Khái niệm Công nghiệp 4.0 được đưa ra vào năm 2011 tại Hội chợ Hannover, giới thiệu các chương trình công nghiệp 4.0 dự kiến của Đức với mục tiêu nâng cao nền công nghiệp cơ khí truyền thống của quốc gia này. Không chỉ Đức, các nước phát triển trên thế giới trong những năm vừa qua đã có những chiến lược và những bước tiến trong lĩnh vực khoa học và công nghệ.

Lịch sử đã cho thấy mọi cuộc cách mạng công nghiệp đều giúp nhân loại phát triển và tăng năng suất lao động. Tuy nhiên, nhân lực sẽ trở nên dư thừa khi mà máy móc thay thế nhiều hoạt động của con người. Cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ 4 hứa hẹn sẽ thay đổi cách chúng ta sản xuất, tiêu dùng, tạo ra năng lượng và sự giao tiếp. Cuộc cách mạng mới này là kết quả của những tiến bộ công nghệ và sự đổi mới trong nhiều lĩnh vực khoa học không giới hạn, bao gồm: Khoa học máy tính, công nghệ nano, kỹ thuật sinh học.

Cơ hội

Cách mạng công nghiệp 4.0 đã chứng kiến sự gia tăng của robot làm việc cùng công nhân trong các nhà máy, các loại xe tự điều khiển được bổ sung cho các dây chuyền sản xuất. Mạng lưới cảm biến và công nghệ truyền thông đã được sử dụng để kết nối các nhà thiết kế với công nhân làm việc tại nhà máy. Máy móc và phần mềm thông minh tương tác tự động thông qua nền tảng đám mây, các thiết bị được kết nối trong thời gian thực với các nhà cung cấp và khách hàng.

Robot làm việc thay thế con người (Ảnh: Raconteur)

Các công nghệ thông minh hay chính xác hơn là việc sử dụng các công nghệ thông minh đã cung cấp cho ngành công nghiệp sản xuất nhiều tiềm năng. Các kỹ sư có thể nhận được phản hồi tức thời về chi phí và dự đoán hiệu suất. Hệ thống trí tuệ nhân tạo dựa trên nền tảng đám mây có thể so sánh các bộ phận và quy trình để tối ưu hóa hiệu suất và những hệ thống máy tính được trang bị các thuật toán cho phép robot có thể vận hành trơn tru mà không cần đến sự điều khiển của nhiều người.

Một báo cáo mới đây từ Future Market Insights đã dự đoán rằng, các nhà máy thông minh sẽ đạt doanh thu 215 tỷ USD vào năm 2025, tăng từ mức 51,9 tỷ USD năm 2014. Theo General Electric, những nhà máy thông minh có thể được định giá từ 10-15 nghìn tỷ USD đối với GDP toàn cầu trong vòng 20 năm tới.

Một trong những hứa hẹn lớn của Cách mạng công nghiệp 4.0 là sự tùy biến hàng loạt, theo đó mọi sản phẩm sẽ đem lại sự hài lòng theo mong muốn của khách hàng mà họ không cần phải bỏ thêm chi phí. Điều này sẽ được áp dụng cho tất cả các lĩnh vực sản xuất bao gồm cả hàng may mặc, giày chạy hay thậm chí cả ô tô.

Nhờ việc sử dụng công nghệ tùy biến này, một nhà sản xuất có thể tăng giá trị thông qua tùy chỉnh một phần. Ví dụ, các nhà sản xuất giày chạy có thể tích hợp thêm dịch vụ thêu tên khách hàng hoặc tên viết tắt vào từng đôi giày. Tại thời điểm hiện tại, các nhà sản xuất không biết ai là người nhận những đôi giày này nhưng trong tương lai, mỗi sản phẩm sẽ được số hóa cho phép thêu tên viết tắt của khách hàng ngay trong quá trình sản xuất. Cũng giống như vậy, các thiết bị y tế có thể được tùy chỉnh cho từng cá nhân dựa trên việc đo cơ thể của họ thông qua máy quét.

Thách thức

Những thách thức đặt ra cho chúng ta trong Cách mạng công nghiệp 4.0 không chỉ tập trung vào việc áp dụng các công nghệ mới thông qua việc cải tiến các quy trình cơ khí và robot mà nó còn đòi hỏi việc tối ưu hóa các lĩnh vực khác như hậu cần, dịch vụ khách hàng, quản lý thông qua các hệ thống phần mềm phân tích.

Cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ 4 đặt ra thách thức đối với các quy trình sản xuất. Để xây dựng được quy trình sản xuất tiên tiến đòi hỏi việc nắm vững các yếu tố như đo lường, lập kế hoạch hoạt động và tích hợp các hệ thống cũng như nền tảng mới vào hệ thống sản xuất.

Những công nghệ điều khiển hiện đại (Ảnh: Times Higher Education)

Đối với các doanh nghiệp vừa và nhỏ (DNVVN), cần biết cách quản lý đầu tư công nghệ và thích nghi với các công cụ hỗ trợ mới. Đầu tư vào tự động hóa và ứng dụng số hóa là chìa khóa cho các DNVVN. Chuyên môn hóa công nghệ sẽ trở thành một khía cạnh khác biệt trong bất cứ ngành công nghiệp nào.

Các doanh nghiệp cần có sự hiểu biết toàn diện về khách hàng. Khách hàng ngày càng có nhiều nhu cầu cần được đáp ứng đồng thời họ cũng dễ dàng tiếp cận nhiều nguồn thông tin hơn để ra quyết định. Nắm bắt nhu cầu của khách hàng thông qua các chiến lược tiếp thị mới và việc phân tích dữ liệu cũng sẽ là một thử thách lớn cho bất kỳ DNVVN nào.

Một thách thức khác của Cách mạng 4.0 nằm ở công nghệ cảm biến. Trên thực tế, Cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ 4 sẽ không thể phát triển nếu thiếu công nghệ cảm biến thông minh. Công nghệ này đòi hỏi chúng ta phải phát triển và sản xuất các loại máy móc có khả năng quan sát, phát hiện và giao tiếp thông minh. Khía cạnh này được đặc trưng bởi việc giám sát của hệ thống sản xuất, cho phép phát hiện các lỗi hoặc sai sót trong quá trình sản xuất.

Cách mạng công nghiệp 4.0 cũng đặt ra cho chúng ta thách thức về quy trình số hóa và tự động hóa. Nhờ Mạng lưới thiết bị kết nối Internet (IoT), các quy trình sẽ được kiểm soát từ bất kỳ ứng dụng di động nào. Tính di động là yếu tố cơ bản để cải thiện thời gian, giảm chi phí và tăng cường khả năng truyền thông đến khách hàng của doanh nghiệp.

Bên cạnh đó, theo một báo cáo của Diễn đàn Kinh tế Thế giới, sẽ có một gián đoạn lớn trên thị trường lao động khắp thế giới, dẫn tới việc giảm tới 5 triệu việc làm ở 15 nền kinh tế đang pháp triển và mới nổi. Theo dự đoán, nhân viên văn phòng, nhân viên hành chính sẽ là đối tượng chủ yếu mất việc làm. Trong khi đó, sẽ có khoảng 2,1 triệu việc làm mới được tạo ra trong lĩnh vực Khoa học máy tính, Kỹ thuật và Toán học.

Sau những bất ổn về kinh tế, thị trường lao động, Cách mạng công nghiệp 4.0 còn có thể dẫn đến những bất ổn về chính trị. Nếu chính phủ các nước không hiểu rõ và chuẩn bị đầy đủ cho làn sóng công nghiệp 4.0, nguy cơ xảy ra bất ổn trên toàn cầu là hoàn toàn có thể.

Thành tựu

Trong lĩnh vực Khoa học máy tính, hệ thống Trí tuệ nhân tạo (AI) đã được áp dụng cho hầu hết các công cụ và công nghệ chúng ta sử dụng ngày nay. Gần đây, IBM Watson - một hệ thống máy tính được phát triển bởi IBM đã đánh bại những quán quân trước đây trong cuộc thi đố vui của Mỹ mang tên Jeopardy và giành giải thưởng 1 triệu USD. Ngành tài chính và một số ngành khác đang có kế hoạch sử dụng hệ thống như vậy để cung cấp các dịch vụ tự động, thay thế cho công việc do những người có kinh nghiệm và kỹ năng đảm nhận trước đây. Những hệ thống như Cyber Physical Systems hay Internet of Things là những hệ thống có khả năng kết nối sâu, nhận biết, thu thập và trao đổi dữ liệu trên cơ sở hạ tầng mạng hiện có, được đánh giá là những công nghệ then chốt trong lĩnh vực Khoa học máy tính trong cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0.

Trí tuệ nhân tạo - hệ thống vượt trội (Ảnh: Huffington Post)

Những tiến bộ trong công nghệ Nano cho phép chúng ta sản xuất các thiết bị nhỏ gọn, có khả năng xử lý với tốc độ cao với nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như điện tử, sinh học, năng lượng và sản xuất hàng tiêu dùng. Điều đáng nói là hiện nay các nhà khoa học đang cố gắng tạo ra những vật liệu có thể tự lắp ráp. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến cách chúng ta sản xuất hàng hóa trong tương lai mà còn giúp định hình tương lai của các ngành công nghiệp.

Công nghệ Robot là lĩnh vực có sức ảnh hưởng lớn đến lĩnh vực sản xuất công nghiệp. Sự phát triển của công nghệ này sẽ cho phép chúng ta tăng khả năng tự động hóa cho các nhà máy từ 8% lên đến 25% trong vòng 10 năm tới. Robot sẽ có khả năng tăng thêm 20% khả năng thực hiện những công việc phức tạp và không lặp lại. Vào năm 2015, Robot đã giúp Amazon vận chuyển tất cả các đơn hàng cho Cyber Monday.

Biệt thự 2 tầng của HuaShanh Tengda được ứng dụng công nghệ in 3D (Ảnh: Digital Arts)

Thêm vào đó, công nghệ in 3D, một công nghệ tương đối mới cũng thay đổi hoàn toàn phương pháp sản xuất. Điều này cho phép khách hàng đặt hàng sản phẩm với kiểu dàng tùy chỉnh và các công ty sản xuất với tốc độ nhanh hơn. Công nghệ in 3D đang tiến triển ngày càng tốt hơn, không chỉ giới hạn trong việc sản xuất các sản phẩm từ vật liệu nhựa, hiện nay vật liệu kim loại cũng đang được ứng dụng công nghệ này. HuaShanh Tengda, một công ty Trung Quốc đã thành công công với nghệ in 3D ứng dụng vào tòa biệt thự 2 tầng. Local Motors, một công ty của Mỹ đã thành công trong việc tạo ra toàn bộ xe hơi bằng công nghệ in 3D.

Bên cạnh đó, quy trình sản xuất nhanh cũng giúp loại bỏ nhiều bước trong quá trình sản xuất truyền thống. Điều này vừa giúp giảm nhân công cần thiết và chi phí sản xuất cũng được giảm bớt. Một điểm khác biệt đó là với khả năng di chuyển không giới hạn đã giúp việc sản xuất có thể thực hiện ở bất cứ đâu. Không còn nghi ngờ gì nữa, đây là một giải pháp sạch hơn và thân thiện hơn với môi trường bởi lượng carbon thải ra thấp hơn hẳn so với các phương pháp sản xuất cũ.

Hồng Nhung