Nhà máy thông minh (tiếng Anh Smart Factory) là nhà máy trong đó phần lớn quy trình sản xuất, quá trình công nghệ, tổ chức quản lý, kinh doanh được tối ưu hóa nhờ các ứng dụng công nghệ thông tin và tự động hóa đặc biệt các ứng dụng trí tuệ nhân tạo, xử lý dữ liệu lớn, Internet và mạng vạn vật kết nối (IoT).

Nhà máy thông minh là một môi trường mà máy móc và thiết bị có thể cải tiến các quy trình thông qua tự động hóa và tự tối ưu hóa. Những lợi ích còn mở rộng ra ngoài việc sản xuất hàng hóa vật chất và bao gồm các chức năng như lập kế hoạch, hậu cần chuỗi cung ứng và thậm chí cả phát triển sản phẩm. Giá trị cốt lõi của nhà máy thông minh vẫn thuộc phạm vi của chính nhà máy.

Cấu trúc của một nhà máy thông minh có thể bao gồm sự kết hợp của (i) công nghệ sản xuất; (ii) thông tin và truyền thông; (iii) chuỗi cung ứng sản xuất. Tất cả các bộ phận sản xuất khác nhau này có thể được kết nối thông qua mạng vạn vật kết nối IoT hoặc các loại mạch tích hợp tiên tiến khác, cho phép cảm biến, đo lường, điều khiển và giao tiếp mọi thứ đang diễn ra trong suốt quá trình sản xuất.

Mạng vạn vật kết nối IoT trong nhà máy thông minh: Trọng tâm của nhà máy thông minh là công nghệ giúp cho việc thu thập dữ liệu có thể thực hiện được. Chúng bao gồm các cảm biến, động cơ và robot thông minh có mặt trên dây chuyền sản xuất và lắp ráp mà nhà máy thông minh đưa vào sử dụng. Cảm biến giúp người ta có thể theo dõi các quy trình cụ thể trong toàn bộ nhà máy, giúp tăng nhận thức về những gì đang xảy ra ở nhiều cấp độ. Những loại cảnh báo tinh vi này trở thành cảnh báo để bảo trì phòng ngừa hoặc các hành động khác gây ra các vấn đề sản xuất lớn hơn nếu không được giám sát.

Trí tuệ nhân tạo trong nhà máy thông minh: Giao tiếp và khả năng sử dụng dữ liệu là khía cạnh thông minh trong nhà máy thông minh. Các công nghệ mới đang xuất hiện như Công nghiệp 4.0, hay cuộc cách mạng công nghiệp tiếp theo, đang hội tụ để kích hoạt nhà máy thông minh. Việc áp dụng trí tuệ nhân tạo ở cấp nhà máy đã tạo ra một môi trường sản xuất năng động và đạt được kết quả mong muốn, giảm chi phí trong khi nâng cao chất lượng và độ tin cậy. Tương lai của ngành sản xuất là tùy chỉnh nhiều hơn, vì vậy bằng cách giảm thiểu thời gian chết để trang bị lại và đặt lại thiết bị, các nhà sản xuất có thể hoạt động hiệu quả mà vẫn linh hoạt.

Các khía cạnh nhà máy thông minh trong tương lai: (i) Nhà máy của tương lai. Trong thập kỷ tới, cảnh quan của nhà máy sẽ thay đổi đáng kể. Các nhà máy trong tương lai sẽ không được đo lường bằng khả năng sản xuất của họ mà là sản xuất với tính linh hoạt cao nhất. Lợi thế cạnh tranh của việc thu thập dữ liệu theo thời gian thực và khả năng đáp ứng kịp thời và thích ứng với nhu cầu thị trường sẽ thúc đẩy các doanh nghiệp áp dụng các công nghệ dựa trên Web phổ biến hơn; (ii) Internet vạn vật công nghiệp. Vì các nhà máy trong quá khứ đã tận dụng những tiến bộ về năng lượng hơi nước, điện, công nghệ thông tin và tự động hóa để đạt được lợi thế cạnh tranh trên thị trường của họ, các nhà máy trong tương lai sẽ tận dụng Internet để thúc đẩy cuộc cách mạng công nghiệp tiếp theo của thế giới, tức Cách mạng Internet công nghiệp; (iii) Khắc phục quan niệm chưa đúng về công nghệ: mặc dù có nhiều cách hiểu khác nhau về IoT, về cơ bản, IoT là một mạng lưới các thiết bị có trí thông minh cục bộ, chia sẻ một dịch vụ hoặc giao diện chương trình ứng dụng…; (iv) Kết nối các thiết bị trong một nhà máy trong mạng công nghiệp. Tinh thần thực sự của IoT công nghiệp là phát triển trí tuệ tập thể về hệ thống, thiết bị và con người bằng cách chia sẻ dữ liệu trên nhiều phương tiện truyền thông và lĩnh vực công nghiệp đa dạng. Tạo một mạng nội bộ LAN của các thiết bị được kết nối trong một nhà máy duy nhất có hiệu quả để thiết lập các quy trình có thể đủ thông minh để duy trì chính chúng; (v) Nhà máy thời hiện tại. Nhà máy sản xuất hiện tại phản ánh, theo nhiều cách, một máy tính cá nhân trước buổi bình minh của WWW. Hoạt động độc lập, một PC có thể thực hiện khá nhiều việc với dữ liệu cục bộ của riêng nó bằng cách sử dụng mạng nội bộ gồm các hệ điều hànhđộc quyền và phần mềm được cài đặt; (vi) Chuẩn bị cho nhà máy của tương lai, tức tính đến triển khai thực sự IoT công nghiệp. Nhà máy của tương lai cần sử dụng kỹ thuật số, tự động hóa, được kết nối theo thời gian thực, truy cập từ xa, có các công cụ thân thiện với Internet.

Năm 2020, Tổng Công ty Giải pháp và Công nghệ CMC phối hợp cùng HPE và Samsung SDS tổ chức Hội thảo trực tuyến “Manufacturing Innovation 2020” đã giới thiệu về giải pháp quản lý nhà máy thông minhMES và cơ sở hạ tầng với các ứng dụng IoT và AI trong xây dựng nhà máy thông minh với sự tham gia của hơn 150 khách hàng trên nền tảng Microsoft Teams.

Tài liệu tham khảo

1. Britannica, Britannica Concise Encyclopedia, Ed. Encyclopedia Britannica, 2006.
2. Jay Lee, Smart Factory Systems, Informatik Spektrum 38(3), 2015.
3. Elvis Hozdić, Smart factory for industry 4.0: A review, Journal of Modern Manufacturing Systems and Technology 7(1):28-35, 2015.