Cho đến hiện tại, chúng ta đều đã nghe nói về Công nghiệp 4.0, được gọi là Cách mạng công nghiệp lần thứ tư hoặc là Công nghiệp Internet vạn vật hoặc IoT (Internet of Thing). Mặc dù có sự khác biệt giữa hai khái niệm, nhưng các thuật ngữ này có thể dễ dàng được sử dụng thay thế cho nhau. Nói chung, chúng được sử dụng để chỉ các sản phẩm và dịch vụ kết nối thông minh, được các phương tiện truyền thông mô tả như một xu hướng tất yếu. Nhưng thật sự nó là gì?
Một cách đơn giản, đó là một môi trường tự động trong việc trao đổi dữ liệu giữa các quá trình riêng lẻ của các bên liên quan, trong toàn bộ chuỗi cung ứng. Lợi ích của một chuỗi giá trị được kết nối là rất quan trọng. Hãy tưởng tượng, một người tiêu dùng đặt hàng trực tuyến một sản phẩm tùy chỉnh, đơn đặt hàng được chuyển thẳng đến hệ thống sản xuất tự động mà không cần phải qua trao đổi với người mua hoặc nhà sản xuất. Công nghiệp 4.0 kết nối sản xuất thực với kỹ thuật số, cho phép kết nối người tiêu dùng, nhà cung cấp dịch vụ in ấn, nhà sản xuất thiết bị hoặc nhà cung cấp các sản phẩm và dịch vụ hỗ trợ.
Khi chuỗi cung ứng được kết nối, sẽ đem lại rất nhiều lợi ích, không chỉ giảm chi phí sản xuất mà còn làm tăng giá trị cho toàn bộ chuỗi cung ứng.
Làm thế nào có thể biến tất cả những điều này thành hiện thực? Vấn đề không phải là một sản phẩm riêng lẻ mà khách hàng có thể mua, hoặc một dịch vụ mà họ có thể đăng ký. Việc triển khai hệ thống Web2Print, đã phát triển đặc biệt trong bối cảnh đại dịch, cung cấp một số khuôn mẫu nhỏ về các lợi ích này. Tuy nhiên, ngay cả với Web2Print, cung cấp cách đặt hàng bán thủ công, cũng cần phải có người tham gia và đặt hàng, sau đó có thể đến dịch vụ thu mua như Amazon hoặc trực tiếp đến nhà máy sản xuất. Nhưng sau đó điều gì xảy ra? Thông thường, cần sự can thiệp của con người ở nhiều mức độ khác nhau. Vì vậy, nếu muốn chuẩn bị cho doanh nghiệp của mình tham gia vào Công nghiệp 4.0 với tất cả những lợi ích của nó, phải bắt đầu từ đâu?
- Trạng thái sẵn sàng
Biểu đồ sau đây dựa trên một nghiên cứu năm 2011, phân chia cấp độ dễ dàng hay khó khăn đối với từng phân khúc thị trường in, trong việc triển khai mức độ xử lý dữ liệu và tự động hóa cần thiết để đạt được cấp độ Công nghiệp 4.0. Trong biểu đồ, có thể thấy rằng, phân đoạn Giao dịch (Transactional) ở vị trí tốt hơn nhiều để đạt được yêu cầu của Công nghiệp 4.0. Trong khi Thương mại (Commercial) ở mức thấp hơn nhiều.
Năm 2019, một nghiên cứu cho thấy rằng, với tư cách là một ngành hợp nhất (ngành in) đã đạt được một số tiến bộ, thì phần lớn các nhà cung cấp dịch vụ in vẫn chưa sẵn sàng với Internet 4.0. Vì vậy, chúng ta có thể làm gì để giải quyết vấn đề này?
Vấn đề cơ sở hạ tầng phải thay đổi theo yêu cầu. Hãy tưởng tượng mỗi mắt xích trong chuỗi giá trị có một trong những cơ sở hạ tầng đó. Điều đó có thể cung cấp khả năng kiểm soát tối ưu đối với việc mua sắm, sản xuất, hậu cần, v.v. Trong quá trình triển khai chuỗi giá trị toàn diện, cùng với trí tuệ nhân tạo hoặc tập hợp các máy chủ và máy học (Machine Learning là một lĩnh vực nhỏ của Khoa Học Máy Tính, nó có khả năng tự học hỏi dựa trên dữ liệu đưa vào mà không cần phải được lập trình cụ thể), các sản phẩm có thể được đặt hàng “đúng lúc”, sản xuất theo yêu cầu, tối ưu hóa hoàn toàn hoạt động và chi phí.
Tất nhiên, thực sự không đơn giản khi bạn bắt đầu tìm hiểu, vì có rất nhiều quy trình, thiết bị, công ty, con người, v.v. Việc kết nối các thiết bị và quy trình riêng lẻ đó trong nhà máy của bạn có thể là một thách thức, đặc biệt nếu bạn có thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau hoặc thiết bị cũ hơn. Đó chỉ trong phạm vi nhà máy của bạn. Còn có thể có nhiều khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ khác nhau mà bạn làm việc cùng, họ cũng có các hệ thống và quy trình, mà bạn thực sự không có bất kỳ quyền kiểm soát trực tiếp nào.
Vậy 4.0 có thực sự khả thi?
Trong hiện tại, khi bắt đầu lên kế hoạch thay đổi, lẽ thường chúng ta sẽ làm như sau: phân tích các yêu cầu thị trường, thị hiếu và nhu cầu khách hàng, lên kế hoạch cần thiết và xây dựng cơ sở hạ tầng phù hợp với những yêu cầu của quy trình chuyển đổi, được mô tả trước ở trên. Mặc dù điều đó có thể đúng với một số ngành, nhưng đó không phải là giải pháp để áp dụng cho toàn bộ ngành Công nghiệp. Và thậm chí nếu bạn có thể tiến hành theo cách trên, thì cần phải có sự đơn giản hóa nhiều tiêu chuẩn mới, để có thể giao tiếp với tất cả dữ liệu giữa các hệ thống và quy trình bên trong và bên ngoài.
Tin tốt là ngày càng có nhiều nhà sản xuất thiết bị, các công ty thương mại trong nhiều ngành công nghiệp và chuỗi giá trị, nhận thấy rằng chúng ta cần chuyển sang mô hình này để hỗ trợ các yêu cầu mới của thị trường, cũng như duy trì sự tăng trưởng và tính linh hoạt của các ngành công nghiệp. Trong khi có nhiều tiêu chuẩn, bao gồm cả XJDF, tiêu chuẩn cụ thể hơn đối với ngành in, thì cũng có một tiêu chuẩn được chấp nhận, OPC. Một sản phẩm được công bố gần đây từ Global Graphics Group là SmartDFE dành cho Nhãn và Bao bì, tích hợp công nghệ từ Global Graphics, phần mềm HYBRID, Meteor Inkjet và Xitron để tạo ra một giải pháp tuân thủ OPC. Chúng ta có thể sẽ thấy nhiều giải pháp phù hợp hơn trong tương lai.
Với tư cách là một doanh nghiệp trong nền công nghiệp lớn, chúng ta còn nhiều việc phải làm và nhiều chặng đường ở phía trước. Có thể khẳng định sự chuẩn bị và chuyển đổi sang 4.0 cho doanh nghiệp In là hoàn toàn khả thi. Những gì chúng ta cần làm là chuẩn bị quy trình sản xuất và hoạt động của nhà máy phù hợp nhu cầu của khách hàng hay đối tác?
Tiền đề của công nghiệp 4.0 là tính tự động hóa, kết nối dữ liệu giữa những phân khúc riêng lẻ trong chuỗi cung ứng. Trên thực tế, bạn cần nắm bắt, xử lý, kiểm soát và trao đổi dữ liệu hai chiều để chúng có thể hoạt động một cách tối ưu nhất. Vậy điều đó có nghĩa là gì. Nếu xem xét các quy trình khác nhau trong hệ sinh thái công nghiệp, có thể chia thành 3 phần chính: phần cứng, phần mềm và người lao động (như là kết hợp tất cả quy trình).
2. Hệ thống phần cứng bên trong tổ chức
Thu thập và kiểm soát dữ liệu – Sản xuất phần cứng
Tất cả những phần cứng được sử dụng như máy in, máy thành phẩm hay những thiết bị khác đều được vận hành dưới sự kiểm soát. Trong trường hợp có thiết bị hiện đại hơn, có khả năng vận hành tự động hay được lập trình, còn đối với những thiết bị cũ hơn việc thiết lập và điều khiển thường được thực hiện thủ công, ngoại trừ sự truyền động của động cơ. “electromechanics – Cơ điện tử” kết hợp hệ thống kỹ thuật số và điều khiển vật lý, được dùng để điều khiển các thiết bị điện tử trong theo quá trình kỹ thuật số. Để phân biệt sự khác biệt, là cơ điện tử sử dụng nút bấm vật lý để đặt chương trình được điều khiển, trong khi điện tử là nút bấm vật lý chứa chương trình có sẵn theo lệnh trên nút bấm, đã được lập trình logic mặc định trước đó.
Bộ chương trình Điều khiển Lập trình logic (PLC- Programmable Logic Controller) là trung tâm của hầu hết các thiết bị sản xuất hiện đại. PLC là một hệ thống điều khiển máy tính công nghiệp, kiểm soát và liên tục theo dõi trạng thái đầu vào, xử lý theo một chương trình được cài đặt trước để kiểm soát trạng thái đầu ra. PLC đã được giới thiệu vào năm 1960, nó sẽ ít “thông minh” hơn ở các thiết bị cũ, chủ yếu là máy in. Các PLC được cài đặt trong các thiết bị hiện tại, ngày càng phát triển và cải tiến hơn, giúp tăng khả năng vận hành của máy móc. Một máy có thể có nhiều PLC cho mỗi hệ thống nhỏ.
Khi thiết bị ngày càng phức tạp, cần giám sát và điều khiến bằng nhiều PLC trong một thiết bị hoặc hệ thống. Giám sát kiểm soát và thu thập dữ liệu (SCADA- Supervisory Control and Data Acquisition) được phát triển. Người giám sát trong nhà máy cũng quan trọng không kém, SCADA cũng có tầm quan trọng như vậy vì nó kết nối được 2 chiều giữa điều khiển PLC và các hệ thống khác.
Vậy nó có ý nghĩa như thế nào đối với các nhà
Mặc dù phần cứng chỉ là một phần sản xuất trong nhà máy, nhưng rất quan trọng vì nó nằm ở bước đầu của quá trình sản xuất. Do vậy phải kiểm soát hoạt động của các máy in, máy thành phẩm,… Mức độ kiểm soát càng cao thì sự can thiệp của con người càng ít và ngược lại. Ví dụ, nếu thiết bị có tích hợp SCADA, bạn sẽ có một vị trí tốt hơn nếu chỉ có PLC độc lập, hoặc tệ hơn là không có tích hợp bất kì chương trình nào.
Tuy nhiên, Internet 4.0 đang dần phổ biến, nhưng nếu bạn vẫn sử dụng những thiết bị thế hệ cũ, không tích hợp những chương trình hỗ trợ, điều có thể gây bất lợi cho doanh nghiệp của bạn. Công ty Logica, đặt tại Ý, đã phát triển một SCADA có thể kết nối các PLC riêng lẻ trên từng thiết bị vào quy trình sản xuất chung. Tùy thuộc vào chức năng thiết bị, nó cho phép thu thập, điều khiển, giao tiếp và kết nối dữ liệu. Nếu bạn có một thiết bị không có PLC, bạn có thể thiết lập chương trình điều khiển, hoặc nâng cấp lên PLC để có nhiều chức năng hơn. T&T Solutions ở Milan chuyên về lĩnh vực này, họ đã điều chỉnh PLC phù hợp với các loại máy rất cũ và cũng rất độc đáo. Một công ty khác, SpencerMetrics, đã phát triển LYNK, Connect và Automater như một hệ thống tổng thể, cũng có thể kết nối tương thích với thiết bị cũ. Tùy thuộc vào thiết bị, nó có thể thu thập dữ liệu phân tích và xử lý.
Như vậy, những gì bạn cần làm để chuẩn bị tham gia vào công nghiệp 4.0 là nắm bắt quy trình, kiểm soát và vận hành dữ liệu theo hai chiều trong hệ thống phần cứng. Theo đánh giá, quản lý hệ thống phần cứng cần được tự động hóa để có thể đạt được giá trị tối ưu nhất.
3. Phần mềm sản xuất nội dung
Với sự hỗ trợ của phần cứng có phần hạn chế, thì các giải pháp của phần mềm tự động có thể đem lại những lợi ích đáng kể. Chúng ta có thể thấy vai trò của phần mềm trong Công nghiệp 4.0, thật sự là một thách thức, phần mềm gần như là nền tảng của IoT. Phần mềm được sử dụng để quản lý các quy trình bên trong và bên ngoài, hệ thống phần cứng, hỗ trợ các tác vụ thủ công và những công việc liên quan. Trong những yêu cầu đó, phần mềm sẽ có vai trò quan trọng như thế nào trong bối cảnh nền công nghiệp 4.0? Để đơn giản hóa vẫn đề và dễ hiểu, chúng ta phân chia và xếp chúng vào những nhóm phần mềm chức năng như sau.
Phần mềm hạn chế chức năng
Có lẽ cách tốt nhất để bắt đầu là loại bỏ phần mềm hạn chế hoặc không hỗ trợ quá trình trao đổi thông tin, dữ liệu giữa các quá trình. Có nghĩa là hầu hết các ứng dụng phần mềm được thiết kế thủ công, như những ứng dụng trong Adobe Creative Cloud. Mặc dù vẫn có một số khả năng giao tiếp giữa các ứng dụng bên trong của nó cũng như Adobe Cloud. Ví dụ: có hỗ trợ quy trình tiếp cận cơ bản thông qua Adobe Scripting, node.js, cũng như một số plugin của bên thứ ba cho dữ liệu biến đổi. Hoặc như hỗ trợ giao tiếp hai chiều Enfocus Switch cho Adobe Creative Cloud. Tuy nhiên, môi trường sử dụng tự động tương tác của ứng dụng Adobe bị hạn chế do các giới hạn về xử lý và đa nhiệm. Chỉ có máy chủ InDesign, cung cấp hỗ trợ xử lý đa nhiệm.
Phần mềm sản xuất với một số chức năng thông dụng
Mặc dù Adobe Creative Cloud chỉ hỗ trợ một số chức năng nhất định trong quá trình giao tiếp, nhưng bên cạnh đó cũng có những phần mềm khác có thể hỗ trợ đa dạng hơn. Ví dụ rõ ràng nhất sẽ là trong một số ứng dụng web-to-, nơi người mua sẽ nhập nội dung theo cách thủ công vào mẫu trực tuyến, cùng với một số hình thức đặt hàng điện tử. Trong những trường hợp như vậy, ứng dụng lưu trữ (nhà sản xuất) sẽ lưu lại nội dung đặt hàng vào biểu mẫu, ghi nhận mọi dữ liệu liên quan cho đơn đặt hàng. Phần mềm lưu trữ cũng có thể gởi lại phản hồi xác thực, trong một số trường hợp. Những dữ liệu này có thể bao gồm thông tin đặt hàng, thông tin kinh doanh liên quan đến đơn hàng đó. Ví dụ: giá thành, phương thức thanh toán, vận chuyển,… như trong Aleyant Pressero như bên dưới.
Phần mềm sản xuất nội dung đầy đủ chức năng
Một số hệ thống máy chủ hỗ trợ tự động hóa hoàn toàn, từ việc nhập nội dung thông qua các file nội dung được gắn thẻ như xml, JSON,…trực tiếp từ hệ thống nội bộ của người mua. Phổ biến trong trường hợp này, có ít nhất 2 file: 1, file để sản xuất, có định dạng file.pdf hoặc là file nội dung được gắn thẻ với một số file hình ảnh tham khảo, và 2, file đặt hàng chứa tất cả thông tin doanh nghiệp có liên quan. Trong trường hợp này, hệ thống khách hàng (người mua hàng) và hệ thống chủ (nhà sản xuất) có thể giao tiếp hai chiều mà không cần bất kỳ sự can thiệp thủ công nào.
Trong một số hệ thống, như hệ thống sử dụng bảng của CHILI, có thể lựa chọn các mẫu khác nhau và tự động thêm nội dung. Trong trường hợp này, hệ thống của người mua có thể đặt sản phẩm theo yêu cầu dựa trên các giới hạn hàng tồn kho, lịch trình sản xuất,…và nhận xác nhận trực tiếp trở lại hệ thống của họ. Các loại hệ thống này thưởng bao gồm việc sử dụng hệ thống MIS hoặc ERP kết hợp với một số loại hệ thống sản xuất tự động.
Như vậy, chúng ta đã đề cập đến trạng thái sẵn sàng, phần cứng và phần mềm cần thiết để chuẩn bị cho nhà In của mình có thể khởi động vào hành trình Công nghiệp 4.0. Trong bài viết sau, chúng ta sẽ xem xét nhiều hệ thống phần mềm hơn, một số hệ thống được kết hợp với phần cứng như DFE, nhưng một số chỉ độc lập cho việc quản lý quy trình. Mỗi thành phần này sẽ một mắt xích trong toàn bộ nhà máy và có lẽ là toàn bộ chuỗi cung ứng với mục tiêu đạt được và tham gia vào công nghiệp 4.0.
Tham khảo:
Bài viết được tham khảo từ David Zwang. Ông chuyên về tối ưu hóa sản xuất, lập kế hoạch kinh doanh chiến lược, phân tích thị trường và các dịch vụ liên quan cho các công ty trong thị trường truyền thông. Khách hàng bao gồm máy in, nhà sản xuất, nhà bán lẻ, nhà xuất bản, tiền phương tiện truyền thông và các cơ quan Chính phủ Hoa Kỳ
[1] https://www.iotsens.com/what-is-industry-4-0-and-what-does-it-contribute-to-my-company/
[2] https://link.springer.com/article/10.1007/s40747-020-00267-9
[3] https://www.zwang.com/
