Theo Viện nghiên cứu Capgemin, tới năm 2023, nhà máy thông minh 5G Ericsson của Hoa Kỳ sẽ đóng góp một phần trong làn sóng các nhà máy sản xuất mới, có thể tăng thêm từ 1.5 nghìn tỷ đến 2.2 nghìn tỷ USD cho nền kinh tế thế giới hàng năm.
5G có thể thay tế mạng Ethernet có dây, cũng như mạng Wi-Fi và mạng 4G LTE. Thêm vào đó, mạng 5G có thể dễ dàng kết nối các thiết bị trong các nhà máy và góp phần tăng cường tự động hoá một cách đáng kể.
Hãy tưởng tượng một nhà máy liên tục cập nhật những xu hướng thay đổi của nhu cầu thị trường và đồng thời liên tục sản xuất các thiết bị để đáp ứng kịp thời những nhu cầu đó. Ví dụ như robot sản xuất sẽ dựa trên các dữ liệu đến từ chuỗi cung ứng để tự cấu hình lại, cũng như các thiết bị cảm biến giám sát nhà máy. Kết quả là hoạt động của những nhà máy thông minh này sẽ nhanh và tự chủ hơn so với các thế hệ tự động hoá trước đây.
Thế hệ mạng di động thứ 5 (5G) là chất xúc tác cho cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 hiện này. (Ảnh: Pinterest)
Công nghiệp 4.0 còn được biết đến với việc các nhà máy thông minh phát triển dữ liệu và trí tuệ nhân tạo. Tuy nhiên, trong sản xuất, kết nối là yếu tố trụ cột.
Thế hệ mạng di động thứ 5 (5G) là chất xúc tác cho cuộc cách mạng công nghiệp mới này. Mạng 5G cung cấp tốc độ và băng thông (lượng dữ liệu được truyền trong một giây) lớn hơn nhiều so với các mạng trước đó. Thêm vào đó, độ trễ hay thời gian cần để dữ liệu truyền giữa hai điểm là rất thấp. Trong một số trường hợp, mạng 5G sẽ thay thế các kết nối cố định có dây, giúp hoạt động sản xuất linh hoạt hơn trong việc thực hiện đổi mới.
Nhà máy được kết nối 5G có thể thay thế mạng Ethernet có dây cũng như mạng Wi-Fi và 4G LTE trong việc kết nối các thiết bị trong nhà máy. Nhưng nhà cung cấp 5G đang bắt đầu với những bước cơ bản: cung cấp năng lượng cho thiết bị di động và robot.
Nhà cung cấp thiết bị viễn thông Thuỵ Điển, Ericsson đã thành lập một cơ sở sản xuất cho các hệ thống vô tuyến di động 5G ở bang Texas của Hoa Kỳ. Ericsson, nhà cung cấp thiết bị 5G cho biết các công ty viễn thông ở Hoa Kỳ như AT&T, Verizon, Sprint & T-Mobile đã dự đoán sẽ có 190 triệu thuê bao 5G vào cuối năm 2020 và thu về 2,8 tỷ USD vào cuối năm 2025.
Đầu năm nay, các trạm sử dụng hệ thống sóng vô tuyến Macro đầu tiên đã được lắp ráp tại nhà máy. Mặc dù nhà máy vẫn đang trong quá trình sản xuất, nhưng nhân viên đã có thể sử dụng kết nối 5G để tăng hiệu quả năng suất. Điển hình như các công nhân đã sử dụng mạng 5G để nhận được hỗ trợ tăng cường từ các chuyên gia từ xa bằng cách chia sẻ video và diễn giải các chú thích. Mạng 5G cũng sẽ được sử dụng để hướng dẫn các phương tiện tự hành (AGV) và máy bay không người lái.
Erik Simonsson, người đứng đầu Nhà máy thông minh 5G của Ericsson Hoa Kỳ cho biết: "Kết nối 5G của chúng tôi có độ an toàn và nhanh chóng cao, các hoạt động sản xuất trong nhà máy thông minh linh hoạt hơn. Thêm vào đó, chúng tôi cũng sử dụng các giải pháp công nghệ như tự động hoá kho, lắp ráp tự động, đóng gói, xử lý sản phẩm và xe tự hành".
Ông chỉ ra rằng: "Khi sử dụng mạng 5G, dữ liệu để đưa vào hỗ trợ hoạt động trong doanh nghiệp là vô tận. Thông qua công nghệ và tự động hoá với số hàng được chuyển kịp thời và thời gian bị gián đoạn bằng 0, quá trình hoạt động sản xuất hiệu quả hơn bao giờ hết.
Đầu năm nay, các trạm sử dụng hệ thống sóng vô tuyến Macro đầu tiên đã được lắp ráp tại nhà máy. (Ảnh: Linkedin)
Những lợi ích kể trên sẽ góp phần thúc đẩy sự phát triển của các nhà máy thông minh. Theo báo cáo của Viện nghiên cứu Capgemini ban hành năm ngoái, nhà máy thông minh 5G Ericsson Hoa Kỳ là một phần trong làn sóng các nhà máy sản xuất mới, bao gồm: nhà sản xuất Stanley Black & Decker tại Hartford, Connecticut, những nhà sản xuất có tiềm năng đóng góp từ 1.500 - 2.200 tỷ USD hàng năm cho nền kinh tế toàn cầu vào năm 2023.
Báo cáo cho biết: những công nghệ chính bao gồm: kết nối thông tin, tự động hoá thông minh, quản lý và phân tích dữ liệu bằng điện toán đám mây. Hiện nay, 5G được coi là một yếu tố chủ chốt trong các sáng kiến tại các nhà máy thông minh, các nhà sản xuất sẽ có nhiều cơ hội để nâng cao ứng dụng trong điện toán thời gian thực và có độ tin cậy cao.
Một điều đáng chú ý nữa đó là 5G cung cấp công nghệ phân chia mạng (network slicing), cho phép tạo nhiều mạng ảo bằng một mạng 5G vật lý duy nhất.
Nói đến việc áp dụng nhà máy thông minh, phải kể đến các quốc gia dẫn đầu như Trung Quốc, Đức, Nhật Bản cùng với Hàn Quốc, theo sau đó là Hoa Kỳ, Pháp, và cuối cùng là Capgemini.
Theo khảo sát quốc tế của 912 nhà sản xuất tại Hoa Kỳ, Capgemini ước tính trong khoảng từ năm 2017 đến 2018, có đến 28% các nhà sản xuất thông minh, chỉ dưới mức trung bình trên toàn cầu 30%.
Khai thác 5G và trí tuệ nhân tạo (Al)
Tin tức về 5G đã bị đàn áp bởi chiến tranh công nghệ giữa Mỹ và Huawei Technologies, một trong những nhà sản xuất điện thoại thông minh lớn nhất thế giới. Áp lực địa chính trị mà Huawei phải đối mặt tạo cơ hội cho những doanh nghiệp nhỏ được tiếp cận với thị trường lớn hơn và ảnh hưởng đến việc sử dụng mạng 5G trên các nhà máy.
NEC – công ty IT Nhật Bản, đóng một vai trò rất nhỏ trong thị trường thiết bị mạng, vốn bị chi phối bởi các nhà cung cấp Trung Quốc và châu Âu. Tuy nhiên, cùng với ‘liên minh 5G mới’ trị giá 598 triệu USD, Tổng công ty Điện báo và Điện thoại Nippon (Nippon Telegraph & Telephone Corporation) đã đặt ra tầm nhìn rộng hơn về những gì công nghệ có thể hỗ trợ trong hoạt động sản xuất.
Một nhà máy kết hợp giữa 5G và trí tuệ nhân tạo sẽ được điều khiển từ xa bởi con người thông qua mạng 5G, với tốc độ tối ưu và độ trễ thấp.
Phát ngôn viên của NEC cho biết: "NEC tin rằng các ứng dụng công nghệ 5G sẽ mang lại nhiều lợi ích cho hoạt động sản xuất như: dây chuyền tự động hoá sản xuất, cải thiện năng suất cũng như hoạt động hiểu quả và tiết kiệm chi phí. Ví dụ như trong hoạt động chuyển giao vật tư và logistic, 5G giúp phân phối giữa các bộ phận kịp thời hơn, từ đó cải thiện hiệu quả sản xuất, cũng như cho phép thu thập và phân phối sản phẩm hoàn chỉnh hiệu quả hơn".
Nhật Bản đóng vai trò rất quan trọng trong công cuộc tự động hoá sản xuất với các nhà cung cấp như Yaskawa Electric hay Fanuc, những công ty chiếm thị phần lớn trong thị trường robot công nghiệp cùng với các nhà sản xuất thiết bị truyền thông như Mitsubishi Electric, đã cho thử nhiệm thành công mạng 5G cung cấp năng lượng cho công cụ trung gian để giao tiếp giữa người vận hành, máy móc thiết bị và bộ điều khiển lập trình trong việc thiết lập nhà máy sản xuất.
Nhật Bản đóng vai trò rất quan trọng trong công cuộc tự động hoá sản xuất với các nhà cung cấp như Yaskawa Electric hay Fanuc. (Ảnh: Pinterest)
Phát ngôn viên của Mitsubishi, Sebastien Parpaleix cho biết: "Vì đây là mạng không dây nên khi cần thiết, các dây chuyền sản xuất có thể được sắp xếp lại dễ dàng. Do vậy, số lượng khu vực có thể tự động hoá với xe tự hành (AGV) và robot sẽ tăng lên, giúp cải thiện hiệu quả công việc và giảm chi phí. Việc phân tích dữ liệu từ tất cả các yếu tố này có thể mang lại lợi ích cho người dùng, bất kể họ là nhà sản xuất, logistic hay các doanh nghiệp bán lẻ".
Trước đó, các nhà phân tích dữ liệu trên chuỗi Garner đã dự đoán rằng doanh thu cơ sở hạ tầng mạng không dây 5G trên toàn thế giới sẽ đạt 4,2 tỷ USD vào năm 2020.
Giám đốc nghiên cứu cao cấp Kosei Takahashi và Alexander Hoeppe cho biết: "Trong tương lai, các nhà máy thông minh có thể tạo ra những sản phẩm đáp ứng trọn vẹn nhu cầu của chúng ta trong một thời gian ngắn như việc chúng ta mua hàng loạt các sản phẩm trên các trang bán lẻ trực tuyến, điển hình như Amazon. Đối với khách hàng, trải nghiệm mua sắm sản phẩm sẽ trở nên độc đáo, đáp ứng nhu cầu cùng với các dịch vụ phong phú hơn".
Tăng cường logistics
Ngành logistic cũng sẽ được hưởng lợi từ mạng lưới 5G. Theo DHL Internation, việc cải thiện số hoá, mở rộng độ bao phủ và theo dõi sẽ tăng tốc độ phân phối, cho thấy các ứng dụng quản lý kho 5G hiệu quả hơn như công nghệ kính smartglass-guided picking.
Với công suất lớn hơn của 5G cùng với các thiết bị thông minh, trình theo dõi IoT trong logistic sẽ cho phép người mua theo dõi hàng hoá của họ trong thời gian thực. Thêm vào đó, mạng 5G sẽ điều khiển các xe giao hàng không người lái, cho phép các xe hàng có thể phản ứng nhanh với các trở ngại giao thông.
Thậm chí, các công ty logistic khác còn có nhiều ý tưởng mới mẻ hơn. Trong một bài đăng gần đây, Koji Homma, chủ tịch của Yamato Transport Hoa Kỳ - một đơn vị của Yamato Holdings của Nhật Bản, cho biết: "Với lợi thế của 5G và kỹ thuật ghi hình 3D (hologram), người tiêu dùng có thể dễ dàng sử dụng ‘phòng thay đồ ảo’ để thử và mua những bộ đồ vừa vặn như váy, áo, quần dài hay áo khoác. Khi đó, những chi phí thừa như chi phí tài chính hay chi phí môi trường sẽ bị loại bỏ trong chuỗi cung ứng".
Nhiều thành phố trên khắp Hoa Kỳ, với việc Uỷ ban Truyền thông Liên bang nới lỏng các quy tắc triển khai hoạt động, 5G đã được phổ biến rộng rãi và Verizon thậm chí còn ‘đi trước thời đại’. Tuy nhiên, việc triển khai mạng 5G đã gặp nhiều trở ngại trước đại dịch, cộng thêm sự phản hồi chậm trễ của một số nhà cầm quyền. Takahashi và Hoeppe cũng cảnh báo rằng 5G vẫn chưa đủ mạnh và thiếu các ứng dụng hỗ trợ đi kèm.
Các chuyên gia cũng cho biết thêm: "Việc cần làm bây giờ là thuyết phục các nhà sản xuất đầu tư vào 5G. Tuy nhiên, việc đầu tư vào 5G và trang bị thêm thiết bị và cơ sở hạ tầng mà không mang lại những giá trị kinh doanh ngắn hạn thực sự là một thách thức đối với các nhà đầu tư.
Các nhà cung cấp dịch vụ truyền thông phải phối hợp chặt chẽ với các nhà tích hợp hệ thống và các nhà cung cấp dịch vụ công nghệ thông tin để đề xuất xây dựng giá trị 5G phát triển mạnh mẽ".