Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 đã và đang tạo ra sự thay đổi mạnh mẽ về phương thức sản xuất và tiêu dùng nhờ vào sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và công nghệ. Cùng với sự phát triển của các công nghệ internet vạn vật (Internet of Things,ảnxuấtthôngminhtươnglaicủasảnxuấttựđộnghóatrongcáchmạngcôngnghiệtỷ số 24 giờ IoT), trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence, AI) hay điện toán đám mây (Cloud computing), “sản xuất tự động hóa” trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 3 sẽ chuyển sang “sản xuất thông minh” (Smart manufacturing).

Cách mạng công nghiệp 4.0 đã hình thành nên một nền sản xuất đặc biệt, đó là sản xuất thông minh. Nền tảng của hệ thống sản xuất thông minh là “hệ thống thực ảo” (Cyber Physical Systems, CPS) bao gồm: “hệ thống sản xuất thực” và “hệ thống sản xuất ảo” (hệ thống sản xuất mạng). Trong sản xuất thông minh, khoa học máy tính và công nghệ thông tin đã “thu hẹp” không gian của hệ thống sản xuất trên thực tế hiện nay. “Hệ thống sản xuất thực” được ánh xạ trên “hệ thống sản xuất ảo” hình thành hệ thống sản xuất thông minh dựa trên nền tảng “hệ thống thực ảo”.

1. Sản xuất thông minh là gì ?

Cho đến nay, chưa có một khái niệm, định nghĩa chung về sản xuất thông minh. Theo Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ (National Institute of Standards and Technology, NIST), sản xuất thông minh là hệ thống được tích hợp đầy đủ, thích ứng với điều kiện thay đổi trong mạng lưới cung ứng tổng thể của doanh nghiệp và nhu cầu của khách hàng trong thời gian thực.

Do đó, sản xuất thông minh tích hợp các thiết bị sản xuất với các cảm biến, nền tảng điện toán, công nghệ truyền thông, mô hình hóa dữ liệu, điều khiển, mô phỏng và kỹ thuật dự đoán. Sản xuất thông minh sử dụng các công nghệ về “hệ thống thực ảo”, internet vạn vật, điện toán đám mây, điện toán phục vụ, trí tuệ nhân tạo và khoa học dữ liệu... đưa sản xuất chính thức trở thành trụ cột quan trọng của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4.

Tại một nghiên cứu năm 2013, Wallace và Riddick mô tả ngắn gọn về sản xuất thông minh là “một ứng dụng chuyên sâu công nghệ thông tin về dữ liệu ở cấp độ doanh nghiệp để cho phép các hoạt động sản xuất được thực hiện “thông minh”, hiệu quả và đáp ứng”.

Định nghĩa của Liên minh lãnh đạo sản xuất thông minh (Smart Manufacturing Leadership Coalition, SMLC) nêu rõ: “Sản xuất thông minh là khả năng giải quyết các vấn đề hiện tại và tương lai thông qua hạ tầng mở cho phép các giải pháp kinh doanh được thực hiện, tạo ra giá trị lợi thế”.

Các khái niệm, định nghĩa hiện nay đều khẳng định quan điểm chủ đạo của sản xuất thông minh là sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông, công nghệ phân tích dữ liệu tiên tiến để cải thiện, nâng cao năng suất, hoạt động sản xuất của doanh nghiệp từ cấp độ nhà máy, mạng lưới cung cấp, mạng lưới phân phối và chuỗi cung ứng. Bên cạnh đó, một số quan điểm còn cho rằng sản xuất thông minh có vai trò quan trọng đối với kiểm soát vòng đời sản phẩm.

Một điểm quan trọng và khác biệt của sản xuất thông minh so với các phương thức sản xuất khác là sự tham gia “linh hoạt” con người vào hệ thống sản xuất thông minh với sự tham gia của nhiều công nghệ khác nhau (như “hệ thống thực ảo”, IoT, robot, tự động hóa, phân tích dữ liệu lớn và điện toán đám mây...). Sản xuất thông minh giúp doanh nghiệp tập trung và giải quyết 03 mục tiêu chính: tối ưu hóa toàn bộ hệ thống sản xuất; sản xuất bền vững; phát triển chuỗi cung ứng linh hoạt đáp ứng yêu cầu khách hàng trong khoảng thời gian ngắn nhất.

Cùng với khái niệm sản xuất thông minh, một số thuật ngữ có liên quan cũng được phổ biến trong thời gian qua.

“Intelligent Manufacturing” (IM) là một thuật ngữ mô tả về sản xuất thông minh, khác với thuật ngữ “Smart Manufacturing” (SM). Đôi khi, IM được sử dụng đồng nghĩa với SM. "Smart" là một tính từ có rất nhiều nghĩa, trong đó cũng có ý nghĩa gần giống với "Intelligent". Tuy nhiên, "Intelligent" chỉ khả năng phân tích, giải quyết vấn đề một cách khoa học và hiệu quả, còn "Smart" lại chỉ sự nắm bắt nhanh nhạy tình hình hoặc diễn biến đang xảy ra. Do đó, IM được sử dụng nhiều hơn đối với khía cạnh công nghệ, ít được sử dụng đối với khía cạnh tổ chức.

Kumar định nghĩa về IM là “khả năng tự điều chỉnh và/hoặc tự kiểm soát để sản xuất sản phẩm trong phạm vi các thông số kỹ thuật thiết kế”. SM là một phiên bản mới của IM, phản ánh mức độ và tác động của các công nghệ thông minh như: Internet vạn vật, điện toán đám mây, “hệ thống thực ảo”, dữ liệu lớn. Nghiên cứu của Xifan Yao đã khẳng định trí tuệ nhân tạo (AI) là động lực chính thúc đẩy IM phát triển thành SM.

“Smart Factory” là một thuật ngữ được sử dụng cùng với các khái niệm khác như: Internet vạn vật công nghiệp (Industry Internet of Things) và “hệ thống thực ảo” để chỉ nhà máy thông minh. Một số nghiên cứu chỉ ra rằng phạm vi của nhà máy thông minh tập trung cải thiện, nâng cao năng suất, hoạt động sản xuất của doanh nghiệp vào cấp độ nhà máy. Trong đó, phạm vi của sản xuất thông minh lại tập trung để cải thiện, nâng cao năng suất, hoạt động sản xuất của doanh nghiệp từ cấp độ nhà máy, mạng lưới cung cấp, mạng lưới phân phối và chuỗi cung ứng.

“Industrial Internet” được hiểu là Internet công nghiệp. Internet công nghiệp được hiểu là sự hợp nhất của máy móc công nghiệp và phần mềm. Một số ý kiến cho rằng sự khác biệt chính giữa Internet công nghiệp và sản xuất thông minh là phạm vi của Internet công nghiệp tập trung hơn, chủ yếu vào máy móc công nghiệp ở cấp độ nhà máy thay vì mạng lưới cung cấp tổng thể của sản xuất thông minh. Internet công nghiệp là nền tảng để tối ưu hóa hệ thống sản xuất thông minh.

2. Sản xuất thông minh trong cách mạng công nghiệp 4.0

Cho đến nay, ba cuộc cách mạng công nghiệp đã dẫn đến những thay đổi “mang tính cách mạng” về mô hình và phương thức sản xuất: sản xuất cơ giới hóa thông qua động cơ hơi nước (trong cách mạng công nghiệp lần thứ nhất) được “phát triển” thành sản xuất hàng loạt trong các dây chuyền lắp ráp dựa trên sự phân công lao động (trong cách mạng công nghiệp lần thứ hai) và sản xuất tự động hóa dựa trên nền tảng điện tử và công nghệ thông tin để tự động hóa hơn nữa việc sản xuất (trong cách mạng công nghiệp lần thứ ba).

Cách mạng Công nghiệp 4.0 được đặc trưng bởi ứng dụng Internet kết nối vạn vật (Internet of Things, IoT), Internet kết nối dịch vụ (Internet of Services, IoS) vào quá trình sản xuất của doanh nghiệp, cho phép hệ thống sản xuất của doanh nghiệp được tích hợp đa chiều và trở nên “thông minh hơn”. Sản xuất thông minh là quá trình sản xuất linh hoạt, có thể thay thế quá trình sản xuất tự động hóa nhằm nâng cao năng lực cạnh tranh của doanh nghiệp trong bối cảnh hội nhập quốc tế và cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4.

IoT chính là “internet trong mọi thứ”. Theo Wikipedia, IoT là mạng lưới vạn vật kết nối Internet hoặc mạng lưới thiết bị kết nối Internet (Hình 1). Đây là một “kịch bản mới” khi mà mỗi đồ vật, con người được cung cấp một “định danh riêng”. Trong đó, tất cả đều có khả năng truyền tải và trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất (mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay giữa người với máy tính).

(责任编辑：Cúp C1)