Xu hướng 'nhà máy trong bóng tối' tại Trung Quốc

Năm 2023, Xiaomi công bố tổ hợp sản xuất 81.000 mét vuông, tương đương 11 sân bóng đá, hoạt động 24/7, không một bóng người, không đèn, không nghỉ và không thay ca. Nhà máy trị giá 330 triệu USD này là một phần của Nền tảng sản xuất siêu thông minh HyperIMP - hệ sinh thái hỗ trợ bởi AI, nơi máy móc không chỉ làm theo lệnh mà còn suy nghĩ, thích nghi và tối ưu hóa.

Kể từ đó, Xiaomi liên tục cải tiến nhà máy. Giữa năm ngoái, công ty Trung Quốc cho biết hệ thống sẽ tự động sản xuất 10 triệu smartphone cao cấp mỗi năm. "Có 11 dây chuyền sản xuất. 100% quy trình chủ chốt đều tự động. Chúng tôi phát triển toàn bộ phần mềm sản xuất để đạt được điều này", CEO Lei Jun nói trong video đăng trên mạng xã hội.

Theo Interesting Engineering, Xiaomi còn một siêu nhà máy khác rộng 720.000 m2 dùng cho sản xuất ôtô điện. Tọa lạc tại Khu phát triển kinh tế - công nghệ Bắc Kinh, nhà máy có tỷ lệ tự động hóa 91%, trong đó quy trình chính như đúc khuôn quy mô lớn đạt tỷ lệ 100%. Hơn 700 robot làm việc liên tục, thực hiện đa nhiệm vụ từ hàn, sơn đến lắp ráp và kiểm tra chất lượng.

"Nhà máy trong bóng tối" làm được gì?

Hai nhà máy Xiaomi chỉ là một phần nhỏ trong làn sóng nhà máy trong bóng tối (Dark Factory), hay nhà máy tắt đèn (Lights-out Factory). Theo định nghĩa của Siemens, đây là những tổ hợp trang bị hệ thống tự động, thông qua phần mềm quản lý hoạt động sản xuất (MOM) để thực hiện nhiệm vụ mà không cần sự can thiệp của con người. MOM có thể điều phối, cung cấp số liệu quy trình sản xuất tự động để con người giám sát, nhận cảnh báo hoặc can thiệp bổ sung nếu xảy ra sự cố.

Những nhà máy dạng này phụ thuộc nhiều vào robot và hệ thống trí tuệ nhân tạo. Chẳng hạn, HyperIMP của Xiaomi có thể thực hiện việc giám sát thời gian thực bằng cách liên tục truyền dữ liệu vận hành đến máy chủ; phân tích và dự đoán, trong đó AI xác định điểm bất thường trước khi chúng trở thành vấn đề, hay tự động sửa các lỗi nhỏ, sự cố cảm biến. Nói cách khác, không chỉ điều khiển robot lắp ráp, HyperIMP còn "dạy" robot cách "làm việc" như một kỹ sư.

Với quy trình hoàn toàn tự động, Dark Factory loại bỏ nhu cầu về cơ sở hạ tầng phục vụ con người, như chiếu sáng, sưởi ấm, điều hòa không khí, phòng giải lao, căng-tin và các tiện nghi khác cho công nhân. Trong khi nhà máy truyền thống cần cơ sở hạ tầng rộng lớn để hỗ trợ sự thoải mái và an toàn cho công nhân, Dark Factory tập trung tối ưu hóa hoàn toàn về hiệu quả và độ chính xác của sản xuất.

Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), việc không còn yếu tố "lấy con người làm trung tâm" của Dark Factory giúp giảm 15-20% mức tiêu thụ năng lượng, vì hệ thống chiếu sáng, sưởi ấm và thông gió không cần thiết. Trong khi đó, kiểm soát chất lượng được cải thiện trong môi trường tối, với các hệ thống bằng AI đạt độ chính xác nhất quán vượt khả năng của con người.

Một thập kỷ chuẩn bị

Trước đây, Dark Factory được đánh giá chỉ áp dụng ở quy mô nhỏ, còn nhà máy lớn sẽ theo mô hình "thưa đèn", tức tắt/bật đèn tại khu vực chỉ định. Tuy nhiên, với sự phát triển của tự động hóa và AI, các tổ hợp giờ đây dễ triển khai mô hình mới hơn bao giờ hết, và Trung Quốc đang tiên phong.

Việc xây dựng nền tảng robot từ cách đây một thập kỷ giúp Trung Quốc dẫn đầu về Dark Factory. Năm 2015, sáng kiến "Made in China 2025" được đưa ra, nhấn mạnh vào robot, AI và nhà máy thông minh.

Các số liệu cho thấy sáng kiến đem lại kết quả khả quan. Liên đoàn Robot Quốc tế (IFR) cho biết Trung Quốc đã lắp đặt 290.367 robot công nghiệp năm 2022, chiếm 52% tổng robot trên toàn thế giới, vượt cả Mỹ và Nhật Bản cộng lại. Mật độ robot của Trung Quốc đạt 392 (chỉ số robot trên 10.000 công nhân sản xuất), vượt mức trung bình toàn cầu là 141. Năm 2024, chỉ số này của Trung Quốc đạt 470, đứng thứ ba sau Hàn Quốc và Singapore.

Trong khi đó, các hệ thống cảm biến tiên tiến cung cấp "giác quan" cho Dark Factory, kết hợp công nghệ thị giác máy tính, phát hiện hồng ngoại, Lidar và các công nghệ khác cho phép máy móc nhận biết môi trường xung quanh và thực hiện nhiệm vụ chính xác trong bóng tối.

Không chỉ phần cứng, Trung Quốc cũng đẩy mạnh phần mềm AI chuyên biệt cho tự động hóa - bộ não của Dark Factory. Theo tổ chức Foreign Affairs Forum (FAF), nhiều doanh nghiệp Trung Quốc những năm qua liên tục cải tiến trí tuệ nhân tạo phục vụ nhà máy. Các thuật toán học máy liên tục phân tích dữ liệu sản xuất để xác định các điểm kém hiệu quả và tối ưu hóa hoạt động. Internet vạn vật (IoT) tạo ra hệ thống kết nối, nơi máy móc giao tiếp theo thời gian thực, phối hợp hoạt động và chia sẻ thông tin trên toàn bộ dây chuyền sản xuất.

Nhiều công ty áp dụng "nhà máy trong bóng tối" đang thành công ở mức độ nhất định. Theo China Daily, Changying Precision Technology Company (CPTC), công ty công nghệ tiên phong về tự động, thay thế 90% lực lượng lao động bằng hệ thống tự động. MEGVII Technology, startup phát triển mô hình "xưởng tối" thông minh ở Chiết Giang để tăng hiệu suất và làm việc 24/24, hiện áp dụng cho một công ty về sản xuất động cơ. Nhà sản xuất thiết bị gia dụng Gree Electric Appliances hợp tác với China Unicom và Huawei chuyển đổi nhà máy Gaolan ở Chu Hải thành nơi được mô tả là "nhà máy 5.5G tắt đèn lớn nhất thế giới", cho mức tăng hiệu suất sản xuất lên 86%.

Một số trường hợp khác có tập đoàn Baogang sử dụng robot để tách xỉ khỏi thép nóng chảy, tiết kiệm gần 100.000 USD mỗi năm. Viện Động cơ Hàng không Vũ trụ Tây An áp dụng một số "công xưởng tối" tự động để đẩy nhanh sản xuất linh kiện đánh lửa cho tên lửa trong 24 tiếng.

Thách thức và hệ lụy xã hội

Mô hình Dark Factory được đánh giá tích cực, khi có thể giảm chi phí sản xuất cũng như nhân công, qua đó tăng chất lượng, ngăn ngừa lỗi và giảm thiểu lãng phí trong quá trình sản xuất. Nó cũng giúp đẩy nhanh mục tiêu trung hòa carbon vào năm 2060 của Trung Quốc.

Tuy nhiên, việc thay thế con người bằng máy móc có thể khiến nước này dư thừa một lượng lớn lao động. Theo FAF, ngành sản xuất tại đây hiện sử dụng hơn 100 triệu lao động, và việc tự động hóa có thể đẩy nhiều người vào cảnh mất việc.

Nỗi lo của người lao động về tự động hóa thể hiện qua cuộc đình công năm 2023 tại Quảng Đông liên quan đến robot "cướp" việc, theo China Labour Bulletin. Bối cảnh kinh tế chung của Trung Quốc cho thấy những dấu hiệu căng thẳng khi ngành sản xuất phát triển. Nhiều lao động nhập cư rời bỏ nhà máy, trở về quê do cơ hội việc làm giảm sút.

Bên cạnh đó, quá trình chuyển đổi tạo ra thách thức phức tạp, khi Trung Quốc đang cố gắng cân bằng giữa tiến bộ công nghệ và sự ổn định lực lượng lao động. Việc đào tạo lại lao động đòi hỏi đầu tư đáng kể vào chương trình giáo dục, đặc biệt về AI, bảo trì robot, khoa học dữ liệu để phù hợp bối cảnh công nghiệp mới.

Ngoài ra, thách thức kỹ thuật cũng tồn tại, như lỗ hổng an ninh mạng, lo ngại về độ tin cậy của hệ thống và nhu cầu về khả năng ra quyết định AI tinh vi hơn.

"Nếu không có chiến lược chuyển đổi hiệu quả, tự động hóa có nguy cơ làm trầm trọng thêm bất bình đẳng kinh tế và căng thẳng xã hội, nhất là khi công việc sản xuất biến mất nhanh hơn tốc độ xuất hiện của cơ hội mới", FAF bình luận. "Tương lai có thể có phương pháp tiếp cận kết hợp tối ưu hơn. Các lĩnh vực đòi hỏi sự tùy chỉnh và tay nghề thủ công có thể vẫn duy trì sự tham gia đáng kể của con người, trong khi sản xuất hàng loạt sẽ do hệ thống hoàn toàn tự động đảm nhiệm".