tiểu luận quản trị tác nghiệp nghiên cứu mô hình nhà máy số hóa của siemens

Lời mở đầu
Đất nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá để từng bước bắt kịp sự
phát triển của các nước trong khu vực cũng như các nước trên thế giới về mọi mặt kinh
tế, văn hố và xã hội. Trong đó, cơng nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển
của đất nước. Trong các nhà máy xí nghiệp hiện nay, yêu cầu về tự động hoá đang được
chú trọng và phát triển. Tự động hoá giúp cho việc xử lý kết quả tự động và chính xác
hơn. Tự động hố giúp cho việc vận hành sửa chữa dễ dàng hơn, hiệu suất công việc cao
hơn . Trong cơng nghiệp hố chất, thực phẩm, giải khát , vấn đề tự động hoá trong sản
xuất đuợc áp dụng ngày càng rộng rãi và phổ biến. Khoa học kỹ thuật càng phát triển thì
sự cạnh tranh về chất lượng, mẫu mã sản phẩm và chất lượng sản phẩm của các công ty
ngày càng quyết liệt. Công ty nào áp dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến hơn sẽ có cơ hội
phát triển tốt hơn so với các cơng ty khác. Tự động hố thực sự đóng góp một phần quan
trọng trong quyết định đến chất lượng giá thành sản phẩm và sự phát triển của công ty.
Trước những yêu cầu của thực tiễn, đề tài ‘Nghiên cứu mơ hình nhà máy số hóa của
Siemens’.
Siemens Việt Nam có mặt tại Việt Nam từ năm 1979 với việc cung cấp và lắp đặt hai tua
bin hơi công nghiệp Nhà máy Giấy Bãi Bằng. Việc thành lập văn phòng đại diện vào năm
1993 và trở thành công ty trách nhiệm hữu hạn vào năm 2002 là những mốc quan trọng
trong lịch sử phát triển của công ty tại Việt Nam. Trong nhiều thập kỷ qua, Siemens đã tham
gia thực hiện thành công hàng loạt các dự án cơ sở hạ tầng quan trọng. Hiện nay, Siemens là
công ty đứng đầu thị trường và dẫn đầu về đổi mới sáng tạo trên các lĩnh vực Nguồn điện,
Quản lý Điện năng, Dịch vụ Nguồn điện, Hệ thống vận chuyển, Công nghệ tịa nhà, Nhà
máy số, Cơng nghiệp Quy trình và Truyền động, và Y tế.


1. Giới thiệu chung về Siemens và mơ hình nhà máy số hóa của Siemens
1. 1:

Siemens

Werner von Siemens là một doanh nhân có trách nhiệm và nhà phát minh có tầm nhìn

xa, người đóng vai trị chính trong việc thúc đẩy sự phát triển của ngành điện. Việc ông xây
dựng máy điện báo con trỏ đã đặt nền tảng cho Telegraphen-Bauanstalt von Siemens
& Halske. Được thành lập vào năm 1847, công ty sớm trở thành một doanh nghiệp quốc
tế.
Năm 1866, Werner von Siemens đã khám phá ra nguyên lý điện động học, có lẽ là thành
tựu quan trọng nhất của ông trong lĩnh vực kỹ thuật điện. Khám phá này đã giúp thiết lập ý
tưởng rằng điện có thể được sử dụng làm nguồn năng lượng. Công ty cũng đã được cơng
nhận trên tồn thế giới về việc xử lý thành cơng các dự án phức tạp và tính rủi ro cao về mặt
kỹ thuật, chẳng hạn như quy hoạch và xây dựng đường dây điện báo Ấn-Âu từ London đến
Calcutta và đặt cáp xuyên Đại Tây Dương giữa Châu Âu và Hoa Kỳ.
Để ghi nhận những thành tựu khoa học của ơng và lợi ích của họ đối với xã hội,
Werner von Siemens đã được Hoàng đế Đức Friedrich III phong tước vào năm 1888.


1.2: Mơ hình nhà máy số hóa – Siemens’s digital factory modem
Thực tiễn nhà máy số:
Dấu mốc được bắt đầu khi Siemens ra mắt nhà máy được số hóa hồn toàn tại Đức:
nhà máy điện tử Amberg Siemens (EWA) năm 2014 và nhà máy điện tử Siemens Thành
Đô tại Trung Quốc (SEWC). Những bước tiến này là minh chứng xác đáng cho việc
hiện thực hóa các mơ hình nhà máy số. Với EWA máy móc và hệ thống máy tính sẽ xử lí
75% giá trị sản phẩm, cơng việc của con người chính là phát triển sản phẩm và khởi
động q trình sản xuất. Q trình tự động hóa được thông qua khoảng 1000 bộ điều
khiển. SEWC cũng vậy, tại đây quá trình sản xuất được ghi lại, theo dõi, phân tích và tối
ưu hóa hồn tồn các phương tiện kĩ thuật số.
Đặc điểm của nhà máy số:
Sử dụng các thiết bị máy móc thơng minh giao tiếp với nhau bằng hệ thống mạng
và liên tục chia sẻ thông tin về lượng hàng hiện tại hay các lỗi, sự cố, thay đổi
đơn hàng hay nhu cầu.
Quá trình sản xuất được phối hợp với thời hạn sản xuất giúp tăng hiệu suất và
tối ưu hóa thời gian sản xuất, cơng suất, chất lượng sản phẩm.

Các cảm biến chấp hành và điều khiển cho phép các máy móc liên kết đến nhà
máy hay các hệ thống mạng khác và giao tiếp với con người. Mạng thơng minh
chính là nền tảng của nhà máy số, nhà máy thông minh.
Ở các nhà máy số, ngồi hạ tầng máy móc thơng minh cịn phải có sự ghép nối
với hạ tầng các mạng thông minh khác: lưới điện thông minh, mạng di động thông
minh, mạng thương mại điện tử,…
Nhà máy số sử dụng mơ hình số 3D kết hợp IT cho việc điều khiển. Với mơ
hình này ta có thể thiết kế, phân tích, dự đốn hành vi tương lai của hệ thống sản
xuất nhờ mô phỏng.
Hệ thống quản lí vịng đời sản phẩm PLM (product lifecycle management) là
một công cụ đáng quan tâm. Tại đây, việc vận hành và quản lí tồn mạng lưới
của tất cả mọi người như một thực thể duy nhất. Các hệ thống phần mềm được
liên kết với nhau trong giải pháp PLM có vai trị chức năng khác nhau cho quy
trình sản xuất sản phẩm. Những hệ thống CAD, CAE, CAM, ERP, MES, CIM,
PDM,… được kết hợp hữu ích với nhau tạo nên các nhà máy số.


2.

Phân tích sâu về mơ hình

2.1.1: Nhà máy số: Từ lý thuyết đến thực tiễn

Kể từ năm 2014, khi Siemens cho ra mắt hình mẫu Nhà máy Điện tử Amberg
Siemens được số hóa hồn tồn tại Đức và tháng 9/2013 đã thêm Nhà máy Sản xuất
Điện tử Siemens Thành Đô (SEWC) tại Trung Quốc có thể nói rằng Nhà máy số đã là
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 khiển logic khả trình
Simatic (Siemens PLCs). Kể từ khi áp dụng kỹ thuật số hoàn tồn, đã có hơn 1.000 chủng

loại sản phẩm được sản xuất tại Nhà máy Điện tử Amberg. Quá trình sản xuất hồn tồn tự
động nhờ các thiết bị máy móc điều khiển và các dây chuyển sản xuất tự động thông minh,
do vậy tiết kiệm được không chỉ thời gian tiền bạc mà còn 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 3.000.000 phần tử được xuất xưởng mỗi năm; mặc dù diện tích sản xuất khơng đổi
(10.000m²) và số lao động hầu như không đổi, nhưng nhà máy đã tăng sản lượng gấp 8 lần;
Nhà máy 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 tồn
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 thơng qua khoảng 1.000 bộ điều khiển Simatic để kiểm soát, từ
lúc bắt đầu cho tới khâu phân phối và chắc chắn là có sự tham gia của kỹ thuật IT. Nhờ
đó mà các sản phẩm ra đời với năng suất và chất lượng vượt trội, đạt tới 99,9988%.
2.1.2: Nhà máy số: những đặc điểm cơ bản
Trong nhà máy số, các thiết bị máy móc thơng minh giao tiếp với nhau bằng hệ thống
mạng và liên tục chia sẻ thông tin về lượng hàng hiện tại, về sự cố hoặc lỗi, về những
thay đổi trong đơn đặt hàng hoặc mức độ nhu cầu. Quá trình sản xuất và thời hạn sản
xuất được phối hợp với mục tiêu tăng hiệu suất và tối ưu hóa thời gian sản xuất, cơng
suất và chất lượng sản phẩm trong các khâu phát triển, sản xuất, tiếp thị và thu mua. Các
cảm biến, chấp hành và điều khiển cho phép các máy móc liên kết đến nhà máy, các hệ
thống mạng khác và giao tiếp với con người. Các mạng thông minh này là nền tảng của
các nhà máy thông minh, nhà máy số ngày nay.
Đối với nhà máy số, ngồi hạ tầng mạng máy móc thơng minh cịn có sự ghép nối với
hạ tầng các mạng thơng minh khác, như: mạng thiết bị di động thông minh, mạng lưới
điện thông minh, mạng logicstic thông minh, mạng ngôi nhà thơng minh hay mạng tịa

nhà thơng minh, và liên kết đến cả mạng thương mại điện tử, mạng xã hội (the business
web and the social web). Tất cả các mạng này là xu thế của Công nghiệp 4.0, dựa trên
những phát triển vượt trội của ICT và khoa học máy tính: “internet of things”, “internet
of services”, “internet of data”, “internet of people”.

Hình 1. Các liên kết mạng trong Nhà máy số


Hình 2: Các cơng cụ phần mềm hỗ trợ của Siemens cho Nhà máy số
Nhà máy số sử dụng các mơ hình số 3D (3D digital model) kết hợp với IT cho việc
biểu diễn, mơ hình hóa và mơ phỏng các quy trình và hệ thống sản xuất ảo giống như hệ
thống sản xuất thực tế trong điều kiện giới hạn về nguồn lực. Nó cho phép thiết kế, phân
tích và dự đoán các hành vi tương lai của hệ thống sản xuất nhờ mơ phỏng máy tính. Mơ
phỏng máy tính đóng vai trị quan trọng trong nghiên cứu về hành vi của hệ thống thực tế,
cho phép xác minh được tất cả các tình huống xung đột trước khi triển khai thực hiện các
nhà máy trong thực tế và thiết kế các giải pháp tối ưu cho nhà máy. Với nhà máy số, hệ
thống quản lí vịng đời sản phẩm PLM (product lifecycle management) là một công cụ
kinh doanh chiến lược của công ty, hỗ trợ chia sẻ dữ liệu sản phẩm và tận dụng kiến thức
toàn nhân viên công ty đối với sự phát triển của sản phẩm cho vòng đời của chúng. PLM
cho phép vận hành và quản lý toàn bộ mạng lưới của tất cả mọi người tham gia (doanh
nghiệp, nhà cung cấp, khách hàng) như một thực thể duy nhất. Các hệ thống phần mềm
được liên kết với nhau trong giải pháp PLM có vai trị chức năng khác nhau trong chu
trình sản xuất của sản phẩm. Hệ thống CAD (computer aided design) xác định những gì
sẽ được sản xuất (what). Hệ thống CAE (computer aided engineering) định nghĩa quy
trình và hệ thống sản xuất - yêu cầu cần thiết cho sản xuất sản phẩm. Hệ thống CAM
(computer aided manufacturing) và MPM (manufacturing process management) xác định
làm thế nào để tạo ra sản phẩm (how). ERP giúp trả lời câu hỏi khi nào và nơi đâu tạo ra
sản phẩm (when, who). MES (manufacturing execution system) hỗ trợ việc điều khiển
sản xuất cấp phân xưởng nhà máy, đồng thời tiếp nhận các thông tin phản hồi sản xuất.
Việc lưu trữ các thông tin số hỗ trợ đắc lực cho q trình thơng tin liên lạc, loại bỏ lỗi chủ

quan của con người trong thiết kế và vận hành sản xuất. CIM (computer integrated
manufacturing) và PDM (product data management) gần đây đã được thay thế bằng thuật
ngữ DM (digital manufacturing) mà hiện nay là khái niệm rất gần với Nhà máy số DF
(digital factory).


2.2: Cơng nghệ Siemens số hóa tồn bộ chuỗi quy trình sản xuất
Tiến tới Số hóa nền cơng nghiệp 4.0 - Số hóa tồn bộ chuỗi quy trình sản xuất cơng
nghiệp, Siemens có các dịng sản phẩm cơng nghê êtự động hóa và số hóa cả 5 bước
qui trình sản xuất, bao gồm: thiết kế sản phẩm, lên kế hoạch, lắp đặt hệ thống sản xuất,
thực hiện sản xuất và dịch vụ kỹ thuật.
2.2.1: Trong giai đoạn thiết kế sản phẩm
Siemens có các giải pháp CAD/CAM/CAE được tích hợp trong phần mềm NX và
Simcenter, cho phép các nhà sản xuất có thể tiếp cận tổng quan các dịng NX dùng
cho thiết kế (NX CAD), NX dùng trong lập trình gia công (NX CAM) và Simcenter
(phần mềm mô phỏng 3D và 1D).
a) Những điểm nổi bật của NX
- Khả năng thiết kế nhanh
NX cung cấp cho người dùng khả năng thiết kế nhanh nhờ công cụ Synchronous,
công cụ Synchronous hỗ trợ kỹ sư linh hoạt trong việc thiết kế, chỉnh sửa dữ liệu… giúp
tăng ít nhất 30% hiệu suất thiết kế.
- Khả năng hiệu chỉnh dữ liệu
Có thể nói việc hiệu chỉnh và tái sử dụng dữ liệu là thách thức của các kỹ sư, một
sản phẩm được đưa ra thị trường cần được thiết kế và chỉnh sửa thiết kế rất nhiều lần,
vậy điểm khác biệt của NX là gì ?. NX cung cấp khả năng đọc và chỉnh sửa toàn bộ dữ
liệu 2D (dxf, dwg) và 3D ( Txt,step,parsolid, fem,par, pms…) thơng thường qua đó các
kỹ sư có thể mở dữ liệu và chỉnh sửa trực tiếp.
- Liên kết dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau
Hiện nay mỗi doanh nghiệp thường làm việc với nhiều đối tác, tuy nhiên mỗi đối
tác lại sử dụng một phần mềm CAD khác nhau, NX cho phép người dùng mở trực tiếp

và chỉnh sửa dữ liệu từ các phần mềm như: Inventor, Solidwork, Catia, PTC-Creo…
như vậy sẽ tiết kiệm thời gian đáng kể cho việc chuyển đổi dữ liệu qua một phần mềm
trung gian khác.
- Sức Mạnh
NX xử lý được những bài toán cực kỳ phức tạp thơng qua giải pháp CAD/CAM/CAE
tồn diện. NX Advanced Simulations giải quyết khó khăn về Simulation giúp tiết kiệm vật
liệu, tiết kiệm sản phẩm mẫu trước khi đưa sản phẩm ra thử nghiệm và sản xuất hàng loạt,
NX CAM giúp giải quyết những bài tốn gia cơng phức tạp từ 3-5 trục.
- Năng suất
NX cung cấp giải pháp tổng thể CAD/CAM/CAE và công cụ quản lý dữ liệu giúp
kỹ sư và người quản lý nâng cao năng suất, tận dụng được dữ liệu cũ vào việc phát triển
các sản phẩm mới…
b. Phần mềm Simcenter


Từ phiên bản NX 11.0, Siemens đã tách phần mô phỏng (NX CAE) thành một công
cụ độc lập Simcenter vẫn dựa trên nền tảng giao diện NX, có tích hợp các công cụ hiệu
chỉnh CAD trực tiếp trên môi trường mơ phỏng giúp cho kỹ sư mơ phỏng có thể dễ dàng
chủ động hiệu chỉnh dữ liệu hình học trước khi mơ phịng mà khơng cần phụ thuộc kỹ sư
thiết kế, dữ liệu vẫn được liên kết và cập nhật từ dữ liệu thiết kế do Simcenter đọc và liên
kết trực tiếp với dữ liệu thiết kế. Điều này giúp cho giai đoạn Pre-Processor được cải
thiện rất nhiều thời gian do q trình mơ phỏng và tối ưu hóa thiết kế là q trình vịng
lập cần điều chỉnh và thay đổi thiết kế và mô phỏng lại nhiều lần để đưa ra thiết kế tối
ưu. Với các công cụ Pre-processor khác mỗi khi thay đổi thiết kế cần phải có phụ thuộc
thay đổi bởi kỹ sư thiết kế và kỹ sư mô phỏng phải thực hiện lại các thao tác từ đầu gồm
import dữ liệu, chuẩn bị dữ liệu (Clean-up geometry), chia lưới và thiết lập lại các điều
kiện biên, điều này làm mất rất nhiều thời gian trong vòng lặp mơ phỏng tối ưu hóa sản
phẩm trong giai đoạn hiện nay (Simulation driven design).
Các phần mềm này tích hợp các giải pháp thử nghiệm với nhiều định dạng sản phẩm
khác nhau, tối ưu hóa trong các bước tiếp theo của chuỗi qui trình số hóa sản xuất.

Ngồi ra, phần mềm Teamcenter của Siemens còn cung cấp nền tảng kết nối tồn bộ
chuỗi qui trình với một khung dữ liệu duy nhất.
2.2.2: Trong giai đoạn lên kế hoạch sản xuất
Công nghê êcủa Siemens có thể giúp doanh nghiê pê trải nghiệm thực hiện sản xuất
ảo với phần mềm Tecnomatix và Teamcenter. Technomatix là giải pháp sản xuất số hóa
cho phép người sử dụng có quyết định tốt hơn để nâng cao năng suất và chất lượng, tối
ưu hóa chi phí.
Teamcenter giúp bạn hồn thiện quy trình hoạt động của cơng ty, đưa những sản
phẩm ngày càng phức tạp ra thị trường, tối đa hóa hiệu suất và hệ thống hóa hiệu quả
mọi hoạt động của công ty. Teamcenter đơn giản hóa việc quản lý vịng đời sản phẩm
(PLM), bằng việc giúp bạn đạt được từng mục tiêu nhỏ với những ứng dụng cụ thể, luôn
sẵn sàng để hỗ trợ khi bạn cần. Với Teamcenter, bạn có thể biến những ý tưởng đổi mới
thành sự thật.
- Quản trị thiết kế và mô phỏng
Cung cấp khả năng quản trị thiết kế và mơ phỏng sản phẩm đa miền, thơng qua việc tích
hợp với các q trình MCAD, ECAD, các cơng cụ và các quy trình mơ phỏng, phát triển
phần mềm, mà nhóm thiết kế của bạn sử dụng hàng ngày. Bằng cách tích hợp những cơng cụ
thiết kế hiện tại bạn đang dùng vào trong Teamcenter, bạn có thể chuyển đổi những quy trình
và cơng cụ khơng tương thích vào một mơi trường quản lý mô phỏng và thiết kế sản phẩm
đơn duy nhất này. Với môi trường quản trị thiết kế và mô phỏng sản


phẩm trên Teamcenter, bạn có thể cắt giảm được chi phí, nâng cao chất lượng và gia
tăng hiệu quả thiết kế.
- Quản trị tài liệu và nội dung
Teamcenter mang mọi quá trình phát triển và quản lý tài liệu của bạn vào trong môi
trường PLM (Product lifecycle management - quản lý vịng đời sản phẩm), đồng bộ
hóa chúng với quy trình phát triển sản phẩm, ln cập nhập tài liệu và những cơng bố
về kỹ thuật khi có thay đổi liên quan sản phẩm. Từ một giao diện Microsoft Office tiên
tiến, cùng một môi trường dành riêng cho việc sáng tác và xuất bản các ấn bản kỹ thuật

SGML/XML, bạn có thể giảm thiểu đáng kể cơng sức khi muốn tạo ra những tài liệu
chính xác và hiệu quả, phù hợp với thị hiếu, ngôn ngữ và sản phẩm.
- Quản lý Định mức nguyên liệu
Teamcenter giúp bạn quản lý các định mức nguyên liệu (BOM) một cách hiệu quả.
Đây là việc tối quan trọng trong quản trị vòng đời sản phẩm, Teamcenter sẽ giúp bạn đưa
ra những định nghĩa và cấu hình sản phẩm rõ ràng cho từng nhu cầu của nhóm hoặc cá
nhân người sử dụng. Bạn có thể mở rộng việc quản trị BOM hơn cả việc quản trị các
thiết kế và phát triển sản phẩm, mà còn có thể quản trị cấu hình và lên kế hoạch trước,
cũng như việc sản xuất, hỗ trợ và cung cấp dịch vụ từ nhà sản xuất đến người dùng.
- Quy trình thực hiện PLM
Teamcenter có thể giúp bạn quản lý và thực thi nhiều quy trình cần thiết để có được
những sản phẩm phù hợp với thị trường tại đúng thời điểm. Bạn có thể phối hợp hiệu quả
với mọi người, tiếp cận những thông tin cần để đưa ra những quyết định đúng đắn, và
cuối cùng là hoàn thành công việc hiệu quả. Từ việc điều chỉnh thời gian lên kế hoạch,
và các chương trình phối hợp đa chức năng, đến việc thực thi những nhiệm vụ thực tếmọi người tham gia vào vịng đời sản phẩm đều có mọi thơng tin họ cần để hồn thành
cơng việc một cách hiệu quả nhất.
2.3.3: Để lắp đặt hệ thống sản xuất
Siemens cung cấp các dòng sản phẩm điều khiển và vận hành. Đối với các sản
phẩm điều khiển, Siemens có hệ thống điều khiển quá trình SIMATIC PCS7 và nền tảng
tự động hóa tích hợp (Totally Integrated Automation -TIA Portal). Đối với các thiết bị
dùng trong vận hành, Siemens có các gói biến tần động cơ tích hợp như SINAMIC V20,
SINAMICS G120, SINAMIC G120 và dòng sản phẩm thiết bị đóng cắt, điều khiển và
bảo vệ động cơ SIMOCODE.


Các sản phẩm phần cứng và phần mềm kết nối với nhau tích hợp đầy đủ các sản
phẩm dùng cho nhà máy số, hệ thống điều khiển quá trình và truyền động, từ hệ thống
DCS PCS7 đến hệ thống Scada Win CC áp dụng cho ngành công nghiệp xử lý nước
và nước sạch. Ứng dụng này có khả năng tiết kiệm năng lượng tại nhà máy thông qua
các giải pháp điều khiển từ xa với TIA Portal, nơi các thiết bị có thể kết nối với nhau

thơng qua mạng truyền thông Ethernet, PROFINET và PROFIBUS DP.
2.3.4: Trong giai đoạn thực hiện sản xuất
Siemens có hê êthống phần mềm MES (thực hiện sản xuất) và MOM (phần mềm
quản lý hoạt động sản xuất) giúp quản lý và điều phối toàn bộ qui trình sản xuất. MOM
là giải pháp tồn diện có thể thấy rõ tồn bộ qui trình xuất để nâng cao hiệu quả sản xuất.
2.3.5: Dịch vụ kỹ thuật
Ngoài ra, kỹ thuật số hóa của Siemens thơng qua việc sử dụng MindSphere
(hệ thống điện toán đám mây chuyên biệt cho các ngành công nghiệp).
MindSphere là hệ điều hành mở kết nối vạn vâ tê dựa trên nền tảng điện toán
đám mây do Siemens phát triển, giúp kết nối các sản phẩm, nhà máy, hệ thống và máy
móc của bạn, từ đó cho phép bạn tận dụng vơ vàn dữ liệu sản sinh ra từ Mạng lưới Vạn
vật Kết nối Internet (Internet of Things - IoT) thông qua khả năng phân tích nâng cao.
MindSphere cung cấp nhiều tùy chọn giao thức kết nối thiết bị và hệ thống doanh
nghiệp, các ứng dụng cơng nghiệp, các phân tích nâng cao và mơ tê môi trường phát triển
sáng tạo tận dụng cả các khả năng của PaaS mở (Platform-as-a-Service hay Nền tảng như
một dịch vụ) của Siemens cùng với quyền truy cập vào các dịch vụ đám mây AWS.
Thông qua các khả năng này, MindSphere kết nối những thứ có thực với thế giới
kỹ thuật số và cung cấp các ứng dụng công nghiệp mạnh mẽ cùng các dịch vụ kỹ thuật
số nhằm góp phần thúc đẩy thành cơng trong hoạt động kinh doanh.
Các khả năng của PaaS mở cho phép MindSphere tạo ra một hệ sinh thái đối tác phong
phú để phát triển và cung cấp các ứng dụng công nghiệp. Hưởng lợi từ những trải
nghiệm và kiến thức chuyên sâu từ các đối tác của chúng tơi. Về phần mình, bạn không
cần phải đầu tư phát triển để thúc đẩy chiến lược IoT của mình.
Siemens cung cấp các giải pháp tập trung vào hoạt đơ êng kinh doanh nhằm góp
phần thúc đẩy sự đổi mới khép kín thơng qua các bản sao số cho sản phẩm, quy trình
sản xuất và hiệu quả công việc.


3. Một số ví dụ cụ thể về mơ hình
3.1: Nước ngoài

Kể từ năm 2014, khi Siemens cho ra mắt hình mẫu Nhà máy Điện tử Amberg
Siemens được số hóa hoàn toàn tại Đức và tháng 9/2013 đã thêm Nhà máy Sản
xuất Điện tử Siemens Thành Đô (SEWC) tại Trung Quốc có thể nói rằng Nhà máy
số đã là hiện thực. Một minh chứng thứ 2 cho thành công về Nhà máy số của
Siemens là Nhà máy Điện tử Siemens Thành Đơ (SEWC). Đây là Nhà máy số hóa
hồn tồn 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 5000 khách tham quan để để 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 SEWC, 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 PLC, SIMATIC HMI và máy tính cơng nghiệp. Nhà máy SEWC được
trang bị đầy đủ các thiết bị đo lường-điều khiển-chấp hành thông minh của
Siemens và phần mềm PLM, NX, TIA. Với mức độ tự động hóa và kiểm sốt 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 đặc lực cho việc phát triển sản phẩm của
khoảng 50 nhân viên R&D làm việc tại Thành Đô nhằm đáp ứng nhu cầu thị hiếu
của khách hàng tại thị trường châu Á. Dữ liệu sản xuất tại SEWC tạo ra dòng chảy
trực tiếp vào q trình sản xuất thơng qua phần mềm PLM, như NX product
development của Siemens hay Teamcenter.
Tại Trung Quốc, Mengniu là công ty đầu tiên trong ngành công nghiệp sữa đạt
được chứng chỉ quản lý thông tin về kiểm soát chất lượng. Cũng nhờ vào việc kết
hợp với hệ thống hoạch định nguồn lực doanh nghiệp ERP nên Mengniu có thể
quản lý tự động các q trình sản xuất, có thể truy xuất nguồn gốc dữ liệu chất
lượng, đảm bảo an toàn thực phẩm và thực hiện quản lý tồn bộ dây chuyền sản
xuất cơng nghiệp hiệu quả và chuẩn hóa hơn. Ở Mengniu, việc kiểm sốt chất

lượng đã thay đổi căn bản tốt hơn rất nhiều khi áp dụng kỹ thuật số vào nhà máy.
Nếu như trong quá khứ, mọi dữ liệu thử nghiệm được ghi chép lại bằng tay thì bây
giờ việc này được thực hiện chỉ với một cú nhấn chuột.


Năm 2013, Mengniu bắt đầu triển
khai Hệ thống quản lý thơng tin phịng
thí nghiệm LIMS (Laboratory
Information Management System)
thơng qua nền tảng Simatic IT Unilab
của Siemens. Tính đến năm 2015, hệ
thống đã hồn tồn đi vào vận hành,
gồm 34 phịng thí nghiệm đặt tại các
nhà máy sản xuất và hai phòng thí
nghiệm trung tâm theo định hướng nghiên cứu & phát triển R&D. Từ kho nguyên
liệu và chế biến tới khâu phân phối và lưu thông, một túi sữa đi qua 35 bước liên
quan đến 105 mục kiểm tra trước khi đến tay người tiêu dùng. Trong quá trình này,
LIMS "tinh mắt" xác minh danh tính của từng nguyên liệu, bán thành phẩm hay
thành phẩm và lưu trữ các thông tin nhận dạng đầy đủ. Với LIMS, Mengniu thực
hiện các cuộc kiểm nghiệm khoa học chứa các điểm lấy mẫu, kích thước mẫu, các
mục kiểm tra, tần số đo và thiết bị thử nghiệm,…
Từ đó có thể tối thiểu hóa những sai lệch từ lập lịch bằng tay trong quá khứ.
LIMS khơng chỉ phục vụ cho q trình kiểm sốt chất lượng trong nhà máy sản
xuất mà còn dễ dàng truy xuất dữ liệu cho cơ quan quản lý, thanh tra chất lượng.
Đối với mỗi lô sản phẩm, bất kỳ vấn đề chất lượng nào đều có thể truy xuất nguồn
gốc từ bất cứ bước sản xuất nào như nhận nguyên liệu sữa, kho bãi, tiền xử lý,
làm đầy, đóng gói hay lưu trữ.
Quản lý chuỗi cung ứng thông minh bảo đảm mỗi sản phẩm hồn thành có thể
được tơi luyện kỹ lưỡng như một lực lượng đặc biệt để đạt được chất lượng ổn
định và tin cậy. Cũng nhờ LIMS, Mengniu đã xây dựng tài liệu kỹ thuật số và tính

tốn khoảng 1.400 phương pháp kiểm tra chất lượng, với hơn 90% dữ liệu thử
nghiệm được thu thập và cập nhật, lưu trữ tự động, cho phép tiết kiệm thời gian thử
nghiệm 10% - 25%. Hơn nữa, LIMS đã sắp xếp cực kỳ hợp lý các quy trình kiểm
sốt chất lượng, qua đó nâng cao hiệu quả hơn 15%. Ngồi ra, LIMS cũng đóng
một vai trị quan trọng trong quản lý thiết bị, quản lý chi phí kiểm sốt chất lượng
và tối ưu hóa đội ngũ nhân viên.
Mặc dù chưa phải là số hóa hồn tồn nhưng Mengniu cũng là nhà máy sản
xuất sữa lớn của Trung Quốc đạt đến độ vận hành thông minh và tự động. Các giải
pháp tự động hóa tích hợp tồn diện TIA (Totally Integrated Automation) của
Siemens đã đóng góp rất lớn vào hoạt động ổn định của dây chuyền sản xuất tại


nhà máy này. Ở cấp điều khiển cơ sở, bộ điều khiển logic khả trình PLC Siemens điều
chỉnh chính xác các thông số như lưu lượng, nhiệt độ và áp suất bằng cách điều khiển
van, bơm tác động trực tiếp lên q trình cơng nghệ. Ngồi ra, lưu lượng kế của
Siemens được sử dụng rộng rãi trên các dây chuyền sản xuất như máy nạp liệu, máy
khử trùng và phòng nồi hơi giúp đo lưu lượng nước tinh khiết và làm mềm nước. Trên
dây chuyền sản xuất nạp liệu, vị trí chính xác của thùng nạp liệu, dịng chảy chất lỏng
và khả năng nạp liệu được điều khiển bởi PLC Siemens và hệ truyền động động cơ
1LG0 Siemens. Trạm vận hành có thể giám sát các thơng số vận hành của hệ thống và
đặt lệnh thơng qua màn hình HMI Siemens.

Thùng đóng gói sản phẩm được vận chuyển bằng băng tải tới robot xếp hàng.
PLC Siemens điều khiển tốc độ băng tải và gửi tín hiệu nhiệm vụ đến các robot
xếp hàng một cách kịp thời để đảm bảo hàng hóa được xếp gọn gàng, hiệu quả và
nhanh chóng đưa vào kho hàng.

Dây chuyền chiết rót sữa tự động - điều khiển chính xác vị trí, lưu lượng và thể tích sữa rót vào hộp
sữa bằng thiết bị Siemens

Kho hàng nổi của Mengniu được thực hiện theo truy trình logistics hồn tồn
tự động. Thơng qua bộ điều khiển PLC Siemens, các xe nâng linh hoạt có thể lưu
trữ hàng hóa một cách chính xác tại các vị trí cụ thể và lấy hàng từ đó. Trên đường
bên cạnh nhà kho, các toa xe giao hàng hoạt động một cách có trật tự, giữ một
khoảng cách an toàn để tránh va chạm phía sau hoặc đâm vào nhau. Mạng Profibus
là giao thức truyền thơng giữa các thiết bị. Trong khi đó, Simatic WinCC thực hiện
quản lý dữ liệu mạnh mẽ và lưu trữ dữ liệu hoạt động của kho.


Việc tích hợp liền mạch phần
cứng và phần mềm đem lại sự cải
thiện hiệu quả to lớn. Khi LIMS
hoàn tất các kiểm nghiệm chất
lượng, một loạt các sản phẩm đạt
chuẩn sẽ được thông qua, đưa vào
hệ thống ERP và sau đó truyền tín
hiệu đến PLC Siemens đến hệ thống
quản lý kho. Khi cần thiết, các PLC
Siemens có thể tự động "ra lệnh" cho các xe nâng và toa xe giao hàng ngay lập tức
để cung cấp các sản phẩm, thành phẩm ra khỏi kho. Mengniu hiện đang tiến hành
xây dựng các nhà máy kỹ thuật số thông minh và hiệu quả và hy vọng rằng tồn bộ
dây chuyền cơng nghiệp có thể được tối ưu hóa và là cơ sở để đạt được mục tiêu
"Ngành công nghiệp sữa 4.0".
3.2: Việt Nam:
3.2.1: Năm 2017, Tập đoàn Vingroup đã tin tưởng chọn Siemens là đối tác để cung cấp
giải pháp công nghệ xây dựng doanh nghiệp số, cũng như xây dựng hệ thống quản lý
vòng đời xe và vận hành nhà máy VinFast theo định hướng cách mạng công nghiệp 4.0

-

VinFast - doanh nghiệp sản xuất ôtô quy mô lớn đầu tiên của Việt Nam, đã lựa
chọn Bộ Phần mềm Quản lý Vòng đời Sản phẩm (PLM) của Siemens để giúp
Vinfast phát triển kế hoạch thiết kế các thế hệ tiếp theo của xe ôtô và các
phương tiện vận chuyển khác. Siemens hiện đang cung cấp trọn gói giải pháp số
hóa cho tồn bộ chuỗi giá trị sản xuất ơtơ của nhà sản xuất phụ tùng gốc (OEM)
và giải pháp này có thể giúp Vinfast đạt được mục tiêu tạo ra thương hiệu ôtô và
xe máy điện đầu tiên của Việt Nam, đồng thời thúc đẩy sự phát triển của ngành
công nghiệp và sản xuất tại Việt Nam.

-

Có hai nhóm cấu thành chính mà Siemens sẽ đồng hành cùng Vingroup trong
dự án Vinfast.
o Thứ nhất, trong việc xây dựng khối văn phòng nhà máy và trung tâm
nghiên cứu và phát triển (R&D).
o Thứ hai, đối với nhà máy sản xuất ôtô, Siemens sẽ cùng Vingroup xây dựng
mơ hình nhà máy số hiện đại của Vinfast theo mơ hình mà các nhà máy ôtô
nổi tiếng trên thế giới như Mercedes, BMW, Maserati, Ford, Volkswagens...
đã và đang áp dụng.


-

Qua đó, có thể giúp rút ngắn hơn 40% thời gian phát triển sản phẩm, gia tăng sản
lượng, hạn chế lỗi phát sinh từ hệ thống và đồng thời đảm bảo về chất lượng.

-

Bên cạnh đó, hệ thống quản lý năng lượng của Siemens cũng có thể giúp
gia tăng hiệu quả sử dụng năng lượng trên cả dây chuyền lên đến 40%

3.2.2: FPT và Siemens đẩy mạnh khai thác nền tảng MindSphere
-

MindSphere, hiện đang chạy trên nền tảng đám mây SAP HANA với kế hoạch
trong tương lai gần nhất để mở rộng sang các cơ sở hạ tầng khác như AWS và
Azure, được thiết kế như một hệ điều hành mở cho các cơng ty cơng nghiệp (ví
dụ: nhà sản xuất máy và nhà xây dựng nhà máy) làm cơ sở cho kỹ thuật số của
riêng họ các dịch vụ, chẳng hạn như bảo trì dự đốn hoặc tối ưu hóa sản phẩm và
quy trình sản xuất bằng cách sử dụng cặp song sinh kỹ thuật số, v.v.

-

Hai bên sẽ cùng cung cấp các giải pháp trên phạm vi toàn cầu dựa trên nền
tảng MindSphere giúp các doanh nghiệp chuyển đổi lên nền tảng số, đặc biệt là
việc khai thác dữ liệu lớn.

-

Chun mơn về IoT của Tập đồn FPT đã được tin tưởng bởi số lượng khách
hàng ngày càng tăng, từ khởi nghiệp đến Fortunes 500, để chuyển đổi kỹ thuật số
cách họ kinh doanh trong khi vẫn đảm bảo tiết kiệm chi phí tối đa và hiệu suất cao
nhất qn, các thiết bị, máy móc trở nên thơng minh hơn, dây chuyền sản xuất
nhanh hơn, ngăn chặn những sự cố về trang thiết bị trước khi chúng xảy ra.

3.2.3: Giải pháp Braumat cho các nhà máy Bia lớn
Braumat là một giải pháp điều khiển quá trình được Siemens thiết kế đặc biệt dùng
riêng cho các nhà máy sản xuất Bia và cung cấp hỗ trợ bảo dưỡng tổng thể cho q
trình sản xuất bia. Giải pháp này có thể liên kết với các chương trình quản lý sản xuất
cấp cao như MES hoặc ERP, cho phép tích hợp vào một hệ thống tự động hóa hồn

chỉnh cho một nhà máy bia từ quá trình sản xuất, quản lý sản xuất cho tới q trình
đóng gói sản phẩm.
3.2.4: Tập đoàn thép Formosa Hà Tĩnh sử dụng 4 dây chuyền đúc thép liên tục từ
siemens. Mỗi dây chuyền với công suất lớn chất lượng sản phẩm tốt, với dây chuyền
tự động hóa giảm thiểu sức lao động, duy trì và tăng mức sản lượng đồng đều
3.2.5: Tổng công ty điện lực miền Nam và Siemens kí kết hợp đồng cung cấp hệ
thống SCADA/DMS và trạm 110kV không người trực
3.2.6: Hệ thống SCADA/DMS sẽ được lắp đặt và sẵn sàng vận hành vào tháng 9-2016, góp
phần nâng cao tính ổn định và hiệu quả của mạng phân phối điện trên 21 tỉnh, thành phía
Nam, đồng thời làm giảm tổn thất điện năng. Bên cạnh đó, các trạm 110kV khơng người
trực sẽ giúp Tổng công ty điện lực miền Nam tiết kiệm chi phí nhờ việc phân bổ


nguồn nhân lực hợp lý và hiệu quả hơn. Đây là dự án đầu tiên thuộc diện này được thực
hiện tại Việt Nam và Tổng công ty điện lực miền Nam là đơn vị tiên phong áp dụng
công nghệ này.
Được biết, hệ thống giám sát điều khiển và thu thập dữ liệu (SCADA) được sử dụng
bởi người vận hành và phục vụ cho việc điều khiển và giám sát các mạng lưới điện
trong khi Hệ thống quản lý phân phối kết hợp giúp tối ưu hóa việc kiểm sốt mạng lưới
phân phối. Phần mềm Spectrum Power của hệ thống SCADA/DMS cho phép người vận
hành lưới điện có thể điều khiển, quản lý tồn bộ mạng lưới điện và dịng điện. Bên
cạnh đó, phần mềm này giúp giảm chi phí bảo trì lưới và đẩy nhanh việc loại bỏ lỗi
3.3: Giải pháp để áp dụng hiệu quả mơ hình với Việt Nam
3.3.1: Những khó khăn và thách thức của Việt Nam trước việc áp dụng hiệu quả mơ
hình số hố Siemen:
Thứ trưởng Bộ Công thương Đỗ Thắng Hải chỉ ra 4 điểm nghẽn lớn nhất khiến doanh
nghiệp nước ta chưa thể phát triển được nền sản xuất thông minh, chuyển đổi số hóa.
Thứ nhất, kết quả khảo sát cho thấy 81,3% doanh nghiệp chưa có chiến lược thích
ứng và cơ cấu tổ chức vận hành phù hợp với xu thế số hóa tồn cầu. Đa số doanh nghiệp
đều có quy mơ nhỏ, thậm chí là siêu nhỏ chỉ quan tâm đến sự sống còn trong thời điểm

chiến tranh thương mại leo thang hiện nay hơn là nghĩ tới những điều xa hơn trong
tương lai.
Thứ hai, mặc dù các doanh nghiệp đã quan tâm tới ứng dụng, đầu tư, đổi mới công
nghệ, tuy nhiên còn hạn chế. Phần lớn đầu tư 2 năm qua cũng như dự kiến trong 5
năm tới chỉ khoảng 1 tỷ đồng (chưa tới 50.000 USD).
Thứ ba, mức độ ứng dụng các công nghệ mới (in 3D, nhận dạng bằng sóng vơ
tuyến, dữ liệu lớn BigData, trí tuệ nhân tạo…) cũng như phát triển các sản phẩm thông
minh và dịch vụ dựa vào dữ liệu để có thể giúp cho nhà cung cấp nắm bắt tốt hơn nhu
cầu của người tiêu dùng rất hạn chế, chỉ khoảng 2 - 3%.
Thứ tư, các doanh nghiệp đều cho rằng nguồn nhân lực hiện chưa đáp ứng được
nhu cầu của nhà máy thông minh trong tương lai.

Theo ông Cedrik Neike, thành viên của Ban Điều hành Tập đoàn Siemens AG trả lời
phỏng vấn tại Ngày hội Công nghệ số Việt Nam rằng các nhà sản xuất Việt Nam đang
phải đương đầu với những thách thức như: giảm thiểu thời gian đưa sản phẩm ra thị
trường, các yêu cầu đưa ra ngày một đa dạng hơn, nâng cao chất lượng với mức giá thấp
nhất có thể, duy trì hiệu quả năng lượng, quyết định lộ trình số hố.


3.3.2: Giải pháp:
Các doanh nghiệp cần có kế hoạch hoạt động cụ thể và hiệu quả, tạo ra sự kết nối
mạnh mẽ, có sự nhất trí và đồng hành của các nhóm thành viên trong cơng ty. Bên cạnh
đó, cần phải mạnh dạn “khai tử” những yếu tố cũ, xây dựng yếu tố mới và sinh lời, không
ngại thất bại để có thể phát triển nhanh hơn, khơng ngừng học hỏi những kinh nghiệm
tốt. Quan trọng nhất là đảm bảo minh bạch dữ liệu sản xuất trước khi bước vào hành
trình số hóa, thống nhất lộ trình số hố (nơi doanh nghiệp sẽ khởi đầu hành trình số hóa
và cần phải xử lý những gì trước tiên trước khi tiến hành các bước tiếp theo), xác định
được trong quá trình sản xuất của mình khâu nào cần phải số hóa trước và phải biết được
giá trị của công nghệ đem lại cho doanh nghiệp.
Rút ngắn khoảng cách về trình độ, phát triển các kỹ năng mới đáp ứng nhu cầu của

ngành sản xuất hiện tại và tương lai thông qua đào tạo, học nghề và hợp tác trong ngành
công nghiệp. Đầu tư yếu tố nguồn nhân lực là quan trọng nhất. Cơ sở hạ tầng và máy móc
thiết bị có thể cải thiện trong thời gian ngắn nhưng để đào tạo được đội ngũ lao động có
trình độ cao đáp ứng nhu cầu số hóa hiện nay thì cần phải tiến hành trong một thời gian
dài, bởi họ là những người đưa ra sáng kiến về mặt thiết kế, thực hiện các ứng dụng, cơng
nghệ tiên tiến. Ví dụ, Trung Tâm Đào Tạo Số Hóa Quy Trình Sản Xuất Cơng Nghiệp
(Digital Process Industries Training Center) ra đời là kết quả của q trình hợp tác giữa
Polyco, Trường ĐH Cơng Nghệ Đơng Á và Siemens nhằm mục đích trang bị cho các kỹ
sư hiện tại và tương lai của Việt Nam kiến thức, kỹ năng thực tế, công nghệ kỹ thuật mới
nhất cho kỷ nguyên số hóa.
Doanh nghiệp cần rất nhiều sự hỗ trợ về chủ trương chính sách của Nhà nước,
hành lang pháp lý để chuyển đổi ứng dụng thành cơng số hóa trong sản xuất.


Lời kết
Ngày nay, trong thời đại cơng nghiệp hố, việc vận hành các trụ sở, văn phịng
trong những tồ nhà hiện đại có ảnh hưởng rất quan trọng đến hoạt động của doanh
nghiệp và cộng đồng, do đó vấn đề ứng dụng cơng nghệ mới cho các tồ nhà thu hút sự
quan tâm rất lớn.
“Các sản phẩm và giải pháp của Siemens đã được sử dụng rộng rãi trong ngành cơng
nghiệp tự động hóa tại Việt Nam, và với phần mềm này, chúng tơi có thể giúp các khách
hàng tại Việt Nam tối ưu hóa cơng việc, nâng cao năng suất và giảm chi phí rõ rệt. Qua
đó, chúng tơi tiếp tục khẳng định cam kết phục vụ các khách hàng Việt Nam bằng những
công nghệ, dịch vụ và sản phẩm tốt nhất” - ông Erdal Elver, Tổng Giám đốc kiêm chủ
tịch Siemens Việt Nam phát biểu.


Tài liệu tham khảo
1. />2. />3. />4. />5. />6. />