Trong kỷ nguyên công nghiệp 4.0, IoT và điện toán đám mây đã thay đổi hoàn toàn cách các doanh nghiệp sản xuất thiết kế, vận hành và tối ưu hóa quy trình. Từ những chiến lược quốc gia như Industry 4.0 (Đức), Made in China 2025, hay Strategy 5.0 (Nhật Bản), có thể thấy rõ xu hướng tích hợp sâu công nghệ thông tin với vận hành công nghiệp (ICT & OT) đang trở thành yếu tố sống còn.
Trong đó, Digital Twin (Bản sao số) là cầu nối giữa không gian ảo và thực, giúp doanh nghiệp mô phỏng, giám sát, dự đoán và tối ưu vận hành theo thời gian thực, mở ra bước ngoặt mới cho sản xuất thông minh toàn cầu để doanh nghiệp sản xuất duy trì lợi thế,mở ra hướng đi mới cho hiệu quả, năng suất và khả năng cạnh tranh bền vững.
I. Digital twin trong sản xuất là gì ?
Digital Twin là bản sao số của một thực thể vật lý như máy móc, dây chuyền hay toàn bộ nhà máy, được cập nhật liên tục bằng dữ liệu thời gian thực từ cảm biến và thiết bị IoT. Trong sản xuất, công nghệ này cho phép doanh nghiệp mô phỏng, giám sát và tối ưu hoá quy trình trong môi trường kỹ thuật số an toàn trước khi triển khai thực tế.
Thay vì xử lý sự cố khi đã xảy ra, Digital Twin giúp doanh nghiệp chủ động dự đoán lỗi, tối ưu vận hành và ra quyết định nhanh, nhờ đó doanh nghiệp duy trì được tính linh hoạt và khả năng ứng phó kịp thời, yếu tố sống còn trong cạnh tr anh hiện nay.
Theo báo cáo của Deloitte (2023), Digital Twin giúp giảm tới 25% thời gian ngừng máy không kế hoạch, nhờ mô phỏng trước các tình huống hỏng hóc và tiết kiệm từ 15–30% chi phí bảo trì, thông qua chiến lược bảo trì dự đoán (predictive maintenance).
Hình minh hoạ Digital twin
II. Cách Digital Twin hoạt động trong sản xuất
1. Kết nối không gian vật lý và ảo
Digital Twin gồm 3 thành phần chính:
- Tài sản vật lý: Máy móc, thiết bị, quy trình đang vận hành trong nhà máy.
- Bản sao ảo: Mô hình số mô phỏng tài sản thực, hiển thị trạng thái, thông số và hành vi.
- Kết nối dữ liệu: Hệ thống cảm biến IoT thu thập dữ liệu thời gian thực và truyền liên tục tới bản sao số.
Nhờ đó, mọi thay đổi từ thiết bị thực đều phản ánh tức thì lên mô hình ảo, tạo ra tương tác cyber-physical thông suốt.
2. Tích hợp dữ liệu và tri thức
Một số mô hình Digital Twin còn mở rộng lên 5–6 chiều: ngoài tài sản vật lý số, còn có không gian dữ liệu, tri thức, dịch vụ, và thậm chí là không gian xã hội. Điều này cho phép hệ thống:
- Tổng hợp dữ liệu: từ nhiều nguồn (cảm biến, máy móc, hệ thống ERP…).
- Phân tích và dự đoán: Hệ thống xử lý dữ liệu và tự “học hỏi”, đưa ra cảnh báo hoặc đề xuất tối ưu.
- Tự ra quyết định: Một số khung Digital Twin tiên tiến cho phép tế bào sản xuất tự vận hành, tự nhận diện và khắc phục sự cố.
3. Hoạt động liên tục & cập nhật theo thời gian thực
- Nhờ dòng dữ liệu liên tục, Digital Twin giúp:
- Dự đoán lỗi kỹ thuật trước khi xảy ra.
- Tối ưu quy trình vận hành.
- Mô phỏng thay đổi sản xuất mà không ảnh hưởng dây chuyền thực.
Đặc biệt, với những hệ thống CPPS (Cyber-Physical Production System) tích hợp, doanh nghiệp có thể kết nối Digital Twin sản phẩm và quy trình sản xuất. Việc này giúp kiểm soát chất lượng và hiệu suất máy móc một cách toàn diện, thay vì chỉ tối ưu từng phần.
III. Lợi ích của Digital Twin trong sản xuất
1. Tăng hiệu quả vận hành
Bằng cách tạo hình ảnh số hóa của quy trình sản xuất, các nhà máy có thể:
- Xác định điểm nghẽn và tối ưu hóa chuỗi quy trình.
- Mô phỏng và xác định thứ tự lắp ráp tối ưu – ví dụ: trên dây chuyền lắp ô tô – giúp giảm thời gian sản xuất.
- Dự báo lỗi kỹ thuật và lên kế hoạch bảo trì trước khi máy móc hư hỏng, giảm thời gian chết, đẩy nhanh tốc độ sản xuất.
2. Giảm chi phí
Doanh nghiệp (như sản xuất linh kiện hàng không vũ trụ) có thể thử nghiệm vật liệu, thiết kế, quy trình lắp ráp trên mô hình trước khi đầu tư ngoài thực tế:
- Giảm số lượng prototype và lượng vật tư thử nghiệm lãng phí.
- Kiểm soát chi phí hiệu quả hơn nhờ mô phỏng vòng đời sản phẩm.
3. Quản lý rủi ro
Trong ngành có yêu cầu khắt khe như dược phẩm (ví dụ vaccine), Digital Twin cho phép theo dõi quy trình sản xuất theo thời gian thực và mô phỏng các tình huống rủi ro:
- Phát hiện sớm lỗi có thể dẫn đến thu hồi sản phẩm hay gián đoạn sản xuất.
- Đánh giá và phản ứng chủ động trước các tình huống bất thường.
4. Bảo trì dự đoán (Predictive Maintenance)
- Giám sát liên tục tình trạng máy móc để phát hiện hao mòn dù rất nhỏ.
- Xác định thời điểm bảo trì hợp lý, kéo dài tuổi thọ thiết bị, giảm dừng máy không kế hoạch.
- Hỗ trợ thực hiện bảo trì đúng thời điểm, giảm chi phí tổng thể và tối ưu hóa đầu tư.
5. Nâng cao chất lượng sản phẩm
- Mô phỏng quy trình lắp ráp, điều chỉnh dung sai và thử nghiệm vật liệu.
- Kết quả là sản phẩm đạt độ chính xác cao, bền đẹp, và tuổi thọ lâu dài.
IV. Case study
Ứng dụng digital twin trong sản xuất ô tô
BMW đã tạo bản sao số hoàn chỉnh cho nhà máy Regensburg, mô phỏng quy trình lắp ráp động cơ xe điện sử dụng nền tảng Nvidia Omniverse, tiết kiệm 25–30% thời gian lập kế hoạch sản xuất,gần 15.000 nhân viên truy cập để kiểm tra, đo đạc và hợp tác trên môi trường số hóa .
Renault – Nhà máy Palencia đã xử lý 5 tỷ điểm dữ liệu/ngày qua Plant Connect (Google Cloud) với cảm biến 3D, camera, AI,áp dụng 1 triệu Digital Twin để mô phỏng quy trình, đào tạo thực tế ảo và giảm 26% tiêu thụ năng lượng trên mỗi xe kể từ 2021
Tại Việt Nam, VNTT đã triển khai mô hình Digital Twin cho nhà máy ORION bằng cách số hóa toàn bộ hạ tầng và quy trình vận hành bằng dữ liệu từ cảm biến IoT xử lý qua nền tảng Cloud–Edge, nhà máy có thể mô phỏng, giám sát và tối ưu hóa hoạt động theo thời gian thực.
Mô hình digital twin cho nhà máy Orion được phát triển bởi VNTT
Digital Twin không chỉ là một xu hướng công nghệ mà đã trở thành công cụ chiến lược giúp doanh nghiệp sản xuất nâng cao hiệu quả vận hành, tối ưu chi phí và quản lý rủi ro một cách chủ động. Digital Twin sẽ không chỉ là lợi thế cạnh tranh mà còn là điều kiện tiên quyết để các nhà máy tiến bước vào kỷ nguyên sản xuất thông minh và phát triển bền vững.
Tìm hiểu thêm : Xu hướng ứng dụng Digital Twin trên thế giới và Việt Nam
Liên hệ ngay hôm nay!
Bạn đang tìm kiếm một giải pháp quản lý khu công nghiệp và đô thị thông minh toàn diện ?
Liên hệ với VNTT ngay hôm nay để được Demo và tư vấn triển khai miễn phí !
———————–
Công ty CP Công nghệ & Truyền thông Việt Nam (VNTT)
– Địa chỉ: Tầng 16, Toà nhà WTC Tower , Số 1, Đường Hùng Vương, Phường Bình Dương, Thành phố Hồ Chí Minh.
– Hotline: 1800 9400 – 0274 222 0222
– Email: marketing@vntt.com.vn
– Facebook: https://facebook.com/eDatacenterVNTT
– Zalo OA: https://zalo.me/edatacentervntt
