Dark Factory là gì? Giải mã mô hình Nhà máy “tối” trong kỷ nguyên 4.0

Trong bối cảnh cuộc Cách mạng Công nghiệp 4.0 đang diễn ra mạnh mẽ, khái niệm Dark Factory hay “Nhà máy tối” ngày càng trở nên phổ biến, đại diện cho một bước tiến vượt bậc trong tự động hóa sản xuất. Mô hình này không chỉ là viễn cảnh tương lai mà đã và đang được triển khai, hứa hẹn thay đổi căn bản cách thức vận hành của ngành công nghiệp. 

Bài viết dưới đây của DACO sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về Dark Factory là gì, các công nghệ cốt lõi, lợi ích và thách thức liên quan đến mô hình nhà máy tự động hóa hoàn toàn này.

Giải mã thuật ngữ Dark Factory là gì? – Tại sao gọi là nhà máy “tối”? 

Dark factory (Nhà máy tối), hay còn được gọi là Lights-out factory là thuật ngữ dùng để chỉ một nhà máy sản xuất có mức độ tự động hóa rất cao, nơi các quy trình sản xuất được thực hiện hoàn toàn bởi máy móc, robot và các hệ thống tự động mà không cần hoặc cần rất ít sự can thiệp trực tiếp của con người ngay tại sàn nhà máy trong quá trình vận hành thông thường.

Tại sao gọi là nhà máy “tối”?

Tên gọi “tối” (dark) xuất phát từ một đặc điểm rất trực quan và cũng mang tính biểu tượng: 

1. Nghĩa đen: Vì các robot và hệ thống tự động không cần nhiều ánh sáng để hoạt động như con người, nhà máy có thể vận hành mà không cần bật đèn trong khu vực sản xuất. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng không phải tất cả các nhà máy được coi là “tối” đều hoạt động hoàn toàn trong bóng tối. Một số cảm biến quang học và camera vẫn có thể cần ánh sáng để hoạt động chính xác.
2. Nghĩa bóng: Quan trọng hơn, thuật ngữ “tối” ám chỉ sự vắng mặt của con người trên dây chuyền sản xuất, nó nhận mạnh mức độ tự động hóa toàn diện, nơi máy móc thay thế gần như hoàn toàn lao động chân tay trực tiếp.

Cần lưu ý rằng “nhà máy tối” không có nghĩa là hoàn toàn không có bóng dáng con người. Con người vẫn đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc:

• Thiết kế, lập trình và cài đặt hệ thống
• Giám sát hoạt động từ xa qua các phòng điều khiển
• Thực hiện bảo trì, bảo dưỡng, sửa chữa máy móc thiết bị
• Giải quyết các sự cố phức tạp
• Lập kế hoạch và quản lý chiến lược sản xuất

Lợi ích khi áp dụng mô hình nhà máy “tối”

Việc áp dụng mô hình nhà máy tối mang lại nhiều lợi ích đáng kể cho các doanh nghiệp sản xuất. 

• Tối ưu hóa chi phí vận hành: Việc áp dụng tự động hóa cao giúp giảm đáng kể chi phí liên quan đến lao động trực tiếp như tiền lương, phúc lợi và quản lý nhân sự. Nguồn lực con người được giải phóng khỏi các công việc thủ công, lặp đi lặp lại để tập trung vào các nhiệm vụ đòi hỏi kỹ năng cao hơn như giám sát, bảo trì hệ thống, phân tích dữ liệu và nghiên cứu phát triển
• Gia tăng năng suất và hiệu quả sản xuất: Hệ thống tự động có khả năng hoạt động liên tục 24/7 mà không cần nghỉ ngơi, giúp tối đa hóa thời gian vận hành của nhà máy. Điều này dẫn đến việc tăng sản lượng, rút ​​ngắn chu kỳ sản xuất và nâng cao khả năng đáp ứng nhanh chóng các yêu cầu thay đổi của thị trường
• Nâng cao chất lượng và tính đồng nhất của sản phẩm: Robot và máy móc thực hiện các quy trình với độ chính xác cao và nhất quán, loại bỏ các sai sót tiềm ẩn do yếu tố con người. Điều này đảm bảo chất lượng sản phẩm ổn định, giảm tỷ lệ lỗi và làm lại, đặc biệt quan trọng trong các ngành đòi hỏi độ chính xác nghiêm ngặt như điện tử, dược phẩm
• Cải thiện môi trường làm việc an toàn: Bằng cách đưa con người ra khỏi các khu vực hoặc công đoạn sản xuất tiềm ẩn rủi ro (như môi trường độc hại, công việc nặng nhọc, vận hành máy móc nguy hiểm), mô hình nhà máy tối giúp giảm thiểu đáng kể nguy cơ tai nạn lao động và các vấn đề sức khỏe nghề nghiệp
• Sử dụng hiệu quả tài nguyên: Các hệ thống tự động có thể được lập trình để tối ưu hóa việc sử dụng nguyên vật liệu, giảm thiểu lãng phí trong quá trình sản xuất. Bên cạnh đó, việc không cần duy trì hệ thống chiếu sáng và điều hòa không khí cho số lượng lớn nhân công tại sàn nhà máy cũng góp phần tiết kiệm năng lượng đáng kể

Để làm rõ hơn những lợi ích này, bảng so sánh dưới đây sẽ minh họa sự khác biệt giữa nhà máy tối và sản xuất truyền thống:

Thách thức và rào cản khi triển khai Dark Factory là gì?

Mặc dù mang lại nhiều lợi ích, việc triển khai mô hình Dark Factory cũng đi kèm với không ít thách thức và rào cản.

Chi phí đầu tư ban đầu lớn

Việc thiết lập một nhà máy tự động hóa hoàn toàn đòi hỏi một khoản đầu tư đáng kể vào robot, AI, cơ sở hạ tầng và phần mềm chuyên dụng. Chi phí ban đầu cao có thể là một rào cản lớn, đặc biệt đối với các doanh nghiệp nhỏ và vừa (SMEs). 

Do đó, đối với nhiều SMEs, việc tiếp cận theo từng giai đoạn hoặc tập trung vào các giải pháp “ít đèn” (lights-sparse) có thể khả thi hơn.

Yêu cầu kỹ năng chuyên môn cao

Việc triển khai và duy trì nhà máy tối đòi hỏi đội ngũ nhân viên có kỹ năng chuyên môn cao để quản lý và khắc phục sự cố các hệ thống tự động phức tạp, bao gồm kỹ sư robot, chuyên gia AI và nhà khoa học dữ liệu. 

Tình trạng thiếu hụt lao động có kỹ năng trong lĩnh vực này có thể là một thách thức lớn đối với các công ty muốn áp dụng mô hình nhà máy tối. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của các sáng kiến đào tạo và nâng cao kỹ năng để hỗ trợ việc áp dụng các công nghệ nhà máy tối.  

Vấn đề an ninh mạng và bảo mật dữ liệu

Sự phụ thuộc vào các hệ thống kết nối (IoT, AI) khiến nhà máy tối dễ bị tấn công mạng và rò rỉ dữ liệu, đặc biệt trong các ngành công nghiệp xử lý dữ liệu nhạy cảm như công nghệ sinh học. 

Do đó, việc triển khai các biện pháp an ninh mạng mạnh mẽ, bao gồm mã hóa, kiểm soát truy cập và hệ thống phát hiện xâm nhập, là rất quan trọng để bảo vệ dữ liệu có giá trị và đảm bảo hoạt động liên tục của nhà máy tối.  

Những lo ngại về tác động đến lực lượng lao động

Việc loại bỏ công nhân có thể gây ra những lo ngại về tình trạng thất nghiệp và sự dịch chuyển lao động, có khả năng dẫn đến bất ổn xã hội. Tuy nhiên, bên cạnh việc mất đi một số công việc, các vai trò mới tập trung vào quản lý, bảo trì và tối ưu hóa các hệ thống tự động cũng có khả năng xuất hiện. 

Các chương trình đào tạo lại và nâng cao kỹ năng là cần thiết để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chuyển đổi này.  

Các vấn đề về tuân thủ quy định 

Các ngành công nghiệp được quản lý chặt chẽ như công nghệ sinh học phải đối mặt với những thách thức đáng kể trong việc đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn quy định nghiêm ngặt (ví dụ: cGMP) khi chuyển đổi sang mô hình nhà máy tối. Việc xác nhận giá trị và duy trì trạng thái đã được xác nhận mà không có sự giám sát trực tiếp của con người là những mối quan tâm hàng đầu. 

Do đó khi triển khai nhà máy tối trong các ngành công nghiệp này đòi hỏi tài liệu và xác nhận giá trị tỉ mỉ cho tất cả các quy trình tự động để chứng minh sự tuân thủ và đảm bảo chất lượng sản phẩm cũng như an toàn cho người tiêu dùng.

Các ví dụ thực tế và công ty đã ứng dụng thành công mô hình nhà máy tối

Trên thế giới, đã có nhiều công ty tiên phong ứng dụng thành công mô hình nhà máy tối hoặc đạt được mức độ tự động hóa rất cao trong sản xuất. 

FANUC

Một trong những ví dụ điển hình nhất là FANUC, một công ty robot Nhật Bản, đã vận hành một nhà máy gần như hoàn toàn tự động từ năm 2001. 

Tại cơ sở này, robot sản xuất ra robot khác với tốc độ khoảng 50 robot mỗi ca 24 giờ và có khả năng hoạt động không cần sự can thiệp của con người trong vòng 30 ngày. Phó chủ tịch của FANUC, Gary Zywiol, cho biết nhà máy của họ không chỉ tắt đèn mà còn tắt cả hệ thống điều hòa không khí và sưởi ấm.

Philips

Một ví dụ khác là Philips, công ty Hà Lan sử dụng sản xuất không cần ánh sáng để sản xuất dao cạo điện tại một nhà máy với 128 robot do Adept Technology cung cấp. Chỉ có 9 nhân viên làm công tác kiểm soát chất lượng giám sát giai đoạn cuối của quy trình sản xuất. 

Trong lĩnh vực sản xuất mạch tích hợp, toàn bộ quy trình sản xuất tấm wafer 300mm đã được tự động hóa hoàn toàn, với công nhân chỉ đảm bảo rằng quy trình diễn ra suôn sẻ và sửa chữa mọi máy móc bị lỗi. Polymatech Electronics ở Ấn Độ đã đạt được trình độ sản xuất này vào năm 2024.

Siemens

Siemens cũng đã tích hợp các hoạt động của nhà máy tối vào bộ phận sản xuất điện tử của mình, đặc biệt là tại nhà máy Amberg ở Đức. Cơ sở này báo cáo tỷ lệ chất lượng sản phẩm ấn tượng lên đến 99,99885%, chứng minh hiệu quả của sản xuất dựa trên trí tuệ nhân tạo. 

Tesla

Tesla, dưới sự lãnh đạo của Elon Musk, cũng đang nỗ lực hướng tới tự động hóa trong các Gigafactory của mình. Mặc dù các cơ sở của Tesla vẫn cần sự giám sát của con người, nhưng công ty có mục tiêu chuyển đổi sang sản xuất hoàn toàn tự động trong tương lai

Các Công ty Trung Quốc

Trung Quốc cũng là một quốc gia đi đầu trong việc áp dụng nhà máy tối, đặc biệt là trong lĩnh vực gia công CNC (Computer Numerical Control). Nhiều nhà sản xuất Trung Quốc đã chuyển sang sản xuất không cần ánh sáng cho các sản phẩm đòi hỏi độ chính xác cao và sản xuất hàng loạt. 

• Foxconn: Đã thay thế 60.000 công nhân bằng robot tại nhà máy Côn Sơn (năm 2016) và đặt mục tiêu tự động hóa 30% hoạt động vào năm 2025.
• BYD: Sử dụng robot để lắp ráp pin và khung gầm xe điện tại các nhà máy ở Thâm Quyến và Tây An.
• Xiaomi: Vận hành nhà máy thông minh “tối” có khả năng lắp ráp một chiếc điện thoại thông minh khoảng 3 giây một lần bằng robot và AI.

Những ví dụ này cho thấy rằng nhà máy tối không còn là một khái niệm viễn tưởng mà đã trở thành hiện thực trong nhiều ngành công nghiệp, mang lại hiệu quả, tính nhất quán và khả năng hoạt động trong các môi trường mà con người khó có thể làm việc.

Các công nghệ và giải pháp tự động hóa thường sử dụng trong Dark Factory là gì?

Nhà máy tối được hiện thực hóa nhờ vào sự kết hợp của nhiều công nghệ và giải pháp tự động hóa tiên tiến. Cụ thể:

Sự phát triển và trưởng thành của các máy móc tự động, robot và phần mềm MOM chính là động lực thúc đẩy sự khả thi ngày càng cao của nhà máy tối.

Tương lai của ngành sản xuất và vai trò của nhà máy tối 

Trong bối cảnh cạnh tranh toàn cầu ngày càng gay gắt, nhà máy tối có thể giúp các doanh nghiệp sản xuất nâng cao hiệu quả, giảm chi phí và cải thiện chất lượng sản phẩm, từ đó tăng cường khả năng cạnh tranh. Khả năng hoạt động liên tục 24/7 và giảm thiểu sai sót do con người sẽ giúp các công ty đáp ứng nhanh chóng hơn với nhu cầu thị trường và cung cấp các sản phẩm chất lượng cao hơn với chi phí thấp hơn.  

Tuy nhiên, tương lai của sản xuất có thể không hoàn toàn là sự thống trị của các nhà máy tối hoàn toàn tự động. Nhiều chuyên gia cho rằng một mô hình kết hợp, nơi con người và robot làm việc cùng nhau, có thể sẽ phổ biến hơn. 

Khái niệm về “nhà máy mờ” (dim factory) hoặc “nhà máy ít ánh sáng” (lights-sparse factory) cho thấy rằng tự động hóa có thể được triển khai một cách có chọn lọc, tập trung vào các quy trình hoặc khu vực cụ thể, trong khi con người vẫn đóng vai trò quan trọng trong các công việc đòi hỏi sự sáng tạo, linh hoạt và khả năng giải quyết vấn đề phức tạp. 

Mô hình “người vận hành nâng cao” (enhanced operator), được trang bị các công nghệ như thực tế ảo tăng cường (XR), có thể giám sát và can thiệp vào các quy trình tự động hóa một cách hiệu quả.  

Xu hướng hướng tới Dark Factory cũng có thể có những tác động lớn đến chuỗi cung ứng toàn cầu. Việc giảm sự phụ thuộc vào lao động giá rẻ có thể dẫn đến sự dịch chuyển sản xuất trở lại các quốc gia có chi phí lao động cao hơn. 

Tuy nhiên, điều này cũng đặt ra những câu hỏi liên quan đến việc làm và sự cần thiết phải đào tạo lại lực lượng lao động để chuẩn bị cho những công việc mới trong một nền kinh tế ngày càng tự động hóa.

Dark factory: Cơ hội nào cho các doanh nghiệp sản xuất tại Việt Nam?

Đối với các doanh nghiệp sản xuất tại Việt Nam, mô hình nhà máy tối mang đến những cơ hội to lớn để nâng cao năng lực cạnh tranh trên thị trường toàn cầu. Trong bối cảnh chi phí lao động ngày càng tăng và nhu cầu về chất lượng sản phẩm ngày càng khắt khe, việc áp dụng các nguyên tắc của nhà máy tối có thể giúp các nhà sản xuất Việt Nam cải thiện hiệu quả hoạt động, giảm chi phí sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.  

Việc tự động hóa các quy trình sản xuất có thể giúp các doanh nghiệp Việt Nam tăng cường năng suất, đáp ứng nhanh chóng hơn với các đơn hàng lớn và giảm thiểu các sai sót do con người gây ra, từ đó nâng cao uy tín và sự tin tưởng của khách hàng. Ngoài ra, việc giảm sự phụ thuộc vào lao động thủ công cũng có thể giúp các công ty ổn định hơn trong bối cảnh thị trường lao động có nhiều biến động.

Tuy nhiên, việc chuyển đổi sang mô hình nhà máy tối đòi hỏi các doanh nghiệp Việt Nam phải có sự chuẩn bị kỹ lưỡng về nguồn vốn, công nghệ và nhân lực. Chi phí đầu tư ban đầu cho các hệ thống tự động hóa có thể là một rào cản đối với nhiều doanh nghiệp vừa và nhỏ. Do đó, việc áp dụng một cách tiếp cận từng bước, tập trung vào việc tự động hóa các quy trình mang lại hiệu quả cao nhất trước, có thể là một chiến lược phù hợp.  

Để xây dựng lộ trình tự động hóa nhà máy sản xuất phù hợp và hiệu quả, doanh nghiệp có thể liên hệ với DACO. 

DACO là nhà cung cấp hàng đầu các giải pháp tự động hóa công nghiệp tại Việt Nam, chuyên tư vấn và triển khai lộ trình tự động hóa được thiết kế riêng cho từng nhu cầu cụ thể. Hotline: 0904.675.995

Các doanh nghiệp Việt Nam cũng có thể xem xét việc áp dụng mô hình “nhà máy ít ánh sáng”, tự động hóa một số công đoạn hoặc khu vực sản xuất cụ thể, đồng thời vẫn duy trì sự tham gia của con người trong các công việc đòi hỏi sự linh hoạt và kỹ năng cao. Việc hợp tác với các nhà cung cấp giải pháp tự động hóa uy tín và đầu tư vào đào tạo đội ngũ kỹ thuật viên có trình độ cũng là những yếu tố then chốt để đảm bảo sự thành công trong quá trình chuyển đổi.

Lời kết

Dark Factory, hay Nhà máy tối, không còn là một khái niệm khoa học viễn tưởng mà đã trở thành một phần hiện hữu và định hình tương lai của ngành sản xuất toàn cầu. Bằng việc ứng dụng mạnh mẽ tự động hóa, robot, trí tuệ nhân tạo và IoT, mô hình này mang đến những lợi ích to lớn về hiệu quả hoạt động, năng suất, độ chính xác và giảm thiểu chi phí dài hạn.

Tuy nhiên, việc xây dựng và vận hành một Dark Factory cũng đặt ra không ít thách thức, đòi hỏi vốn đầu tư ban đầu đáng kể, nguồn nhân lực chất lượng cao để quản lý và bảo trì hệ thống, cũng như các giải pháp an ninh mạng vững chắc.

Nhìn chung, đây là một bước tiến quan trọng trong cuộc Cách mạng Công nghiệp 4.0. Việc hiểu rõ bản chất, lợi ích và thách thức của mô hình này là điều cần thiết để các doanh nghiệp có thể đưa ra chiến lược phù hợp, đón đầu xu hướng và duy trì lợi thế cạnh tranh trong kỷ nguyên sản xuất thông minh. Tương lai của sản xuất chắc chắn sẽ ngày càng tự động hóa, và Dark Factory là một minh chứng rõ ràng cho điều đó.