Vai trò quan trọng của tự động hóa trong sản xuất ô tô

Tự động hóa đã trở thành một yếu tố không thể thiếu trong ngành sản xuất ô tô, giúp nâng cao hiệu quả, chất lượng và tính cạnh tranh. Dưới đây là các vai trò quan trọng của tự động hóa trong lĩnh vực này, được giải thích dễ hiểu:
 

- Tăng năng suất và hiệu quả sản xuất

 

Tự động hóa giúp rút ngắn thời gian sản xuất, cho phép các nhà máy lắp ráp được nhiều xe hơn trong khoảng thời gian ngắn. Nhờ vào sự hỗ trợ của các hệ thống robot và dây chuyền tự động, quá trình sản xuất diễn ra liên tục, hạn chế tối đa sự gián đoạn do yếu tố con người.

Các cánh tay robot có thể thực hiện các công việc như hàn, lắp ráp và sơn phủ với tốc độ cao, đồng thời đảm bảo sự chính xác tuyệt đối. Điều này giúp các doanh nghiệp tăng sản lượng mà không cần mở rộng quy mô nhân sự quá lớn.

Ví dụ: Robot hàn có thể hoàn thành hàng trăm mối hàn trên thân xe chỉ trong vài phút, trong khi làm thủ công mất hàng giờ.

 

- Cải thiện chất lượng sản phẩm

 

Một trong những lợi ích lớn nhất của tự động hóa là nâng cao chất lượng sản phẩm. Các hệ thống robot hoạt động theo lập trình chính xác, giúp giảm thiểu lỗi do con người gây ra.

Ngoài ra, công nghệ cảm biến và trí tuệ nhân tạo (AI) được tích hợp trong dây chuyền sản xuất giúp kiểm tra chất lượng sản phẩm ngay trong thời gian thực. Mọi sai sót dù nhỏ nhất đều được phát hiện và điều chỉnh kịp thời, đảm bảo mỗi chiếc xe xuất xưởng đạt tiêu chuẩn cao nhất.
 

- Giảm chi phí sản xuất

Việc ứng dụng tự động hóa giúp doanh nghiệp giảm đáng kể chi phí nhân công, đồng thời tối ưu hóa việc sử dụng nguồn lực. Thay vì cần nhiều công nhân thực hiện các công đoạn lắp ráp, hàn hay kiểm tra sản phẩm, các nhà máy có thể sử dụng robot để hoàn thành những công việc này với hiệu suất cao hơn.

Bên cạnh đó, nhờ vào các hệ thống kiểm soát chính xác, doanh nghiệp cũng giảm được lãng phí nguyên vật liệu, góp phần tiết kiệm chi phí sản xuất và nâng cao lợi nhuận.
 

- Tăng tính an toàn trong lao động

 

Trong ngành sản xuất ô tô, có nhiều công việc tiềm ẩn nguy cơ tai nạn lao động cao, chẳng hạn như hàn, sơn, lắp ráp các bộ phận nặng hoặc làm việc trong môi trường độc hại. Việc sử dụng máy móc và robot thay thế con người trong những công đoạn này giúp giảm thiểu đáng kể rủi ro chấn thương.

Đồng thời, tự động hóa cũng góp phần cải thiện điều kiện làm việc cho công nhân, giúp họ tập trung vào các nhiệm vụ giám sát và điều khiển hệ thống thay vì trực tiếp tham gia vào những công việc nguy hiểm.
 

Xu hướng tự động hóa trong sản xuất ô tô

 

- Trí tuệ nhân tạo (AI) trong sản xuất ô tô

Trí tuệ nhân tạo (AI) đóng vai trò quan trọng trong toàn bộ chuỗi giá trị của ngành công nghiệp ô tô, từ thiết kế và sản xuất đến dịch vụ bảo trì và bảo hiểm. Công nghệ này đang thúc đẩy những thay đổi lớn, đặc biệt trong lĩnh vực xe tự lái, sản xuất ô tô và nâng cao trải nghiệm khách hàng.

AI là cốt lõi của các hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến (ADAS), giúp thực hiện các chức năng như giữ làn đường, kiểm soát hành trình thích ứng và tránh va chạm. AI có khả năng xử lý dữ liệu thời gian thực từ camera, LiDAR, radar và các cảm biến khác để đưa ra quyết định lái xe ngay lập tức. Đồng thời, AI cũng giúp xe tự lái dự đoán hành vi của những phương tiện khác trên đường, nâng cao độ an toàn tổng thể.

Trong quá trình sản xuất ô tô, AI cải thiện hiệu quả bảo trì dự đoán và kiểm soát chất lượng. Hệ thống AI có thể giám sát máy móc và dự báo thời điểm cần bảo trì, giúp ngăn chặn hỏng hóc và giảm thời gian ngừng hoạt động. Ngoài ra, công nghệ thị giác máy tính dựa trên AI có thể phát hiện lỗi trong quá trình sản xuất với độ chính xác cao hơn so với con người.

AI cũng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao trải nghiệm người dùng, thông qua các trợ lý ảo trong xe và hệ thống giao tiếp xe-vạn vật (V2X). Nhờ đó, xe có thể tương tác với các phương tiện khác, cơ sở hạ tầng giao thông và thậm chí cả người đi bộ.

Một ví dụ điển hình là BMW Intelligent Personal Assistant, giúp tài xế điều khiển nhiều chức năng trong xe, từ điều chỉnh nhiệt độ ghế đến chỉ đường, chỉ bằng lệnh thoại đơn giản. Có thể thấy, AI đang thúc đẩy mạnh mẽ quá trình tự động hóa trong ngành ô tô và sẽ tiếp tục mở rộng phạm vi ứng dụng trong tương lai.
 

- Phát triển xe tự lái

Một trong những ứng dụng đáng chú ý nhất của tự động hóa hiện nay là trong lĩnh vực giao thông, đặc biệt là công nghệ hỗ trợ lái xe và phát triển xe tự lái. Hiện tại, xe hoàn toàn tự hành chưa được triển khai rộng rãi, nhưng các hãng xe lớn đã bắt đầu giới thiệu các hệ thống hỗ trợ lái tiên tiến (ADAS). Những hệ thống này cho phép xe tự động kiểm soát các tác vụ như đánh lái và điều chỉnh tốc độ, trong khi tài xế vẫn phải duy trì sự tập trung.
 

Dù xe tự lái chưa trở thành phương tiện phổ biến trên đường phố, nhưng các phương tiện dẫn đường tự động (AGV) đã được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất ô tô. Ví dụ, tại nhà máy Mercedes-Benz Türk ở Aksaray, Thổ Nhĩ Kỳ, các nền tảng di động đa hướng của KUKA Robotics Corporation đang hỗ trợ kết nối giữa các khu vực lắp ráp, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất với sự linh hoạt cao.

Sự phát triển của công nghệ xe tự lái sẽ tiếp tục được đẩy mạnh trong thời gian tới, khi các hãng xe không ngừng nghiên cứu và cải tiến công nghệ để hướng tới một tương lai giao thông an toàn và thông minh hơn.
 

- Tự động hóa trong sản xuất xe điện và hybrid

 

Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), doanh số xe điện (bao gồm cả xe thuần điện và xe hybrid sạc ngoài) đạt khoảng 14 triệu chiếc vào năm 2023, tăng 35% so với năm 2022 và cao gấp sáu lần so với năm năm trước. Với sự hỗ trợ từ các chính sách ưu đãi thuế và cam kết từ các hãng xe, con số này dự kiến sẽ tiếp tục tăng trưởng mạnh trong những năm tới.

Tự động hóa đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất và bảo trì xe điện và xe hybrid. Trong quy trình sản xuất pin, các hệ thống tự động giúp thực hiện chính xác các công đoạn quan trọng như sản xuất điện cực, lắp ráp tế bào pin và bơm dung dịch điện phân. Cánh tay robot được sử dụng trong quá trình lắp ráp pin để đảm bảo tính nhất quán và an toàn. Hệ thống quản lý pin tự động (BMS) giúp giám sát tình trạng pin, nhiệt độ và mức sạc, từ đó tối ưu hóa hiệu suất và tuổi thọ pin một cách tự động.

Tại nhà máy Mercedes-Benz ở Kamenz, Đức, nhiều công nghệ tự động hóa tiên tiến đã được triển khai trên dây chuyền sản xuất pin, giúp nâng cao hiệu suất và độ chính xác của quy trình.

Ngoài ra, hệ thống tái tạo năng lượng trên xe điện và hybrid cũng dựa vào công nghệ tự động để tối ưu hóa hiệu suất. Hệ thống phanh tái sinh giúp chuyển đổi động năng thành điện năng khi xe giảm tốc hoặc phanh. Các cảm biến và bộ điều khiển tự động sẽ quyết định thời điểm và cách thức áp dụng phanh tái sinh để thu hồi năng lượng hiệu quả nhất, đồng thời kết hợp với hệ thống phanh thông thường.

Nhờ vào các công nghệ tự động hóa này, quá trình sản xuất và vận hành xe điện, hybrid trở nên nhanh chóng và hiệu quả hơn, giúp đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng trên toàn cầu.
 

- Tự động hóa trong nhà máy sản xuất ô tô

Tự động hóa xuất hiện ở hầu hết mọi giai đoạn trong quá trình sản xuất ô tô. Các công nghệ như robot, hệ thống điều khiển chuyển động, thị giác máy tính và trí tuệ nhân tạo (AI) phối hợp với nhau để thực hiện các nhiệm vụ quan trọng, từ hàn và lắp ráp đến kiểm tra và thử nghiệm sản phẩm.

Tuy nhiên, mức độ tự động hóa giữa các hãng sản xuất ô tô không giống nhau. Một số nhà sản xuất vẫn sử dụng các quy trình bán tự động, trong đó con người vẫn giữ vai trò quan trọng trong việc kiểm soát chất lượng và tuân thủ quy trình. Trong khi đó, một số hãng xe khác lại sử dụng các máy móc tự động để thực hiện những nhiệm vụ chuyên biệt hoặc triển khai dây chuyền sản xuất hoàn toàn tự động, giúp sản phẩm được chuyển giao từ máy này sang máy khác mà không cần sự can thiệp của con người.

Nhà máy BMW tại Dingolfing, Đức là một ví dụ điển hình về việc ứng dụng tự động hóa tiên tiến trong mọi giai đoạn sản xuất, từ lắp ráp ban đầu đến kiểm tra chất lượng cuối cùng.

Một số ít nhà máy hiện nay còn áp dụng mô hình tự động hóa toàn diện, vận hành 24/7 mà không cần sự giám sát của con người. Những nhà máy này thể hiện bước tiến lớn trong ngành công nghiệp sản xuất ô tô, giúp tăng cường hiệu suất và giảm thiểu chi phí vận hành.
 

- Công nghiệp 4.0 và sản xuất thông minh

Công nghiệp 4.0, hay còn gọi là Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư, đang thay đổi cách các công ty ô tô vận hành. Nhờ tích hợp các công nghệ tiên tiến như Internet vạn vật (IoT), điện toán đám mây và dữ liệu lớn (Big Data), tự động hóa hiện nay đã len lỏi vào mọi khía cạnh của chuỗi giá trị, từ nhà cung cấp linh kiện đến người tiêu dùng cuối cùng. Điều này giúp ngành công nghiệp ô tô trở nên kết nối và linh hoạt hơn bao giờ hết.

Sự chuyển đổi này cũng góp phần thúc đẩy sản xuất thông minh, nơi các công nghệ tiên tiến giúp quá trình sản xuất trở nên thông minh và tối ưu hơn. Trong ngành ô tô, một số ứng dụng quan trọng của sản xuất thông minh bao gồm:

• Sử dụng robot trong lắp ráp xe, giúp tăng độ chính xác và giảm sai sót.
   
• Bảo trì dự đoán bằng IoT và AI, giúp giám sát máy móc theo thời gian thực và ngăn ngừa sự cố trước khi xảy ra.
   
• Công nghệ bản sao số (Digital Twin), cho phép mô phỏng và tối ưu hóa quy trình sản xuất mà không cần thử nghiệm thực tế.

Nhờ vào Công nghiệp 4.0 và sản xuất thông minh, các nhà sản xuất ô tô có thể đáp ứng nhanh chóng sự phức tạp ngày càng tăng của các dòng xe hiện đại, đồng thời nâng cao hiệu suất và tối ưu hóa chi phí.
 

- Thị giác máy tính trong kiểm soát chất lượng

Thị giác máy tính (Machine Vision) giúp tự động hóa các nhiệm vụ kiểm tra đòi hỏi độ chính xác cao trong ngành sản xuất ô tô. Các hệ thống thị giác máy tính được trang bị camera có độ phân giải cao và thuật toán AI có thể quét bề mặt của các bộ phận ô tô để phát hiện lỗi, so sánh hình ảnh thời gian thực với các tiêu chuẩn chất lượng được thiết lập trước đó. Nhờ vậy, công nghệ này có thể phát hiện những chi tiết rất nhỏ mà mắt người khó có thể nhận thấy.

Bằng cách chụp ảnh và thực hiện các phép đo chính xác, hệ thống thị giác máy tính đảm bảo rằng các bộ phận quan trọng như động cơ, hệ thống phanh được sản xuất đúng với các thông số kỹ thuật. Ngoài ra, công nghệ này cũng được sử dụng để kiểm tra sự lắp ráp chính xác của các bộ phận, đảm bảo không có linh kiện nào bị thiếu và mọi thứ đều được căn chỉnh đúng vị trí. Với sự hỗ trợ của thị giác máy tính, ngành công nghiệp ô tô đang nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm thiểu lỗi và cải thiện độ an toàn của xe khi xuất xưởng.
 

- Tự động hóa quy trình bằng robot (RPA)

Tự động hóa quy trình bằng robot (Robotic Process Automation - RPA) sử dụng phần mềm robot để tự động hóa các công việc lặp đi lặp lại, có quy tắc rõ ràng, thường liên quan đến các quy trình kinh doanh. Nhờ vào tính dễ triển khai và khả năng mang lại lợi tức đầu tư (ROI) nhanh chóng, RPA đang trở thành một công nghệ quan trọng và có tiềm năng phát triển mạnh mẽ trong tương lai.

Trong ngành công nghiệp ô tô, RPA giúp thực hiện các nhiệm vụ trước đây vốn tốn nhiều thời gian và công sức, như:

• Quản lý kho hàng và vận chuyển, giúp theo dõi hàng tồn kho và tối ưu hóa chuỗi cung ứng.
   
• Tiếp nhận và quản lý nhà cung cấp, đảm bảo quy trình hợp tác diễn ra nhanh chóng và chính xác.
   
• Tuân thủ quy định pháp lý, giúp kiểm tra và xử lý giấy tờ tự động.
   
• Xử lý đơn hàng, giúp giảm thiểu lỗi và tăng tốc độ giao dịch.

Nhờ RPA, các doanh nghiệp trong ngành ô tô có thể cải thiện độ chính xác, giảm chi phí vận hành và tối ưu hóa thời gian làm việc, giúp nhân viên tập trung vào những nhiệm vụ quan trọng hơn thay vì các công việc mang tính thủ tục.
 

- Robot và Cobot trong sản xuất ô tô

Việc ứng dụng robot trong sản xuất ô tô đã làm thay đổi đáng kể quy trình lắp ráp xe. Các robot lắp ráp có thể hoạt động nhanh hơn, chính xác hơn so với con người, đồng thời dễ triển khai hơn so với một số thiết bị chuyên dụng. Trong các nhà máy sản xuất xe hơi, cánh tay robot đảm nhiệm nhiều công việc quan trọng như:

• Bắt vít (screw driving)
• Lắp kính chắn gió (windshield installation)
• Lắp bánh xe (wheel mounting)

Việc sử dụng robot không chỉ gia tăng sản lượng và hiệu suất sản xuất, mà còn giúp giảm chi phí và hạn chế rủi ro cho công nhân.

Ví dụ, hệ thống cắm phích cắm xe tự động, do FANUC phát triển cho General Motors, đã giúp loại bỏ căng thẳng cơ học từ công việc thủ công, đồng thời cải thiện thời gian sản xuất đáng kể.
 

+ Cobot – Robot cộng tác trong sản xuất ô tô

Robot cộng tác (Cobot - Collaborative Robot) là một giải pháp linh hoạt hơn so với robot công nghiệp truyền thống. Cobot có thiết kế nhẹ hơn, nhỏ gọn hơn, giúp dễ dàng tích hợp vào không gian sản xuất hiện có mà không cần thay đổi cấu trúc nhà máy.

Bên cạnh việc tối ưu hóa không gian sản xuất, cobot còn giúp giảm chi phí điều chỉnh khi cần bổ sung hoặc thay đổi nội dung sản phẩm trên dây chuyền lắp ráp.

Trong ngành ô tô, cobot thường được sử dụng để thực hiện các công việc đòi hỏi tư thế không thuận lợi, dễ gây chấn thương cho con người. Theo Universal Robots, cobot giúp loại bỏ các hoạt động gây mỏi cơ, ảnh hưởng sức khỏe nhân viên, từ đó cải thiện môi trường làm việc. Không giống như robot truyền thống phải được ngăn cách trong khu vực riêng biệt, cobot có thể làm việc cùng với con người, giúp tăng tốc độ và hiệu suất sản xuất. 

Ngoài ra, cobot còn có thể phối hợp làm việc với nhau để nâng cao hiệu quả sản xuất. Ví dụ, một nhà máy FCC Industrial Systems tại Cộng hòa Séc đã triển khai nhiều robot cộng tác Single-Arm YuMi® của ABB Inc., giúp tự động hóa quy trình tải linh kiện, tối ưu hóa hoạt động sản xuất.

Thách thức của tự động hóa trong ngành sản xuất ô tô

 

Tự động hóa đang cách mạng hóa ngành sản xuất ô tô, giúp tăng năng suất, giảm chi phí và nâng cao chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên, quá trình này cũng đối mặt với nhiều thách thức lớn, từ chi phí đầu tư, yêu cầu về kỹ năng lao động đến những rủi ro về an ninh mạng và tính linh hoạt trong sản xuất.
 

- Chi phí đầu tư ban đầu cao

Một trong những thách thức lớn nhất của tự động hóa trong ngành ô tô là chi phí đầu tư ban đầu cao. Việc triển khai robot công nghiệp, trí tuệ nhân tạo (AI), Internet vạn vật (IoT) và các hệ thống tự động đòi hỏi một khoản vốn lớn. Ngoài chi phí mua sắm thiết bị, doanh nghiệp còn phải đầu tư vào:

• Cơ sở hạ tầng, bao gồm nhà xưởng, hệ thống điện và mạng lưới dữ liệu.
• Chi phí bảo trì và nâng cấp để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và tối ưu.
• Đào tạo nhân sự, vì nhân viên cần được trang bị kiến thức để vận hành và giám sát các hệ thống tự động.

Không phải doanh nghiệp nào cũng có đủ nguồn lực để đầu tư vào tự động hóa, đặc biệt là các nhà sản xuất quy mô nhỏ.
 

- Thiếu nhân lực có trình độ cao

Mặc dù tự động hóa giúp giảm nhu cầu lao động thủ công, nhưng nó lại tạo ra nhu cầu cao đối với nhân lực có trình độ kỹ thuật cao. Các công ty sản xuất ô tô cần đội ngũ kỹ sư và chuyên gia có khả năng:

• Vận hành, lập trình và bảo trì robot.
• Phân tích dữ liệu từ AI và IoT để tối ưu hóa quá trình sản xuất.
• Giám sát và khắc phục sự cố trong dây chuyền tự động.

Tuy nhiên, tình trạng thiếu hụt lao động có tay nghề cao đang trở thành rào cản lớn đối với quá trình tự động hóa. Nếu không có đủ chuyên gia để quản lý hệ thống, việc triển khai công nghệ mới sẽ gặp nhiều khó khăn và có thể dẫn đến gián đoạn sản xuất.

 

- Rủi ro về an ninh mạng 

Tự động hóa đồng nghĩa với việc các nhà máy ô tô phải kết nối với mạng lưới dữ liệu lớn, sử dụng hệ thống IoT, AI và điện toán đám mây để vận hành. Điều này khiến ngành sản xuất ô tô trở thành mục tiêu hấp dẫn của các cuộc tấn công mạng.

Một số rủi ro an ninh mạng trong tự động hóa bao gồm:

• Tấn công vào hệ thống sản xuất, làm gián đoạn dây chuyền lắp ráp.
• Đánh cắp dữ liệu quan trọng, như thiết kế xe, thông tin khách hàng hoặc công nghệ độc quyền.
• Lây nhiễm phần mềm độc hại (malware, ransomware) vào hệ thống điều khiển, gây thiệt hại nặng nề.

Các nhà sản xuất cần đầu tư mạnh vào bảo mật mạng, bao gồm mã hóa dữ liệu, hệ thống giám sát an ninh và đào tạo nhân viên về rủi ro an ninh mạng.
 

- Thiếu tính linh hoạt trong sản xuất 

Một thách thức khác của tự động hóa là thiếu khả năng thích ứng với những thay đổi trong sản xuất. Các robot và hệ thống tự động thường được thiết kế để thực hiện những công việc lặp đi lặp lại với độ chính xác cao. Tuy nhiên, nếu có sự thay đổi trong thiết kế sản phẩm hoặc quy trình sản xuất, các hệ thống này có thể phải:

• Lập trình lại từ đầu, gây mất thời gian và tốn kém.
• Thay đổi hoặc nâng cấp thiết bị, đòi hỏi chi phí đầu tư lớn.
• Gián đoạn hoạt động sản xuất, ảnh hưởng đến tiến độ giao hàng.

Trong khi đó, con người có khả năng thích ứng linh hoạt hơn với những thay đổi đột xuất. Vì vậy, các doanh nghiệp cần tìm cách cân bằng giữa tự động hóa và nhân lực để duy trì hiệu quả sản xuất.
 

- Ảnh hưởng đến việc làm của người lao động

 

Sự phát triển của robot và AI trong sản xuất ô tô có thể dẫn đến mất việc làm trong một số lĩnh vực lao động truyền thống. Các công việc như:

• Lắp ráp linh kiện cơ bản.
• Kiểm tra chất lượng sản phẩm bằng mắt thường.
• Vận hành máy móc đơn giản.

đều có nguy cơ bị thay thế bởi hệ thống tự động. Điều này gây ra những lo ngại về tỷ lệ thất nghiệp gia tăng và sự mất cân bằng trong thị trường lao động.

Để giảm thiểu tác động này, các doanh nghiệp cần có chiến lược đào tạo lại lao động (reskilling), giúp nhân viên thích nghi với các công nghệ mới và chuyển đổi sang những vị trí có giá trị cao hơn.

Tự động hóa không chỉ giúp ngành sản xuất ô tô tăng trưởng mạnh mẽ mà còn mở ra nhiều cơ hội đổi mới và phát triển bền vững. Dù vẫn còn một số thách thức, nhưng với sự đầu tư vào công nghệ và nguồn nhân lực, ngành công nghiệp ô tô sẽ tiếp tục tối ưu hóa quy trình sản xuất, mang lại những sản phẩm chất lượng cao và thân thiện với môi trường hơn. Trong tương lai, tự động hóa hứa hẹn sẽ tiếp tục định hình và cách mạng hóa ngành sản xuất ô tô trên toàn cầu.

Bài viết liên quan:

• Băng tải sấy cho dây chuyền sản xuất linh kiện ô tô
• Dây chuyền sản xuất linh kiện ô tô