Nhà máy thông minh là tâm điểm của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, nhiều người còn đánh tráo hai khái niệm này. Thực tế, chúng không hòa nhập mà chỉ có sức ảnh hưởng lớn với nhau và những công nghệ 4.0 đóng vai trò thiết yếu để hình thành những nguyên tắc thiết kế một nhà máy thông minh.
Đặc điểm của nhà máy thông minh
Theo Deloitte, nhà máy thông minh (Smart Factory) là một hệ thống linh hoạt có khả năng tự tối ưu hóa hiệu suất trên quy mô lớn, tự cập nhập và học hỏi những điều kiện mới trong thực tế sản xuất theo thời gian thực và tự động hóa hầu hết quy trình sản xuất. Nhà máy thông minh hoạt động nhờ vào hệ thống dữ liệu được kết nối toàn diện và linh hoạt giữa tầng nhà xưởng và tầng quản trị, liên kết các quy trình rời rạc, từ đó cải thiện đáng kể tốc độ phát triển của doanh nghiệp và tăng vị thế của họ trong chuỗi cung ứng.
Smart Factory sẽ cung cấp những khả năng:
Theo dõi, thu thập, điều phối, kiểm soát và tích hợp dữ liệu nhờ công nghệ thông tin và công nghệ quản lý dữ liệu.
Giảm thời gian chết trong sản xuất (Downtime) và tăng tốc độ phân phối để đáp ứng nhu cầu thị trường.
Sử dụng các thiết bị thông minh và hệ thống vật lý mạng (Cyber Physical Systems) để tăng hiệu quả hoạt động.
Tối ưu tự động hóa cho những quyết định đơn giản trong quá trình hoạt động, con người chỉ cần quản lý những vấn đề phức tạp.
Sử dụng kết nối kỹ thuật số để hợp tác với nhà cung ứng, đối tác, các phòng ban trong doanh nghiệp và khách hàng.
Khả năng tích hợp nhiều phần mềm quản trị riêng lẻ, cho phép nhà quản trị và nhân viên tiếp cận dữ liệu ở mọi nơi trên cùng một nền tảng, từ đó dễ dàng giám sát và đưa ra phương án theo sự thay đổi của thị trường.
Nguyên tắc tạo nên một nhà máy thông minh
Nhà máy thông minh được xây dựng dựa trên những gợi ý về yêu cầu những chức năng mà doanh nghiệp sản xuất cần có, dựa trên 6 nguyên tắc sau:
Tích hợp các Module
Khả năng tích hợp các module tạo điều kiện thuận lợi, cho phép các thành phần được lắp đặt, tháo rời và kết hợp lại một cách dễ dàng. Trong tầng nhà xưởng, điều này có nghĩa là có thể thêm, di dời hoặc sắp xếp lại các thành phần trong dây chuyền sản xuất từ nhiều nhà cung cấp khác nhau với thời gian và công sức tối thiểu.
Nhà máy thông minh cũng có thể được thiết kế tùy chỉnh bằng việc kết hợp các phần mềm quản trị doanh nghiệp phù hợp với từng công ty như giải pháp ERP hoặc MES trên cùng nền tảng, giúp tối ưu hiệu quả quản lý và tiết kiệm chi phí thiết lập.
Khả năng tương tác
Mô hình nhà máy thông minh nổi bật với khả năng tương tác giữa các bộ phận trong doanh nghiệp, đảm bảo thông tin được lưu thông thông suốt, chính xác và đầy đủ mọi lúc, mọi nơi. Những dữ liệu này có thể được chia sẻ cho đối tác, khách hàng và giữa các doanh nghiệp sản xuất.
Tính phi tập trung
Hệ thống vật lý mạng, khả năng tự học và đưa ra các quyết định phi tập trung là mục tiêu cốt lõi của công nghiệp 4.0. Các công nghệ như AI, máy học, Dữ liệu lớn,... thông qua cảm biến và thiết bị truyền động cho phép thu thập và xử lý khối lượng dữ liệu khổng lồ, bao gồm cả dữ liệu phi cấu trúc phức tạp. Từ đó, chúng phân tích và chủ động đưa ra các quyết định đơn giản, hoặc đưa ra những dự báo để nhà quản trị đưa ra các quyết định cấp cao.
Hoạt động dựa trên thời gian thực
Chức năng này cung cấp cho doanh nghiệp khả năng phản ứng nhanh với sự thay đổi bên trong và bên ngoài một cách ‘đúng thời điểm’, nhờ vào thu thập và phân tích dữ liệu. Nhà sản xuất sẽ luôn nắm bắt được nguyên nhân sâu xa của vấn đề, dự đoán những rủi ro để đưa ra phương án giải quyết tận gốc hoặc lên lịch thay đổi dây chuyền sản xuất dựa trên nhu cầu luôn thay đổi của khách hàng.
Khả năng ‘ảo hóa’
Quá trình ‘ảo hóa’ kết hợp các hệ thống sản xuất vật lý, hệ thống kỹ thuật số và xử lý dữ liệu để tạo ra một môi trường nhà máy ảo. Trong môi trường ảo này, doanh nghiệp có thể giám sát, kiểm soát và mô phỏng quy trình và dây chuyền sản xuất; Gửi dữ liệu để cập nhật mô hình ảo trong thời gian thực; Thực hiện các thay đổi thiết kế đối với nhà máy bằng cách tạo ra các nguyên mẫu kỹ thuật số; Đào tạo lực lượng lao động để phối hợp các thao tác với máy móc tại hiện trường; Chẩn đoán, dự báo lỗi và hướng dẫn nhân viên các công việc bảo trì.
Nguyên tắc định hướng và khả năng đáp ứng
Trong nhà máy thông minh, doanh nghiệp có khả năng nắm bắt những thị yếu của người tiêu dùng hoặc những thay đổi trên thị trường nhờ phân tích dữ liệu. Nguyên tắc này thay đổi nhà máy sản xuất thành từ một nhà cung cấp sản phẩm đơn thuần thành một nơi không chỉ kinh doanh sản phẩm mà còn thiết kế ra các dịch vụ đi kèm và bán chúng với nhau. Bao gồm đủ module để đẩy nhanh quá trình khôi phục hệ thống hoặc các thay đổi đối với quy trình sản xuất hoặc thiết bị.
