R&D | NPD

Xu hướng thiết kế và phát triển sản phẩm P5

Bài viết này được trích từ bộ sách “Thiết kế và phát triển sản phẩm” nhằm chia sẻ kiến thức về Thiết kế, Nghiên cứu & Phát triển tới cộng đồng. Nội dung các bài viết chỉ dừng ở mức cơ bản, các bài chuyên sâu hơn xin xem ở link https://meslab.vn/rdi

Đối với các khách hàng đã mua sách cũ, MES LAB có chương trình hoàn tiền mua sách khi đặt mua tài liệu mới. Chi tiết xin xem tại https://meslab.vn/rdi-toolkit

Product Lifecycle Management

Product Lifecycle Management (PLM – được hiểu là “quản lý vòng đời sản phẩm”) là hướng tiếp cận mới với Phát triển sản phẩm trong hơn chục năm trở lại đây. Khác với quan điểm truyền thống, vốn coi việc làm sản phẩm của doanh nghiệp chỉ bắt đầu từ khâu thiết kế đến khâu chế tạo, PLM coi dự án sản phẩm bắt đầu từ lúc doanh nghiệp nhận thức được cơ hội, có ý tưởng cho đến khi thiết kế, chế tạo sản phẩm, bán cho khách hàng, hỗ trợ khách hàng sử dụng sản phẩm đến tận lúc sản phẩm “nghỉ hưu” và được tái chế hoặc tiêu hủy. Như vậy, phạm vi của PLM bao trùm hết cả vòng đời sản phẩm, từ khi “thai nghén” đến lúc sản phẩm không còn phục vụ người dùng nữa. Bên cạnh đó, PLM còn khác biệt ở chỗ, nó tạo ra kênh trao đổi thông tin thông suốt giữa các bộ phận chức năng khác nhau của doanh nghiệp liên quan đến dự án sản phẩm. Việc này làm cho sự liên kết chặt chẽ hơn, thông tin trong suốt hơn và đẩy nhanh tốc độ của dự án. PLM có ưu điểm của cả hình thái tổ chức theo chức năng và theo dự án. Phần viết dưới tóm lược và biên soạn dựa trên khung kiến thức từ sách “Product Lifecycle Management” của Michael Grieves.

Ấn tượng đầu tiên về PLM

Nói một cách ngắn gọn, PLM là làn sóng mới trong sản xuất. Nó nhận được sự quan tâm chú ý đặc biệt trong khoảng hơn chục năm trở lại đây. PLM là hệ quả trực tiếp của tư duy tinh gọn, tiết kiệm và tối ưu trong sản xuất. Tuy nhiên, khác với Sản xuất tinh gọn (Lean Manufacturing), PLM áp dụng triết lý của mình trong toàn bộ vòng đời của sản phẩm từ khâu thiết kế, phát triển, chế tạo, sử dụng cho đến khi tiêu hủy sản phẩm (kết thúc vòng đời).

PLM được ứng dụng đầu tiên ở các ngành công nghiệp có sản phẩm gồm nhiều chi tiết phức tạp (công nghiệp ô tô, công nghiệp hàng không) hoặc các ngành có yêu cầu sự quản lý tốt hơn (công nghiệp điện tử). Từ những thành công bước đầu, PLM giờ đây đã lan sang các ngành khác: Sản xuất hàng tiêu dùng, hàng công nghiệp, thiết bị y tế, dược phẩm.

PLM được chào đón nồng nhiệt ở khắp nơi trên thế giới. Châu Âu, Mỹ và các nước công nghiệp phát triển ở châu Á như Nhật Bản, Hàn Quốc là những nơi đầu tiên ứng dụng PLM. Các nơi khác   như Malaysia, Ấn Độ, Trung Quốc cũng đang tiếp cận nhanh với PLM và đóng góp đáng kể cho sự phát triển của lĩnh vực này.Ở Việt Nam, PLM vẫn còn là một khái niệm tương đối xa lạ. Đến thời điểm cuối năm 2013, mặc dù đã có một số công ty Việt Nam giới thiệu các hệ thống PLM vào thị trường, nhìn chung nhận    thức của doanh nghiệp về PLM vẫn rất hạn chế.

PLM là tầm cao mới của tư duy Tinh gọn

Chúng ta đã từng được biết đến Tư duy tinh gọn thông qua khái niệm về Sản xuất tinh gọn. Sản xuất tinh gọn, nói một cách đơn giản, là triết lý sản xuất mà trong đó, người kỹ sư tìm ra những khâu gây lãng phí hay kém hiệu quả trên toàn dây chuyền sản xuất sản phẩm để từ đó loại bỏ các khâu này, thay bằng các cấu trúc mới hiệu quả hơn, tiết kiệm hơn.

Những thao tác này của người kỹ sư thường đòi hỏi thử và sai nhiều lần (trên các mô hình mà anh ta đưa ra) cho đến khi tìm được mô hình tốt nhất, tiết kiệm nhất. Quá trình này diễn ra ngay trên dây chuyền sản xuất đang vận hành và do đó, Sản xuất tinh gọn vẫn tốn thời gian và vẫn tồn tại lãng phí cũng như sự kém hiệu quả.

PLM đi xa hơn bằng cách chia sẻ thông tin sản phẩm, sử dụng sức mạnh của Công nghệ thông tin để lập ra các quy trình, mô phỏng các điều kiện sản xuất khác nhau trên máy tính với tốc độ cao, giúp loại trừ những yếu tố gây lãng phí và kém quả ngay từ khi quá trình sản xuất chưa bắt đầu. Nhờ các phần mềm, PLM có thể thử nghiệm nhanh chóng các quy trình sản xuất khác nhau để tìm ra và áp dụng quy trình sản xuất tốt nhất.

Hơn thế nữa, PLM còn áp dụng triết lý của mình cho toàn vòng đời của sản phẩm (không chỉ có khâu chế tạo) ở quy mô rộng khắp các phòng ban của doanh nghiệp. PLM thúc đẩy sự chia sẻ thông tin sản phẩm bên trong doanh nghiệp và cả bên ngoài doanh nghiệp – với các nhà cung cấp và đối tác. Điều này giúp doanh nghiệp tổ chức tốt hơn và đem lại hiệu quả kinh tế từ việc tối ưu hóa quản lý sản phẩmVì thế, người ta nói rằng PLM đã đưa tư duy Tinh gọn lên một tầm cao mới

Những tiền đề của PLM

PLM xuất hiện do có những tiền đề sau đây:

Nhu cầu sử dụng Tin học để giảm thiểu sự lãng phí về thời gian, năng lượng và vật liệu (đồng nghĩa với tiền bạc). Như trên đã nói, trong sản xuất luôn xuất hiện sự chưa hợp lý, kém hiệu quả. Những điều này gây ra lãng phí về thời gian, năng lượng và vật liệu, dẫn đến lãng phí tiền bạc của doanh nghiệp. Người ta thấy rằng, thử nghiệm trên máy tính – sử dụng các BIT thông tin – rẻ hơn hẳn việc thử nghiệm trên dây chuyển sản xuất thực vì vật liệu, năng lượng không bị tiêu hao cũng như dây chuyền sản xuất không cần phải dừng hoạt động, không có khái niệm phế phẩm…Vì nhu cầu này, những hệ thống như PLM – có thể giúp thử nghiệm những mô hình sản xuất ảo – rất được quan tâm.

Ứng dụng hệ thống PLM có thể giúp thử nghiệm và rút ra quy trình tối ưu trước khi đưa vào sản xuất thật. Điều này giúp cho doanh nghiệp đạt được mức sản xuất chi phí thấp ngay lập tức mà không cần phải trải qua giai đoạn sản xuất với chi phí cao.

Sự phát triển của ngành Công nghệ thông tin là nền tảng cho PLM. PLM không thể được áp dụng hiệu quả nếu thiếu hạ tầng công nghệ thông tin. Bản thân PLM là một tổ hợp các phần mềm, các giao thức hỗ trợ việc trao đổi thông tin sản phẩm, hợp tác giữa các phòng ban trong doanh nghiệp và giữa doanh nghiệp với các nhà cung cấp, đối tác.

Các hệ thống phần mềm PLM phải vận hành, lưu trữ các cơ sở dữ liệu khổng lồ về sản phẩm, chúng cũng cần chạy các ứng dụng tính toán, tối ưu trên các số liệu đó và chúng đòi hỏi băng thông internet lớn để truyền các dữ liệu trên toàn hệ thống.

PLM yêu cầy các cấu hình phần cứng cao nhất về cả năng lực xử lý tính toán, xử lý và hiển thị đồ họa. Nó cũng yêu cầu khả năng lưu trữ lớn, bền vững và đường truyền dữ liệu tốc độ cao. Nhiều hệ thống PLM yêu cầu hạ tầng phần mềm (hệ điều hành, hệ thống framework nền…) rất phức tạp.

Vì lý do đó, PLM chỉ có thể sẵn sàng trong thời đại CNTT phát triển như ngày nay.

Nhu cầu “ảo hóa” các vật thể vật lý là một động lực khác của PLM. Thực ra, “ảo hóa” đã có từ lâu. Ví dụ điển hình của ảo hóa là việc bạn tưởng tượng ra chiếc ly cafe trong đầu mình, bạn có thể hình dung về hình dáng, màu sắc,…của nó, thậm chí còn có thể “mô phỏng” chuyển động của nó bằng cách tưởng tượng nó sẽ xoay, rơi, vỡ…như thế nào.

Nhưng sự ảo hóa bên trên của bạn có 2 điểm hạn chế: (i) Bạn chỉ có thể tưởng tượng ra các vật thể đơn giản như chiếc cốc, bạn không thể “ảo hóa” các hệ thống phức tạp như hệ thống bên trong xe ô tô hay máy bay và (ii) Bạn không thể chia sẻ chính xác sự “ảo hóa” trong đầu bạn với người khác vì mỗi người sẽ hiểu theo một cách khác nhau.

Sự “ảo hóa” để lưu trữ và chia sẻ được thì cần được chuyển qua các dạng bản ghi. Loại bản ghi từ lâu đã được dùng là các mô hình vật lý (đất sét, gỗ, kim loại…), các bản vẽ, gần đây là các mô hình CAD 2D và 3D, gần hơn nữa là các mô hình có kèm theo mô phỏng trên phần mềm…

Sự “ảo hóa” ngày càng hiện đại sẽ thúc đẩy việc chia sẻ thông tin sản phẩm tốt hơn, chính xác hơn và đem lại cái nhìn thống nhất về sản phẩm giúp việc hợp tác đạt hiệu quả mong muốn. Sự “ảo hóa” như vậy diễn ra trong hệ thống PLM.

Nhu cầu “quy trình hóa” các kinh nghiệm sản xuất cũng góp phần dẫn đến sự ra đời của PLM. Chúng ta thường hay nói về các “quy trình” (process): quy trình thiết kế, quy trình sản xuất, quy trình phân phối…Tuy nhiên, không phải tất cả đều đúng nghĩa là “quy trình”.

Quy trình được định nghĩa là các quá trình mang tính tất định, có nghĩa là với một tập hơn đầu vào cho trước, chắc chắn 100% bạn sẽ nhận được một tập hợp đầu ra nhất định, có thể đoán từ trước.

Thực tế thì trong doanh nghiệp, nhiều quá trình không phải là “quy trình” bởi chúng chịu chi phối của rất nhiều yếu tố ngẫu nhiên khiến chúng ta không thể dự đoán được đầu ra. Có nhiều quá trình được gọi là Art – “nghệ thuật”. Với Art, bạn đưa ra một quyết định đầu vào và đôi khi không nhận được kết quả như mong muốn. Doanh nghiệp rõ ràng không mong muốn “Art” trong quá trình sản xuất của mình vì Art tiềm ẩn rủi ro quá lớn và hầu như không thể kiểm soát.

Có một tình huống phổ biến của doanh nghiệp  là  “Practices” (hiểu như “Kinh nghiệm”), là trạng thái ở giữa “Quy trình” và “Nghệ thuật”. Với “Practice”, đầu vào và đầu ra được kiểm soát tương đối tốt. Với một tập hợp đầu vào, doanh nghiệp có thể thu được đầu ra nằm trong một khoảng dự đoán trước. Và doanh nghiệp sẽ quyết định đầu ra này có chấp nhận được không trên cơ sở xem xét, thảo luận cụ thể.

Với phân tích như trên, rõ ràng “Quy trình” là điều lý tưởng mà doanh nghiệp muốn hướng đến vì nó luôn cho kết quả rõ ràng, dự đoán được và có khả năng tự động hóa. Doanh nghiệp luôn muốn loại trừ yếu tố “Art” và chuyển đổi các “Practice” thành “Quy trình”.

PLM, với những thông tin về sản phẩm và nó có, và các thuật toán tối ưu, có thể giúp doanh nghiệp xây dựng các “Quy trình” hiệu quả.

Các hệ thống PLM hiện đại

Trong phần viết này, tôi chỉ xin điểm tên các hệ thống PLM phổ biến chứ không đi sâu giới thiệu về từng hệ thống. Về cơ bản, chúng là các phần mềm chạy trên nền các hệ điều hành máy  tính cá nhân hoặc các máy chủ internet. Các bạn có thể hiểu chúng là các phần mềm.

  • Siemens NX
    • Dassault CATIA
    • Autodesk PLM 360
    • PTC PLM
    • Aras Innovator
    • Các hệ thống khác

Trong số các hệ thống trên, Aras Innovator là hệ thống PLM mở, miễn phí, dễ dùng và có tính tùy biến cao, chứa đựng nhiều điểm thú vị trong thực hành và hứa hẹn về mặt ứng dụng.

Các bạn quan tâm đến các hệ thống này có thể thảo luận trên topic support tại diễn đàn MES Lab.

MES LAB

To Top