Cánh cửa mới của ngành công nghiệp ô tô tương lai

Vào tháng 12 năm 2021, một sinh vật lạ bắt đầu chạy quanh các nhà máy của Audi, giúp họ chuẩn bị cho tương lai. Đó là Spot, một chú chó robot được phát triển bởi Audi và NavVis, một công ty khởi nghiệp của Đức, mang theo một máy quét laser 3D ghi lại hình ảnh của mọi công cụ và mét vuông. Các hình ảnh sẽ được hợp nhất để tạo ra một bản sao kỹ thuật số của nhà máy có thể được sử dụng để lập kế hoạch sản xuất, thay đổi công cụ và nhận ra một loạt các lợi ích hiệu quả và tiết kiệm chi phí khác.

Vì Spot có thể làm việc vào cuối tuần mà không phàn nàn và không cần nghỉ giải lao, nó có thể quét toàn bộ nhà máy trong 48 giờ, một nhiệm vụ mà một nhóm người làm việc sẽ mất tới ba tuần.

Andres Kohler, trưởng nhóm lập kế hoạch lắp ráp ảo của Audi cho biết: “Việc hợp nhất tất cả dữ liệu lập kế hoạch trong bản sao kỹ thuật số của chúng tôi đã mang đến cho chúng tôi cái nhìn tổng thể về các kế hoạch sản xuất trong tương lai của chúng tôi trong nhiều năm tới.

Spot, một dự án thử nghiệm, có thể đi trước thời đại vài năm, hầu hết các nhà sản xuất ô tô đang dựa vào các phương pháp quét khác để số hóa nhà máy của họ, nhưng công nghệ Bản sao kỹ thuật số ảo đang nổi lên như một chìa khóa để sản xuất nhanh, an toàn và hiệu quả, đặc biệt là các nhà sản xuất ô tô chạy đua để bắt kịp các xu hướng như điện khí hóa và phương tiện do phần mềm xác định.

Bản sao kỹ thuật số ảo là gì?

Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) định nghĩa Bản sao kỹ thuật số ảo cho mục đích công nghiệp hóa là "mô phỏng dưới dạng kỹ thuật số một thành phần sản xuất có thể quan sát được với sự đồng bộ hóa giữa thành phần thực tế và kỹ thuật số của nó”.

Sử dụng công nghệ Bản sao kỹ thuật số ảo, các nhà sản xuất ô tô có thể chuyển đổi một nhà máy sản xuất động cơ đốt trong sang chế tạo ô tô điện. Họ có thể thử nghiệm một phần công cụ mới, đào tạo công nhân về các quy trình mới và sửa đổi các quy trình đó một cách nhanh chóng để cải thiện tỷ lệ thông qua và thậm chí cả chất lượng phương tiện.

Richard Kerris, phó chủ tịch phát triển nền tảng Omniverse tại Nvidia, nói: “Khi bạn có một Bản sao kỹ thuật số ảo, bạn có thể làm mọi thứ trong thế giới ảo trước khi thực hiện nó trong thế giới thực. Một bản sao kỹ thuật số giống như thật, cho đến chi tiết cuối cùng, bu-lông, quy trình và công nhân của mạng lưới sản xuất có thể mang lại cho nhà sản xuất ô tô "siêu năng lực"”.

Nvidia đang làm việc với BMW, General Motors, Mercedes-Benz và những hãng khác trên nền tảng Omniverse của họ, nó được Kerris mô tả là hệ điều hành của “siêu vũ trụ” công nghiệp. Ông cũng nói thêm rằng "metaverse" trong bối cảnh công nghiệp "không phải mọi người đều nổi xung quanh như những hình đại diện", mà là một mạng cho phép kết nối liền mạch giữa các thế giới ảo 3D.

Kerris thông tin: “Điều quan trọng về bản sao kỹ thuật số là nó không dừng lại khi bạn đã tạo ra nó. Theo thời gian, bạn có thể nghiên cứu và học hỏi nhiều thứ, có thể có nhiều cách để huấn luyện robot di chuyển hiệu quả hơn hoặc những cách an toàn hơn để di chuyển xung quanh thiết bị”.

Bản sao kỹ thuật số ảo và khái niệm rộng hơn về siêu dữ liệu công nghiệp được xây dựng dựa trên các nguyên tắc của cái được gọi là Công nghiệp 4.0, nhằm mục đích xây dựng các quy trình tốt hơn thông qua thu thập và xử lý dữ liệu (Internet of Things).

Phá vỡ quy luật cố hữu

“Làn sóng đầu tiên của Công nghiệp 4.0 mang lại sự minh bạch và một số khả năng dự đoán, nhưng nó không thực sự kết hợp dữ liệu trong thế giới thực và khả năng mô phỏng”, Pierre Bagnon, phó chủ tịch, người đứng đầu bộ phận tăng tốc công nghiệp thông minh toàn cầu tại Capgemini, nói.

Bagnon, người đã làm việc tại Robert Bosch trong hơn 15 năm, cho biết: “Trong ngành ô tô, công nghệ Bản sao kỹ thuật số ảo có thể phá vỡ các bức tường ngăn cách giữa phát triển sản phẩm, lĩnh vực của các nhà thiết kế và kỹ sư, và quy trình kỹ thuật, nơi ô tô đi từ nguyên mẫu đến sản xuất”.

“Điều chúng tôi mơ ước là một thiết kế sản phẩm lý tưởng thân thiện với sản xuất”, đồng nghiệp của Bagnon, Matthias Eisenschmid, phó chủ tịch, trưởng bộ phận quản lý chuỗi cung ứng và sản xuất ô tô, Capgemini Invent Đức, đồng thời là một cựu binh lập kế hoạch sản xuất tại Mercedes-Benz, cho hay. Ông nói, Bản sao kỹ thuật số ảo là một "người thay đổi cuộc chơi", cho phép sản phẩm và quy trình phát triển một cách đồng bộ, song song. “Bạn có một dây chuyền sản xuất hoàn thiện ngay từ đầu,” Eisenschmid nói. "Trước đây, bạn phải dành rất nhiều thời gian và tiền bạc cho quá trình sản xuất vật lý để tăng cường và tối ưu hóa các quy trình. Sử dụng Bản sao kỹ thuật số ảo, bạn có thể xác định và giải quyết trước hầu hết các vấn đề của mình trong giai đoạn ảo”.

Bản sao kỹ thuật số ảo có thể rút ngắn thời gian đưa ra thị trường từ 20 đến 30%, cải thiện chất lượng lên 20% và hiệu quả tài nguyên công ty lên đến 40%.

Bagnon và Eisenschmid nhấn mạnh: "Đó là tầm quan trọng của tham vọng mà khách hàng của chúng tôi đang đặt ra để nói cho khoản đầu tư”.

Tập đoàn Renault hiện là cái tên đang tạo ra siêu thị công nghiệp của riêng mình bao gồm Bản sao kỹ thuật số ảo là một quy trình gồm bốn bước và kéo dài nhiều năm. "Chúng tôi muốn có một vũ trụ hoàn toàn có thể hành động với một bản sao đầy đủ của những gì đang xảy ra trong thế giới thực”, Eric Marchiol, giám đốc chuyển đổi kỹ thuật số của Tập đoàn Renault, nói. “Chúng tôi đã học được rằng việc sử dụng dữ liệu lớn là “ứng dụng quan trọng” để đạt được các mục tiêu của mình”.

Renault có những mục tiêu đầy tham vọng: Đến năm 2025, hãng dự kiến tiết kiệm tổng thể 320 triệu euro, tiết kiệm hàng tồn kho 260 triệu euro, giảm 60% thời gian giao xe và giảm 50% lượng khí thải CO2 trong sản xuất. Về mặt chất lượng, nó sẽ là yếu tố chính giúp cắt giảm 60% chi phí bảo hành.

Nhưng con đường dẫn đến một metaverse công nghiệp đầy đủ của Renault chỉ ra phạm vi của một dự án như vậy.

Bước đầu tiên, thu thập và tiêu chuẩn hóa dữ liệu, bắt đầu vào năm 2016 khi Renault xây dựng các ứng dụng của riêng mình để có thể trực quan hóa dữ liệu hiện có trên khu vực sản xuất trên máy tính bảng, điều này đã dẫn đến một số "chiến thắng nhanh chóng", Marchiol nói. Sau đó, nó tạo ra một nhóm nội bộ để "bẻ khóa những gì bên trong" bộ điều khiển logic có thể lập trình, robot và "hộp đen" trong các thiết bị khác.

Marchiol tiết lộ: “Với 10.000 robot trong toàn tập đoàn từ các nhà cung cấp khác nhau như Comau hoặc Kuka, cũng như máy móc có từ hàng thập kỷ trước, chúng tôi có rất nhiều loại dữ liệu”.

Hiện Renault có thể thu thập dữ liệu từ thiết bị của mình theo cách được tiêu chuẩn hóa và họ đang nhận được một tỷ bộ dữ liệu mỗi ngày. "Nhưng sẽ không đủ nếu bạn chỉ thu thập từ thiết bị vì chúng tôi vẫn còn rất nhiều thao tác thủ công", Marchiol nói thêm. Để thu thập dữ liệu này, Renault đã xây dựng các máy trạm kỹ thuật số theo dõi chuyển động của con người.

*Kỳ tới: Lợi ích và tiềm năng vô tận của ông nghệ “Bản sao kỹ thuật số ảo"