Tóm tắt: Năm 2011, Đức đưa ra chiến lược công nghiệp 4.0 và trở thành nước tiên phong trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư. Nhìn nhận cách mạng công nghiệp lần thứ tư là công cụ mang lại nguồn tăng trưởng kinh tế mới, Chính phủ Đức đã đưa ra những kế hoạch chiến lược để khuyến khích, tạo điều kiện cho các doanh nghiệp tiến mạnh vào ứng dụng công nghệ cao và đạt được nhiều thành tựu, tăng nhanh năng suất lao động và thúc đẩy xuất khẩu những mặt hàng công nghiệp vốn là thế mạnh của Đức. Bài viết tìm hiểu những thành tựu và thách thức của nước Đức trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0.
Bảy năm trước, Cộng hòa Liên bang Đức đã đưa ra chiến lược Công nghiệp 4.0 và trở thành nước tiên phong trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư. Ngày 20/01/2016, Diễn đàn Kinh tế Thế giới (WEF) lần thứ 46 đã chính thức khai mạc tại thành phố Davos-Klosters của Thụy Sĩ với chủ đề “Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư” thu hút sự tham dự của 40 nguyên thủ quốc gia và hơn 2.500 quan khách từ hơn 100 quốc gia, trong đó có Phó Tổng thống Mỹ Joe Biden, Thủ tướng Anh David Cameron, Bill Gates – CEO của Microsoft Satya Nadella, Jack Ma – Chủ tịch của Alibaba… Khái niệm cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư, mà cốt lõi của nó là công nghiệp 4.0, đã được làm rõ tại diễn đàn này.
Thủ tướng Đức A.Merkel đặc biệt khuyến khích phát triển công nghiệp 4.0. Chính phủ Đức xem cách mạng công nghiệp lần thứ tư là công cụ mang lại nguồn tăng trưởng kinh tế mới. Không dừng lại ở đó, nền kinh tế hàng đầu châu Âu này còn đi đầu trong nỗ lực phổ biến khái niệm mới ra thế giới, cũng như bắt đầu soạn thảo những tiêu chuẩn liên quan. Từ năm 2012, Đức thành lập Nhóm đặc trách về “công nghiệp 4.0” nhằm đưa ra các lĩnh vực ưu tiên hành động để đưa Đức trở thành nước dẫn đầu công nghiệp 4.0. Chính những kế hoạch chiến lược của Chính phủ đã khuyến khích, tạo điều kiện cho các doanh nghiệp tiến mạnh vào ứng dụng công nghệ cao và đạt được nhiều thành tựu, tăng nhanh năng suất lao động và thúc đẩy xuất khẩu những mặt hàng công nghiệp vốn là thế mạnh của Đức.
- Sự hình thành và nội dung cơ bản của “cách mạng công nghiệp lần thứ tư”
Thuật ngữ “Industrie 4.0” (tiếng Đức) bắt nguôn từ một dự án Chiến lược công nghệ cao của Chính phủ Đức, trong đó khuyến khích việc tin học hoá sản xuất. Thuật ngữ này được sử dụng lần đầu vào năm 2011 tại Hội chợ Hannover – Hội chợ hàng đầu thế giới về công nghệ và công nghiệp, là sự kiện lớn nhất và quan trọng nhất của ngành, được tổ chức thường niên bởi Deutsche Messe AG (CHLB Đức). Khái niệm này lần đầu tiên được đề cập tới trong ban kế hoạch hành động Chiến lược công nghệ cao đến năm 2020 được Chính phủ Đức thông qua vào năm 2012. Trong tháng 10/2012, Nhóm công tác của Đức về Công nghiệp 4.0 dưới sự chủ trì của Siegfried Dais (Robert Bosch GmbH) và Henning Kagermann (Acatech) đã trình bày một tập hợp các nguyên tắc Công nghiệp 4.0, kiến nghị thực hiện đối với Chính phủ Đức (1 Bitkom – VDMA, 2015). Ngày 8/4/2013 tại Hội chợ Hannover, báo cáo cuối cùng của Nhóm công tác Công nghiệp 4.0 đã được trình bày. Đó là tên gọi chỉ làn sóng thay đổi sản xuất đang diễn ra tại Đức. Ở một số nước khác, nó được gọi là “Công nghiệp IP”, “sản xuất thông minh” hay “sản xuất số”. Dù tên gọi có khác biệt nhưng ý tưởng đều là một: đó là sản xuất tương lai sẽ mang thế giới ảo (mạng) và thực (máy móc) xích lại gần nhau.
Theo GS. Klaus Schwab, Chủ tịch Diễn đàn Kinh tế Thế giới, Industry 4.0 trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư là một thuật ngữ bao gồm một loạt các công nghệ tự động hóa hiện đại, trao đổi dữ liệu và chế tạo. Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 được định nghĩa là “một cụm thuật ngữ cho các công nghệ và khái niệm của tổ chức trong chuỗi giá trị” đi cùng với các hệ thống vật lý trong không gian ảo, Internet kết nối vạn vật (IoT) và Internet của các dịch vụ (IoS).
Bản chất của cách mạng công nghiệp lần thứ tư là dựa trên nền tảng công nghệ số và tích hợp tất cả các công nghệ thông minh để tối ưu hóa quy trình, phương thức sản xuất; nhấn mạnh những công nghệ đang và sẽ có tác động lớn nhất là công nghệ in 3D, công nghệ sinh học, công nghệ vật liệu mới, công nghệ tự động hóa, người máy,…
Như vậy, cuộc cách mạng công nghiệp lẩn thứ tư chính là sự phát triển cao hơn, sâu sắc và rộng hơn cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ ba, nghĩa là đây vẫn sẽ là cuộc cách mạng công nghệ dựa trên nền tảng là công nghệ thông tin và phát triển tập trung trên ba lĩnh vực chính: 1) Lĩnh vực Kỹ thuật số: bao gồm dữ liệu lớn (Big Data), vạn vật kết nối Internet (IoT), trí tuệ nhân tạo (AI); 2) Lĩnh vực Công nghệ sinh học: ứng dụng trong nông nghiệp, thủy sản, y dược, chế biến thực phẩm, bảo vệ môi trường, năng lượng tái tạo, hóa học và vật liệu; 3) Lĩnh vực Vật lý: robot thế hệ mới, in 3D, xe tự lái, các vật liệu mới (graphene, skyrmions…), công nghệ nano.
Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư khác về chất so với cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ ba ở những điểm cơ bản sau:
Thứ nhất, khác về tốc độ, phạm vi và hệ thống. Tốc độ phát minh những công nghệ đột phá hiện nay chưa từng có trong lịch sử. Khi so sánh với các cuộc cách mạng công nghiệp trước đó, cuộc cách mạng lần thứ tư đang phát triển theo hàm số mũ chứ không phải là tốc độ tuyến tính. Hơn nữa, nó đang phá vỡ cấu trúc của hầu hết các ngành công nghiệp ở mọi quốc gia. Chiều rộng và chiều sâu của những thay đổi này báo trước sự chuyển đổi của toàn bộ hệ thống sản xuất, quản lý và quản trị. Hàng tỉ người đang được kết nổi với nhau thông qua điện thoại di động thông minh, qua mạng xã hội. Các thế hệ máy tính hiện nay đang có một sức mạnh, tốc độ xử lý chưa từng có với dung lượng lưu trữ tăng lên đáng kể, cho phép con người dễ dàng truy cập vào kho kiến thức không giới hạn. Những khả năng này được nhân lên nhờ những công nghệ đột phá trong các lĩnh vực như trí tuệ nhân tạo, Internet vạn vật, in 3D, công nghệ nano, khoa học vật liệu, lưu trữ năng lượng và máy tính lượng tử.
Thứ hai, đây là cuộc cách mạng tạo nên sự kết nối mạnh mẽ giữa các ngành, các lĩnh vực công nghệ. Sự kết nối này làm mờ đi đường ranh giới giữa vật lý, kỹ thuật số và công nghệ sinh học; giữa các quốc gia, dân tộc trên thế giới và đây không đơn thuần chỉ là sự kết nối giữa người với người, mà cuộc cách mạng này còn là sự kết nối của vạn vật, của thế giới thực và ảo đan xen…; đây sẽ thực sự là một cuộc cách mạng làm thay đổi toàn bộ thế giới.
Nếu như trước kia, các cuộc cách mạng công nghiệp chủ yếu tạo sự thúc đẩy về lực lượng sản xuất (như công cụ, phương thức sản xuất, năng suất lao động) mang tính chất cục bộ ở một quốc gia, nhóm quốc gia hoặc một vài châu lục… thì ngày nay, cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư đã và đang diễn ra đồng thời trên phạm vi toàn cầu với tốc độ phát triển nhanh chóng, phá vỡ mọi giới hạn hữu hình hay vô hình. Tất cả các quốc gia dù lớn hay nhỏ, dù giàu hay nghèo, dù phát triển hay đang phát triển đều chịu sự tác động mạnh mẽ và đứng trước nhiều cơ hội phát triển nhảy vọt, song cũng phải đối mặt với nhiều thách thức.
Cuộc cách mạng công nghiệp thứ tư tạo điều kiện thuận lợi cho việc tạo ra các nhà nhà máy thông minh. Trong các nhà máy thông mình này, các hệ thống vật lý không gian ảo sẽ giám sát các trình vật lý, tạo ra một bản sao ảo của thế giới vật lý. Với Internet của vạn vật, các hệ thống vật lý không gian ảo này tương tác với nhau và với con người theo thời gian thực, và thông qua Internet của các dịch vụ thì người dùng sẽ được tham gia vào chuỗi giá trị khi sử dụng các dịch vụ này.
Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư không chỉ là về các máy móc, hệ thống thông minh và được kêt nối, mà còn có phạm vi rộng lớn hơn nhiều. Đây còn là các làn sóng của những đột phá xa hơn trong các lĩnh vực khác nhau từ mã hóa chuỗi gen cho tới công nghệ nano, từ các năng lượng tái tạo tới tính toán lượng tử. Cuộc cách mạng công nghiệp thứ tư là sự dung hợp các công nghệ này và sự tương tác của chúng trên các lĩnh vực vật lý, số và sinh học, làm cho cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư về cơ bản khác về chất so với các cuộc cách mạng trước đó.
Trong cuộc cách mạng này, các công nghệ mới nổi và sự đổi mới trên diện rộng được khuếch tán nhanh hơn và rộng rãi hơn so với những lần trước. Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ hai chưa đến được với 17% dân số của thế giới, tức ước tính khoảng gần 1,3 tỉ người vẫn chưa tiếp cận với điện. Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ ba vẫn chưa đến được với hơn nửa dân số thế giới: khoảng 4 tỉ người, phần lớn đang sống trong các nước đang phát triển, không tiếp cận được Internet.
- Những thành tựu nổi bật của cách mạng công nghiệp 4.0 tại Đức
Tại Đức, đã có những cuộc thảo luận về chủ đề “Industry 4.0” để mô tả làm thế nào để tạo ra một cuộc cách mạng về mặt tổ chức của các chuỗi giá trị toàn cầu. Bằng cách kích hoạt các “nhà máy thông minh”, cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 tại Đức đã tạo ra một thế giới mà ở đó, các hệ thống ảo và vật lý của chuỗi sản xuất trên toàn cầu có thể hợp tác với nhau một cách linh hoạt. Điều này cho phép tùy biến sản phẩm để phù hợp với khách hàng và tạo ra các mô hình hoạt động mới.
- Sự xuất hiện hàng loạt các nhà máy thông minhMột minh chứng thứ hai cho thành công về nhà máy số/nhà máy thông minh là Nhà máy Điện tử Siemens (SEWC) ở Thành Đô (Trung Quốc). Đây là Nhà máy số hóa hoàn toàn đầu tiên ở nước ngoài do Siemens xây dựng, khẳng định Siemens đã sẵn sàng cho cuộc cách mạng công nghiệp 4.0. Được coi là bản sao của Amberg – Đức, hàng năm, nhà máy SEWC có hơn 5.000 khách tham quan tới quan sát, học tập cách ứng dụng kỹ thuật số vào quá trình sản xuất, ứng dụng các bộ điều khiển Simatic, các thiết bị điện tử và cách quản lý doanh nghiệp số. Tại đây, quá trình sản xuất được ghi lại, theo dõi, phân tích và tối ưu hóa hoàn toàn bằng các phương tiện kỹ thuật số. Mỗi năm, nhà máy sản xuất gần ba triệu sản phẩm Simatic và máy tính công nghiệp. Với mức độ tự động hóa và kiểm soát chất lượng cao tại SEWC, tất cả các quy trình sản xuất được ghi lại bằng kỹ thuật số, phần mềm quản lý vòng đời sản phẩm PLM (Product Lifecycle Management). Phần mềm cập nhật liên tục khoảng 13 triệu mẫu dữ liệu mỗi ngày. Dữ liệu này được sử dụng để quản lý toàn bộ quá trình sản xuất và đảm bảo chất lượng sản phẩm đầu ra. Dữ liệu này cũng hỗ trợ đắc lực cho việc phát triển sản phẩm của khoảng 50 nhân viên R&D làm việc tại Thanh Đô nhằm đáp ứng nhu cầu thị hiếu của khách hàng tại thị trường châu Á. Dữ liệu sản xuât tại SEWC tạo ra dòng chảy trực tiếp vào quá trình sản xuất thông qua phần mềm PLM, như NX product development của Siemens hay Teamcenter.
- Kể từ khi Siemens cho ra mắt hình mẫu Nhà máy Điện tử Amberg Siemens được số hóa hoàn toàn tại Đức và tháng 9/2013, sau đó vào năm 2014 họ đã khánh thành thêm Nhà máy sản xuất Điện tử Siemens Thành Đô (SEWC) tại Trung Quốc, thì có thể nói rằng nhà máy số đã trở thành hiện thực. Nhà máy Điện tử Amberg Siemens (tên viết tắt tiếng Đức là EWA) được thành lập năm 1989. Nhà máy là nơi sản xuất chuỗi các sản phẩm trong đó có bộ điều khiên logic khả trình Simatic (Siemens PLCs). Cùng với đó, các nhà máy số/nhà máy thông minh công nghệ Đức liên tục được xây dựng. Kể từ khi áp dụng kỹ thuật số hoàn toàn, đã có hơn 1.000 chủng loại sản phẩm được sản xuất tại Nhà máy Điện tử Amberg. Quá trình sản xuất hoàn toàn tự động nhờ các thiết bị máy móc điều khiển và các dây chuyền sản xuất tự động thông minh, do vậy tiết kiệm được không chỉ thời gian, tiền bạc mà còn gia tăng được chất lượng sản phẩm. Quá trình sản xuất tại Nhà máy Điện tử Amberg được kiểm soát bởi thiết bị điều khiển Simatic. Theo thống kê, hệ thống vận chuyển hoàn toàn tự động đảm bảo nguyên liệu được đưa từ nhà kho đến máy sản xuất trong vòng 15 phút. Nhà máy vận hành 3 ca mỗi ngày, với hơn 30.000 sản phẩm được xuất xưởng mỗi năm; mặc dù diện tích sản xuất không đổi (10.000m2) và số lao động hầu như không đổi, nhưng nhà máy đã tăng được sản lượng lên gấp 8 lần. Nhà máy này sản xuất khoảng 15 triệu sản phẩm Simatic mỗi năm và mỗi ngày có khoảng 60.000 sản phẩm được phân phối cho khách hàng trên toàn thế giới. Tại EWA, máy móc và máy tính đã xử lý tới 75% chuỗi giá trị sản phẩm, còn con người chủ yếu lo phát triển sản phẩm và khởi động quá trình sản xuất. Quá trình sản xuất này được tự động hóa thông qua khoảng 1.000 bộ điều khiển Simatic để kiểm soát, từ lúc bắt đầu cho tới khâu phân phối, nhờ đó mà các sản phẩm ra đời với năng suất và chất lượng vượt trội, đạt tới 99,9988% (Nhà máy số: Đường đến công nghiệp 4.0)…. (còn nữa)
Nguyễn Chí Hiến, PGS. TS, Tạp chí Cộng sản
Phạm Văn Biển, Ths., Trường Chính trị Tỉnh Lâm Đồng
