) sẽ vẫn là một nguồn lực cơ bản cho khả năng cạnh tranh của các nhà sản xuất, đặc biệt là đối với các hoạt động đòi hỏi tính linh hoạt, tùy biến và độc đáo. Con người sẽ có ít nhiệm vụ chân tay hơn trong các nhà máy được tự động hóa và số hóa cao của tương lai, nhưng sẽ có nhiều nhiệm vụ ra quyết định và giải quyết vấn đề hơn trong bối cảnh của một hệ thống sản xuất vật lý-không gian mạng-xã hội ngày càng phức tạp.

Kiến trúc hợp tác Công nghiệp 5.0 (I5arc) hỗ trợ việc phát triển và triển khai thiết kế quy trình hợp tác giữa người và AI cùng phương pháp luận đổi mới nhằm hỗ trợ thiết kế và triển khai các công cụ hợp tác và đồng sáng tạo do AI điều khiển thế hệ tiếp theo. Từ động lực này, phạm vi của I5arc được xác định bao gồm:

• Kiến thức hợp tác: cần thiết cho quy trình vận hành nhà máy hiệu quả và có khả năng phục hồi (ví dụ: giám sát, kiểm soát chất lượng, bảo trì, hỗ trợ từ xa). • Nghiên cứu: các khái niệm và kiến trúc hợp tác Công nghiệp 5.0 mới, chung và độc lập với từng lĩnh vực.

• Các dịch vụ CNTT: quản lý các cấu trúc kiến thức (dựa trên web Ngữ nghĩa) và việc tạo lập cũng như sử dụng kiến thức do người dùng kiểm soát.

• Kinh doanh: cải thiện năng suất và khả năng phục hồi của nhà máy bằng sự hợp tác đa tác nhân tốt hơn.

• Kiểm soát của con người: khả năng tùy chỉnh các nền tảng và quy trình hợp tác chung, với giao tiếp thân thiện với người dùng, và các dịch vụ kiến thức AI (Trí tuệ nhân tạo) đáng tin cậy và có thể giải thích được.

• Tính sẵn sàng: các dịch vụ I5arc có thể truy cập được từ máy tính để bàn tiêu chuẩn và các thiết bị đeo di động (ví dụ: kính thông minh).

Ngôn ngữ giao tiếp (PCL) thân thiện với người dùng, đặc thù cho nhà máy dành cho tất cả các tác nhân hợp tác. Khoảng trống nghiên cứu là việc phát triển một phương pháp luận toàn diện cho phép hợp tác hiệu quả giữa người và AI, kết hợp các tác nhân đổi mới đa dạng trong các quy trình ở cấp độ nhà máy. Điều này bao gồm việc tạo ra các khuôn khổ, công cụ và kỹ thuật có khả năng thích ứng nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc đồng sáng tạo và đồng thực thi giữa người và AI, đồng thời đảm bảo con người vẫn được trao quyền và nắm quyền kiểm soát. Ngoài ra, phương pháp luận này cũng nên có khả năng áp dụng cho nhiều bối cảnh xã hội khác nhau ngoài các nhà máy công nghiệp, mở rộng tác động tiềm năng và sự phù hợp của nó.

I5arc đã xác định năm chủ đề, tạo thành những thách thức về mặt khái niệm và công nghệ cần vượt qua:

✓ Sự đồng sáng tạo giữa AI và con người đối với cấu trúc Cơ sở kiến thức nhà máy (PKB) dựa trên bản thể học (ontology).

✓ Đồng sáng tạo và thực thi các quy trình hợp tác đổi mới, có khả năng phục hồi và đa tác nhân.

✓ Các dịch vụ AI có thể giải thích được và đáng tin cậy để trao quyền cho người dùng.

✓ Các dịch vụ học tập nhập vai cho sự hợp tác giữa Người và AI.

✓ Phương pháp luận đổi mới I5arc bền vững.

Bối cảnh

Phần này tóm tắt bối cảnh, tuyên bố vấn đề, nhu cầu của ngành và các mục tiêu phát triển của chủ đề kiến trúc hợp tác lấy con người làm trung tâm. Đầu tiên mô tả nhu cầu của các bên liên quan trong ngành, sau đó trình bày các mục tiêu chính của kiến trúc hợp tác Công nghiệp 5.0. Cuối cùng, phương pháp tiếp cận dựa trên web ngữ nghĩa để hỗ trợ hợp tác được giới thiệu.

Nhu cầu chung của các nhà sản xuất

Các ngành công nghiệp sản xuất phải đối mặt với sự chuyển đổi công nghệ nhanh chóng, tùy chỉnh hàng loạt và nhu cầu sản xuất tiên tiến. Robot phải được kết hợp với tâm trí con người cùng với sự cần thiết mạnh mẽ để tăng năng suất  Vấn đề này được giải quyết bằng cách số hóa các hoạt động hợp tác cấp nhà máy lấy con người làm trung tâm (ví dụ: thiết lập đơn vị sản xuất, an toàn lao động, bảo trì, sửa chữa, v.v.). Nhu cầu chung trong lĩnh vực này có thể được tóm tắt như sau:

(a) Các hoạt động hợp tác được lập kế hoạch hoặc ghi lại ở các định dạng phi cấu trúc. Mặc dù có các ứng dụng nhập dữ liệu (danh sách kiểm tra) đơn giản trên thị trường, nhưng sự chấp nhận của ngành có thể cao hơn vì một số lý do: điều kiện làm việc đặc biệt (như yêu cầu rảnh tay cần sử dụng kính thông minh [6] hoặc tính linh hoạt trong sự thay đổi quy trình. Các ứng dụng này chủ yếu chỉ có khả năng tương tác 1:1 giữa Người và máy.

(b) Tuy nhiên, vấn đề cốt lõi là nhu cầu về nhiều cách tiếp cận và giải pháp hơn cho việc điều phối và số hóa các hoạt động hợp tác của nhiều tác nhân trong thời gian thực. Con người, Máy móc IoT, các dịch vụ AI trong tương lai sẽ làm việc cùng nhau trong một quy trình, ví dụ, trong các sửa chữa dây chuyền sản xuất lớn.

(c) Sự hạn chế về tính khả dụng của các phương thức thân thiện với người dùng trong việc cấu trúc và tái sử dụng dữ liệu quy trình đã thu thập bởi các thành viên tham gia khác (ví dụ: các nhà công nghệ của nhà máy) và các dịch vụ AI. Hơn nữa, có một sự quan tâm rõ ràng từ phía người dùng chuyên nghiệp mong muốn hành động không chỉ như một người vận hành mà còn như một người đồng sáng tạo kiến thức của các cấu trúc dịch vụ kỹ thuật số và có thể truy cập cũng như đóng góp trực tiếp vào cơ sở kiến thức của công ty từ nơi làm việc của họ.

Mục tiêu của kiến trúc hợp tác Công nghiệp 5.0

Kiến trúc hợp tác Công nghiệp 5.0 (I5arc) hướng tới giải quyết câu hỏi: chất lượng của sự hợp tác xét về mặt công cụ kỹ thuật, dịch vụ kiến thức, và môi trường xã hội được cung cấp cho các thành viên tham gia ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng quy trình sản xuất và tính bền vững của hoạt động vận hành? Các mục tiêu chính như sau:

1. Sự sẵn có của nội dung kỹ thuật số về các quy trình hợp tác (được lên kế hoạch, thực hiện và đánh giá) như một phần của bản sao kỹ thuật số (digital twin) của nhà máy.

2. Các công nghệ mới nhất được tích hợp vào quy trình: thiết bị đeo để số hóa trực tiếp các tương tác của người dùng, VR/AR và các dịch vụ trực quan hóa thực tế mở rộng.

3. Mức độ tạo ra và tái sử dụng kiến thức mới được sản xuất bởi các dịch vụ AI đáng tin cậy, xuyên suốt toàn bộ quy trình hợp tác.

4. Tính sẵn có của các phương pháp toàn diện để người dùng kiểm soát việc tạo lập và đổi mới tức thì các nền tảng hợp tác đặc thù của nhà máy.

5. Quản lý xã hội đối với nền văn hóa hợp tác kỹ thuật số mới. Bao gồm tất cả các bên liên quan trong nhà máy - từ quản lý cấp cao đến công nhân tuyến đầu - vào việc tạo lập và truy cập có kiểm soát đối với kiến thức về các quy trình hợp tác. Các dịch vụ học tập theo yêu cầu và dịch vụ làm việc từ xa cải thiện sự cân bằng giữa công việc và cuộc sống của nguồn nhân lực nhà máy.

Sự hợp tác lấy con người làm trung tâm được hỗ trợ bởi các phương pháp luận web ngữ nghĩa

Web Ngữ nghĩa (Semantic Web) là phần mở rộng của World Wide Web với các tiêu chuẩn nhằm làm cho dữ liệu internet có thể được máy móc đọc hiểu. Nó liên quan đến việc xuất bản bằng các ngôn ngữ được thiết kế đặc biệt cho dữ liệu, chẳng hạn như Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng (XML), Khung mô tả tài nguyên (RDF) và Ngôn ngữ bản thể web (OWL). Bản thể học (ontology) có thể được xác định là một mô hình dữ liệu dựa trên đồ thị quản lý cách các thực thể (cá thể) được nhóm thành các danh mục (lớp) và xuất hiện ở cấp độ cơ bản nhất. Ngoài ra, các bản thể học có thể mô tả các hiện tượng trong thế giới thực và mối quan hệ của chúng với nhau theo cách mà máy móc có thể đọc được bằng cách sử dụng các yếu tố hình thức, chẳng hạn như các phiên bản (instances), quy tắc, mối quan hệ và tiên đề.

Sơ đồ tri thức (knowledge graph) là một cơ sở dữ liệu phi SQL có tính linh hoạt cao, biểu diễn dữ liệu dưới dạng "tri thức" thông qua cấu trúc giống như đồ thị của các nút (nodes) và các cạnh (edges). Các nút đề cập đến tri thức thường được định nghĩa trong một bản thể học, tức là các khái niệm mô tả miền. Chúng có thể được duyệt qua theo ngữ nghĩa bằng cách sử dụng kiến thức miền.

Một khuôn khổ phát triển dựa trên bản thể học được trực quan hóa trong Hình 1, trong đó ba bước chính là thu thập dữ liệu, mô hình hóa bản thể học và cái được gọi là phân tích sản xuất tiên tiến. Các công nghệ ngữ nghĩa có thể được kết hợp không chỉ với các công cụ phân tích liên quan đến sản xuất, mà còn với các tiêu chuẩn công nghiệp và các công nghệ Công nghiệp 5.0 cụ thể, điều này có thể tạo điều kiện cho việc tạo ra một sơ đồ tri thức lấy con người làm trung tâm.

Công nghiệp 5.0 sẽ là một "Kỷ nguyên của sự Tăng cường" (Age of Augmentation) hoặc sự cộng sinh giữa người và máy. Tuy nhiên, con người phải nhận thức rõ về quyết định họ đang đưa ra và tại sao. Con người phải thiết lập niềm tin vào các dự đoán được trích xuất tự động và các quyết định được đề xuất bên trong các nhà máy thông minh.

Khái niệm Người vận hành 4.0 là khuôn khổ hàng đầu của các giải pháp lấy con người làm trung tâm. Ngoài ra, một giao diện chung cho các ứng dụng Người vận hành 4.0 như một kiến trúc của bản sao kỹ thuật số con người được đề xuất, và các công nghệ hỗ trợ cho Người vận hành 4.0 được so sánh với các giải pháp Công nghiệp 4.0. Hơn nữa, các giải pháp cải tạo thông minh bằng kỹ thuật số ở các cơ sở hiện có (brownfield digitalization) có thể được hỗ trợ bằng cách tích hợp khái niệm Người vận hành 4.0 với IoT và các giải pháp Công nghiệp 4.0 tiên tiến hơn.

Phương pháp mô hình hóa và phân tích dựa trên đồ thị mới nổi bổ sung dựa vào siêu đồ thị (hypergraphs), đây là một sự tổng quát hóa của một đồ thị, nơi mà một cạnh (còn được gọi là siêu cạnh) có thể kết nối nhiều hơn hai đỉnh. Việc phân tích và biểu diễn dựa trên siêu đồ thị có thể được áp dụng để xác định các tương tác gián tiếp trong một hệ thống phức tạp hoặc cấu trúc dữ liệu [16] hoặc cũng có thể hỗ trợ phương pháp tiếp cận lấy con người làm trung tâm như được mô tả trong mối liên hệ với cái gọi là Không gian sản xuất hợp tác thông minh [17]. Có thể kết luận rằng, các mạng ngữ nghĩa dựa trên đồ thị hoặc siêu đồ thị như bản thể học hoặc sơ đồ tri thức có tiềm năng cao trong việc tạo điều kiện cho quá trình tích hợp dữ liệu và ngữ cảnh hóa trong các môi trường Công nghiệp 4.0 và 5.0. Một số phương pháp luận và hệ thống web ngữ nghĩa được nghiên cứu và thử nghiệm [[10], [18]], phù hợp để triển khai khuôn khổ ngữ nghĩa cho một nhà máy sản xuất: PoolParty [19], Oxford Semantics, và Ontotext. Mục tiêu là tìm ra nền tảng hoạt động lý tưởng cung cấp giao diện người dùng tốt nhất để tạo và cập nhật cấu trúc phân loại và bản thể học của nhà máy. Các tiêu chuẩn web ngữ nghĩa đã phân tích những gì có sẵn cho các hệ thống điều hành sản xuất (MES) [20]. Nhược điểm của chúng bao gồm việc cần có các khái niệm chi tiết hơn về sự hợp tác, vị trí, thời gian và các mối quan hệ.

Chi tiết phương pháp - Khuôn khổ I5arc

Phần này giới thiệu phương pháp tiếp cận I5arc đối với sự hợp tác giữa người và AI, bắt đầu với phương pháp luận chính, Chu trình Đổi mới I5arc. Trước tiên là phương pháp tiếp cận Trao quyền cho Người và AI, sau đó khái niệm quy trình làm việc được điều khiển bằng sự kiện sẽ được trình bày. Khuôn khổ I5arc được đề xuất giới thiệu một văn hóa mới đối với các hợp tác đa tác nhân cấp độ nhà máy liên quan đến sự hỗ trợ của các tác nhân AI, nơi con người là điểm trung tâm trong các quy trình này.

Do đó, thách thức then chốt là sự chấp nhận của Người và AI đối với hình thức hợp tác này. Phương pháp tiếp cận này nhằm mục đích giới thiệu các lợi ích hữu hình, đáng tin cậy về kinh tế, kỹ thuật và xã hội. Phương pháp luận Chu trình Đổi mới I5arc (ICM) được trình bày trong Hình 2 đại diện cho mục tiêu tích hợp của dự án và thiết lập một khuôn khổ cho việc đồng thiết kế và thực thi các quy trình hợp tác giữa người và AI hoạt động và thích ứng hướng tới các mục tiêu chung, kết hợp những điểm mạnh nhất của vai trò, kiến thức và khả năng của cả con người và AI, đồng thời kết hợp các yêu cầu của xã hội.

Khuôn khổ được đề xuất giải quyết sáu lĩnh vực cơ hội cải tiến làm nổi bật các kết quả chính, cụ thể là:

1. Đánh giá và lập kế hoạch quy trình

2. Thiết kế quy trình bằng PCL (Ngôn ngữ Hợp tác Nhà máy)

3. Xem xét các khía cạnh xã hội

4. Triển khai quy trình

5. Tạo lập kiến thức kỹ thuật số bằng PCL

6. Phân tích kiến thức quy trình. Các tác nhân tham gia của Chu trình Đổi mới I5arc cũng được trực quan hóa trong Hình 2, chẳng hạn như Nhân viên tri thức của nhà máy, Dịch vụ tác nhân AI, Công nhân tuyến đầu, Robot hợp tác và Thiết bị IoT. Ngoài ra, các nhiệm vụ nội bộ của sáu lĩnh vực cũng được liệt kê trong Hình 2.

Hơn nữa, khuôn khổ I5arc định nghĩa các khái niệm nghiên cứu mới sau đây bằng ký hiệu RDF:

1. Thành viên tham gia hợp tác: Định nghĩa phạm vi hợp tác của thành viên. Các lớp thành viên đa tác nhân (Con người, Máy móc IoT, Robot, Dịch vụ AI).

2. Tổng quan các nhiệm vụ thực tế của thành viên: Một cái nhìn tổng quan về các nhiệm vụ hợp tác mà thành viên bắt buộc hoặc có thể tham gia.

3. Tham gia chủ động: Sự tham gia vào một nhiệm vụ của quy trình sản xuất (lệnh làm việc). Một tác nhân có thể tham gia vào nhiều nhiệm vụ của lệnh làm việc.

4. Tham gia được đề xuất: Được đề xuất bởi người giám sát của thành viên đó hoặc theo Đề xuất của các dịch vụ AI.

5. Sự kiện nhà máy: Các sự kiện vận hành nhà máy có liên quan được cấu trúc theo các lĩnh vực quy trình. Đặc tính của sự kiện bao gồm tên, giá trị, thời gian thiết lập và vị trí nhà máy liên quan đến sự kiện. Sự kiện có thể là đơn lẻ hoặc bao gồm các biểu thức Boolean.

6. Quy trình hợp tác: Định nghĩa cấu trúc hoạt động hợp tác tiêu chuẩn trong nhà máy. Nó có thể được cấu trúc bởi các nền tảng hợp tác và các lĩnh vực hoạt động của nhà máy. Việc thực thi các quy trình làm việc đồng thời (lệnh làm việc) được đồng bộ hóa bởi các sự kiện của nhà máy, như được phác thảo trong Hình 2. Quy trình có thể bao gồm nhiều phiên bản quy trình làm việc đồng thời.

7. Nền tảng hợp tác: Môi trường kỹ thuật, hoạt động cung cấp các dịch vụ hỗ trợ hợp tác nhất định (ví dụ: AR, VR, Mô hình 3D) có sẵn cho các tác nhân.

8. Tài sản hoạt động của nhà máy: Sổ đăng ký tài sản nhà máy theo vị trí và hạng mục tài sản (máy móc, cơ sở hạ tầng, hệ thống). Tiêu chuẩn ISA-95 về Cấu trúc phân loại mô hình sản xuất và Nguồn lực nhà máy cũng được khuyến nghị triển khai.

9. Nguồn lực nhà máy: Được cấu trúc bởi các lớp tác nhân, nguyên liệu thô, năng lượng, công cụ, vật tư tiêu hao, và các lớp dịch vụ, cùng các phiên bản của chúng.

10. Cơ sở kiến thức nhà máy (PKB): Chứa các định nghĩa chính thức mà máy móc có thể đọc được, các mối quan hệ và các phiên bản của khái niệm từ 1–9. Tương tác lấy con người làm trung tâm với PKB bằng một siêu ngôn ngữ do người dùng định nghĩa.

Phương pháp tiếp cận trao quyền cho Người-AI

Việc giới thiệu sự trao quyền cho con người một cách đáng tin cậy đối với bất kỳ văn hóa làm việc mới nào đều đòi hỏi:

• Con người với quyền truy cập vào kiến thức ẩn (tacit knowledge) cập nhật thực hiện công việc của họ với chất lượng và sự hài lòng cao.

• AI, tức là các dịch vụ, phải sử dụng cùng một kiến thức ẩn đó để tạo ra kiến thức mới và đáng tin cậy cho con người. Nền tảng của giải pháp là bộ nhớ kỹ thuật số của nhà máy, một nguồn nhất quán và chung cho bất kỳ hoạt động nào của Con người và các dịch vụ AI.

Do đó, việc triển khai khái niệm Cơ sở kiến thức nhà máy (PKB) là chìa khóa để giải quyết các nhu cầu và tham vọng của khuôn khổ này. Các biện pháp kỹ thuật được tóm tắt trong Hình 3, trong đó ba danh mục chính là Cơ sở kiến thức chung của nhà máy (PKB), Ngôn ngữ hợp tác nhà máy (PCL) với các dịch vụ người dùng và Các dịch vụ trực quan hóa trực tuyến (AI có thể giải thích được). Các yếu tố liên quan đến việc trao quyền được liệt kê cho từng nhóm trên Hình 3.

 

Các biện pháp kỹ thuật chung nên được dành riêng cho từng nhóm các bên liên quan tham gia vào các quy trình hợp tác:

• Các nhà quản lý công ty (cải thiện năng suất và khả năng phục hồi).

• Các chuyên gia nhà máy (cải thiện khả năng quản trị và phân tích quy trình).

• Công nhân tuyến đầu (hỗ trợ trực tuyến cho việc thực thi công việc và học tập tại nơi làm việc).

• Các nhóm công dân (cơ hội tiếp cận của lực lượng lao động ít tay nghề với các công việc đòi hỏi chuyên môn). Phương pháp tiếp cận triển khai và các cấp độ (nền tảng) hợp tác có thể được điều chỉnh theo văn hóa công ty và mức độ trưởng thành về kỹ thuật số của nguồn nhân lực nhà máy bằng các dịch vụ hỗ trợ như:

• Cung cấp kiến thức ẩn và kiến thức nhà máy do AI tạo ra thông qua ngôn ngữ giao tiếp thân thiện với người dùng và các dịch vụ trực quan hóa.

• Học tập theo yêu cầu trong thời gian thực về các nhiệm vụ hợp tác của những thành viên tham gia là con người được điều chỉnh theo vai trò của họ.

• Các dịch vụ làm việc từ xa và hợp tác thực tế mở rộng cải thiện sự cân bằng giữa công việc và cuộc sống của nguồn nhân lực nhà máy.

• Sự tiếp cận của những công nhân ít tay nghề đối với các công việc đòi hỏi nhiều kỹ năng hơn.

Khái niệm quy trình làm việc được điều khiển bằng sự kiện

Một tính năng quan trọng của phương pháp tiếp cận này là định nghĩa khái quát về thành viên tham gia. Kịch bản thường xuyên nhất trong nhiều nhà máy công nghiệp công nghệ cao, mối quan hệ song phương giữa Con người - AI được phân tích và tối ưu hóa trong bối cảnh hiệu quả hợp tác đa tác nhân.

Các khái niệm xoay quanh. Khái niệm hoạt động chính của quy trình hợp tác- khái niệm quy trình làm việc được điều khiển bằng sự kiện I5arc được minh họa trong Hình 4. Khái niệm sáng tạo này cho phép kiểm soát theo thời gian và vị trí việc thực thi từng hành động cơ bản của quy trình làm việc. Ngoài ra, sự tương tác của PKB với các kịch bản hợp tác (quy trình làm việc đa tác nhân) cũng được phác thảo trong Hình 4. Một quy trình làm việc (workflow) phụ thuộc vào Quy trình hợp tác, Nguồn lực yêu cầu (Requester resource) và Nguồn lực cung cấp (Provider resource). Các bước phụ và hướng dẫn là các yếu tố xây dựng nên một quy trình làm việc phức tạp. Kết quả của các hướng dẫn sẽ kích hoạt các sự kiện khác nhau trong Hình 4. Ngoài ra, các hướng dẫn chỉ được cho phép bởi các sự kiện nhất định. Các bước (nhóm hành động) có liên quan đến một vị trí thực tế (như máy móc hoặc linh kiện) của nhà máy.

Nhờ quy trình làm việc được trình bày, khuôn khổ I5arc cho phép nhúng ưu tiên sống còn (trao quyền cho người và AI) vào các bối cảnh rộng lớn hơn của các nhu cầu hợp tác ở cấp độ nhà máy sản xuất, ví dụ như:

• Các kịch bản thực tế đa tác nhân, trong đó các tác nhân Con người có vai trò kiểm soát gia tăng.

• Tạo ra một nền tảng nghiên cứu vững chắc và tập trung cho phương pháp tiếp cận rộng lớn hơn này, dẫn đến việc gia tăng sự trao quyền trong việc giới thiệu và sử dụng AI trong sản xuất.

• Ngôn ngữ giao tiếp chung (PCL – Ngôn ngữ Hợp tác Nhà máy) giữa tất cả các tác nhân, luôn thông qua các dịch vụ tương tác PKB.

Ưu điểm và nhược điểm của khuôn khổ được đề xuất

Dựa trên các cuộc thảo luận trước đó về phương pháp luận, phần này nhằm tóm tắt những ưu điểm và nhược điểm tiềm năng của kiến trúc hợp tác Công nghiệp 5.0 lấy con người làm trung tâm. Những lợi thế tiềm năng của việc áp dụng phương pháp tiếp cận lấy con người làm trung tâm được trình bày là rất nhiều và có thể có những tác động đáng kể đến năng suất, hiệu quả và sự đổi mới, bao gồm những điểm sau:

• Cải thiện sự hợp tác: Phương pháp tiếp cận lấy con người làm trung tâm thúc đẩy sự hợp tác và cộng tác giữa con người và máy móc, nuôi dưỡng một môi trường làm việc hiệu quả, có khả năng phục hồi và đổi mới hơn.

• Thiết kế hướng tới người dùng: Sự đồng sáng tạo do AI điều khiển đối với bản thể học PKB đáp ứng nhu cầu, văn hóa làm việc và thuật ngữ nhà máy của người dùng, dẫn đến các công cụ trực quan và dễ sử dụng hơn.

• Nâng cao khả năng ra quyết định: Khả năng kết hợp đầu vào của con người trong các quy trình được điều khiển bằng sự kiện, theo thời gian thực có thể dẫn đến việc ra quyết định sáng suốt hơn, từ đó cải thiện hiệu quả và năng suất tổng thể.

• Tính linh hoạt: Phương pháp này cho phép sự tham gia của nhiều tác nhân đổi mới, mang lại sự linh hoạt để thích ứng với các tình huống và yêu cầu khác nhau.

Đổi mới liên tục: Mô hình khuyến khích sự đổi mới liên tục, với một danh mục dịch vụ CNTT PKB do bản thể học kiểm soát hỗ trợ sự tiến hóa của các quy trình hợp tác. Tuy nhiên, giống như bất kỳ sự thay đổi mang tính chuyển đổi nào, cũng có những thách thức và nhược điểm tiềm ẩn cần xem xét, có thể bao gồm:

• Tính phức tạp của công nghệ: Việc tích hợp các tác nhân đổi mới khác nhau như AI, IoT và robot có thể đặt ra các thách thức kỹ thuật liên quan đến khả năng tương tác, quyền riêng tư và bảo mật dữ liệu.

• Nhu cầu đào tạo và thích ứng: Việc triển khai một hệ thống mới liên quan nhiều đến sự hợp tác giữa người và AI có thể đòi hỏi đào tạo đáng kể để công nhân thích ứng với hệ thống mới, và có thể có sự kháng cự đối với sự thay đổi.

• Tác động về tài chính: Việc triển khai và duy trì một hệ thống tinh vi và công nghệ tiên tiến như vậy có thể tốn kém, đặc biệt đối với các doanh nghiệp nhỏ hơn, có khả năng hạn chế khả năng tiếp cận của nó.

• Rủi ro về sự dư thừa công nghệ: Với tốc độ tiến bộ công nghệ, có rủi ro là các yếu tố của hệ thống có thể trở nên lỗi thời, đòi hỏi các bản cập nhật và sự thích ứng liên tục. Điều quan trọng là phải đánh giá kỹ lưỡng những ưu điểm và nhược điểm tiềm năng này khi xem xét việc triển khai một kiến trúc hợp tác Công nghiệp 5.0 lấy con người làm trung tâm trong các ứng dụng thực tế.

Kết luận

Những tiến bộ nghiên cứu Công nghiệp 5.0 được khuyên dùng để thúc đẩy sự hợp tác giữa con người và máy móc, bao gồm việc cùng tạo lập bản thể học PKB có sự hỗ trợ của AI nhằm hỗ trợ thiết kế hướng tới người dùng và điều chỉnh bản thể học thích ứng với các nhu cầu, văn hóa làm việc và thuật ngữ cụ thể của nhà máy. Hơn nữa, một mô tả ngữ nghĩa phổ quát cho các quy trình hợp tác cấp độ nhà máy là cần thiết, cho phép nhiều tác nhân đổi mới (ví dụ: con người, AI, IoT, robot) tham gia vào các quy trình được điều khiển bằng sự kiện theo thời gian thực.

Việc tạo ra các kỹ thuật trí tuệ nhân tạo cũng cần thiết cho việc tối ưu hóa có sự tham gia của con người (human-in-the-loop), được tham chiếu chéo với các mô hình vòng lặp phản hồi thay thế. Điều quan trọng là phải kết hợp tất cả các mục tiêu riêng lẻ vào một vòng đời đổi mới toàn diện cho các quy trình hợp tác sản xuất ở cấp độ phân xưởng, có tính đến cả đổi mới công nghệ và các yếu tố xã hội.

Ngoài ra, sự đổi mới của mỗi quy trình hợp tác được duy trì bởi một danh mục dịch vụ CNTT PKB được kiểm soát bằng bản thể học chặt chẽ, cung cấp quyền truy cập trực tuyến và khả năng tùy chỉnh phương pháp luận cho người dùng đổi mới nhà máy. Phương pháp tiếp cận được đề xuất chủ yếu tập trung và khám phá các quy trình hợp tác Người-AI trong bối cảnh công nghiệp.

Sáu lĩnh vực được trình bày cũng đại diện cho các nhu cầu công nghiệp hiện tại và tiềm năng trong việc đồng thiết kế và đồng thực thi do Người-AI điều khiển đối với các quy trình hợp tác cấp độ nhà máy sản xuất. Các quy trình này bao gồm các hoạt động hợp tác đặc trưng lấy con người làm trung tâm như kiểm tra cơ sở sản xuất, hậu cần vật tư tại nơi làm việc, bảo trì thường xuyên, sửa chữa, kiểm tra an toàn lao động, kiểm soát chất lượng, v.v.

Việc định nghĩa quy trình hợp tác cấp độ nhà máy do Người-AI điều khiển bao gồm các khía cạnh sau:

• Tập hợp các hành động nhằm đạt được một mục tiêu vận hành của nhà máy (ví dụ: bảo trì phòng ngừa hàng tuần đối với tất cả các đơn vị cấp nước của nhà máy, thiết lập/sửa chữa một dây chuyền máy móc đòi hỏi sự tham gia phối hợp của nhiều tác nhân, v.v.).

• Mỗi hành động sẽ được thực hiện bởi vai trò nhà cung cấp (provider role) được xác định trong định nghĩa quy trình làm việc (người có chuyên môn hoặc tác nhân kỹ thuật).

• Quy trình thực thi thực tế của các Hành động phụ thuộc vào các sự kiện nhà máy thực tế.

• Các hành động của một quy trình hợp tác có thể được thực thi ở nhiều vị trí (nơi làm việc) của nhà máy.

Phương pháp luận Chu trình Đổi mới I5arc, được hỗ trợ bởi các dịch vụ AI, cũng tạo điều kiện thuận lợi cho việc tạo ra các công việc mới, ví dụ như kỹ sư tri thức nhà máy, kỹ sư robot nhà máy và nhà phân tích dữ liệu nhà máy. Ngoài ra, nó cho phép sự truy cập mang tính cá nhân hóa hơn của con người vào kiến thức nhà máy và cải thiện an toàn lao động cũng như sự cân bằng giữa công việc và cuộc sống bằng cách cho phép làm việc từ xa đối với nhà máy.

---

• SHARE:
;