AUTOMATION PYRAMID: MÔ HÌNH GIÚP LÃNH ĐẠO KIỂM SOÁT RỦI RO VẬN HÀNH

Trong bối cảnh kinh doanh ngày càng cạnh tranh và phức tạp, việc áp dụng Automation Pyramid trở thành một công cụ mạnh mẽ giúp lãnh đạo kiểm soát rủi ro vận hành, tối ưu hóa quy trình và tăng cường hiệu quả hoạt động. Cùng HBR khám phá cách mô hình này có thể mang lại những lợi ích đáng kể cho doanh nghiệp trong việc chuyển đổi số và tối ưu hóa quản lý.

Nội dung chính của bài:

• Lợi ích khi áp dụng Automation Pyramid: Từ tối ưu hóa quy trình sản xuất, tăng hiệu suất, giảm chi phí đến cải thiện khả năng ra quyết định.
• 5 cấp độ tự động hóa trong mô hình: Chi tiết các cấp độ tự động hóa, từ quy trình sản xuất đến kế hoạch kinh doanh.
• Các bước triển khai mô hình Automation Pyramid: Các bước quan trọng từ xác định mục tiêu đến tối ưu hóa liên tục.
• Thách thức khi triển khai Automation Pyramid: Những vấn đề doanh nghiệp có thể gặp phải nếu triển khai không đồng bộ hoặc không đúng cách.

1. Automation Pyramid là gì?

Automation Pyramid (Kim tự tháp tự động hóa) là mô hình trực quan giúp thể hiện các cấp độ tự động hóa trong doanh nghiệp hoặc nhà máy.

Mô hình kim tự tháp tự động hóa lần đầu được giới thiệu vào năm 1995 trong bộ tiêu chuẩn ISA-95 của Hiệp hội Tự động hóa Quốc tế (ISA) tại Hoa Kỳ, sau đó được tiếp nối bởi bộ tiêu chuẩn IEC 62264 của IEC. Kể từ đó, mô hình này đã trở thành một tiêu chuẩn quan trọng để đo lường tiến trình tự động hóa của bất kỳ doanh nghiệp nào.

Automation Pyramid phân chia các cấp độ tự động hóa của doanh nghiệp dựa trên công nghệ và phần mềm sử dụng. Mô hình này giúp doanh nghiệp tự đánh giá mức độ tự động hóa hiện tại và xây dựng kế hoạch triển khai các cấp độ tự động hóa cao hơn. Hiện nay, mô hình này đang được áp dụng rộng rãi trong ngành sản xuất để xây dựng các nhà máy thông minh.

2. Lợi ích của việc áp dụng Automation Pyramid trong doanh nghiệp

Áp dụng mô hình Automation Pyramid trong doanh nghiệp không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất mà còn mang lại nhiều lợi ích đáng kể cho việc quản lý và vận hành. Dưới đây là một số lợi ích chính khi triển khai mô hình này:

• Tối ưu hóa quy trình sản xuất:  Mô hình giúp phân chia các cấp độ tự động hóa từ hiện trường đến quản lý, giúp tối ưu hóa từng bước trong quy trình sản xuất. Việc kết nối các cấp độ này giúp giảm thiểu sai sót và cải thiện năng suất sản xuất.
• Tăng hiệu suất và giảm chi phí: Tự động hóa giúp giảm thiểu sự can thiệp thủ công, tiết kiệm thời gian và chi phí lao động. Các hệ thống tự động có thể hoạt động liên tục, không gián đoạn, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm chi phí vận hành.
• Cải thiện khả năng ra quyết định: Dữ liệu từ các cấp độ tự động hóa được thu thập và phân tích một cách chính xác và kịp thời. Điều này giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định tốt hơn và nhanh chóng hơn, từ đó tối ưu hóa quy trình và điều chỉnh sản xuất phù hợp.
• Nâng cao chất lượng sản phẩm: Mô hình Automation Pyramid giúp giám sát chất lượng sản phẩm theo thời gian thực. Nhờ đó, doanh nghiệp có thể phát hiện và xử lý các lỗi sớm, đảm bảo sản phẩm luôn đạt tiêu chuẩn trước khi đưa ra thị trường.
• Tăng cường lợi thế cạnh tranh: Việc áp dụng tự động hóa và số hóa trong mọi cấp độ giúp doanh nghiệp trở nên linh hoạt và sáng tạo hơn. Mô hình này giúp doanh nghiệp nhanh chóng đáp ứng thay đổi của thị trường và nhu cầu khách hàng, từ đó tạo ra lợi thế cạnh tranh mạnh mẽ.

3. 5 cấp độ tự động hóa sản xuất trong Automation Pyramid

Để đạt được hiệu quả tối đa từ Automation Pyramid, doanh nghiệp cần hiểu rõ các cấp độ tự động hóa trong sản xuất. Dưới đây là 5 cấp độ tự động hóa mà các doanh nghiệp có thể triển khai để tối ưu hóa quy trình sản xuất:

• Cấp độ 0 - Cấp độ hiện trường / Quy trình sản xuất
• Cấp độ 1 - Cấp độ điều khiển / Cảm biến và thao tác
• Cấp độ 2 – Cấp độ theo dõi và giám sát (SCADA)
• Cấp độ 3 – Quản lý và vận hành sản xuất (MES)
• Cấp độ 4 - Lập kế hoạch kinh doanh và ra quyết định (ERP)

3.1. Cấp độ 0 - Cấp độ hiện trường / Quy trình sản xuất

Cấp độ này liên quan đến các thiết bị và cảm biến hoạt động trực tiếp tại hiện trường hoặc trên sàn sản xuất. Đây là nơi công việc thực tế được thực hiện và giám sát.

Các thiết bị chính

• Động cơ điện: Dùng để điều khiển chuyển động của máy móc.
• Bộ truyền động thủy lực và khí nén: Giúp di chuyển máy móc và các thiết bị khác.
• Cảm biến: Ví dụ như cảm biến nhiệt độ, quang học và áp suất giúp theo dõi các yếu tố môi trường.
• Công tắc: Ví dụ như công tắc khoảng cách và công tắc quang điện, giúp phát hiện chuyển động của vật liệu.

Cách hoạt động

• Các thiết bị đầu cuối như cảm biến và bộ truyền động được kết nối với Bộ điều khiển logic lập trình (PLC) thông qua bus trường.
• Giao tiếp giữa các thiết bị này và PLC thường là kết nối điểm-tới-kết nối điểm.

Mạng và giao tiếp

• Mạng có dây và không dây đều được sử dụng để truyền tải thông tin.
• PLC không chỉ điều khiển mà còn có khả năng chẩn đoán và cấu hình các thành phần khác trong hệ thống.

Nguồn điện và bảo mật

• Nguồn điện: Các thiết bị ở các cấp độ khác nhau yêu cầu các nguồn điện khác nhau, ví dụ như PLC sử dụng 24V DC, trong khi các động cơ lớn cần nguồn AC một pha hoặc ba pha.
• Bảo mật phần mềm: Các phần mềm điều khiển PLC cần được bảo vệ, vì chúng có thể bị thay đổi hoặc hỏng nếu không có biện pháp bảo mật đúng đắn.

Hệ thống điện và an ninh: Cung cấp điện công nghiệp và bảo vệ hệ thống là yếu tố quan trọng đểđảm bảo quy trình hoạt động ổn định, tránh gián đoạn.

3.2. Cấp độ 1 - Cấp độ điều khiển / Cảm biến và thao tác

Cấp độ điều khiển bao gồm các thiết bị như PC, PLC hoặc PID, kết nối với thiết bị ở cấp độ hiện trường. Chúng liên tục nhận dữ liệu đầu vào từ các thiết bị này và sử dụng thông tin đó để điều khiển quá trình sản xuất.

Chức năng của cấp độ điều khiển

• Ở cấp độ này, doanh nghiệp có thể kiểm soát và thao tác các thiết bị thực hiện công việc vật lý tại cấp độ hiện trường.
• Các thiết bị này nhận thông tin từ cảm biến, công tắc và các thiết bị đầu vào khác, sau đó đưa ra quyết định về việc kích hoạt đầu ra nào để thực hiện nhiệm vụ đã được lập trình.

Cấu trúc của PLC

• PLC là thiết bị chính ở cấp độ điều khiển, chứa bộ xử lý, bộ nhớ để lưu trữ chương trình và dữ liệu cần thiết.
• PLC còn có các mô-đun đầu vào và đầu ra, cho phép nó giao tiếp với các thiết bị khác trong hệ thống.

Các chức năng và giao tiếp

• Cấp độ điều khiển là nơi tất cả các chương trình tự động hóa được thực thi.
• PLC cung cấp khả năng tính toán thời gian thực, giúp hệ thống vận hành chính xác và hiệu quả.
• PLC thường sử dụng vi điều khiển 16 bit hoặc 32 bit và chạy trên hệ điều hành đặc biệt để đáp ứng yêu cầu thời gian thực.
• PLC có thể giao tiếp với các thiết bị I/O và sử dụng các giao thức truyền thông khác nhau, chẳng hạn như CAN (Controller Area Network).

3.3. Cấp độ 2 – Cấp độ theo dõi và giám sát (SCADA)

Cấp độ này nằm giữa IT (Công nghệ thông tin) và OT (Công nghệ vận hành), đóng vai trò kết nối giữa hai lĩnh vực này.

Chức năng của SCADA

• SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) là hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu được sử dụng ở cấp độ này.
• Dữ liệu quy trình được giám sát thông qua giao diện người dùng và được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu.
• Cấp độ này kết hợp các tính năng của cấp độ hiện trường và cấp độ điều khiển, giúp truy cập và vận hành nhiều máy cùng lúc.

Các tính năng và giao tiếp của SCADA

• SCADA cho phép nhân viên điều hành theo dõi các thông số quan trọng như dữ liệu từ cảm biến, trạng thái thiết bị, và hoạt động của hệ thống một cách hiệu quả từ xa.
• Giao diện người-máy (HMI - Human-Machine Interface) giúp dễ dàng giám sát và kiểm soát các quy trình.
• SCADA cũng có khả năng gửi và nhận thông tin từ hệ thống MES (Manufacturing Execution System) hoặc ERP (Enterprise Resource Planning) ở tầng trên, hỗ trợ việc quản lý và điều phối các hoạt động sản xuất.

3.4. Cấp độ 3 – Quản lý và vận hành sản xuất (MES)

Trong khi các cấp độ trước chủ yếu liên quan đến các chức năng sản xuất, thì ở cấp độ này, thêm vào đó là chức năng quản lý. Tại cấp độ này, dữ liệu được tính toán theo giờ, phút, giây để đảm bảo độ chính xác cao trong quản lý.

Chức năng của MES:

• MES (Manufacturing Execution System) là hệ thống điều hành và thực thi sản xuất, giúp giám sát toàn bộ quy trình sản xuất trong nhà máy.
• Hệ thống này thu thập dữ liệu từ quá trình sản xuất, bao gồm quản lý truy xuất nguồn gốc, quản lý chất lượng, quản lý quy trình vận hành và các hoạt động khác của nhà máy.
• MES giúp nhà điều hành nắm rõ và tối ưu hóa mọi hoạt động sản xuất, từ đó nâng cao hiệu quả.

Cách hoạt động của MES

• MES kết nối giữa hoạt động sản xuất và các hệ thống quản lý doanh nghiệp bằng cách lấy dữ liệu trực tiếp từ máy móc.
• Sau khi xử lý, dữ liệu sẽ được truyền đến đội ngũ quản lý sản xuất, quản lý chất lượng và công nhân vận hành máy.
• MES giúp doanh nghiệp cập nhật hoạt động sản xuất tức thời, thúc đẩy quá trình kiểm tra sản phẩm, tối ưu hóa nguồn lực và quản lý chất lượng theo thời gian thực.

3.5. Cấp độ 4 - Lập kế hoạch kinh doanh và ra quyết định (ERP)

Đỉnh cao của kim tự tháp tự động hóa là cấp độ quản lý hay cấp độ doanh nghiệp. Ở tầng này, ERP (Enterprise Resource Planning) cung cấp tất cả các thông tin tổng quan về hoạt động của nhà máy, từ đó giúp doanh nghiệp đưa ra quyết định và lập kế hoạch kinh doanh.

Chức năng của ERP:

• ERP là phần mềm hoạch định nguồn lực doanh nghiệp, giúp giám sát toàn bộ các cấp độ hoạt động trong doanh nghiệp, từ sản xuất, nhập hàng, bán hàng, đến quản lý tài chính và nhân sự.
• ERP giúp cải thiện hiệu suất làm việc và đảm bảo tính minh bạch trong doanh nghiệp.

Ứng dụng của ERP trong doanh nghiệp: Thông tin do ERP cung cấp có thể được sử dụng bởi nhiều bộ phận khác nhau trong doanh nghiệp.

• Bộ phận tài chính/kế toán có thể sử dụng thông tin này để tính toán chi phí.
• Bộ phận R&D có thể dùng để thiết kế và bổ sung tính năng cho sản phẩm.
• Bộ phận chăm sóc khách hàng có thể áp dụng thông tin vào công việc lắp đặt và bảo trì sản phẩm.

4. Các bước triển khai Automation Pyramid trong doanh nghiệp

Để triển khai Automation Pyramid thành công, doanh nghiệp cần thực hiện từng bước một cách có hệ thống, đảm bảo tính đồng bộ và tối ưu hóa quy trình. Dưới đây là các bước quan trọng trong việc áp dụng mô hình này.

• Xác định mục tiêu và quy trình cần tự động hóa
• Chọn công cụ tự động hóa phù hợp
• Triển khai tự động hóa theo mô hình Pyramid
• Đào tạo và thay đổi văn hóa doanh nghiệp
• Theo dõi và tối ưu hóa liên tục

4.1. Xác định mục tiêu và quy trình cần tự động hóa

Để triển khai tự động hóa hiệu quả, doanh nghiệp cần phải hiểu rõ mục tiêu và những quy trình nào cần tự động hóa. Các bước trong giai đoạn này bao gồm:

• Đặt mục tiêu rõ ràng: Doanh nghiệp cần xác định mục tiêu tự động hóa là gì, ví dụ như giảm chi phí vận hành, nâng cao năng suất làm việc, cải thiện chất lượng dịch vụ khách hàng, hoặc tăng trưởng doanh thu. Việc này giúp xác định rõ định hướng và ưu tiên các quy trình cần tự động hóa.
• Phân tích quy trình hiện tại: Lập danh sách các quy trình trong doanh nghiệp và phân tích xem quy trình nào có thể được tự động hóa. Quy trình cần được xem xét có thể là các nhiệm vụ lặp đi lặp lại, tốn thời gian hoặc dễ gặp sai sót do con người.
• Đánh giá khả năng tự động hóa: Tìm hiểu kỹ về các quy trình và xác định xem chúng có đủ tiềm năng để tự động hóa hay không. Chỉ những quy trình có tính chất lặp lại, dễ đoán trước hoặc không yêu cầu sự can thiệp sáng tạo sẽ phù hợp để tự động hóa.

4.2. Chọn công cụ tự động hóa phù hợp

Lựa chọn công cụ tự động hóa là bước quan trọng để triển khai thành công Automation Pyramid. Các công cụ phổ biến có thể sử dụng gồm:

• Phần mềm quản lý quy trình doanh nghiệp (BPM): Các phần mềm như Zoho Creator, Monday.com, hay Bizagi giúp quản lý và tự động hóa các quy trình công việc trong doanh nghiệp. Đây là các công cụ dễ triển khai và có thể liên kết các bộ phận khác nhau trong doanh nghiệp.
• Robotic Process Automation (RPA): Công nghệ RPA (như UiPath, Automation Anywhere, Blue Prism) có thể tự động hóa các nhiệm vụ thủ công, lặp đi lặp lại như nhập liệu, xử lý dữ liệu hoặc kiểm tra thông tin. Đây là công cụ lý tưởng cho các tác vụ đơn giản nhưng tốn thời gian.
• AI và Machine Learning: Công nghệ AI giúp tự động hóa các quy trình phức tạp như phân tích dữ liệu khách hàng, dự báo nhu cầu thị trường, hoặc tối ưu hóa chiến lược marketing. Các công cụ như IBM Watson, Microsoft Azure AI, hoặc Google Cloud AI có thể được tích hợp vào quy trình doanh nghiệp để tối ưu hóa hiệu quả

4.3. Triển khai tự động hóa theo mô hình Pyramid

Để triển khai Automation Pyramid hiệu quả, doanh nghiệp cần thực hiện 5 lớp tự động hóa từ cơ bản đến chiến lược:

• Lớp 0: Tự động hóa nhiệm vụ cơ bản – Tự động hóa các tác vụ lặp đi lặp lại như nhập liệu và xử lý đơn hàng bằng công cụ RPA (UiPath, Blue Prism).
• Lớp 1: Tự động hóa quy trình công việc – Tự động hóa các quy trình giữa các phòng ban như duyệt đơn và phân bổ tài nguyên, sử dụng công cụ ERP (SAP, Oracle) và BPM (Bizagi).
• Lớp 2: Tự động hóa với phân tích dữ liệu – Sử dụng phân tích dữ liệu để tối ưu hóa chiến lược marketing và dự báo nhu cầu, với các công cụ BI (Power BI, Tableau) và AI.
• Lớp 3: Tự động hóa quyết định chiến lược – Tự động hóa các quyết định chiến lược như dự báo tài chính và chiến lược sản phẩm, dựa trên công nghệ AI (IBM Watson, Google AI).
• Lớp 4: Tự động hóa toàn diện và tích hợp – Tích hợp tất cả các công cụ tự động hóa vào một hệ thống doanh nghiệp hoàn chỉnh, bao gồm CRM, ERP, AI và RPA.

Việc triển khai từng lớp tự động hóa này giúp doanh nghiệp nâng cao hiệu quả công việc, giảm chi phí và tối ưu hóa quy trình toàn diện.

4.4. Đào tạo và thay đổi văn hóa doanh nghiệp

Để các công cụ tự động hóa hoạt động hiệu quả, doanh nghiệp cần đầu tư vào việc đào tạo nhân viên và thay đổi văn hóa làm việc:

• Đào tạo về công nghệ: Cung cấp các khóa đào tạo cho nhân viên để họ có thể sử dụng các công cụ tự động hóa một cách hiệu quả. Việc này giúp nhân viên làm quen với công nghệ mới, tăng cường kỹ năng và giảm bớt sự lạ lẫm khi chuyển đổi sang môi trường tự động hóa.
• Thay đổi tư duy và quy trình làm việc: Xây dựng một văn hóa đổi mới, khuyến khích nhân viên tham gia vào việc cải tiến các quy trình và đóng góp ý tưởng tự động hóa. Điều này giúp doanh nghiệp tối ưu hóa quy trình và tăng khả năng sáng tạo trong công việc.
• Đảm bảo sự hỗ trợ và lãnh đạo mạnh mẽ: Lãnh đạo cần tạo ra môi trường động viên nhân viên thay đổi và áp dụng tự động hóa. Các lãnh đạo cần làm gương, khuyến khích các sáng kiến và cải tiến quy trình.

  

4.5. Theo dõi và tối ưu hóa liên tục

Sau khi triển khai, doanh nghiệp cần phải theo dõi và tối ưu hóa các quy trình tự động hóa:

• Đo lường hiệu suất: Sử dụng các chỉ số KPIs (chỉ số hiệu suất) để theo dõi hiệu quả của các quy trình tự động hóa. Ví dụ: theo dõi thời gian xử lý đơn hàng, tỷ lệ chuyển đổi khách hàng, hoặc mức độ hài lòng của khách hàng.
• Kiểm tra và cải tiến quy trình định kỳ: Cần theo dõi và kiểm tra lại các quy trình tự động hóa để đảm bảo rằng chúng vẫn hoạt động hiệu quả. Nếu cần, phải tối ưu hóa quy trình bằng cách áp dụng công nghệ mới hoặc điều chỉnh quy trình cho phù hợp với nhu cầu thay đổi.
• Cải tiến liên tục: Hãy luôn tìm cách cải tiến các quy trình tự động hóa để tăng hiệu quả và giảm chi phí. Các doanh nghiệp nên duy trì một môi trường cải tiến không ngừng để tự động hóa luôn ở mức hiệu quả cao nhất.

5. Những thách thức khi triển khai Automation Pyramid

Mô hình Automation Pyramid đang được nhiều doanh nghiệp áp dụng để tối ưu hóa quy trình tự động hóa. Tuy nhiên, nếu không triển khai đúng cách, theo trình tự hợp lý và đảm bảo sự đồng bộ giữa các phần mềm trong một hệ thống giám sát chung, doanh nghiệp có thể gặp phải các thách thức sau:

• Vấn đề kết nối phần mềm: Các phần mềm triển khai sau không thể kết nối hoặc giao tiếp hiệu quả với những phần mềm đã triển khai trước đó, dẫn đến việc phải can thiệp thủ công hoặc sử dụng phần mềm trung gian không tối ưu.
• Quá tải thông tin: Thông tin có thể bị xử lý quá mức, ví dụ như KPI được tính toán nhiều lần không cần thiết, gây lãng phí tài nguyên và thời gian.
• Phân tách dữ liệu: Dữ liệu chỉ được lưu trữ ở một số bộ phận cụ thể, thiếu tính đồng bộ và khả năng chia sẻ giữa các phòng ban, ảnh hưởng đến hiệu quả quyết định.
• Yêu cầu về luồng dữ liệu nhanh: Cần có luồng dữ liệu nhanh và thường xuyên (trong thời gian thực) để đưa ra các quyết định kịp thời, nhưng nếu hệ thống không đồng bộ, điều này sẽ không thể thực hiện hiệu quả.

Việc thiếu sự đồng bộ và triển khai không đúng cách sẽ làm giảm hiệu quả của việc áp dụng Automation Pyramid, dẫn đến khó khăn trong việc tối ưu hóa các quy trình và đạt được mục tiêu tự động hóa.

Mô hình Automation Pyramid giúp doanh nghiệp tối ưu hóa quy trình, giảm chi phí và tăng hiệu quả vận hành. Khi triển khai đúng cách, mô hình này cải thiện chất lượng sản phẩm, nâng cao khả năng ra quyết định và tạo lợi thế cạnh tranh. Tuy nhiên, để thành công, doanh nghiệp cần đảm bảo sự đồng bộ trong triển khai, đầu tư vào công nghệ và tối ưu hóa quy trình liên tục.