Phong cảnh nhà máy đã thay đổi như thế nào nhờ AI?

Trước đây, từ “Robot” được phổ biến rộng rãi là bắt nguồn từ Ngành sản xuất (Manufacturing industry / 製造業). Hình ảnh những Robot công nghiệp (Industrial robot / 産業用ロボット) dạng Cánh tay (Arm / アーム) đảm nhận công việc trên Dây chuyền (Line / ライン) chuyển động nhịp nhàng trong các nhà máy ô tô, từng là quang cảnh Tượng trưng (Symbolize / 象徴) cho nền Sản xuất (Monozukuri – Manufacturing / ものづくり) hiện đại.

Nhưng hiện nay, phong cảnh nhà máy đó lại đang chuẩn bị có một sự thay đổi lớn.

Các Robot trước đây rất giỏi trong việc Lặp lại chính xác (Accurate repetition / 正確に繰り返す) các Động tác (Motion / 動作) đã được định sẵn, nhưng lại yếu kém trong việc ứng phó với sự thay đổi của Tình huống (Situation / 状況). Trong thời đại “Sản xuất hàng loạt (Mass production / 大量生産) cùng một thứ theo cùng một cách” thì như vậy là ổn. Nhưng bây giờ đã khác. Sản xuất số lượng ít nhiều chủng loại (High-mix low-volume production / 少量多品種), Thời gian giao hàng ngắn (Short delivery time / 短納期), đáp ứng Tùy chỉnh (Customization / カスタマイズ), và sự Già hóa (Aging / 高齢化) của Công nhân lành nghề (Skilled worker / 熟練作業者)… Tại Hiện trường (Field / 現場) của ngành sản xuất, áp lực kép từ “Sự thay đổi” và “Thiếu hụt nhân lực (Labor shortage / 人手不足)” đang ngày càng tăng cao.

Giải pháp đột phá (Breakthrough / 突破口) cho vấn đề này chính là việc Triển khai (Introduction / 導入) các Robot tích hợp AI (AI-equipped robot / AIを搭載したロボット). Không chỉ đơn thuần là “chuyển động”, mà những Robot biết suy nghĩ, Phán đoán (Judgment / 判断) và Học hỏi (Learn / 学ぶ) đang dần trở thành Nhân vật chính (Main character / 主役) mới của hiện trường sản xuất.

Trong chương này, chúng ta sẽ đào sâu xem việc triển khai Robot AI trong ngành sản xuất đang tạo ra những Hiệu quả (Effect / 効果) cụ thể nào, và những Công nghệ (Technology / 技術) nào đang được tận dụng. Hơn nữa, chúng ta cũng sẽ xem xét một cách thực tế về Chi phí (Cost / コスト) và Tỷ suất hoàn vốn (Return on Investment: ROI / 投資対効果) đang được quan tâm.

Tự động hóa dây chuyền nhà máy: Từ lặp đi lặp lại đến “Phán đoán”

Sự hoạt động tích cực của Robot trong nhà máy không còn là điều hiếm thấy nữa. Tuy nhiên, sự Tự động hóa (Automation / 自動化) từ trước đến nay chỉ dừng lại ở việc Thực thi (Execute / 実行する) “Quy trình đã định sẵn” vào “Thời điểm đã định sẵn”.

Ví dụ, Robot thực hiện thao tác Hàn (Welding / 溶接) lên thân xe ô tô bằng những động tác giống nhau. Chúng Vượt trội (Surpass / 凌駕する) con người về Độ chính xác (Accuracy / 精度) và Tốc độ (Speed / 速度), nhưng lại không thể ứng phó với những Sự cố bất thường (Irregularity / イレギュラー) như “Điểm hàn bị lệch một chút” hay “Kích thước vật liệu khác nhau”.

Với sự xuất hiện của Robot AI, “Điểm yếu (Weakness / 弱点)” này đang bắt đầu được Khắc phục (Overcome / 克服).

Ví dụ, Cánh tay Robot (Robot arm / ロボットアーム) được trang bị Vision AI (Nhận diện hình ảnh / Image recognition / 画像認識) sẽ nhận diện hình dáng của Linh kiện (Parts / パーツ) bằng camera, và tự phán đoán ngay tại chỗ xem “Bây giờ nên gắn vào vị trí nào, theo cách nào là chính xác”. Cho dù loại Đối tượng lắp ráp (Assembly target / 組み立て対象) có thay đổi, con người cũng không cần cất công thực hiện lại việc Dạy học (Teaching – Cài đặt lại động tác / ティーチング).

Ngoài ra, sự phổ biến của Robot cộng tác (Cobot / 協働ロボット) làm việc hợp tác cùng công nhân cũng đang tiến triển. Thông qua AI, chúng nhận diện chuyển động của con người, thay đổi Tuyến đường di chuyển (Flow line / 動線) để không gây cản trở, hay ghi nhớ luồng công việc để hỗ trợ. Tương lai nơi con người và máy móc làm việc như một Cặp bài trùng (Duo / コンビ) đã thực sự bắt đầu.

Hơn nữa, những việc trước đây phải làm bằng tay con người như “Tinh chỉnh (Fine-tuning / 微調整) cho từng sản phẩm” hay “Phán đoán tại hiện trường (On-site judgment / 現場判断)” đang dần được tự động hóa bằng AI. Nhờ đó, tính Linh hoạt (Flexibility / 柔軟性) và Năng suất (Productivity / 生産性) của dây chuyền đã có thể song hành cùng nhau.

Thực lực của Robot quản lý chất lượng, dự đoán hỏng hóc và hỗ trợ công việc

Điều quan trọng trong ngành sản xuất không chỉ đơn thuần là tạo ra sản phẩm. Chính những công việc thầm lặng phía sau như “Duy trì chất lượng (Maintain quality / 品質を保つ)” hay “Duy trì nhà máy không ngừng nghỉ (Maintain non-stop factory / 止まらない工場を維持する)” mới là cốt lõi của một nền sản xuất Ổn định (Stable / 安定した).

Ngay cả trong lĩnh vực này, Robot AI cũng đang đạt được những thành quả to lớn.

Quản lý chất lượng: Độ chính xác vượt qua kiểm tra bằng mắt thường

Trước đây, việc kiểm tra độ hoàn thiện hay vết xước của sản phẩm phụ thuộc vào việc Kiểm tra bằng mắt thường (Visual inspection / 目視検査) của các công nhân lành nghề. Tuy nhiên, những sai sót do mệt mỏi hay giảm Sự tập trung (Concentration / 集中力) là không thể tránh khỏi, và rất khó để tiếp tục kiểm tra theo cùng một Tiêu chuẩn (Standard / 基準).

Do đó, các Robot kiểm tra hình ảnh (Image inspection robot / 画像検査ロボット) bằng AI đang được tích cực triển khai. Bằng cách kết hợp camera và AI để chụp ảnh sản phẩm, chúng có thể tự động phân biệt những vết xước nhỏ, Màu sắc không đồng đều (Color unevenness / 色ムラ), hay sự khác biệt về hình dáng. Ngay cả những Khuyết tật vi mô (Microscopic defect / 微細な欠陥) mà mắt người dễ bỏ sót cũng có thể được phát hiện với độ chính xác cao nhờ so sánh với Dữ liệu quá khứ (Past data / 過去データ).

Hơn nữa, AI càng kiểm tra thì độ chính xác càng tăng. Vì Khả năng phát hiện (Detection capability / 検出力) tiến hóa thông qua việc Học tập liên tục (Continuous learning / 継続的な学習), nên việc có thể ứng phó ngay cả khi Biến thể sản phẩm (Product variation / 製品バリエーション) tăng lên chính là một Điểm mạnh (Strength / 強み) lớn.

Dự đoán hỏng hóc: Bảo trì dự đoán nhận biết trước khi máy dừng

Sự hỏng hóc của Thiết bị (Equipment / 設備) không chỉ dẫn đến ngừng sản xuất mà còn trực tiếp gây ra Chậm trễ giao hàng (Delivery delay / 納期遅延) và Tổn thất cơ hội (Opportunity loss / 機会損失). Vì vậy, rất nhiều nhà máy đang căng não suy nghĩ “Làm thế nào để duy trì hoạt động mà không bị dừng lại”.

Nơi tỏa sáng ở đây chính là Robot bảo trì dự đoán (Predictive maintenance robot / 予知保全ロボット) bằng AI. Từ các cảm biến gắn trên các Bộ phận (Parts / 部品) như động cơ hay Vòng bi (Bearing / ベアリング), nó thường xuyên thu thập các dữ liệu như Độ rung (Vibration / 振動), âm thanh, nhiệt độ, và AI sẽ phát hiện ra các Dấu hiệu bất thường (Signs of abnormality / 異常の兆候). Nhờ đó, nó có thể phát ra các Cảnh báo (Alert / アラート) từ trước như “Đã bắt đầu có dấu hiệu xuống cấp”, “Nếu cứ để thế này thì có nguy cơ dừng khẩn cấp trong vòng 3 ngày tới”.

Nhờ khả năng thực hiện Bảo trì phòng ngừa (Preventive maintenance / 予防的なメンテナンス), việc Quản lý sản xuất có kế hoạch (Planned production management / 計画的な生産管理) được hiện thực hóa, và cắt giảm được những Chi phí sửa chữa (Repair cost / 修理コスト) không cần thiết. Loại Bảo trì dự đoán (Predictive maintenance / 予知保全) này là một trong những lĩnh vực ứng dụng AI được cho là có ROI (Tỷ suất hoàn vốn / Return on Investment / 投資対効果) cao nhất trong những năm gần đây.

Hỗ trợ công việc: Trợ lý AI giúp sức tại hiện trường

Hơn nữa, các Robot AI hỗ trợ công nhân tại hiện trường cũng ngày càng tăng. Ví dụ, với Robot điều hướng công việc (Work navigation robot / 作業ナビゲーションロボット) kết hợp giữa nhận diện giọng nói và AR (Thực tế tăng cường / Augmented Reality / 拡張現実), công nhân chỉ cần nói chuyện với Tai nghe (Headset / ヘッドセット), AI sẽ hiển thị quy trình tiếp theo lên màn hình, hoặc hướng dẫn những Điểm cần lưu ý (Points to note / 注意点) bằng giọng nói.

Nhờ vậy, họ không cần phải vừa cầm Tài liệu hướng dẫn (Manual / マニュアル) vừa làm việc nữa, giải phóng cả hai tay. Thêm vào đó, toàn bộ Lịch sử công việc (Work history / 作業履歴) đều được ghi lại, giúp dễ dàng Xác định nguyên nhân (Identify cause / 原因を特定する) khi có Sự cố (Trouble / トラブル) xảy ra.

Như vậy, Robot AI không chỉ “Tự động hóa”, mà còn bắt đầu đảm nhận vai trò “Hỗ trợ con người để nâng cao Chất lượng công việc (Work quality / 作業の質)“.

Chi phí triển khai và ROI (Tỷ suất hoàn vốn): Thực tế của Hiệu quả chi phí

Vậy, việc triển khai Robot AI sẽ tốn bao nhiêu chi phí, và liệu có thực sự thu được Lợi nhuận (Return / リターン) xứng đáng hay không?

Đương nhiên, trong giai đoạn đầu triển khai sẽ phát sinh những khoản phí nhất định. Từ việc phát triển Thuật toán AI (AI algorithm / AIアルゴリズム), lắp đặt cảm biến, camera, cánh tay Robot, cho đến việc điều chỉnh kết nối với hiện trường… khoản Vốn đầu tư ban đầu (Initial investment amount / 初期投資額) có thể lên tới vài triệu đến hàng chục triệu Yên.

Tuy nhiên, điều quan trọng là làm thế nào để Thu hồi (Recover / 回収) số vốn đó.

Cụ thể, có thể tính toán ROI từ những góc độ như sau:

● Hiệu quả cắt giảm Chi phí nhân sự (Personnel cost / 人件費): Công việc trước đây cần 3 người trên 1 dây chuyền, nay có thể xoay sở chỉ với 1 người + Robot. ● Hiệu quả cắt giảm Sản phẩm lỗi (Defective product / 不良品): Nhờ kiểm tra bằng AI, Tỷ lệ thành phẩm (Yield rate / 歩留まり) được cải thiện, giảm thiểu hao hụt. ● Cắt giảm Thời gian chết (Downtime / ダウンタイム): Nhờ bảo trì dự đoán, tình trạng máy móc ngừng đột ngột giảm mạnh. ● Cắt giảm Chi phí đào tạo (Training cost / 教育コスト): Công sức đào tạo nhân viên mới giảm đáng kể nhờ sự hỗ trợ của AI.

Ở nhiều hiện trường, đã có những bản Dự toán (Estimate / 試算) cho thấy có thể thu hồi vốn trong vòng 1-2 năm, và sau đó sẽ là một Cấu trúc (Structure / 構造) nơi Lợi nhuận (Profit / 利益) liên tục được tích lũy.

Hơn nữa, một điểm không thể bỏ qua là một khi đã triển khai, AI có thể tiến hóa thông qua các bản “Cập nhật (Update / アップデート)“. Bằng cách tích lũy dữ liệu và không ngừng học hỏi, Robot sẽ trở nên thông minh hơn theo thời gian, và Giá trị (Value / 価値) sẽ tăng lên. Đây là một Lợi thế (Advantage / 利点) to lớn chưa từng có trong các khoản Đầu tư thiết bị (Equipment investment / 設備投資) truyền thống.

Robot AI hỗ trợ hiện trường với tư cách là “Bạn đồng hành thông minh”

Việc triển khai Robot AI trong ngành sản xuất không đơn thuần chỉ là tự động hóa, mà gần giống với việc chào đón “một người bạn đồng hành mới có Năng lực phán đoán (Judgment ability / 判断する力)” vào hiện trường. Tối ưu hóa (Optimization / 最適化) công việc, ổn định chất lượng, kéo dài Tuổi thọ thiết bị (Equipment lifespan / 設備の長寿命化), và hỗ trợ khai phá năng lực của con người. Dù nhìn từ khía cạnh nào, chúng cũng đang trở thành một thực thể vạch ra Ranh giới rõ ràng (Draw a line / 一線を画す) so với những “công cụ” trước đây.

Đương nhiên, việc triển khai sẽ tốn kém cả chi phí lẫn Công sức (Effort / 労力). Tuy nhiên, những Robot AI được thiết kế đúng đắn và phù hợp với Nhu cầu hiện trường (Field needs / 現場のニーズ) đang chắc chắn trở thành một Đối tượng đầu tư (Investment target / 投資対象) mang lại lợi nhuận. Điều quan trọng hơn cả chính là góc nhìn “Làm thế nào để tạo ra một Môi trường (Environment / 環境) nơi con người và Robot có thể cùng làm việc”.

Và trong chương tiếp theo, chúng sẽ hướng sự chú ý đến Cấu trúc nhóm (Team structure / チーム構成) và Bộ kỹ năng (Skill set / スキルセット) cần thiết để phát triển những Robot như vậy. Các Kỹ sư (Engineer / エンジニア), Nhà phát triển AI (AI developer / AI開発者), Nhà thiết kế (Designer / デザイナー)… mỗi người đảm nhận vai trò gì, và bằng cách liên kết ra sao để có thể tạo ra những “Robot biết chuyển động”. Chúng ta sẽ làm sáng tỏ về những Nhân tài (Talent / 人材) hỗ trợ hiện trường phát triển, cũng như lộ trình học tập dành cho những ai chuẩn bị bước chân vào thế giới đó.