ANH – Ông Hugo Nordell, đồng sáng lập kiêm giám đốc điều hành công ty Encube, phân tích về ‘the broken digital thread’ (tạm dịch là “mối liên hệ kỹ thuật số bị đứt gãy”) giữa thiết kế và sản xuất.

Phát triển phần cứng cơ khí là thị trường nền tảng lớn nhất mà hiếm khi được nhắc đến. Mọi tua-bin gió, máy chụp cộng hưởng từ (MRI – magnetic resonance imaging) hay vi mạch đều do con người thiết kế và chế tạo. Tuy nhiên, bất chấp tầm ảnh hưởng sâu rộng, lĩnh vực này phần lớn vẫn nằm ngoài lề của cuộc cách mạng kỹ thuật số.

Trong khi công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI – artificial intelligence) đang định nghĩa lại cách phần mềm được xây dựng, triển khai và nâng cấp, thì trong quy trình thiết kế phần cứng ở quy mô lớn, công nghệ AI vẫn chưa tạo được dấu ấn.

Kết quả là gì? Một quy trình từ thiết kế đến sản xuất vẫn còn quá mong manh. Tại đó, những quyết định nhỏ ở giai đoạn đầu có thể dẫn đến sự bùng nổ về chi phí và tiến độ trì trệ ở giai đoạn sau.

Sự mất kết nối mà không công cụ nào giải quyết được
Dù đã hàng thập kỷ tiến bộ trong các phần mềm: thiết kế hỗ trợ bằng máy tính (CAD – computer-aided design), sản xuất hỗ trợ bằng máy tính (CAM – computer-aided manufacturing), quản lý vòng đời sản phẩm (PLM – product lifecycle management) và mô phỏng, ngành công nghiệp phần cứng vẫn đang phải vật lộn với một thách thức quan trọng mà chưa công cụ nào giải quyết triệt để.

Mỗi hệ thống đều đóng vai trò quan trọng: từ việc hỗ trợ đội ngũ thiết kế hình học chính xác, xác định phương thức phay sản phẩm, cho đến quản lý dữ liệu vòng đời. Thế nhưng, chúng “dừng” lại trước những câu hỏi cơ bản nhất: Liệu sản phẩm này có thực sự khả thi để sản xuất hàng loạt với mức chi phí mà doanh nghiệp kỳ vọng hay không?

Đây chính là vấn đề chưa có lời giải trong phát triển phần cứng, bởi có đến 80% chi phí sản phẩm được ấn định ngay từ giai đoạn thiết kế.

Hiện nay, các phản hồi về khả năng sản xuất thường đến quá muộn và tách rời khỏi bối cảnh thiết kế, thường là khi bản vẽ đã được phê duyệt hoặc đã đưa vào dây chuyền sản xuất. Những sai sót nhỏ lúc này có thể biến thành những sai lầm đắt giá, đẩy chi phí lên cao, gây chậm trễ và đe dọa trực tiếp đến kế hoạch tung sản phẩm ra thị trường.

Khi công cụ cũ ‘lỗi nhịp’ với kỷ nguyên mới
Các phần mềm kỹ thuật hiện nay vốn không được thiết kế cho sự cộng tác liên chức năng hiện đại. Các đội ngũ phần cứng thiếu đi cái nhìn thực tế (real-time) về việc những lựa chọn thiết kế của họ sẽ ảnh hưởng thế nào đến khả năng sản xuất, giá thành và tính bền vững.

Các vòng lặp phản hồi hiện đang bị phân mảnh và thiếu tin cậy. Những quan điểm và góc nhìn chuyên môn quan trọng thường bị bỏ quên trong hòm thư điện tử (email), các ảnh chụp màn hình hay những dòng ghi chú nguệch ngoạc trên bản in giấy.

Quy trình hiện tại không chỉ chậm chạp, dễ sai sót mà còn dẫn đến những đợt tái cấu trúc (rework), làm giảm biên lợi nhuận và trì hoãn ngày ra mắt sản phẩm mới.

Trong thời gian làm việc tại tập đoàn Sandvik (của Thụy Điển) và tập đoàn Aker (của Na Uy), ông Hugo Nordell đã trực tiếp chứng kiến những hệ lụy khi kiến thức sản xuất không được tích hợp ngay từ giai đoạn sơ khởi của thiết kế. Tại tập đoàn Sandvik một trong những tập đoàn kỹ thuật công nghiệp hàng đầu thế giới, nơi ông Nordell đã xây dựng bộ phận phần mềm cho doanh nghiệp. Ông Nordell chia sẻ một vấn đề trong chuyến đi thăm nhà máy sản xuất xe tải lớn ở Thụy Điển: một lỗ khoan trên linh kiện sản xuất hàng loạt đã bị thiết kế lệch 0,1 mm so với tiêu chuẩn ISO thông thường.

Chi tiết này nghe có vẻ chỉ là chuyện nhỏ, nhưng lỗ khoan đó xuất hiện hàng trăm lần trên mỗi bộ phận, làm phát sinh một khoản chi phí lớn mà không đem lại bất kỳ lợi ích chức năng nào. Đến khi đội ngũ nhận ra điểm cần cải thiện, linh kiện này đã được sản xuất trong suốt bốn năm, gây thất thoát hơn 2 triệu Euro lợi nhuận đối với dòng sản phẩm đó.

Sau này, tại Aker (một tập đoàn công nghiệp lớn ở bắc Âu), nơi ông Nordell được mời đến để dẫn dắt quá trình chuyển đổi phần mềm tương tự như tại tập đoàn Sandvik, với những vấn đề tương tự. Một thay đổi thiết kế tương đối nhỏ trong một chi tiết quay đã khiến hệ thống kết nối phụ không tương thích với phần còn lại của công trình. Điều đáng nói là không một ai phát hiện ra sai sót này cho đến khi việc thi công bắt đầu tại xưởng đóng tàu, dẫn đến sự trì trệ gần hai tháng trong khâu lắp đặt và vận hành cuối.

Những ví dụ trên không phải là cá biệt. Chúng là vấn đề của một hệ thống mà tại đó các quyết định quan trọng được đưa ra thiếu sự thấu hiểu về những đánh giá đánh đổi (trade-offs), và là nơi chi phí sửa chữa sai lầm tăng theo cấp số nhân dựa trên thời gian chúng được phát hiện.

Thế giới đã thay đổi, nhưng phần mềm cho phần cứng thì chưa
Châu Âu đang bước vào một kỷ nguyên mới, nơi khả năng phục hồi quan trọng hơn sự tối ưu hóa đơn thuần. Những căng thẳng địa chính trị đã đảo lộn các giả định lâu đời về thương mại và an ninh. Một thời kỳ mới của chủ nghĩa dân tộc kinh tế đang dần hình thành.

Khi chuỗi cung ứng toàn cầu bị rạn nứt, các quốc gia đang chạy đua để tái thiết năng lực sản xuất mà họ từng thuê ngoài, nhằm nỗ lực đảm bảo quyền tự chủ công nghiệp.

Cùng lúc đó, các quy định về bền vững tại châu Âu ngày càng thắt chặt, buộc các nhà sản xuất phải tái tư duy về cách thiết kế và chế tạo sản phẩm. Tuy nhiên, để đưa ra những lựa chọn đúng đắn, tất cả phụ thuộc vào kinh nghiệm, và đó chính là một thách thức lớn khác đang tồn tại.

Một phần lớn bí quyết chuyên sâu của ngành về khả năng sản xuất và phương thức chế tạo thực tế đang dần biến mất khi đội ngũ nhân sự kỳ cựu nghỉ hưu. Sau nhiều thập kỷ dịch chuyển sản xuất ra nước ngoài, châu Âu không chỉ đánh mất năng lực sản xuất mà còn thất thoát cả những “tri thức ngầm”, thứ vốn chỉ có được từ kinh nghiệm thực tế tại nhà máy. Trong khi đó, các doanh nghiệp vẫn chưa đầu tư đúng mức để bồi dưỡng thế hệ tiếp theo.

Hiện nay, cứ 10 người dưới 30 tuổi thì có đến 7 người cho biết họ không thể hình dung mình sẽ theo đuổi sự nghiệp trong ngành phần cứng hay sản xuất. Tuy nhiên, nhu cầu về nhân sự mới chưa bao giờ cấp thiết đến thế. Khi độ phức tạp của sản phẩm tăng lên và các kỹ sư dày dặn kinh nghiệm rời khỏi thị trường lao động, lỗ hổng kiến thức ngày càng mở rộng.

Để duy trì lợi thế cạnh tranh cho nền tảng công nghiệp châu Âu, các doanh nghiệp buộc phải đầu tư vào các công cụ phần mềm mới, đồng thời xây dựng chính sách thu hút thế hệ nhân sự sản xuất trẻ có điều kiện an cư lạc nghiệp và phát huy năng lực.

Đã đến lúc cần một cuộc thay đổi toàn diện
Sự thay đổi phải bắt đầu từ tính cộng tác. Hiện nay, có quá nhiều đội ngũ phát triển phần cứng đang làm việc một cách rời rạc. Kỹ sư cơ khí, quản lý sản xuất, chuyên viên tối ưu chi phí và các nhà cung cấp thường hoạt động trên những công cụ khác nhau, sử dụng ngôn ngữ kỹ thuật riêng biệt và thiếu đi một cái nhìn tổng thể về sản phẩm. Hệ quả là quy trình phản hồi bị chậm trễ, các ý tưởng thiết kế quan trọng bị hiểu sai lệch, và khi những kỹ sư giàu kinh nghiệm nghỉ hưu, những bí quyết nội bộ vốn tạo nên lợi thế cạnh tranh của doanh nghiệp cũng dần mất đi.

Chúng ta cần một môi trường cộng tác kiểu mới, được thiết kế chuyên biệt cho kỹ thuật phần cứng. Đó phải là nơi tất cả các bên liên quan có thể đồng bộ hóa theo thời gian thực; nơi những hiểu biết về khả năng sản xuất không còn nằm trong đầu của một cá nhân hay bị “quên lãng” trong những thư điện tử.

Thay vào đó, tất cả thông tin phải được trực quan hóa và thảo luận ngay khi còn thời gian để điều chỉnh. Đó là nơi mà ý tưởng kỹ thuật, sự thay đổi trong thiết kế và các ràng buộc kinh doanh trở thành một phần của một cuộc hội thoại xuyên suốt và liên tục.

Kỷ nguyên của công nghệ trí tuệ nhân tạo
Bước tiếp theo chính là công nghệ trí tuệ nhân tạo. Đó là sự hiện diện của công nghệ AI tích hợp, được xây dựng dựa trên các ràng buộc vật lý thực tế của việc phát triển phần cứng. Loại AI này có khả năng cảnh báo sớm các rủi ro về sản xuất, nhận diện các yếu tố đẩy chi phí lên cao và định hướng đội ngũ sản xuất đến những giải pháp thay thế thông minh hơn, bền vững hơn trước khi các quyết định thiết kế bị đóng băng.

Bằng cách mô phỏng các mối quan hệ sản xuất và làm rõ các phương án thay đổi, AI giúp rút ngắn vòng lặp phản hồi và ngăn chặn những sai lầm đắt giá, trong khi vẫn đảm bảo đội ngũ kỹ sư giữ quyền kiểm soát các quyết định thiết kế then chốt. Đây là cách tiếp cận công nghệ AI nhằm đưa kiến thức sản xuất chuyên sâu vào tay của các kỹ sư, giúp các đội ngũ tự tin đẩy nhanh tiến độ, duy trì sự đồng nhất và đưa ra quyết định sáng suốt hơn, ngay cả khi thế hệ chuyên gia giàu kinh nghiệm dần nghỉ hưu.

Ông Hugo Nordell

Tương lai nào đang chờ đón các doanh nghiệp?
Vậy, chương tiếp theo của ngành kỹ thuật sẽ như thế nào? Đó không chỉ đơn thuần là kỹ thuật số, mà phải là một hệ sinh thái năng động và lấy con người làm trung tâm.

Hãy tưởng tượng những đội ngũ làm việc từ xa (từ thiết kế, thu mua cho đến sản xuất) tất cả đều vận hành trong cùng một môi trường số theo thời gian thực, dựa trên một “nguồn dữ liệu chuẩn duy nhất” (single source of truth) duy nhất. Tại đó, khả năng sản xuất, hệ lụy về chi phí và các đánh đổi về tính bền vững đều được làm rõ trước khi thiết kế được phê duyệt, chứ không phải sau khi đã đến nhà máy. Đây chính là diện mạo của sự liền mạch kỹ thuật số (digital continuity), đảm bảo rằng thông tin được luân chuyển xuyên suốt từ ý tưởng đến sản xuất và ngược lại.

Sự chuyển dịch này khai mở một phương thức phát triển phần cứng hoàn toàn mới: nơi các vòng lặp diễn ra nhanh hơn, phản hồi giá trị được đưa ra dễ dàng và những sai sót bất ngờ được giảm thiểu. Đó là nơi các kỹ sư trẻ có đủ bối cảnh cần thiết để học hỏi từ những người giỏi nhất; và là nơi những bí quyết sản xuất tích lũy qua nhiều thập kỷ không bị mất đi khi các chuyên gia nghỉ hưu. Thay vào đó, chúng sẽ tiếp tục “sống” thông qua các công cụ AI, lồng ghép trực tiếp tri thức đó vào quy trình phát triển và cung cấp chính xác tại thời điểm và vị trí cần thiết.

Đây chính là lý do chúng tôi xây dựng công ty Encube. Mục tiêu của công ty không phải là thay thế các công cụ (mà kỹ sư đang sử dụng), mà là kết nối những công cụ đó và những con người vận hành chúng theo cách phản ánh đúng độ phức tạp và tốc độ của ngành phần cứng hiện đại. Từ đó, các đội ngũ có thể đưa ra quyết định tốt hơn, nhanh hơn dựa trên những thông tin thực sự quan trọng.

Để xem các tin bài khác về “Phần cứng”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Machinery