Microfactory là gì? Tổng quan về mô hình nhà máy sản xuất siêu nhỏ

Microfactory, hay còn gọi là nhà máy siêu nhỏ, là một mô hình sản xuất thu nhỏ, có tính linh hoạt cao và được trang bị công nghệ hiện đại. Khác với nhà máy truyền thống quy mô lớn, Microfactory tập trung vào sản xuất theo yêu cầu, đáp ứng nhanh chóng các đơn hàng nhỏ, lẻ. Mô hình này đang trở thành xu hướng mới trong ngành sản xuất, mở ra nhiều cơ hội cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ, đồng thời góp phần thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế tuần hoàn

Microfactory là gì?

Microfactory, hay nhà máy siêu nhỏ, là một hệ thống sản xuất tự động hóa cao, cho phép các công ty sản xuất các giải pháp sản phẩm đa dạng với số lượng nhỏ theo yêu cầu của khách hàng.

Với các công cụ máy móc và thiết bị sản xuất nhỏ, microfactory có thể biến những không gian tương đối nhỏ thành nhà máy công nghệ cao, cung cấp các giải pháp toàn diện cho các công ty trong một hệ thống độc lập.

Ý tưởng về microfactory lần đầu tiên được đề xuất bởi Phòng thí nghiệm Kỹ sư Cơ khí Nhật Bản (MEL) vào năm 1990. Mô hình này đã đạt được đà phát triển trong ngành sản xuất khi các giải pháp công nghệ cao giúp các hệ thống thu nhỏ này trở nên khả thi hơn về mặt chi phí. Việc xây dựng một microfactory để sản xuất, mặc dù vẫn là một khoản đầu tư đáng kể, trở nên dễ tiếp cận hơn đối với các công ty quan tâm đến việc cung cấp các dịch vụ này.

Microfactory không yêu cầu xây dựng quy mô lớn như các nhà máy truyền thống. Trên thực tế, nhiều microfactory có thể được lắp đặt trong các không gian hiện có, đôi khi ngay trên sàn của một nhà máy lớn hơn. 

Các thiết lập như vậy làm tăng hiệu quả trong nhiều lĩnh vực sản xuất: Các công ty sử dụng ít năng lượng và vật liệu hơn, đồng thời yêu cầu lực lượng lao động nhỏ hơn do các quy trình tự động hóa công nghệ cao. Những khoản tiết kiệm này khiến việc thiết lập một microfactory trở thành một khoản đầu tư dễ dàng hơn và thường an toàn hơn cho các công ty mới.

Tuy nhiên, kích thước nhỏ không cản trở khả năng mở rộng và sản lượng. Trên thực tế, sau khi sản phẩm đã được hoàn thiện, một nhà máy vi mô có thể sao chép quy trình và tăng sản lượng bằng cách xây dựng thêm các trạm công cụ. Do các hệ thống sản xuất này khá nhỏ so với các máy móc truyền thống, diện tích chiếm dụng không tăng lên nhiều.

Các thành phần cấu thành Microfactory là gì?

1. Hệ thống Robot

Phần lớn các hệ thống sản xuất thu nhỏ đều dựa vào robot và các quy trình công nghệ cao khác. Những cỗ máy này thường được thiết lập theo dạng mô-đun, hoặc “tế bào” (cell), có thể dễ dàng di chuyển từ trạm này sang trạm khác, từ dây chuyền này sang dây chuyền khác và được sử dụng cho nhiều công đoạn sản xuất khác nhau. 

Sau khi hoàn thành một sản phẩm, máy móc sẽ nhanh chóng được cấu hình lại (retool) để sản xuất sản phẩm khác.

>>>Xem thêm: 

• Tìm hiểu về robot công nghiệp và ứng dụng trong sản xuất

• Cobot là gì? Robot cộng tác – “Cánh tay phải” đắc lực của con người

2. Tự động hóa

Microfactory ứng dụng mức độ tự động hóa trong sản xuất cao hơn so với các nhà máy truyền thống. Điều này phù hợp với lực lượng lao động tập trung và có kỹ năng cao. Ngoài ra, tự động hóa có thể hỗ trợ các hoạt động kinh doanh thông thường của công ty, chẳng hạn như lập hóa đơn, lập ngân sách, báo giá và lên lịch trình. Nhờ đó, nhân viên có thể tập trung thời gian vào các công việc sản xuất và đổi mới ở cấp độ cao hơn.

3. Ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI)

Trí tuệ nhân tạo (AI) có thể giúp các nhà thiết kế nhanh chóng đổi mới và tư duy chiến lược để đưa ra các giải pháp cho khách hàng và đáp ứng các nhu cầu sản xuất. Ví dụ, việc kết hợp các cảm biến được trang bị khả năng phân tích dữ liệu AI và bố trí dọc theo dây chuyền sản xuất sẽ tạo ra một dạng “nhà máy trong hộp” (factory-in-a-box) , nơi các phản hồi tự động đến người lao động giúp duy trì việc đảm bảo chất lượng.

4. IIoT

Internet vạn vật công nghiệp (IIoT) có thể giúp các công ty thu thập dữ liệu vận hành và phản hồi để làm cho sản xuất của họ hợp lý và hiệu quả hơn. Khi các công ty áp dụng phân tích và dữ liệu trong mô hình Công nghiệp 4.0, mức độ học máy và thông tin chi tiết này sẽ mang lại lợi ích to lớn cho các dự án riêng lẻ cũng như khả năng rộng lớn hơn của công ty.

So sánh Microfactory và mô hình sản xuất truyền thống

Mô hình nhà máy truyền thống thường khá cứng nhắc trong phương thức sản xuất. Mô hình tiêu chuẩn này đạt được hiệu quả chi phí bằng cách sản xuất số lượng lớn sản phẩm giống nhau và phân phối thông qua một mạng lưới rộng khắp. Do đó, nhiều nhà máy sản xuất tối đa chỉ một vài loại sản phẩm; một số thậm chí chỉ sản xuất một hoặc hai loại.

Ngược lại, microfactory có thể hoạt động ở quy mô nhỏ hơn, phục vụ một số lượng khách hàng tương đối nhỏ và cung cấp sản phẩm trực tiếp cho người tiêu dùng. Điều này giúp loại bỏ các chi phí chung tốn kém, cũng như giảm quy mô và diện tích của cơ sở sản xuất và lực lượng lao động.

Quy trình sản xuất và thiết kế của microfactory cũng có sự thay đổi. 

Trong khi hầu hết các nhà máy truyền thống sản xuất sản phẩm trước, sau đó đưa sản phẩm lên kệ hàng hoặc đến các công ty với hy vọng bán được hàng, thì mô hình sản xuất microfactory (micromanufacturing) yêu cầu sản phẩm phải được đặt hàng trước, sau đó mới được sản xuất. 

Mô hình sản xuất mang tính cá nhân hóa cao này dựa vào việc khách hàng chủ động tìm kiếm giải pháp và sản phẩm. Theo nhiều cách, đây là sự đối lập với mô hình sản xuất truyền thống “một kích cỡ phù hợp cho tất cả” (one-size-fits-all).

Tuy nhiên, mô hình nhà máy truyền thống vẫn sẽ phù hợp và hữu ích hơn đối với một số sản phẩm và công ty nhất định. Nếu một công ty có yêu cầu về khối lượng sản phẩm lớn, quy trình sản xuất của microfactory có thể không đáp ứng được quy mô cần thiết. Tương tự, việc duy trì một mạng lưới rộng lớn các microfactory quy mô nhỏ trên một khu vực có thể phức tạp hơn so với việc duy trì một nhà máy lớn hơn có thể phân phối sản phẩm rộng rãi đến khách hàng.

Chắc chắn rằng, sản xuất truyền thống sẽ không biến mất. Sản xuất quy mô nhỏ (microfactory) chỉ đang trở nên tốt hơn, thông minh hơn và hiệu quả hơn đối với các loại hình sản xuất cụ thể.

Để có cái nhìn trực quan hơn về sự khác biệt giữa hai mô hình này, hãy cùng DACO phân tích các khía cạnh chính qua bảng so sánh sau:

Lợi ích và động lực của microfactory là gì?

Microfactory có khả năng cung cấp các sản phẩm tùy chỉnh phức tạp, số lượng nhỏ và mang lại lợi tức đầu tư cao. Do đó, xu hướng chuyển đổi từ các cơ sở sản xuất lớn sang nhà máy nhỏ gọn, linh hoạt và tự động hóa cao đang ngày càng rõ rệt. Nhiều chuyên gia dự đoán công nghệ sản xuất đã sẵn sàng cho mô hình này, và sự phát triển của microfactory sẽ bùng nổ trong thập kỷ tới.

Hiệu quả chi phí cao hơn

Khi công nghệ dành cho các nhà máy hiện đại liên tục thay đổi, nhiều nhà sản xuất đang đầu tư mạnh vào các công cụ và giải pháp tiên tiến. Những khoản đầu tư như vậy có thể nhanh chóng đội lên, đặc biệt nếu nhà máy cần nâng cấp thường xuyên. Điều này sẽ ảnh hưởng đến thời gian sản xuất, chi phí sản phẩm và nhiều yếu tố khác.

Tuy nhiên, đối với microfactory, những chi phí này sẽ thấp hơn nhiều so với các dây chuyền sản xuất truyền thống vì chỉ cần thay đổi các “tế bào” (cell) hoặc thành phần cụ thể. Điều này giúp kiểm soát chi phí tốt hơn, với thời gian cập nhật nhanh hơn và thời gian ngừng hoạt động ngắn hơn.

>>>Xem thêm: Chi phí sản xuất và cách tối ưu hiệu quả

Khả năng sửa chữa và bảo trì dễ dàng hơn

Microfactory có cấu trúc mô-đun và được tiêu chuẩn hóa về phần cứng, phần mềm và cơ sở hạ tầng chung. Điều này giúp chúng duy trì mức hiệu quả cao nhất và giúp cho việc sửa chữa trở nên dễ dàng. So với các nhà máy hiện đại lớn hơn với công nghệ phức tạp và các thành phần phần cứng tùy chỉnh, điều này có thể giúp việc bảo trì nhà máy diễn ra nhanh hơn và hiệu quả hơn.

Khả năng tùy biến và cá nhân hóa cao hơn

Khả năng tùy chỉnh và cá nhân hóa hàng loạt đang trở thành yếu tố then chốt trong sản xuất thông minh. Điều này có thể khiến việc sản xuất trở nên thách thức hơn khi các nhà sản xuất cố gắng điều chỉnh sản lượng để phù hợp với nhu cầu thay đổi của người tiêu dùng. 

Tuy nhiên, microfactory có thể đáp ứng được những yêu cầu này nhờ hệ thống linh hoạt và tự động hóa, cho phép thay đổi nhanh chóng các yêu cầu sản xuất.

Thúc đẩy tính bền vững và giảm lượng khí thải carbon

Microfactory tiêu thụ ít năng lượng và tài nguyên hơn so với các nhà máy truyền thống. Nghiên cứu cho thấy một số Microfactory sử dụng ít hơn tới 90% nước, ít hơn tới 50% hóa chất và ít hơn tới 80% năng lượng so với các nhà máy truyền thống. 

Mỗi bộ phận trong cơ sở hạ tầng sản xuất có thể được sao chép hàng loạt vì chúng sử dụng khoảng 70% các thành phần giống nhau, dẫn đến giảm thời gian, năng lượng và khí thải trong sản xuất, phát triển và lắp ráp tổng thể. 

Các máy móc thiết bị cũng có thể dễ dàng thay thế, so với thời gian và tài nguyên cần thiết để thay đổi toàn bộ dây chuyền sản xuất, điều này giúp giảm lãng phí, tăng tính tuần hoàn và giúp doanh nghiệp tiến gần đến mục tiêu Net zero.

>>>Chi tiết: Net Zero là gì? Có ý nghĩa gì với doanh nghiệp?

Ứng dụng Microfactory trong ngành công nghiệp

Trên thực tế, đã có nhiều ví dụ điển hình về việc sử dụng microfactory trên toàn cầu.

Một ví dụ thành công là Arrival – nhà sản xuất xe điện có trụ sở tại Anh – sử dụng mô hình microfactory phi tập trung với quy trình tự động hóa cao. Robot và phần mềm tiên tiến của hãng cho phép dây chuyền sản xuất thích ứng nhanh chóng với các thay đổi mà không cần sự can thiệp của con người.

Bằng cách sử dụng phần cứng dạng mô-đun, các nhà máy siêu nhỏ của Arrival có thể được lắp ráp dễ dàng hơn, tương thích hơn và dễ thay thế khi cần thiết. Điều này cũng có nghĩa là Arrival có thể tùy chỉnh sản phẩm để đáp ứng nhu cầu của khách hàng, đồng thời giảm thiểu lãng phí tiềm ẩn.

Có lẽ quan trọng nhất, các nhà máy siêu nhỏ của họ được xây dựng với chi phí chỉ bằng một phần nhỏ so với chi phí của một nhà máy truyền thống: khoảng 50 triệu đô la Mỹ so với ít nhất 1 tỷ đô la Mỹ cho một nhà máy truyền thống.

Lời kết

Như vậy, Microfactory là một mô hình sản xuất đột phá, kết hợp những ưu điểm của công nghệ hiện đại và quy trình sản xuất tinh gọn. Từ việc giảm thiểu chi phí, tiết kiệm không gian, tăng cường tính linh hoạt đến khả năng đáp ứng nhanh chóng các đơn hàng tùy chỉnh, Microfactory mang lại lợi ích vượt trội cho cả doanh nghiệp và người tiêu dùng. 

Đây là một giải pháp đáng cân nhắc cho bất kỳ doanh nghiệp nào đang tìm kiếm sự đổi mới và hiệu quả trong sản xuất.