Cuộc cách mạng công nghiệp thứ ba

Khi chế tác trở thành chế tác số, nó sẽ thay đổi đến mức không còn thể nhận ra được nữa, Paul Markillie, biên tập viên mảng đổi mới sáng tạo của The Economist, nói. Và một số doanh nghiệp chế tạo sẽ quay về các nước giàu.

Bên ngoài Hội chợ Frankfurt ngổn ngang, nơi diễn ra vô số hội chợ thương mại Đức, một tượng “Người quai Búa” cao 21 mét đứng lừng lững, giơ và hạ cách tay đều đặn để đập một tấm kim loại với một chiếc búa. Jonathan Borofsky, nghệ sĩ dựng tượng này, nói đó là sự ca ngợi người công nhân dùng trí óc và bàn tay mình để tạo ra thế giới mà chúng ta sống. Đó là một câu chuyện quen thuộc. Nhưng bây giờ các công cụ đang thay đổi theo nhiều cách phi thường mà sẽ biến đổi tương lai của chế tác.

Một trong những hội chợ thương mại lớn đó ở Frankfurt là EuroMold về khuôn mẫu, giới thiệu các máy chế tạo các nguyên mẫu của các sản phẩm, các công cụ cần thiết để đưa những thứ đó vào sản xuất và tất cả các bộ đồ lề chế tác khác. Các kỹ sư truyền thống làm việc với các máy tiện, máy khoan, các quá trình dập và các máy làm khuôn. Những thứ này vẫn tồn tại, nhưng EuroMold không trưng bày máy móc được tra dầu và được chăm sóc bởi thợ mặc quần yếm nào cả. Hết gian này đến gian khác đầy các máy công cụ Mỹ, Á châu và Âu châu sạch bong, được tự động hóa cao. Hầu hết những người vận hành chúng, nam và nữ, ngồi trước các màn hình máy tính. Bạn sẽ chẳng tìm thấy một chiếc búa ở đâu cả.

Số đặc biệt về Chế tác và Đổi mới (Manufacturing and Innovation) của The Economist ra ngày 21/4/2012 gồm tám bài giới thiệu những sáng tạo đang và sẽ làm thay đổi ngành chế tác. Tia Sáng trân trọng giới thiệu tới bạn đọc loạt bài này qua bản dịch của TS Nguyễn Quang A.

Và tại hội chợ EuroMold gần đây nhất, tháng 11 vừa qua, một nhóm máy khác đã được trưng bày: các máy in ba-chiều (3D printer). Thay cho việc đập, uốn và cắt vật liệu theo cách đã luôn luôn được tiến hành, các 3D printer tạo ra các thứ bằng phủ vật liệu, từng lớp một. Vì lý do đó quá trình được mô tả thỏa đáng hơn như quá trình chế tác bồi thêm (additive manufacturing). Một hãng Mỹ, 3D Systems, đã dùng một trong các máy in 3D của mình để in một chiếc búa cho phóng viên của bạn, hoàn tất với chiếc cán như gỗ thật đẹp và một đầu búa kim loại.

Việc chế tác sẽ giống như thế trong tương lai. Ngày nay yêu cầu một nhà máy làm cho bạn một chiếc búa duy nhất theo thiết kế riêng của bạn và người ta sẽ đưa cho bạn một hóa đơn đòi hàng ngàn dollar. Các nhà sản xuất sẽ phải tạo ra một cái khuôn, đúc cái đầu búa, gia công giai đoạn cuối cho hợp, tiện một chiếc cán gỗ và rồi lắp các phần lại với nhau. Làm việc đó cho một chiếc búa sẽ hết sức đắt. Nếu bạn sản xuất hàng ngàn chiếc búa, thì mỗi chiếc sẽ rẻ hơn nhiều, nhờ sự tiết kiệm (tính kinh tế) theo quy mô. Đối với một 3D printer, tuy vậy, sự tiết kiệm theo quy mô có ý nghĩa ít hơn rất nhiều. Phần mềm của nó có thể được chỉnh vô tận và nó có thể tạo ra hầu như bất cứ thứ gì. Chi phí lắp đặt máy vẫn thế bất luận nó sản xuất một thứ hay bao nhiêu thứ [mà nguyên liệu] có thể chứa vừa bên trong máy; như một máy in 2 chiều đẩy ra một lá thư hay nhiều lá thư khác nhau cho đến khi hộp mực và hộp giấy cần phải thay, nó tiếp tục hoạt động, với chi phí hầu như bằng nhau cho mỗi cái [thư].

Chế tác bồi thêm vẫn chưa đủ tốt để làm ra một chiếc xe hơi hay một chiếc iPhone, nhưng nó đã được dùng rồi để làm ra các bộ phận đặc biệt cho các ô tô và vỏ theo đặt hàng riêng cho các iPhone. Mặc dù vẫn là một công nghệ còn tương đối trẻ, hầu hết mọi người có lẽ đã sở hữu cái gì đó được làm ra với sự trợ giúp của một 3D printer. Có thể là một đôi giầy, được in ra ở dạng đặc như một nguyên mẫu thiết kế trước khi được sản xuất hàng loạt. Có thể là một máy trợ thính, được may đo cho vừa hình dạng tai của người dùng. Hay có thể là một món trang sức, được đúc từ một khuôn được làm nhờ một 3D printer hay được sản xuất trực tiếp bằng sử dụng ngày càng nhiều vật liệu có thể in được.

Nhưng chế tác bồi thêm chỉ là một trong nhiều đột phá dẫn đến nhà máy của tương lai, và thiết bị sản xuất truyền thống cũng đang trở nên thông minh hơn và linh hoạt hơn. Volkswagen có một chiến lược sản xuất mới được gọi là Modularer Querbaukasten (Hộp xây dựng chéo modul hóa), hay MQB. Bằng cách quy chuẩn các thông số của các cấu thành nhất định, như các điểm gắn động cơ, nhà sản xuất ô tô Đức hy vọng có khả năng sản xuất tất cả các model xe của nó trên cùng một dây chuyền. Quy trình này được đưa vào năm nay, nhưng sẽ lấy nhịp độ khi các model mới được đưa ra trong thập niên tiếp theo. Cuối cùng nó sẽ cho phép các nhà máy của nó ở Mỹ, châu Âu và Trung Quốc sản xuất tại địa phương bất cứ thứ xe nào mà mỗi thị trường đòi hỏi.

Họ không còn sản xuất chúng giống thế nữa

Các nhà máy đang trở nên hiệu quả hơn rất nhiều, nhờ các máy phay có thể đổi các công cụ riêng của chúng, cắt trong nhiều chiều và “cảm thấy” nếu cái gì đó hỏng, cùng với các robot có các hệ thống nhìn và cảm biến khác. Nhà máy Anh của Nissan ở Sunderland, bắt đầu năm 1986, bây giờ là một trong những nhà máy có năng suất nhất ở châu Âu. Năm 1999 nó sản xuất 271.157 xe với 4.594 người. Năm vừa qua nó sản xuất 480.485 xe – nhiều hơn bất cứ nhà máy ô tô nào ở Anh đã từng sản xuất – với chỉ 5.462 người.

“Bạn không thể làm một số thứ hiện đại này bằng dùng các công cụ bằng tay cũ,” Colin Smith, giám đốc kỹ thuật và công nghệ cho Rolls-Royce, một công ty Anh sản xuất động cơ phản lực và các hệ thống động lực khác, nói. “Ngày của các nhà máy khổng lồ đầy người không còn nữa.”

Do số người trực tiếp sản xuất các thứ giảm đi, tỷ lệ chi phí lao động trong tổng chi phí sản xuất cũng sẽ giảm. Việc này sẽ khuyến khích các nhà sản xuất chuyển một số công việc quay lại các nước giàu, nhất là bởi vì các kỹ thuật chế tác mới khiến cho nó rẻ hơn và nhanh hơn để đáp ứng với sự thay đổi sở thích địa phương.

Các vật liệu được dùng để làm các thứ cũng đang thay đổi. Các composite sợi-carbon, chẳng hạn, đang thay thế thép và nhôm trong các sản phẩm từ xe đạp leo núi đến máy bay. Và đôi khi sẽ không phải là máy làm công việc chế tạo, mà là các vi sinh thể được biến đổi gen để làm nhiệm vụ đó.
 
Mọi thứ trong các nhà máy tương lai sẽ được vận hành bằng phần mềm thông minh hơn. Số hóa trong chế tác sẽ có tác động phá hủy lớn chính xác như ở các ngành khác đã được số hóa, như thiết bị văn phòng, viễn thông, nhiếp ảnh, âm nhạc, xuất bản và phim. Và các tác động sẽ không chỉ giới hạn ở các nhà chế tác lớn; quả thực, họ sẽ cần coi chừng bởi vì phần lớn cái đang đến sẽ trao quyền cho các hãng nhỏ và vừa và các nhà khởi nghiệp kinh doanh cá thể. Việc khởi đầu các sản phẩm mới sẽ trở nên dễ hơn và rẻ hơn. Các cộng đồng chào mời dịch vụ in 3D và các dịch vụ sản xuất khác mà hơi giống Facebook đang hình thành rồi trên mạng trực tuyến – một hiện tượng mới mà có thể được gọi là chế tác xã hội (social manufacturing).

Các hệ quả của tất cả những thay đổi này, báo cáo này cho rằng chẳng khác gì một cuộc cách mạng công nghiệp thứ ba. Cuộc cách mạng công nghiệp thứ nhất đã bắt đầu ở Anh vào cuối thế kỷ thứ 18 với việc cơ giới hóa ngành dệt. Trong các thập niên tiếp theo việc dùng máy để sản xuất các thứ, thay cho làm chúng bằng tay, đã lan ra khắp thế giới. Cuộc cách mạng công nghiệp thứ hai bắt đầu ở Mỹ vào đầu thế kỷ thứ 20 với dây chuyền sản xuất, mở ra thời đại sản xuất hàng loạt.

Khi việc chế tác trở thành số (digital), một sự thay đổi lớn thứ ba bây giờ đang lấy nhịp độ. Nó sẽ cho phép các thứ được sản xuất một cách kinh tế với số lượng ít hơn nhiều, một cách linh hoạt hơn và với đầu vào lao động thấp hơn rất nhiều, nhờ các vật liệu mới, các quy trình hoàn toàn mới như in 3D, các robot dễ dùng và các dịch vụ chế tác cộng tác mới sẵn có online. Chiếc đĩa (bay được liệng ra) hầu như đang quay lại chỗ ban đầu, bỏ chế tác hàng loạt và hướng nhiều hơn đến sản xuất cá nhân hóa. Và điều đó đến lượt có thể mang một số việc làm quay về các nước giàu mà họ đã đánh mất chúng từ lâu cho thế giới đang nổi lên.

Nguyễn Quang A dịch

Tác giả