Công nghiệp 4.0 là gì?

1. Cách mạng công nghiệp 4.0 là gì?

Năm 2013, một từ khóa mới là "Công nghiệp 4.0" (Industrie 4.0) bắt đầu nổi lên xuất phát từ một báo cáo của chính phủ Đức đề cập đến cụm từ này nhằm nói tới chiến lược công nghệ cao, điện toán hóa ngành sản xuất mà không cần sự tham gia của con người.

 Tại 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 4”, Chủ tịch Diễn đàn Kinh tế Thế giới đã đưa ra một định nghĩa mới, mở rộng hơn khái niệm Công nghiệp 4.0 của Đức. Nhân loại đang đứng trước một cuộc cách mạng công nghiệp mới, có thể thay đổi hoàn toàn cách chúng ta sống, làm việc và quan hệ với nhau. Quy mô, phạm vi và sự phức tạp của lần chuyển đổi này không giống như bất kỳ điều gì mà loài người đã từng trải qua.

Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 được mô tả là khoảng thời gian đánh dấu sự ra đời của một loạt các công nghệ mới, kết hợp tất cả các kiến thức trên các lĩnh vực vật, kyx thuật số, sinh học,... và ảnh hưởng đến tất cả các lĩnh vực, nền kinh tế, các ngành kinh tế và các ngành công nghiệp. Công nghiệp 4.0 chính là kết quả của cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ 4 này.

Công nghiệp 4.0

2. Tổng hợp lại các cuộc cách mạng công nghiệp trong lịch sử

Lịch sử các cuộc cách mạng công nghiệp

2.1. Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất:

Nổ ra vào khoảng năm 1784. Đặc trưng của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất này là việc sử dụng năng lượng nước, hơi nước và cơ giới hóa sản xuất. Cuộc cách mạng công nghiệp này được đánh dấu bởi dấu mốc quan trọng là việc James Watt phát minh ra động cơ hơi nước năm 1784. Phát minh vĩ đại này đã châm ngòi cho sự bùng nổ của công nghiệp thế kỷ 19 lan rộng từ Anh đến châu Âu và Hoa Kỳ.

Cuộc cách mạng công nghiệp đầu tiên đã mở ra một kỷ nguyên mới trong lịch sử nhân loại – kỷ nguyên sản xuất cơ khí, cơ giới hóa. Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất đã thay thế hệ thống kỹ thuật cũ có tính truyền thống của thời đại nông nghiệp (kéo dài 17 thế kỷ), chủ yếu dựa vào gỗ, sức mạnh cơ bắp (lao động thủ công), sức nước, sức gió và sức kéo động vật bằng một hệ thống kỹ thuật mới với nguồn động lực là máy hơi nước và nguồn nguyên, nhiên vật liệu và năng lượng mới là sắt và than đá. Nó khiến lực lượng sản xuất được thúc đẩy phát triển mạnh mẽ, tạo nên tình thế phát triển vượt bậc của nền công nghiệp và nền kinh tế. Đây là giai đoạn quá độ từ nền sản xuất nông nghiệp sang nền sản xuất cơ giới trên cơ sở khoa học. Tiền đề kinh tế chính của bước quá độ này là sự chiến thắng của các quan hệ sản xuất tư bản chủ nghĩa, còn tiền đề khoa học là việc tạo ra nền khoa học mới, có tính thực nghiệm nhờ cuộc cách mạng trong khoa học vào thế kỷ XVII.

2.2. Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 2

Ra đời từ khoảng năm 1870 đến khi Thế Chiến I nổ ra. Đặc trưng của cuộc cách mạng công nghiệp lần này là việc sử dụng năng lượng điện và sự ra đời của các dây chuyền sản xuất hàng loạt trên quy mô lớn. Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ hai diễn ra khi có sự phát triển của ngành điện, vận tải, hóa học, sản xuất thép, và (đặc biệt) là sản xuất và tiêu dùng hàng loạt. Cuộc cách mạng công nghiệp  lần thứ 2 đã tạo nên những tiền đề mới và cơ sở vững chắc để phát triển nền công nghiệp ở mức cao hơn nữa.

Cuộc cách mạng này được chuẩn bị bằng quá trình phát triển 100 năm của các lực lượng sản xuất trên cơ sở của nền sản xuất đại cơ khí và bằng sự phát triển của khoa học trên cơ sở kỹ thuật. Yếu tố quyết định của cuộc cách mạng này là chuyển sang sản xuất trên cơ sở điện – cơ khí và sang giai đoạn tự động hóa cục bộ trong sản xuất, tạo ra các ngành mới trên cơ sở khoa học thuần túy, biến khoa học thành một ngành lao động đặc biệt. Cuộc cách này đã mở ra kỷ nguyên sản xuất hàng loạt, được thúc đẩy bởi sự ra đời của điện và dây chuyền lắp ráp. Công nghiệp hóa thậm chí còn lan rộng hơn tới Nhật Bản sau thời Minh Trị Duy Tân, và thâm nhập sâu vào nước Nga, nước đã phát triển bùng nổ vào đầu Thế Chiến I. Về tư tưởng kinh tế – xã hội, cuộc cách mạng này tạo ra những tiền đề thắng lợi của chủ nghĩa xã hội ở quy mô thế giới.

2.3.Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 3 

Xuất hiện vào khoảng từ 1969, với sự ra đời và lan tỏa của công nghệ thông tin, sử dụng điện tử và công nghệ thông tin để tự động hóa sản xuất. Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ ba thường được gọi là cuộc cách mạng máy tính hay cách mạng số bởi vì nó được xúc tác bởi sự phát triển của chất bán dẫn, siêu máy tính, máy tính cá nhân (thập niên 1970 và 1980) và Internet (thập niên 1990).

Cuộc cách mạng này đã tạo điều kiện tiết kiện các tài nguyên thiên nhiên và các nguồn lực xã hội, cho phép chi phí tương đối ít hơn các phương tiện sản xuất để tạo ra cùng một khối lượng hàng hóa tiêu dùng. Kết quả, đã kéo theo sự thay đổi cơ cấu của nền sản xuất xã hội cũng như những mối tương quan giữa các khu vực I (nông - lâm - thủy sản), II (công nghiệp và xây dựng) và III (dịch vụ) của nền sản xuất xã hội. Làm thay đổi tận gốc các lực lượng sản xuất, cuộc Cách mạng KH&CN hiện đại đã tác động tới mọi lĩnh vực đời sống xã hội loài người, nhất là ở các nước tư bản chủ nghĩa phát triển vì đây chính là nơi phát sinh của cuộc cách mạng này.

3. Cách mạng công nghiêp 4.0 sẽ diễn ra như thế nào?

Nếu như cách mạng công nghiệp đầu tiên sử dụng năng lượng nước và hơi nước để cơ giới hóa sản xuất. Cuộc cách mạng lần 2 diễn ra nhờ ứng dụng điện năng để sản xuất hàng loạt. Cuộc cách mạng lần 3 sử dụng điện tử và công nghệ thông tin để tự động hóa sản xuất. Bây giờ, cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư đang nảy nở từ cuộc cách mạng lần ba, nó kết hợp các công nghệ lại với nhau, làm mờ ranh giới giữa vật lý, kỹ thuật số và sinh học. Cách mạng công nghệ 4.0 tạo điều kiện thuận lợi cho việc tạo ra các nhà máy thông minh, sự phát triển của internet vạn vật giúp tạo ra bản sao ảo của thế giới vật lý, cho phép mọi người ở khắp nơi trên thế giới kết nối với nhau thông qua mạng internet dịch vụ qua các thiết bị di động ở mọi lúc, mọi nơi.

Công nghiệp 4.0 thúc đẩy chuyển đổi kỹ thuật số của sản xuất thông qua việc tích hợp các hệ thống và quy trình khác nhau trước đây thông qua các hệ thống máy tính được kết nối với nhau qua chuỗi cung ứng và giá trị. Cách mạng Công nghiệp 4.0 đang báo hiệu một sự thay đổi trong bối cảnh sản xuất truyền thống bao gồm ba xu hướng công nghệ thúc đẩy sự chuyển đổi này: kết nối, thông minh và tự động hóa linh hoạt .

Cách mạng Công nghiệp 4.0 sẽ diễn ra trên 3 lĩnh vực chính gồm Công nghệ sinh học, Kỹ thuật số và Vật lý.

Những yếu tố cốt lõi của Kỹ thuật số trong cách mạng công nghiệp 4.0 sẽ là: Trí tuệ nhân tạo (AI), Vạn vật kết nối - Internet of Things (IoT) và dữ liệu lớn (Big Data).

Trí tuệ nhân tạo (tên đầy đủ là Artificial Intelligence ): được hiểu như một ngành của khoa học máy tính liên quan đến sự việc tự động hóa các hành vi thông minh. AI là trí tuệ do con người lập trình tạo nên với các mục tiêu giúp máy tính có thể tự động hóa các hành vi thông minh như con người.Trí tuệ nhân tạo khác với lập trình logic trong các ngôn ngữ lập trình là ở việc ứng dụng các hệ thống học máy (tiếng Anh: machine learning) để mô phỏng trí tuệ của con người trong các xử lý mà con người làm tốt hơn máy tính. Cụ thể, trí tuệ nhân tạo giúp máy tính có được những trí tuệ của con người như biết suy nghĩ và lập luận giải quyết vấn đề biết giao tiếp, biết tự học và tự thích nghi,...

Trí tuệ nhân tạo - AI

Internet Of Things: là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật được cung cấp một định danh của riêng mình, và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính. IoT đã phát triển sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ cơ điện tử và Internet. Nói đơn giản là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau, với Internet và với thế giới bên ngoài để  thực hiện một công việc nào đó.

Vạn vật kết nối - Internet Of Things

Big Data: Theo định nghĩa của Garter: "Big Data là tài  sản thông tin, mà những thông tin này có khối lượng dữ liệu lớn, tốc độ cao và dữ liệu đa dạng, đòi hỏi phải có công nghệ mới để xử lý hiệu quả nhằm đưa ra được các quyết định hiệu quả, khám phá được các yếu tố ẩn sâu trong dữ liệu và tối ưu hóa được quá trình xử lí dữ liệu."

Dữ liệu lớn - Big Data

Trên lĩnh vực công nghệ sinh học, Cách mạng Công nghiệp 4.0 tập trung vào nghiên cứu để tạo ra những bước nhảy vọt trong Nông nghiệp, Thủy sản, Y dược, chế biến thực phẩm, bảo vệ môi trường, năng lượng tái tạo, hóa học và vật liệu.

Cuối cùng là lĩnh vực Vật lý với robot thế hệ mới, máy in 3D, xe tự lái, các vật liệu mới (graphene, skyrmions…) và công nghệ nano.

Hiện Cách mạng Công nghiệp 4.0 đang diễn ra tại các nước phát triển như Mỹ, châu Âu, một phần châu Á. Bên cạnh những cơ hội mới, cách mạng công nghiệp 4.0 cũng đặt ra cho nhân loại nhiều thách thức phải đối mặt.

4. Khi nào một hệ thống được coi là công nghiệp 4.0?

Theo tờ Forbes thì một doanh nghiệp, một hệ thống được coi là công nghiệp 4.0 khi có đủ các điều kiện sau đây:

5. Công nghiệp 4.0 sẽ làm thay đổi các ngành nghề như thế nào

Ứng dụng Công nghiệp 4.0 trong các ngành nghề

5.1.Phần mềm:

Sẽ tạo ra bước đột phá trong hầu hết các ngành công nghiệp truyền thống trong tương lai. Để minh chứng cho điều này thì có thể kể đến Grab. Với việc áp dụng công cụ phần mềm đã giúp cho Grab trở thành một trong những hãng taxi lớn trên thế giới, dần thay thế vị trí của các hãng taxi truyền thống trước kia.

5.2.Trong lĩnh vực Y tế:

Cỗ máy IBM Watson có biệt danh “Bác sỹ biết tuốt” có thể lướt duyệt cùng lúc hàng triệu hồ sơ bệnh án để cung cấp cho các bác sĩ những lựa chọn điều trị dựa trên bằng chứng chỉ trong vòng vài giây nhờ khả năng tổng hợp dữ liệu khổng lồ và tốc độ xử lý mạnh mẽ. “Bác sĩ biết tuốt” này còn cho phép con người tra thông tin về tình hình sức khỏe của mình. Các bác sĩ chỉ cần nhập dữ liệu người bệnh để được phân tích, so sánh với kho dữ liệu khổng lồ có sẵn và đưa ra gợi ý hướng điều trị chính xác. Đầu năm nay, một số bệnh viện tại TP HCM và Hà Nội đã thực hiện ca mổ với sự hỗ trợ của robot. Với bốn cánh tay, đầu camera thông minh, góc phẫu thuật rộng 540 độ, hình ảnh 3D, robot có thể phẫu thuật ở những vị trí khó, hỗ trợ các bác sĩ tiến hành ca mổ với sự xâm lấn tối thiểu và độ chính xác, hiệu quả an toàn hơn, giúp bệnh nhân ít mất máu, ít đau, giảm nguy cơ tai biến và mau hồi phục.

5.3.Sản xuất:

Máy móc có thể nói chuyện với nhau: Giống như một cái gì đó từ một bộ phim khoa học viễn tưởng đầu những năm 2000, máy móc đang nói chuyện với nhau !!! Tuy nhiên, thay vì âm mưu hủy diệt loài người, họ đang giúp tiết kiệm thời gian, cắt giảm chất thải và tiết kiệm tiền. Tất cả là nhờ vào Internet of Things (IOT), kết nối các thiết bị này với các thiết bị khác, cho phép các thiết bị làm việc thông minh và có tính liên kết với nhau. Nó mở rộng khối lượng công việc mà một thiết bị có thể làm nhiều hơn so với  đó là một sản phẩm độc lập không có kết nối.

Trong một nhà máy thông minh, kiểm soát sản xuất là tuyệt đối. Việc tích hợp thông tin kỹ thuật số cung cấp quyền truy cập thời gian thực vào dữ liệu, sẽ được chọn cho từng dòng, sở thích hoặc hồ sơ người dùng để chúng có liên quan đến doanh nghiệp.

5.4.Ngành nông nghiệp 4.0:

Một trang trại kỹ thuật số hiệu quả và bền vững hơn so với các trang trại trước đây. Trong một trang trại thông minh, kỹ thuật số, cây trồng có thể được trồng bằng nông nghiệp chính xác, máy kéo có thể tự lái, thu hoạch có thể được xác định bằng hình ảnh kỹ thuật số của các cánh đồng và nông dân thường làm việc với một nhà công nghệ để được cung cấp bí quyết . Ở Tennessee, chủ sở hữu của một trang trại đang thay đổi cách họ trồng rau theo những cách ấn tượng. Máy bay không người lái, hình ảnh vệ tinh và canh tác chính xác là một phần của công nghệ đang được sử dụng để cải thiện chi phí, năng suất

6. Cơ hội đi kèm với thách thức và rủi ro toàn cầu

Mặt trái của Cách mạng Công nghiệp 4.0 là nó có thể gây ra sự bất bình đẳng. Đặc biệt là có thể phá vỡ thị trường lao động. Khi tự động hóa thay thế lao động chân tay trong nền kinh tế, khi robot thay thế con người trong nhiều lĩnh vực, hàng triệu lao động trên thế giới có thể rơi vào cảnh thất nghiệp, nhất là những người làm trong lĩnh vực bảo hiểm, môi giới bất động sản, tư vấn tài chính, vận tải.

Bên cạnh đó, những thay đổi về cách thức giao tiếp trên Internet cũng đặt con người vào nhiều nguy hiểm về tài chính, sức khoẻ. Thông tin cá nhân nếu không được bảo vệ một cách an toàn sẽ dẫn đến những hệ lụy khôn lường. 

• Xe tự hành AGV - Tự động hóa công nghiệp 4.0
• Máy xếp dỡ thùng hàng tự động cho dây chuyền đóng gói sản xuất
• Công nghệ kết nối không dây trong giám sát và điều khiển không dây mọi đối tượng
• Tại sao công nghệ kết nối vạn vật là chưa đủ cho một nhà máy thông minh
• Mobile robot là gì?