CHLB ĐỨC – Các công nghệ tiến bộ như công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) và kỹ thuật số song sinh (digital twin) (*) đang sở hữu năng lực tái định hình cách thức vận hành của các máy móc trong ngành công nghiệp. Đó là nhận định từ ông Rahul Garg, phó Chủ tịch bộ phận máy móc công nghiệp, chiến lược phần mềm tại công ty Siemens Digital Industries Software.
(*) Digital twin: là bản sao kỹ thuật số của một vật thể, quy trình hoặc hệ thống vật lý. Được kết nối bằng luồng dữ liệu thời gian thực từ các cảm biến internet vạn vật, mô hình này phản ánh chính xác trạng thái hiện tại và cho phép mô phỏng các tình huống thực tế để đánh giá hiệu suất, dự đoán lỗi và lên kế hoạch bảo trì.

Hiện nay, việc trở thành một doanh nghiệp số không còn là một lựa chọn mang tính tự nguyện. Tình trạng khan hiếm nhân lực cùng biên lợi nhuận ngày càng thu hẹp đã và đang thúc đẩy các nhà chế tạo máy trong ngành sản xuất công nghiệp phải nhanh chóng bước vào hành trình chuyển đổi số.

Các giải pháp như kỹ thuật số song sinh và công nghệ AI, bao gồm AI truyền thống, AI tạo sinh (generative AI) và hiện nay là tác nhân AI (agentic AI), đã giúp các doanh nghiệp trở nên linh hoạt, kiên cường và hiệu quả hơn. Đồng thời, chúng đặt nền móng cho mức độ tự động hóa ngày càng cao nhưng vẫn giữ con người ở vai trò trung tâm điều hành.

Số hóa hiện là chìa khóa để nâng cao năng lực cạnh tranh. Trong đó, mô hình kỹ thuật số song sinh toàn diện kết hợp với các luồng dữ liệu số (digital thread) (*) chính là nền tảng của quá trình số hóa, giúp kết nối mọi giai đoạn trong vòng đời sản phẩm, từ ý tưởng thiết kế đến sản xuất chế tạo, thành một nguồn dữ liệu xác thực duy nhất.
(*) Digital thread: Toàn bộ quá trình làm ra một sản phẩm giống như một chuỗi các phòng ban riêng biệt: thiết kế, mua nguyên vật liệu, chế tạo ở nhà máy, kiểm tra chất lượng, bán hàng và bảo trì. Bình thường, dữ liệu ở mỗi khâu này thường bị cô lập (khâu thiết kế dùng file CAD, nhà máy dùng hệ thống vận hành riêng, đội bảo trì dùng file Excel). Digital thread giúp kết nối dòng chảy dữ liệu xuyên suốt các giai đoạn.

Thêm vào đó, các luồng dữ liệu số giúp thống nhất quy trình và hệ thống, cho phép sự phối hợp liền mạch giữa các phòng ban và thúc đẩy việc tích hợp các công nghệ mới.

Đưa chuyển đổi số đến với mọi doanh nghiệp
Sự chuyển dịch mạnh mẽ trong ngành máy móc công nghiệp, được thúc đẩy bởi việc tích hợp công nghệ AI vào thiết kế, vận hành và chuỗi cung ứng, sẽ tiếp tục tạo ra những đột phá lớn cho lĩnh vực này trong nhiều năm tới. Tính dễ tiếp cận là yếu tố then chốt khi các năng lực của công nghệ AI ngày càng được phát triển, và các doanh nghiệp thuộc mọi quy mô đều đang tìm cách hiện đại hóa hệ thống cũng như quy trình của họ.

Việc cập nhật các quy trình kinh doanh ban đầu có vẻ là một vấn đề đáng ngại đối với các doanh nghiệp vừa và nhỏ hoặc các nhà máy cũ (brownfields) (*). Tuy nhiên, hiện có nhiều giải pháp giúp đơn giản hóa việc tiếp cận các quy trình tự động hóa và công nghệ AI, những yếu tố đang ngày càng trở nên quan trọng khi sự thiếu hụt nhân sự ngày càng nhiều.
(*) Đặc điểm của một nhà máy “brownfield”: Thiết bị cũ, không đồng bộ: nhà máy thường sở hữu các máy móc, dây chuyền sản xuất được mua từ nhiều năm trước, thuộc nhiều thế hệ và hãng sản xuất khác nhau; Hệ thống dữ liệu bị cô lập: các máy móc cũ thường thiếu các cảm biến thông minh hoặc cổng kết nối internet (IoT). Dữ liệu của máy nào tồn tại riêng ở máy đó, rất khó để thu thập tập trung; Quy trình vận hành truyền thống: đội ngũ kỹ thuật đã quen với cách vận hành, bảo trì thủ công hoặc sử dụng các phần mềm quản lý đời cũ.

Ví dụ, các mô hình ngôn ngữ lớn (LLM) đã và đang hỗ trợ người lao động bước đầu tiếp cận với công nghệ AI. Từ năm 2025, nhiều nhà sản xuất đã bắt đầu triển khai LLM để lấp các lỗ hổng kiến thức và kết nối các hoạt động giữa con người và máy móc. Bắt đầu từ những công cụ đơn giản này sẽ giúp các nhà thiết kế và kỹ sư có thời gian thích nghi với các giải pháp mới, từ đó doanh nghiệp có thể xác định nhu cầu AI cụ thể của mình và phát triển lên từ đó.

Việc tận dụng từng bước các giải pháp tích hợp công nghệ AI nhằm giải quyết các nhu cầu kỹ thuật và sản xuất cuối cùng sẽ đơn giản hóa việc áp dụng các giải pháp phức tạp và mạnh mẽ hơn trong tương lai.

Một khi doanh nghiệp biết rõ nơi nào và khi nào cần đưa công nghệ AI vào vận hành thông qua việc xác định các trường hợp sử dụng thực tế có giá trị, họ có thể bắt đầu huấn luyện các mô hình AI nội bộ. Tại thời điểm này, các nhà chế tạo máy có thể tích hợp toàn diện AI tạo sinh và các tác nhân AI vào quy trình của họ để tạo ra các nội dung kỹ thuật và sản xuất mới, thậm chí tự động hóa các quy trình công việc phức tạp.

Để đạt được một nhà máy tự động hóa cao hơn, sẵn sàng đối mặt với bối cảnh thị trường đầy biến động, mọi thứ đều cần bắt đầu từ một kế hoạch. Nhằm xây dựng một kế hoạch vững chắc, các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) nên sử dụng kỹ thuật số song sinh để chạy thử nghiệm (virtual commissioning) (*). Việc thử nghiệm cách thức và vị trí các quy trình cụ thể sẽ hoạt động ra sao trước khi tích hợp máy móc hoặc quy trình mới vào các luồng công việc truyền thống là vô cùng quan trọng.
(*) Virtual commissioning: là quá trình mô phỏng, kiểm tra và tối ưu hóa toàn bộ hoạt động của một hệ thống tự động hóa (bao gồm cả phần cứng máy móc lẫn phần mềm điều khiển) trên môi trường máy tính trước khi lắp đặt thực tế tại nhà máy.

Bản kỹ thuật số song sinh của nhà máy tạo ra một mô hình đại diện kỹ thuật số chính xác, theo thời gian thực của nhà máy vật lý, giúp người lao động ở các phòng ban và lĩnh vực khác nhau đều có thể dễ dàng truy cập.

Kết hợp hài hòa giữa con người, robot và tự động hóa thông qua số hóa
Số hóa không phải lúc nào cũng đồng nghĩa với việc loại bỏ các thiết bị cũ đang hoạt động tin cậy để thay thế toàn bộ bằng máy móc mới. Nhiều nhà sản xuất OEM đã thấy được tỷ suất hoàn vốn (ROI) từ việc tích hợp robot hợp tác (cobot), loại robot hỗ trợ công nhân trong quá trình sản xuất.

Cobot cho phép tích hợp liền mạch giữa hệ thống tự động và hệ thống thủ công, cho phép các nhà chế tạo máy móc đặt chúng vào đúng những nơi cần thiết mà không làm đảo lộn các quy trình vốn đang vận hành hiệu quả. Bằng cách tận dụng các cobot, một môi trường nhà máy cũ có thể nhanh chóng đánh giá cách thức nâng cấp hoạt động để trở thành một cơ sở sản xuất hiện đại bậc nhất.

Một nhà máy đã tích hợp toàn diện kỹ thuật số song sinh cũng có thể triển khai song song với công nghệ AI để tối ưu hóa mạnh mẽ các hoạt động vận hành. Các nhà chế tạo máy móc có thể tạo ra các môi trường mô phỏng trực quan mô phỏng hoàn hảo các nhà máy và dây chuyền sản xuất vật lý để tăng tốc quá trình huấn luyện và lập trình robot.

Trong “lớp học kỹ thuật số” này, robot có thể thực hành các tác vụ, xử lý các vấn đề phổ biến và phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề chỉ trong vài giờ, thay vì phải mất nhiều tháng hoặc thậm chí nhiều năm.

Năng lực của kỹ thuật số song sinh và công nghệ AI còn đặt nền móng cho các công nghệ đang thành hình như robot hình người (humanoid robot). Robot hình người sẵn sàng tạo ra bước đột phá trong không gian sản xuất công nghiệp và nhiều khả năng sẽ bước vào các nhà máy trong vài năm tới. Do đó, việc chạy thử nghiệm kỹ thuật số được hỗ trợ bởi kỹ thuật số song sinh sẽ càng trở nên quan trọng hơn.

Thử nghiệm kỹ thuật số sẽ là cốt lõi cho các hoạt động hài hòa giữa con người, cobot, robot thông minh và robot hình người, cho phép nhà máy dự báo các tương tác của con người với các hệ thống và thiết bị tự động.

Bước chuyển dịch trọng tâm từ phần cứng sang phần mềm
Với những tiến bộ công nghệ vượt bậc, ngành sản xuất công nghiệp đang chịu áp lực lớn trong việc giải quyết tình trạng thiếu hụt kỹ năng, chuỗi cung ứng khó lường và nhu cầu ngày càng tăng đối với quy trình sản xuất tiết kiệm tài nguyên và bền vững hơn.

Các hoạt động vận hành tự trị (autonomous operation) (1) giúp các nhà chế tạo máy giải quyết các vấn đề hiện tại và định vị bản thân doanh nghiệp để ứng phó với các vấn đề trong tương lai. Là một phần của sự chuyển dịch này, tự động hóa đang chuyển đổi từ các thiết bị dựa trên phần cứng sang các chức năng được định nghĩa bằng phần mềm. Tự động hóa định nghĩa bằng phần mềm (software-defined automation – SDA) (2) kết hợp tính linh hoạt của công nghệ thông tin với sự mạnh mẽ, ổn định của công nghệ vận hành.
(1) Autonomous operation: Vận hành tự trị. Đây là cấp độ cao hơn cả tự động hóa thông thường, nơi máy móc và hệ thống có khả năng tự tư duy, tự ra quyết định và tự điều chỉnh hành vi mà không cần con người can thiệp liên tục.
(2) Software-defined automation: Thay vì mỗi khi muốn thêm một tính năng mới, cần phải mua thêm phần cứng (như bộ điều khiển, mô-đun mở rộng), thì giờ đây chỉ cần cài đặt hoặc cập nhật một app phần mềm trên một máy tính trung tâm.

Giờ đây, thay vì phụ thuộc vào phần cứng cố định để thực hiện chức năng, giải pháp SDA sử dụng phần mềm để kiểm soát, cải tiến và cập nhật các tính năng, giúp hệ thống trở nên dễ thích ứng và mở rộng hơn.

Các nhà máy cũ, có thể tận dụng lợi thế đặc biệt từ giải pháp SDA vì nó cho phép kết nối giữa các thiết bị và hệ thống cũ với các dịch vụ và ứng dụng hiện đại dựa trên dữ liệu. Một khi các máy móc này được kết nối, các nhà máy lâu năm có thể bắt đầu tự xây dựng luồng dữ liệu số của riêng mình và tiến tới mức độ tự động hóa cao hơn cũng như tăng tốc các hoạt động vận hành.

Chuyển đổi số là hành trình, không phải đích đến
Ngành máy móc công nghiệp đang bước vào kỷ nguyên vàng tiếp theo. Thành công trong năm 2026 sẽ phụ thuộc vào khả năng thích ứng của ngành để duy trì vị thế, khi cuộc cách mạng công nghệ AI vẫn giữ nguyên hoặc thậm chí đang gia tăng tốc độ.

Đối với các nhà sản xuất máy móc, thiết bị và linh kiện, mô hình doanh nghiệp số đại diện cho một phương thức tiếp cận mang tính chuyển đổi, nơi mọi khía cạnh của doanh nghiệp đều được kết nối với nhau thông qua dữ liệu, tự động hóa và các thông tin chuyên sâu theo thời gian thực.

Bằng cách tích hợp kỹ thuật số song sinh và tận dụng công nghệ AI, các tổ chức có thể vượt ra khỏi các hệ thống phân mảnh, lạc hậu và xây dựng các khung cấu trúc linh hoạt để giải quyết cả các vấn đề hiện tại lẫn tương lai.

Khi ngày càng có nhiều doanh nghiệp áp dụng phương thức này, một điều rõ ràng là: việc đón nhận chuyển đổi số là bắt buộc để đảm bảo sự nhạy bén bền vững và thành công lâu dài trong kỷ nguyên sản xuất mới này.

Để xem các tin bài khác về “Kỹ thuật số song sinh”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Machinery