Từ phòng thí nghiệm đến nhà máy: Đưa công nghệ lõi 4.0 vào sản xuất cơ khí Việt Nam

PGS.TS Nguyễn Quốc Chí - Giảng viên Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TP.HCM, Trưởng nhóm nghiên cứu Artificial Intelligence & Multiphysics for Smart Manufacturing cho rằng, ứng dụng các công nghệ lõi của Công nghiệp 4.0 trong sản xuất thông minh, đặc biệt là đối với các doanh nghiệp cơ khí chế tạo tại Việt Nam sẽ giúp doanh nghiệp bước vào kỷ nguyên 4.0 bằng con đường phù hợp với năng lực.

Lĩnh vực cơ khí chế tạo đối mặt nhiều rào cản

Trong bức tranh phát triển công nghiệp Việt Nam, doanh nghiệp cơ khí chế tạo vừa và nhỏ (SMEs) chiếm tỷ trọng lớn cả về số lượng lẫn vai trò cung ứng linh kiện, thiết bị, giải pháp kỹ thuật cho nhiều lĩnh vực quan trọng như: xây dựng, giao thông vận tải, năng lượng, điện tử, chế biến thực phẩm, y tế và quốc phòng.

Đặc điểm nổi bật của nhóm doanh nghiệp này là tính linh hoạt, khả năng thích ứng nhanh và sự bền bỉ trong sản xuất. Họ thường đảm nhiệm các khâu như thiết kế chi tiết, gia công cơ khí chính xác, lắp ráp thiết bị, sản xuất máy công cụ, khuôn mẫu và phụ tùng thay thế. Nhiều doanh nghiệp đã phát triển từ mô hình xưởng gia công truyền thống, dần tiếp cận kỹ thuật số và công nghệ tự động hoá hiện đại.

Tuy nhiên, phần lớn SMEs trong lĩnh vực cơ khí chế tạo vẫn gặp phải các rào cản như: Hạn chế về nguồn vốn và công nghệ hiện đại; Thiếu hệ thống quản trị sản xuất tiên tiến; Khó tiếp cận nền tảng tự động hóa và mô phỏng số; Chưa hình thành lộ trình chuyển đổi số cụ thể.

Chính vì vậy, việc hỗ trợ doanh nghiệp cơ khí chế tạo vừa và nhỏ tiếp cận các công nghệ lõi của Công nghiệp 4.0 như Internet vạn vật (IoT), trí tuệ nhân tạo (AI), mô hình bản sao số (Digital Twin), mô phỏng đa vật lý (Multiphysics Modeling) là một hướng đi mang tính chiến lược. Đây không chỉ là động lực giúp nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm, mà còn là chìa khóa mở ra năng lực cạnh tranh và hội nhập sâu vào chuỗi cung ứng toàn cầu.

Trong bài tham luận tại Diễn đàn chuyển đổi số và Công nghiệp thông minh trong khuôn khổ Triển lãm quốc tế AT Expo 2025 (diễn ra từ ngày 14-16/5), PGS.TS Nguyễn Quốc Chí đã chia sẻ về nền tảng Core Tech 4.0 - một bộ khung kỹ thuật mã nguồn mở do nhóm ông phát triển, hướng tới việc hỗ trợ các doanh nghiệp cơ khí chế tạo vừa và nhỏ tại Việt Nam trong tiến trình chuyển đổi số.

Tại diễn đàn, PGS.TS Nguyễn Quốc Chí chia sẻ về nền tảng Core Tech 4.0 - một bộ khung kỹ thuật mã nguồn mở do nhóm ông phát triển

Triển khai ứng dụng kỹ thuật đo lường và mô phỏng cắt gọt trong nền tảng CoreTech 4.0 trong gia công linh kiện

Theo ông, sản xuất thông minh không nhất thiết phải bắt đầu bằng việc đầu tư những hệ thống lớn và đắt đỏ. Trái lại, việc ứng dụng mô hình mô phỏng vật lý (multiphysics modeling) kết hợp AI và dữ liệu lớn (Big Data) sẽ giúp doanh nghiệp tối ưu hóa quy trình vận hành, giảm chi phí, giảm số lượng dữ liệu cần thu thập và tăng tính linh hoạt. "Trước khi AI phát triển, chúng ta vẫn vận hành nhờ các quy luật vật lý - vì vậy hãy tận dụng tối đa mô phỏng để tái hiện thực tiễn", ông nhấn mạnh.

Việt Nam đang có chính sách thuận lợi cho chuyển đổi số, tuy nhiên theo PGS.TS Nguyễn Quốc Chí, doanh nghiệp vẫn đối mặt nhiều rào cản: thiếu vốn, thiếu nhân lực công nghệ, chưa hoàn thiện mô hình quản trị 3.0, và đặc biệt là thiếu chỉ số nhận diện mức độ sẵn sàng công nghệ. Đó là lý do nhóm nghiên cứu đề xuất phát triển bộ công cụ giúp doanh nghiệp tự đánh giá vị trí và lộ trình chuyển đổi phù hợp.

Trong báo cáo, ông cũng chỉ rõ điểm nghẽn lớn nhất không nằm ở công nghệ, mà ở chỗ doanh nghiệp không biết bắt đầu từ đâu, làm sao để tối ưu chi phí đầu tư, và khi nào đạt điểm hoà vốn (ROI).

Xây dựng nhiều giải pháp cốt lõi đã được thử nghiệm trong thực tế

Theo PGS.TS Nguyễn Quốc Chí, nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Bách khoa TP.HCM đang xây dựng nhiều giải pháp cốt lõi đã được thử nghiệm trong thực tế, trong đó có thể kể đến:

- Hệ thống giám sát độ mòn dao CNC bằng cảm biến và AI thời gian thực.

- Nền tảng quản lý sản xuất thông minh tích hợp điều phối máy CNC dựa trên dữ liệu vận hành.

- Giải pháp bản sao số (Digital Twin) cho phép giám sát, dự đoán và tái cấu trúc quy trình sản xuất.

- Metaverse công nghiệp giúp doanh nghiệp trực quan hoá kế hoạch sản xuất và đào tạo nhân lực.

Nền tảng tối ưu hóa gia công CNC: Từ thu thập dữ liệu đến vũ trụ công nghiệp số

“Chúng tôi không chỉ nghiên cứu mà còn triển khai các bản dùng thử trong doanh nghiệp thực tế để nhận phản hồi và tinh chỉnh dần. Cách làm này giúp sản phẩm tiệm cận hơn với nhu cầu thị trường”, ông nói.

Nhiều doanh nghiệp hiện còn e ngại chi phí đầu tư, tuy nhiên theo ông Chí, không cần mua sắm trọn gói hệ thống 4.0 mà nên chọn lọc từng công nghệ cụ thể, phù hợp với từng công đoạn sản xuất. Điều quan trọng là sự linh hoạt và lộ trình rõ ràng, thay vì chạy theo xu hướng.

Sản phẩm cơ khí Việt Nam rất đa dạng, đóng góp lớn vào GDP. Việc áp dụng một phần công nghệ lõi như AI, mô phỏng vật lý, cảm biến IoT,… cũng đủ giúp tăng năng suất, giảm lãng phí và cải thiện năng lực cạnh tranh.

PGS. TS Nguyễn Quốc Chí cho biết nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Bách khoa TP.HCM đang xây dựng nhiều giải pháp cốt lõi đã được thử nghiệm trong thực tế

Để thúc đẩy ứng dụng công nghệ lõi 4.0 tại Việt Nam, PGS.TS Nguyễn Quốc Chí đã đưa ra một số kiến nghị:

Thứ nhất, Nhà nước cần tiếp tục tạo cơ chế chính sách khuyến khích doanh nghiệp đầu tư từng phần, tránh tâm lý “mua trọn gói từ nước ngoài” gây lệ thuộc và tốn kém.

Thứ hai, cần tăng cường đầu tư cho nghiên cứu trong nước, đặc biệt là ở các trường đại học, trung tâm đổi mới sáng tạo.

Thứ ba, hãy bắt đầu từ những điều nhỏ nhất, có thể là một công cụ kiểm soát, một hệ thống cảm biến, hay một nền tảng mô phỏng để dần xây dựng được một hệ sinh thái công nghiệp thông minh cho ngành cơ khí Việt Nam.

Từ góc nhìn học thuật gắn liền với thực tiễn, PGS.TS Nguyễn Quốc Chí và nhóm nghiên cứu của ông đang tạo ra một hướng đi đầy hứa hẹn: giúp doanh nghiệp cơ khí Việt Nam bước vào kỷ nguyên 4.0 bằng con đường phù hợp với năng lực hiện tại. Đó là sự kết hợp giữa công nghệ, mô phỏng, AI và một chiến lược “chậm mà chắc”.