Công nghệ Digital Twins hứa hẹn sẽ mang lại những giá trị to lớn trong nhiều lĩnh vực của đời sống sản xuất, kinh tế, xã hội,… đặc biệt là trong ngành công nghiệp sản xuất bởi tính năng theo dõi và giám sát trong nỗ lực tiết kiệm thời gian và chi phí vận hành cho doanh nghiệp.
Giới thiệu về công nghệ Digital Twins
Sự bùng nổ của Internet vạn vật (IoT) mang đến nhiều lợi thế cho việc đầu tư và triển khai digital twins. Theo khảo sát từ Gartner (2019), 75% doanh nghiệp áp dụng IoT đều đã hoặc đang dự kiến triển khai Digital Twins.(1)
Có thể hiểu Digital Twins như là chiếc cầu nối giữa thế giới thực và không gian số. Các thiết bị vật lý được trang bị một hệ thống cảm biến để theo dõi các thông số hoạt động, tình trạng vận hành, vị trí, và các yếu tố quan trọng khác. Các cảm biến này được kết nối với nền tảng đám mây, nơi các dữ liệu sẽ được thu thập, lưu trữ, xử lý, và phân tích.
Dữ liệu vận hành khi được phân tích với các điều kiện ngữ cảnh giả định khác nhau sẽ mô phỏng ra các kết quả khác nhau. Các khám phá quan trọng trong môi trường ảo hóa này sẽ giúp quá trình triển khai ở thực tế diễn ra nhanh hơn và giảm thiểu rủi ro có thể xảy ra.
Lợi ích trong khâu thiết kế
Các phần mềm CAD (Computer-aided design) đã được sử dụng từ lâu để thiết kế ra các sản phẩm vật lý, các layout và hệ thống vận hành nhà máy khác nhau. Từ bản thiết kế đầu, các kỹ sư bắt đầu xây dựng hệ thống ngoài đời thực, các yếu tố phát sinh sẽ được hiệu chỉnh, thay đổi khi nhà máy bắt đầu đưa vào hoạt động.
Các hệ thống mô phỏng hiện đại có khả năng tổng hợp và thực thi toàn bộ các chức năng trên mà không cần thiết phải xây dựng hệ thống thực. Sức mạnh thực sự của công nghệ Digital Twins nằm ở khả năng liên kết gần như thời gian thực giữa thực thể vật lý và thế giới số. Sự tương tác của sản phẩm hoặc quy trình mang lại các mô hình mạnh mẽ hơn, thực tế hơn, và các đo lường toàn diện về các rủi ro không dự đoán được.
Kiến trúc sư trưởng nhà máy có thể khai thác mọi tiềm năng, giả lập các ngữ cảnh, thử nghiệm nhiều phương án sắp xếp và quản lý khác nhau trước khi quyết định đầu tư. Từ đó, rủi ro của toàn bộ dự án được giảm thiểu, và thời gian triển khai dự án cũng sẽ nhanh hơn đáng kể.
Lợi ích trong khâu vận hành
Digital Twins giúp cho người quản lý vận hành thử nghiệm nhiều phương án sắp xếp dây chuyền sản xuất khác nhau để giải quyết các điểm nghẽn trong quy trình, tối ưu việc sắp xếp, bố trí thiết bị.
Các chương trình hiện đại còn cho phép mô phỏng quá trình tương tác của nhân viên với toàn bộ dây chuyền, giúp giải đáp các câu hỏi họ phải di chuyển bao xa, mất bao lâu để thực hiện các động tác như lấy hàng, tương tác với thiết bị có dễ dàng không, di chuyển có thuận tiện không.
Các mô phỏng có điều kiện đem đến tiềm năng cải tiến quy trình, mà không cần phải triển khai trong môi trường thực tế để biết được kết quả.
Dữ liệu từ Digital Twins cũng rất hữu ích trong môi trường tương tác cao, hoặc dây chuyền sản xuất phức tạp. Các bên liên quan có thể chia sẽ các mô hình tương ứng, đồng thời cũng đánh giá và hiểu được mức độ ảnh hưởng của thay đổi của mình đối với bộ phận khác. Tất cả các khâu xuyên suốt trong dây chuyền sản xuất từ thiết kế, vận hành, sản xuất đều được thể hiện trực quan, giúp cho việc cải thiện hay thay đổi diễn ra dễ dàng, liền mạch và hạn chế các rủi ro có thể xảy ra.
Hiện trạng áp dụng
Boeing
Chất lượng lần đầu của các thiết bị Boeing được cải thiện 40% – 50% nhờ áp dụng Digital Twins.
Digital Twins thay đổi cách thức Boeing thiết kế sản phẩm của mình bằng cách tạo ra một bản sao số của các thiết bị máy bay và mô phỏng đáp ứng của thiết bị đối với các điều kiện vận hành và môi trường khác nhau trong suốt dòng đời của thiết bị.(2)
Tesla
Telsa Motors là một trong những tên tuổi nổi bật trong việc đầu tư vào công nghệ Digital Twins. Tesla tạo ra bản sao số cho mỗi chiếc xe mà hãng bán ra. Tại mỗi thời điểm, dữ liệu từ hàng ngàn chiếc xe của hãng liên tục gửi về trung tâm, nơi chúng được AI phân tích để xác định tình trạng vận hành của xe có bình thường hay không, có cần can thiệp bảo dưỡng không.
Các trường hợp liên quan đến bảo dưỡng, hệ thống tích hợp sẽ đánh giá khả năng tự khắc phục bằng việc cập nhật phần mềm hay phải cần can thiệp vật lý. Sự kết hợp của hệ thống cảm biến IoT, AI và dữ liệu thời gian thực giúp cho bộ máy ngày càng thông minh hơn và tối ưu hơn. Nhờ đó, Tesla có thể cải thiện chất lượng dịch vụ và độ tin cậy của các thiết bị của mình. Toàn bộ quá trình phát triển phần mềm đều dựa vào dữ liệu vận hành, đem lại trải nghiệm tốt hơn, và phân bố nguồn lực hiệu quả hơn.
Unilever
Unilever hợp tác với Microsoft để xây dựng phiên bản số của hơn 300 nhà máy của mình trên toàn cầu, khởi đầu bằng nhà máy tại Valinhos Brazil năm 2018. Dự án này cải thiện từ 1 đến 3% hiệu suất vận hành, và cắt giảm chi phí năng lượng khoảng 2.8 triệu USD.(3)
Các thiết bị được kết nối với nền tảng đám mây thông qua hệ thống cảm biến. Dữ liệu vận hành theo thời gian thực được phân tích để điều chỉnh điều kiện vận hành lý tưởng nhất. Thêm vào đó, nhân viên nhà máy theo dõi chất lượng sản phẩm thông qua thiết bị di động, đánh giá các giải pháp giải quyết vấn đề, và chia sẽ cho đồng nghiệp ở các nhà máy khác. Công nghệ này giúp Unilever thực hiện các thay đổi theo thời gian thực để tối ưu sản phẩm đầu ra, sử dụng nguyên vật liệu chính xác hơn, giảm hao phí.
Nhờ việc áp dụng AI, Unilever cũng giảm số lượng cảnh báo giả vốn cần sự can thiệp của con người trong các nhà máy của mình. Trung bình mỗi ngày, số lượng cảnh báo nhận được là 3000, con số này được giảm xuống đến 90% nhờ AI.(4)
Vinfast – Nhà máy ô tô số hóa toàn diện tại Việt Nam
Chỉ trong vòng 21 tháng, Vinfast xây dựng nhà máy, thiết kế ô tô, và bắt đầu dây chuyển sản xuất nhờ ứng dụng Digital Twins. Kết quả này rất ấn tượng vì Vinfast chỉ mất một nửa thời gian so với các dự án tương tự, và đặc biệt hơn công ty là tay chơi mới ở lĩnh vực này. Đây cũng là một ví dụ điển hình của việc áp dụng chuyển đổi số trong ngành sản xuất tại Việt Nam.(5)
Nguồn tham khảo
(1) Gartner. 2019. Gartner Survey Reveals Digital Twins Are Entering Mainstream Use
(2) Boeing. 2019. Welcome to Boeing’s factory of the future
(3) Microsoft. 2019. Now it’s personal: Unilever’s digital journey leads to real results for consumers and employees
(4) Nec. 2020. Digital Twins: The Intersection of Physical and Digital Goods Powered by IoT
(5) Siemens. VinFast launches the first Vietnamese passenger car brand in record time
