Quan điểm về công nghiệp 4 0 từ góc nhìn công nghệ

Email: tonnguyentronghien@gmail.comQuan điểm về công nghiệp 4.0 từ góc nhìn công nghệ: Đánh giá dựa trên định lượng ấn phẩm khoa học Industry 4.0 from technology adoption perspective: E

Email: tonnguyentronghien@gmail.com

Quan điểm về công nghiệp 4.0 từ góc nhìn công nghệ:

Đánh giá dựa trên định lượng ấn phẩm khoa học

Industry 4.0 from technology adoption perspective: Evaluation based on bibliometrics

Tôn Nguyễn Trọng Hiền Trong Hien Ton Nguyen

(Ngày nhận bài: 27/05/2019, ngày phản biện xong: 04/06/2019, ngày chấp nhận đăng: 10/06/2019)

Tóm tắt

Mục tiêu bài viết này làm rõ khái niệm, xác định ranh giới và đặc điểm của công nghiệp 4.0 Để đạt mục tiêu này, một phương pháp nghiên cứu dựa trên phân tích các ấn phẩm khoa học (Bibliometrics) đã được áp dụng Một trong những

ưu việt của phương pháp này cho phép làm nổi bật các hướng nghiên cứu và các từ khóa quan trọng, chỉ ra giao thoa quan điểm các tác giả khác nhau Kết quả nghiên cứu cho thấy vẫn còn một sự không chắc chắn hiểu biết về công cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 Tuy nhiên, chúng tôi tin rằng với công nghệ mới nổi như Hệ thống không gian mạng thực ảo (Cyber physical system), Internet vạn vật (Internet of Things), Dữ liệu vô cùng lớn (Big data), cùng với Điện toán đám mây (Cloud computing) tạo nên nhà máy thông minh 4.0

Từ khóa: Công nghiệp 4.0, nghiên cứu định lượng, phân tích ấn phẩm khoa học.

Abstract

The objective of this article is to clarify the concept, define the boundaries and characteristics of industry 4.0 To achieve this goal, a research method based on Bibliometrics has been applied One of the advantages of this method is that it allows

to highlight research directions and keywords, indicate the views of different authors The research results show that there

is still an uncertain understanding of the industrial revolution 4.0 However, we believe that emerging technologies such

as Cyber physical system, Internet of Things, Big data, together with Cloud computing will create a smart factory 4.0.

Keywords: Industry 4.0, quantitative research, Bibliometrics.

1 Đặt vấn đề

Các ngành công nghiệp là xương sống của nền

kinh tế quốc gia, việc nắm bắt kịp thời các thành

quả của cuộc cách mạng công nghiệp có thể coi

là chìa khóa, cơ hội để tạo bước phát triển mang

tính đột phá cho nền kinh tế nước nhà Thế giới đã

trải qua những thay đổi lớn nhất trong ngành sản

xuất trong hơn 100 năm qua Ba cuộc cách mạng

công nghiệp đầu tiên xuất hiện do kết quả của cơ

giới hóa, động cơ đốt trong và công nghệ thông

tin, và chúng ta ngày nay là bắt đầu của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư, công nghiệp 4.0 Khái niệm công nghiệp 4.0 lần đầu tiên được trình bày vào năm 2011 tại hội chợ công nghiệp hàng đầu thế giới ở Đức như một đề xuất phát triển một khái niệm mới về chính sách kinh tế của Đức dựa trên các chiến lược công nghệ cao,

và nó mang lại toàn cảnh cho ngành công nghiệp

về cách các nhà sản xuất áp dụng công nghệ kỹ thuật số để tạo ra nhiều sản lượng hơn với cùng

mức đầu vào trong hoạt động sản xuất nhưng vẫn

đảm bảo về mặt chất lượng

Phân tích sử dụng tính năng Google Trends

cho thấy sự quan tâm trong lĩnh vực công nghiệp 4.0 đã trở thành một chủ đề quan tâm tìm kiếm những năm gần đây (Hình 1)

Hình 1 Xu hướng tìm kiếm “Công nghiệp 4.0” (Nguồn: Google Trends)

Biểu đồ (Hình 1) cho thấy mối quan tâm ngày

càng tăng trong nghiên cứu về công nghiệp 4.0

Thực ra không có gì đáng ngạc nhiên, vì thuật

ngữ công nghiệp 4.0 chủ yếu được sử dụng trong

khoa học phổ thông và chưa xuất hiện phổ biến

trong ấn phẩm khoa học vào những năm 2011và

2012 (Brettel et al., 2014) Sự quan tâm ngày

càng tăng được khẳng định bằng việc tăng số

lượng bài báo đề cập đến cách mạng công nghiệp

lần thứ tư sau năm 2013, điều đáng chú ý là, số

lượng bài báo được xuất bản từ năm 2015 trở đi

đã tăng mạnh

Tuy có một số lượng đáng kể các ấn phẩm

khoa học thảo luận về công nghiệp 4.0, tuy

nhiên, không có một định nghĩa chung chính thức

(Brettel et al., 2014; Mrugalska and Wyrwicka,

2017) Bidet-Mayer được trích dẫn bởi Moeuf

và công sự (2018) nghĩ rằng có hơn 100 định

nghĩa khác nhau được đề xuất về công nghiệp

4.0 Do đó, không có định nghĩa chung về công

nghiệp 4.0 và đương nhiên, không có đồng thuận

về công nghệ mới nổi để bắt đầu chuyển đổi

công nghiệp 4.0 Sự đa dạng của các định nghĩa

và phân loại được sử dụng trong ấn phẩm khoa

học cho đến nay không tương thích với nhau

Vì thế nghiên cứu này nhằm đi tìm câu trả lời

bản chất khái niệm công nghiệp 4.0 từ góc nhìn

công nghệ thông qua phương pháp định lượng ấn

phẩm khoa học Nghiên cứu hy vọng giúp doanh

nghiệp tập trung sự chú ý vào sự thay đổi chủ yếu

các tính năng và công nghệ của công nghiệp 4.0

để chuyển đổi tiềm năng từ sản xuất truyền thống sang kỹ thuật số hóa sản xuất

2 Dữ liệu & Phương pháp nghiên cứu

2.1 Phương pháp nghiên cứu

Bài viết sử dụng phương pháp phân tích dựa trên ấn phẩm khoa học (Bibliometrics) - phương pháp được xem là công cụ phân tích định lượng trực quan nhằm khám phá mối quan hệ của các bài báo khoa học (Suebsombut et al., 2017) Nguồn dữ liệu được xem là yếu tố then chốt, để đảm bảo độ tin cậy, dữ liệu tìm kiếm được thu thập dựa trên những tiêu chí sau:

- Nguồn tìm kiếm: Cơ sở dữ liệu Scopus, là

nguồn dữ liệu uy tín trong nghiên cứu khoa học

- Cú pháp tìm kiếm: “Industry 4.0 OR The

Fourth Industrial Revolution”

- Bộ lọc: Chỉ những bài báo viết bằng tiếng

Anh trong giai đoạn 2015 đến ngày 09/05/2019 được chọn Nghiên cứu bỏ qua các bài đăng trên

kỉ yếu, hội nghị, hay book chapter để đảm bảo tính khách quan và độ tin cậy

- Công cụ phân tích: ScienceScape, VOSviewer.

2.2 Kết quả thu thập dữ liệu

Kết quả khi truy vấn sau khi thỏa mãn các tiêu chí tìm kiếm cho thấy có tất cả 1,537 bài báo được xuất bản tính đến thời điểm ngày 09/05/2019 Số bài báo khoa học được xuất bản có chủ đề công

nghiệp 4.0 có xu hướng tăng mạnh Năm 2018 số

bài xuất bản gấp hơn 7,7 lần số bài báo được xuất bản vào năm 2015 theo như cơ sở dữ liệu của Scopus (Hình 2)

Hình 2 Thống kê số bài báo khoa học chủ đề “Công nghiệp 4.0” (Nguồn: Scopus)

Hình 3 Phân bố lĩnh vực chuyên nghành tạp chí thảo luận “Công nghiệp 4.0” (Nguồn: Scopus) Kết quả tìm kiếm cũng cho cho thấy công

nghiệp 4.0 được tập trung nghiên cứu ở lĩnh vực

khoa học công nghệ và quản trị kinh doanh Hơn

một nửa số kết quả tìm kiếm (50,8%) thuộc về lĩnh

vực kỹ thuật và khoa học máy tính Lĩnh vực kinh

doanh, quản trị đứng thứ 3 trong tổng số kết quả

tìm kiếm được (9,9%)

3 Thảo luận

Quan điểm về công nghiệp 4.0

Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư dựa

trên cuộc cách mạng công nghiệp thứ ba vì nó cũng

được thúc đẩy bởi công nghệ và số hóa, nhưng

điều đáng nói là nó cho phép chúng ta thay đổi

cách chúng ta giao tiếp, cách sản xuất, cách tiêu

thụ Hơn một nửa ấn phẩm khoa học thu thập được

thuộc lĩnh vực kỹ thuật và khoa học máy tính Điều

này gợi ý nghĩa cách mạng công nghiệp lần thứ tư

đề cập đến sự kết hợp của một số đổi mới công nghệ lớn, tất cả cùng phát triển và các công nghệ mới của công nghiệp 4.0 có khả năng cho phép các cách thức mới để phát triển sản phẩm, tăng cường linh hoạt sản xuất và có thể chia sẻ cơ sở hạ tầng Nhiều công nghệ hoặc phương pháp vi tính hóa có thể được sử dụng để triển khai các giải pháp công nghiệp 4.0, các công nghệ này bao gồm Cyber physical system-CPS (Hệ thống không gian mạng thực ảo), Internet of Things-IoT (Internet vạn vật), Additive manufacturing (In 3D), Big data (Dữ liệu lớn), và nhiều công nghệ khác (Xu et al., 2018) Nhưng khi nói đến công nghệ của cách mạng 4.0 thì phân loại các công nghệ vẫn chưa thống nhất, tên gọi các công nghệ giống nhau bị gọi thành tên gọi khác nhau Sử dụng công cụ ScienceScape để phân tích, chúng tôi có kết quả như sau:

Hình 4 Mô hình biểu diễn phân bố các từ khóa (keywords)

Kết quả nên được phân tích xem xét kích

thước của các vòng tròn cũng như khoảng cách

giữa chúng Những nút mạng (nodes) màu đỏ càng lớn chứng tỏ số lần lập lại của từ khóa trong cùng một bài báo càng nhiều Các nút mạng, chúng càng xuất hiện càng gần nhau thì chứng tỏ mối liên kết càng mạnh, các trục ngang

và dọc không có ý nghĩa đặc biệt, và các bản đồ

có thể được tự do xoay và lật Dễ hiểu, trung tâm của bản đồ phân bố là từ khóa “industry 4.0”, và có hơn 7,505 nút mạng vệ tinh được ghi nhận Nhưng khi phóng to bản đồ quan sát các nút mạng vệ tinh chúng tôi chỉ ghi nhận nút mạng vệ tinh “đủ lớn” và “được đặt tên” (khu vực 1, 2 trong Hình 4) Chi tiết được miêu tả thông qua Bảng 1:

Bảng 1 Thống kê tần suất xuất hiện các từ khóa

Rất nhiều nút mạng vệ tinh với tên gọi

“Manufacturing” (Sản xuất), Smart/ intelligent

factory (nhà máy thông minh), “Sustainability”

(Bền vững), “Innovation” (Đổi mới), “Supply

chain management” (Quản trị chuỗi cung ứng)

được ghi nhận Tuy nhiên, chúng tôi nhận thấy

rằng những từ khóa này không nói lên được bản

chất của công nghiệp 4.0 vì mang tính chung chung

hoặc còn đang tranh luận, đơn cử như từ khóa

“Smart factory” Roblek et al (2016); Hermann

et al (2016) xác định CPS, IoT, Cloud computing,

và smart factory là bốn thành phần của công

nghiệp 4.0 Tuy nhiên tác giả khác lại cho rằng

thuật ngữ “Smart factory” bao hàm lý thuyết về CPS, IoTs, cloud computing, artificial intelligence (trí tuệ nhân tạo) and data science (khoa học dữ liệu) (Kusiak 2017; Chen et al., 2018) Như vậy chúng tôi không ghi nhận những từ khóa này Theo kết quả phân tích, công nghiệp 4.0 được bao quanh bởi: “Internet of Things”, “Cyber physical System”, “Cloud computing”, “Big data”, v.v Tuy vậy, 3 từ khóa “Internet of Things”, “Cyber

physical system”, và “Big data” lần lượt xuất hiện

với tần suất cao nhất Liên hệ với nghiên cứu của

Muhiru và Abraham (2019), tác giả phân tích bài

báo khoa học trên cơ sở dữ liệu Web of Science

và Scopus tính đến thời điểm 10/10/2017 Các từ

khóa phổ biến nhất của công nghiệp 4.0 là: hệ thống

không gian mạng thực ảo, Internet vạn vật, sản xuất

thông minh, mô phỏng Tuy nhiên, kết quả cho ra

lại không rõ ràng, tác giả thừa nhận việc chỉ đánh

giá và phân tích các tài liệu có số lượng trích dẫn

lớn đã mang đến kết quả không rõ ràng Trước đó,

Lu (2017), tác giả cũng đọc và phân tích nội dung

của 88 bài báo khoa học, dựa trên nghiên cứu, tác

giả kết luận rằng công nghiệp 4.0 có thể được tóm

tắt ngắn gọn là một quy trình sản xuất tích hợp,

thích nghi nhanh, tự điều chỉnh, hướng dịch vụ

và tương thích, tương quan với các phương pháp

tương quan và các công nghệ tiên tiến Khái niệm

trên đã đạt được sự đồng thuận của rất nhiều nhà

khoa học Từ khái niệm trên, họ định nghĩa cách

mạng công nghiệp lần thứ 4 là sự giao tiếp giữa con

người, máy móc và cảm biến được đặc trưng bởi

sự kết hợp của CPS, IoTs, và Cloud manufacturing

(Roblek et al., 2016; Zhong et al., 2017; Trstenjak,

and Cosic, 2017; Xu et al., 2018) Công nghiệp 4.0

đang trên đường và sẽ có ảnh hưởng quan trọng đến

sự chuyển đổi hoàn toàn của ngành vì nó thể hiện

sự tiến bộ trên ba điểm: số hóa, tự động hóa, và liên

kết (Roblek et al., 2016)

Do đó, có thể thấy 2 thuật ngữ được đồng thuận

là Cyber physical system và Internet of things Sự

khác biệt nằm ở nghiên cứu so với nghiên cứu

trước đó này đó là Big data Các học giả có xu

hướng thực hiện công nghệ 4.0, chủ yếu là IoT,

CPS và Big data, thay vì điện toán đám mây Tuy

nhiên kết quả của chúng tôi đi ngược lại so với

tác giả Bài báo “From cloud computing to cloud

manufacturing” xuất bản vào năm 2012 bởi Xu

(2012) được xem là bài báo về điện toán đám

mây được trích dẫn nhiều nhất tính đến thời điểm

hiện tại với 1293 trích dẫn theo thống kê của

Google Scholar tính thời điểm 09/05/2019, đã

tạo nên xu hướng cho định nghĩa về công nghiệp 4.0 Như vậy câu hỏi đặt ra mối liên hệ giữa Big data và Cloud manufacturing là gì? Và đâu mới

là công nghệ đại diện cho công nghiệp 4.0 bên cạnh CPS và IoTs?

Chúng tôi tiến hành thay từ khóa “industry 4.0” thành từ khóa “cloud manufacturing”, và đọc kết quả bằng chương trình phân tích VOSviewer Hình 5 cho thấy sự xuất hiện của vòng tròn lớn

“cloud computing” chỉ ra rằng bản chất “cloud manufacturing” là “cloud computing” (điện toán đám mây) Vòng tròn màu đỏ cũng chỉ ra, thuật ngữ “cloud computing” thường xuất hiện nhiều nhất cùng với “Big data”, “manufacturing capability” (khả năng sản xuất), mối quan hệ tương trợ bổ sung

Hình 5 Bản đồ về sự xuất hiện của các khu vực nghiên cứu liên quan đến phạm điện toán đám mây

từ cơ sở dữ liệu Scopus

Big data và Cloud manufacturing đều là những thuật ngữ xu hướng trong lĩnh vực CNTT (công nghệ thông tin) Chúng ta có thể nghĩ rằng cả hai đều làm điều tương tự nhưng thực ra, cả hai đều

có cách thức làm việc riêng Big data đơn giản là đại diện cho các bộ dữ liệu khổng lồ, cả có cấu trúc và không cấu trúc, có thể được xử lý để trích xuất thông tin Các doanh nghiệp lưu trữ dữ liệu

sẽ phân tích dữ liệu này bằng các công cụ làm tăng kết quả và hiệu suất Trong khi đó, Cloud manufacturing không có sự khác biệt lớn so với thuật ngữ Điện toán đám mây (Cloud computing), không gì khác ngoài một loạt các máy chủ từ xa

để quản lý và xử lý khối lượng dữ liệu khổng lồ

Trong điện toán đám mây, dữ liệu không chạy

các dịch vụ trên các máy chủ cục bộ của mình mà

tất cả đều được thực hiện “trên những đám mây”

Thuật ngữ đám mây ở đây có nghĩa là mạng máy

tính để lưu trữ dữ liệu và chạy các ứng dụng Big

data được tích góp thông qua quá trình tạo ra dữ

liệu từ máy móc (IoT-enabled devices) và con

người sau đó lưu trữ trên đám mây Sự chuyển đổi

Internet của ngành công nghiệp kỹ thuật số vẫn

đang được tiến hành, nhưng trí tuệ nhân tạo, dữ

liệu lớn, hay điện toán đám mây cho thấy sự chắc

chắn của một vòng mới của cuộc cách mạng kỹ

thuật số không thể tách rời Nền công nghiệp 4.0

về cơ bản nhằm xây dựng một mạng lưới trong

số các máy móc để làm cho chúng giao tiếp với

nhau, mục đích này chủ yếu có thể đạt được với

sự trợ giúp của mạng internet và máy tính Đó là

lý do tại sao hầu hết các ấn phẩm được phân tích

có liên quan đến khu vực kỹ thuật (31.4%) và

nghiên cứu khoa học máy tính (19.4%)

4 Kết luận

Trong bài viết này, phương pháp phân tích ấn

phẩm khoa học (Bibliometric) đã được tiến hành

nhằm khám phá quan điểm về công nghiệp 4.0

thông qua góc nhìn công nghệ Kết quả từ phân

tích này cho thấy mối liên hệ gần giữa các chủ

đề được thảo luận trong tài liệu, điều đó có nghĩa

là, mặc dù có sự khác biệt giải quyết vấn đề công

nghiệp 4.0, các yếu tố chính được các nhà nghiên

cứu đưa ra là gần như nhau

Mô hình hóa từ khóa phổ biến trong nền công

nghiệp 4.0 đã được trình bày Từ khóa phổ biến

nhất là: Cyber physical system-CPS (Hệ thống

không gian mạng thực ảo), Internet of Things-IoT

(Internet vạn vật), và Big data (Dữ liệu vô cùng lớn)

Tuy có nghiên cứu cho rằng Điện toán đám mây

(Cloud computing) đại điện cho cách mạng công

nghiệp 4.0, chúng tôi cho rằng chúng hoàn tự trị và

bổ sung cho nhau Từ đó chúng tôi định nghĩa rằng,

các máy móc và sản phẩm thông minh có thể giao

tiếp và đàm phán với nhau để tự cấu hình lại để sản

xuất linh hoạt nhiều loại sản phẩm Dữ liệu khổng

lồ có thể được thu thập từ các tạo phẩm thông minh

và được chuyển lên đám mây tạo nên cơ chế hoạt động của nhà máy thông minh 4.0

Định hướng nghiên cứu tiếp theo, bên cạnh nghiên cứu lý thuyết, trong tương lai, cần có nghiên cứu thực nghiệm xác định công nghệ đang được sử dụng thực tế tại doanh nghiệp Cần xác định công nghệ 4.0 áp dụng từng ngành khác nhau để có cái nhìn sâu sắc đối với việc áp dụng

và thực hiện trong bối cảnh cách mạng công nghiệp 4.0 cũng như để có định hướng chiến lược phát triển hạ tầng cho phù hợp

Tài liệu tham khảo

[1] Brettel, M., Friederichsen, N., Keller, M., and Rosenberg, M (2014) How Virtualization, Decentralization and Network Building Change the Manufacturing Landscape: An Industry 4.0

Perspective International Journal of Information and Communication Engineering, 8(1), pp 37- 44.

[2] Chen, B., Wan, J., Shu, L., Li, P., Mukherjee, M and Yin, B (2018) Smart Factory of Industry 4.0: Key Technologies, Application Case, and

Challenges IEEE Access, 6, pp.6505-6519.

[3] Kusiak, A (2017) Smart manufacturing International

Journal of Production Research, 56(1-2), pp.508-517.

[4] Moeuf, A., Pellerin, R., Lamouri, S., Tamayo-Giraldo, S., & Barbaray, R (2018) The industrial

management of SMEs in the era of Industry 4.0 International Journal of Production Research, 56(3),

1118-1136.

[5] Mrugalska, B and Wyrwicka, M (2017) Towards

Lean Production in Industry 4.0 Procedia Engineering, 182, pp.466-473.

[6] Muhuri, P., Shukla, A., & Abraham, A (2019) Industry 4.0: A bibliometric analysis and detailed

overview Engineering Applications Of Artificial Intelligence, 78, 218-235

[7] Roblek, V., Meško, M and Krapež, A (2016) A

Complex View of Industry 4.0 SAGE Open, 6(2),

p.215824401665398.

[8] Suebsombut, P., Sekhari, A., Sureepong, P., Ueasangkomsate, P., & Bouras, A (2017) The using of bibliometric analysis to classify trends and

future directions on “smart farm” 2017 International Conference On Digital Arts, Media And Technology

(ICDAMT)

[9] Xu, L., Xu, E and Li, L (2018) Industry 4.0: state

of the art and future trends International Journal of Production Research, 56(8), pp.2941-2962.