Trí tuệ nhân tạo trong sản xuất và công nghiệp
Trí tuệ nhân tạo (AI) đang biến đổi ngành sản xuất và công nghiệp bằng cách tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm chi phí và nâng cao hiệu quả. Từ bảo trì dự đoán và kiểm soát chất lượng đến tự động hóa chuỗi cung ứng, AI đang thúc đẩy đổi mới và tạo ra các nhà máy thông minh hơn.
Trí tuệ nhân tạo đang nhanh chóng biến đổi ngành sản xuất bằng cách tăng cường hiệu quả, cải thiện chất lượng và cho phép sản xuất thông minh hơn. Các khảo sát ngành cho thấy khoảng 90% nhà sản xuất đã sử dụng một số hình thức AI, mặc dù nhiều người cảm thấy họ vẫn còn thua kém so với đối thủ cạnh tranh.
Các công nghệ AI chính và trường hợp sử dụng
Các nhà sản xuất đang áp dụng nhiều kỹ thuật AI để tự động hóa và tối ưu hóa sản xuất trên nhiều lĩnh vực vận hành:
Bảo trì dự đoán
Thuật toán AI phân tích dữ liệu cảm biến từ máy móc để dự báo sự cố thiết bị trước khi xảy ra. Bằng cách sử dụng mô hình học máy và bản sao số, các công ty có thể lên lịch bảo trì chủ động.
- Giảm đáng kể thời gian ngừng hoạt động và chi phí sửa chữa
- Nhà sản xuất ô tô lớn dự đoán lỗi ở robot dây chuyền lắp ráp
- Lên lịch sửa chữa vào giờ thấp điểm
Kiểm soát chất lượng bằng thị giác máy tính
Hệ thống thị giác tiên tiến kiểm tra sản phẩm theo thời gian thực để phát hiện lỗi nhanh hơn và chính xác hơn so với kiểm tra thủ công.
- Camera và AI so sánh các bộ phận với tiêu chuẩn lý tưởng
- Phát hiện bất thường ngay lập tức
- Giảm lãng phí và loại bỏ sản phẩm lỗi mà không làm chậm sản xuất
Robot cộng tác (Cobots)
Thế hệ robot mới được trang bị AI có thể làm việc an toàn cùng con người trên sàn nhà máy, đảm nhận các công việc lặp đi lặp lại, chính xác hoặc nặng nhọc.
- Nhà sản xuất điện tử sử dụng cobots để đặt linh kiện nhỏ
- Con người tập trung vào giám sát và giải quyết vấn đề sáng tạo
- Tăng năng suất và cải thiện công thái học
Bản sao số và IoT
Bản sao ảo của máy móc hoặc toàn bộ nhà máy cho phép mô phỏng và tối ưu hóa mà không làm gián đoạn dây chuyền sản xuất thực tế.
- Dữ liệu cảm biến IoT thời gian thực cung cấp cho bản sao
- Kỹ sư mô phỏng các kịch bản "nếu như"
- Tối ưu bố trí và dự đoán kết quả
Thiết kế tạo sinh và phát triển sản phẩm dựa trên AI
Bằng cách đào tạo trên dữ liệu về vật liệu, giới hạn và thiết kế trước đây, công cụ AI tạo sinh có thể tự động tạo ra các bộ phận và nguyên mẫu tối ưu. Các công ty hàng không vũ trụ và ô tô đã sử dụng công nghệ này cho các bộ phận nhẹ và bền.
- Tự động tạo thiết kế bộ phận tối ưu
- Cho phép tùy chỉnh hàng loạt bằng cách nhanh chóng thích ứng với sở thích khách hàng
- Giảm thời gian ra thị trường mà không làm gián đoạn sản xuất
Các hệ thống "nhà máy thông minh" này sử dụng thiết bị kết nối và phân tích dữ liệu để sản xuất có thể tự điều chỉnh theo thời gian thực. Kết quả là một nhà máy linh hoạt, hiệu quả cao, nơi AI liên tục giám sát hoạt động, tối đa hóa sản lượng và giảm lãng phí mà không cần sự can thiệp của con người.
— IBM, Nghiên cứu sản xuất thông minh

Lợi ích của AI trong sản xuất
AI mang lại nhiều lợi thế trong các hoạt động sản xuất, biến các nhà máy truyền thống thành doanh nghiệp thông minh, dựa trên dữ liệu:
Tăng hiệu quả và năng suất
Giảm thời gian ngừng hoạt động và chi phí
Chất lượng cao hơn và giảm lãng phí
Chu kỳ đổi mới nhanh hơn
Cải thiện kế hoạch chuỗi cung ứng
Nâng cao an toàn lao động

Thách thức và rủi ro
Việc áp dụng AI trong công nghiệp gặp phải những trở ngại đáng kể mà các nhà sản xuất phải giải quyết một cách chiến lược:
Chất lượng dữ liệu và tích hợp
AI cần lượng lớn dữ liệu sạch, phù hợp. Các nhà sản xuất thường có thiết bị cũ không thiết kế để thu thập dữ liệu, và dữ liệu lịch sử có thể bị phân mảnh hoặc không nhất quán.
- Thiết bị cũ thiếu khả năng thu thập dữ liệu hiện đại
- Dữ liệu lịch sử thường bị phân mảnh hoặc không nhất quán
- Nhiều nhà máy thiếu dữ liệu sạch, có cấu trúc và phù hợp với ứng dụng
- Không có dữ liệu chất lượng cao, mô hình AI có thể không chính xác
An ninh mạng và rủi ro vận hành
Kết nối máy móc và triển khai AI làm tăng nguy cơ bị tấn công mạng. Mỗi cảm biến hoặc hệ thống phần mềm mới có thể là điểm tấn công.
- Tăng bề mặt tấn công với các thiết bị kết nối
- Vi phạm hoặc phần mềm độc hại có thể làm tê liệt sản xuất
- Mô hình AI thử nghiệm có thể chưa hoàn toàn tin cậy trong môi trường quan trọng
- Cần đầu tư và quy trình bảo mật mạnh mẽ
Kỹ năng và tác động đến lực lượng lao động
Thiếu hụt kỹ sư và nhà khoa học dữ liệu hiểu cả AI và vận hành nhà máy tạo ra rào cản lớn trong triển khai.
- Thiếu kỹ sư sản xuất am hiểu AI
- Người lao động phản kháng do lo ngại về an toàn công việc
- Cần các chương trình đào tạo lại rộng rãi
- Giao tiếp rõ ràng rất cần thiết cho quản lý thay đổi
Chi phí và tiêu chuẩn
Triển khai AI đòi hỏi đầu tư lớn ban đầu và hoạt động trong môi trường thiếu các tiêu chuẩn ngành đã được thiết lập.
- Chi phí cao cho cảm biến, phần mềm và hạ tầng tính toán
- Đặc biệt khó khăn với các nhà sản xuất nhỏ
- Ít tiêu chuẩn ngành để xác minh hệ thống AI
- Thiếu khung minh bạch, công bằng và an toàn
Các trở ngại chính
- Tích hợp thiết bị cũ
- Vấn đề chất lượng dữ liệu
- Thiếu hụt kỹ năng
- Chi phí triển khai cao
- Rủi ro an ninh mạng
Phương pháp chiến lược
- Triển khai theo giai đoạn với dự án thí điểm
- Đầu tư hạ tầng dữ liệu
- Chương trình đào tạo lực lượng lao động
- Triển khai tập trung ROI
- Kiến trúc ưu tiên bảo mật

Xu hướng tương lai và triển vọng
Đường đi của AI trong công nghiệp đang rất dốc. Các chuyên gia dự đoán sự kết hợp AI với các công nghệ khác sẽ tái định hình các nhà máy trong thập kỷ tới:
AI tạo sinh + Bản sao số
Các nhà phân tích dự báo sự kết hợp AI tạo sinh với mô hình bản sao số sẽ cách mạng hóa sản xuất, mở ra kỷ nguyên mới về thiết kế, mô phỏng và phân tích dự đoán theo thời gian thực.
- Chuyển từ tối ưu phản ứng sang chủ động
- Cải thiện đáng kể hiệu quả và bền vững
- Tăng cường khả năng phục hồi và thích ứng
Công nghiệp 5.0 – Sản xuất lấy con người làm trung tâm
Dựa trên Công nghiệp 4.0, khái niệm Công nghiệp 5.0 của EU nhấn mạnh tính bền vững và phúc lợi người lao động bên cạnh năng suất.
- Robot đảm nhận công việc nặng nhọc, nguy hiểm
- Sáng tạo của con người vẫn là trung tâm
- Thực hành tuần hoàn, tiết kiệm tài nguyên
- Chương trình học tập suốt đời và kỹ năng số
AI biên và phân tích thời gian thực
Khi 5G và điện toán biên phát triển, nhiều xử lý AI sẽ diễn ra ngay tại sàn nhà máy thay vì trên đám mây.
- Hệ thống điều khiển độ trễ cực thấp
- Phản hồi chất lượng theo thời gian thực
- Điều chỉnh máy móc tức thì không phụ thuộc đám mây
Mở rộng sử dụng Cobots
Tăng trưởng nhanh của robot cộng tác trong nhiều ngành ngoài ô tô và điện tử.
- Mở rộng sang chế biến thực phẩm và dược phẩm
- Dễ tiếp cận cho các nhà máy nhỏ hơn
- Tăng cường trí thông minh cho các nhiệm vụ phức tạp
Vật liệu tiên tiến và in 3D
AI sẽ giúp thiết kế vật liệu mới và tối ưu hóa sản xuất phụ gia cho các bộ phận phức tạp.
- Năng lực sản xuất tại chỗ
- Sản xuất theo yêu cầu
- Giảm áp lực chuỗi cung ứng
Giải thích và đạo đức
Các nhà sản xuất sẽ đầu tư vào hệ thống AI có khả năng giải thích để kỹ sư có thể tin tưởng và xác minh quyết định của máy móc.
- Công cụ trực quan hóa quyết định AI
- Hướng dẫn ngành về an toàn và công bằng
- Quy trình minh bạch, có thể kiểm chứng
Nghiên cứu cho thấy các công ty đầu tư sớm vào AI có thể tăng đáng kể thị phần, doanh thu và sự hài lòng của khách hàng. Mặc dù chuyển đổi toàn diện sẽ mất thời gian và cần kế hoạch cẩn thận, hướng đi đã rõ ràng: AI sẽ là động lực cho thế hệ sản xuất thông minh, bền vững và cạnh tranh tiếp theo.
— Phân tích nghiên cứu ngành

Công cụ AI hàng đầu trong sản xuất và công nghiệp
Siemens MindSphere
Insights Hub (trước đây là MindSphere) là giải pháp Internet vạn vật công nghiệp (IIoT) dựa trên nền tảng đám mây của Siemens, được thiết kế để kết nối các tài sản công nghiệp, thu thập và bối cảnh hóa dữ liệu vận hành, đồng thời tạo ra các thông tin hữu ích giúp cải tiến sản xuất và vận hành. Giải pháp này cho phép người dùng và nhà phát triển theo dõi tình trạng tài sản, tối ưu hóa quy trình, dự đoán các vấn đề về chất lượng, và tích hợp các phân tích tùy chỉnh cùng bảng điều khiển trên toàn doanh nghiệp.
IBM Maximo Application Suite
IBM Maximo Application Suite (MAS) là một nền tảng tích hợp thống nhất quản lý tài sản doanh nghiệp (EAM), giám sát Internet of Things (IoT), AI/phân tích dữ liệu và tối ưu hóa bảo trì trong một giải pháp duy nhất. MAS giúp các tổ chức theo dõi tình trạng tài sản theo thời gian thực, dự đoán sự cố, tối ưu lịch trình bảo trì và nâng cao hiệu quả vận hành trên nhiều ngành công nghiệp khác nhau.
Mech-Mind Robotics
Mech-Mind Robotics là một công ty tự động hóa công nghiệp của Trung Quốc chuyên tích hợp cảm biến thị giác 3D, phần mềm AI và điều khiển robot để xây dựng các hệ thống robot thông minh. Bộ sản phẩm của họ bao gồm camera 3D công nghiệp (Mech-Eye), phần mềm thuật toán thị giác & AI (Mech-Vision, Mech-DLK), công cụ lập trình robot (Mech-Viz) và phần mềm đo lường/kiểm tra (Mech-MSR). Giải pháp của Mech-Mind được triển khai toàn cầu trong các ngành như logistics, ô tô, kim loại & gia công, điện tử tiêu dùng và nhiều lĩnh vực khác.
GE Digital
Quản lý Hiệu suất Tài sản (APM) của GE Digital là một bộ phần mềm toàn diện được thiết kế để giúp các tổ chức công nghiệp tối đa hóa độ tin cậy của tài sản, giảm thiểu rủi ro vận hành và tiết kiệm chi phí bảo trì. Được xây dựng trên kiến trúc mô-đun, GE APM cho phép các tổ chức triển khai từng ứng dụng APM riêng lẻ hoặc kết hợp chúng thành một giải pháp doanh nghiệp tích hợp. Bằng cách tận dụng phân tích nâng cao, bản sao số (digital twins) và chiến lược tài sản dựa trên rủi ro, nó hỗ trợ bảo trì dự đoán và ra quyết định dựa trên dữ liệu.