Chương I: Tổng quan về nhu cầu chuyển đổi số và xây dựng hệ SmartFactory 1. Tổng quan về nhu cầu chuyển đổi số trong nhà máy. Chuyển đổi số trong nhà máy là gì? Chuyển đổi số trong các nhà máy hiện nay đang là một xu hướng mới và các nhà máy sản xuất rất quan tâm, đầu tư vào việc số hoá cho nhà máy phục vụ việc quản lý thông minh, nâng cao hiệu quả sản xuất, chất lượng hàng hoá được cải thiện, giảm chi phí vận hành bảo dưỡng, sửa chữa,…Việc áp dụng chuyển đổi số trong nhà máy cần sử dụng các nền tảng đám mây(cloud), trí tuệ nhân tạo (AI) và Internet vạn vật (IoT), dữ liệu lớn (Big data, Digital Twins,…Vì vậy đây cũng là một thách thức không dễ giải quyết cho mỗi nhà máy, đòi hỏi người quản lý, cán bộ kỹ thuật, kỹ sư vận hành,…đều phải có trình độ cao trong lĩnh vực tự động hoá và công nghệ thông tin. Chuyển đổi số trong các nhà máy hiện nay không chỉ đơn giản thay đổi cách thực hiện công việc từ thủ công truyền thống (ghi chép trong sổ sách, họp trực tiếp, vận hành máy móc bằng sức người,…) sang phương thức làm việc thông qua sự tích hợp các công nghệ kỹ thuật số vào hoạt động của mỗi đơn vị, doanh nghiệp nhằm thay đổi cách thức vận hành và mô hình nhà máy, nâng cao hiệu suất, tiết kiệm chi phí,.
Mà trong thực tế chuyển đổi số trong các nhà máy còn có vai trò thay đổi tuy duy vận hành nhà máy, phương thức điều hành nhà máy, văn hóa tổ chức, cách giải quyết vấn đề diễn ra trực tiếp trong nhà máy, … Hiện nay, chuyển đổi số trong nhà máy thường được chú trọng trong việc phát triển và ứng dụng vào các khâu thiết yếu trong các quá trình sản xuất của nhà máy như: - Kiểm tra các tiêu chuẩn về vận hành an toàn và ổn định của các khâu trong nhà máy. - Quản lý và xử lý dữ liệu liên tục phục vụ marketing. - Quản lý thao tác, vận hành an toàn, ổn định, … và kiểm soát chất lượng sản phẩm. - Quản lý năng lượng trong nhà máy.
Tại sao chuyển đổi số lại quan trọng? Chuyển đổi số đóng một vai trò quan trọng trong cuộc Cách mạng công nghiệp 4. Báo cáo của các công ty nghiên cứu thị trường lớn như Gartner, IDC. đều chỉ ra rằng chuyển đổi số thực sự mang lại rất nhiều lợi ích cho mọi mặt hoạt động của cơ quan, doanh nghiệp từ điều hành quản lý đến nghiên cứu, kinh doanh… GVHD: TS. Phạm Thị Lý 9 SVTH: Lê Tiến Đạt Báo cáo đồ án tốt nghiệp Trường Đại học GTVT Những lợi ích của chuyển đổi số đối với các nhà máy là cắt giảm chi phí vận hành, tiếp cận được nhiều khách hàng hơn, nâng cao năng suất hệ thống, cải tiến chất lượng sản phẩm, quản lý thao tác trong sản xuất và vận hành nhà máy.
Vấn đề lưu trữ dữ liệu và xử lý dữ liệu, chuẩn đoán thông tin từ dữ liệu cũng đang là một vấn đề rất đáng quan tâm vào thời điểm hiện tại. Lưu trữ dữ liệu, tài liệu có thể giải quyết bằng lưu trữ đám mây, tiết kiệm được thời gian và thất thoát tài liệu. Việc ứng dụng chuyển đổi số, nhà máy có thể tự động hóa các tác vụ và quy trình trước đây thực hiện thủ công và tốn thời gian. Điều này tác động rất tích cực đến quá trình hoàn thiện cuộc cách mạng công nghiệp 4.
Thực tế về nhu cầu chuyển đổi số của các doanh nghiệp. Nhu cầu chuyển đổi số theo các khía cạnh nghiệp vụ của doanh nghiệp: Năm 2020: Theo Vinasa thì tại Việt Nam, hơn 92% các doanh nghiệp hiện nay đã có sự quan tâm hoặc áp dụng chuyển đổi số ở một mức độ nhất định nằm trong 1 trong 6 mức độ chuyển đổi số của doanh nghiệp: • Mức 1 - Chưa chuyển đổi số: Doanh nghiệp hầu như chưa có hoạt động nào hoặc có nhưng không đáng kể các hoạt động chuyển đổi số. • Mức 2 - Khởi động: Doanh nghiệp bắt đầu đề ra mục tiêu của quá trình chuyển đổi số và đã có một số hoạt động ở mức độ khởi động việc chuyển đổi số của doanh nghiệp. • Mức 3 - Bắt đầu: Doanh nghiệp đã nhận thức được sự quan trọng của chuyển đổi số và bắt đầu có các hoạt động chuyển đổi số doanh nghiệp trong từng trụ cột của chuyển đổi số.
Chuyển đổi số bắt đầu đem lại lợi ích trong hoạt động của doanh nghiệp cũng như trải nghiệm của khách hàng. • Mức 4 - Hình thành: Việc chuyển đổi số doanh nghiệp đã cơ bản được hình thành theo các trụ cột ở các bộ phận, đem lại lợi ích và hiệu quả thiết thực cho các hoạt động của doanh nghiệp cũng như trải nghiệm của khách hàng. Doanh nghiệp đạt chuyển đổi số mức 3 là bắt đầu hình thành doanh nghiệp số. • Mức 5 - Nâng cao: Chuyển đổi số của doanh nghiệp được nâng cao một bước.
Nền tảng số, công nghệ số, dữ liệu số giúp tối ưu nhiều hoạt động sản xuất kinh doanh của doanh nghiệp và trải nghiệm khách hàng. Doanh nghiệp đạt chuyển đổi số mức 4 cơ bản trở thành doanh nghiệp số với một số mô thức kinh doanh chính dựa trên nền tảng số và dữ liệu số. • Mức 6 - Dẫn dắt: Chuyển đổi số doanh nghiệp đạt mức độ tiệm cận hoàn thiện, doanh nghiệp thực sự trở thành doanh nghiệp số với hầu hết phương thức kinh doanh, mô hình kinh doanh chủ yếu dựa trên và được dẫn dắt bởi GVHD: TS. Phạm Thị Lý 10 SVTH: Lê Tiến Đạt Báo cáo đồ án tốt nghiệp Trường Đại học GTVT nền tảng số và dữ liệu số.
Doanh nghiệp có khả năng dẫn dắt chuyển đổi số, tạo lập hệ sinh thái doanh nghiệp số vệ tinh. Và đến cuối năm 2021 và đầu năm 2022: Gần 37% doanh nghiệp dần hoàn thành mức 4(Hình thành) và bắt đầu tiến tới mức 5(Nâng cao) bằng cách ứng dụng các phần mềm, giải pháp hoạt động quản lý đa kênh, bán hàng online, quản trị kênh phân phối.1 Tỷ lệ chuyển đổi số của các doanh nghiệp 1. Nhu cầu chuyển đổi số theo quy mô nhà máy. Nhu cầu chuyển đổi số cũng trở nên khác biệt giữa các nhà máy có đặc thù khác nhau.
Các nhóm nhà máy điển hình cho các nhà máy mới chuyển đổi số, đang tăng tốc phát triển chuyển đổi số như: - Nhóm nhà máy sản xuất chế biến thực phẩm. - Nhóm nhà máy dầu khí. - Nhóm nhà máy năng lượng. - Nhóm nhà máy công nghiệp nặng.
- Nhóm nhà máy cơ khí chế tạo. - … Các nhà máy hiện nay đang ở trong giai đoạn đầu của quá trình chuyển đổi số nên phần lớn mối quan tâm hiện tại đang hướng tới việc xây dựng hệ SmartFactory tích hợp các hệ thống và công nghệ kỹ thuật số vào các quy trình sản xuất. Một số công nghệ kỹ thuật số đang dẫn đầu trong ngành bao gồm: - Học máy và trí tuệ nhân tạo. - Phân tích sản xuất.
- Cảm biến giám sát tình trạng. Phạm Thị Lý 11 SVTH: Lê Tiến Đạt Báo cáo đồ án tốt nghiệp Trường Đại học GTVT - Bảo trì dự đoán (PdM). - Digital twin - AI - Thực tế ảo và tăng cường. Vì vậy đối với các nhà máy đang thực hiện chuyển đổi số thì mặc dù công nghệ có thể là một công cụ để đạt được tiêu chuẩn SmartFactory và những mục tiêu của nhà máy, nhưng việc số hóa giúp thay đổi các phương thức quản lý và sản xuất để duy trì các mục tiêu này về lâu dài.
Chuyển đổi số giúp mở đường cho một chu kỳ cải tiến hoạt động liên tục và là một cách giúp các SmartFactory dẫn đầu trong thị trường đang ngày càng cạnh tranh. Tổng quan về việc xây dựng SmartFactory trong các nhà máy. Hệ SmartFactory là gì? Smart Factory là một nhà máy, cơ sở sản xuất được tích hợp nhiều công nghệ hiện đại, số hoá và kết nối thông qua mạng internet. Với smart factory, môi trường sản xuất được tối ưu và tự động hoá thông qua sự kết nối từ internet.
Các thiết bị sẽ được tổng hợp dữ liệu và phân tích dựa vào các phần mềm sử dụng công nghệ AI. Smart Factory chuyển đổi từ tự động hoá truyền thống nâng cấp lên việc dữ liệu được kết nối, phân tích và xử lý liên tục. Thậm chí, tính năng machine learning còn có thể tự động học hỏi trong quá trình nhận dữ liệu sản xuất và kinh doanh, từ đó thích nghi và thay đổi cho phù hợp với xu hướng từ thị trường. Smart Factory còn có khả năng phát triển và cải tiến cho phù hợp với sự phát triển của nhà máy, doanh nghiệp.
Các tính năng của Smart Factory sử dụng các công nghệ như AI, điện toán đám mây,. và được hỗ trợ bởi hệ thống Manufacturing Execution System giúp hoạt động sản xuất được điều phối, phân tích các chỉ số KPI và OEE quan trọng trong quá trình sản xuất. “Sức mạnh” thực sự của Smart factory. Điều gì khiến Smart Factory được các doanh nghiệp sản xuất, quan tâm và chú ý rất nhiều trong thời gian gần đây.
Câu trả lời đến từ chính khả năng đặc biệt của nhà máy thông minh là năng lực tiến hóa và phát triển trong suốt quá trình thay đổi của tổ chức. Bất chấp những ảnh hưởng từ nhu cầu thị trường như mở rộng sang thị trường mới hay phát triển sản phẩm mới hay cả việc dự báo và đáp ứng các nhu cầu vận hành, smart factory đều có thể theo kịp. Điều cốt lõi và quan trọng nhất của một nhà máy thông minh chính là sự kết nối. Mọi hoạt động diễn ra trong nhà máy và xung quanh nó luôn cần sự kết nối chặt chẽ về thông tin, dữ liệu (bao gồm cả quá trình sản xuất cơ bản và nguyên vật liệu cơ bản đều cần phải kết nối để có những dữ liệu cần thiết giúp GVHD: TS.
Phạm Thị Lý 12 SVTH: Lê Tiến Đạt Báo cáo đồ án tốt nghiệp Trường Đại học GTVT đưa ra quyết định kịp thời). Để thực hiện một hệ thống nhà máy thông minh, toàn bộ máy móc, tài sản đều được lắp đặt cảm biến thông minh, điều này sẽ giúp hệ thống có thể truy xuất liên tục các dữ liệu nhằm đảm bảo phản ánh đầy đủ tình trạng hiện tại.2 Nhà máy thông minh sẽ đem tới hiệu quả vượt trội cho quá trình sản xuất kinh doanh Khi dữ liệu của hoạt động sản xuất, kinh doanh từ nhà cung cấp và khách hàng được tích hợp và thống nhất, doanh nghiệp sẽ có được cái nhìn toàn diện bao quát về các quá trình cung ứng trước/sau, giúp tạo ra mạng lưới cung ứng hiệu quả hơn.