Các nhà máy Mỹ đang tăng tốc đưa robot và AI vào dây chuyền sản xuất, kỳ vọng công nghệ giúp tăng năng suất, bù đắp thiếu hụt lao động kỹ thuật và khôi phục năng lực sản xuất đã suy giảm trong nhiều thập kỷ.

Tại một nhà máy sản xuất thiết bị nấu nướng ở Georgia, người và máy đang làm việc cùng nhau trên dây chuyền. Những cánh tay robot lớn lật chiếc bếp để công nhân đấu dây bên dưới, giúp hoàn thiện một sản phẩm sau khoảng 15 giây.

Camera và cảm biến liên tục thu thập dữ liệu từ dây chuyền, đưa lên các màn hình để quản lý theo dõi hoạt động và tìm cách cải thiện năng suất. Một hệ thống thị giác AI được sử dụng để kiểm tra sản phẩm, thay thế một phần công việc lặp lại mà công nhân phải thực hiện hàng nghìn lần mỗi ngày.

Các nhà máy còn hướng tới những hệ thống phức tạp hơn, trong đó mô hình kỹ thuật số mô phỏng hoạt động theo thời gian thực để phát hiện sự cố và xác định nguyên nhân. AI chưa thể trực tiếp sửa máy, nhưng có thể chỉ ra vị trí cần xử lý.

Đây là một phần của xu hướng được gọi là “AI vật lý”, bao gồm robot, nhà máy thông minh và các hệ thống có khả năng thu thập dữ liệu, phân tích rồi điều chỉnh hoạt động trong thế giới thực.

Công nghệ đang thu hút lượng vốn lớn từ giới đầu tư. Các công ty phát triển robot và dịch vụ tự động hóa được định giá ở mức tương đương nhiều doanh nghiệp phần mềm. Doanh thu liên quan đến AI vật lý được dự báo có thể tăng từ 10 tỉ USD lên 100 tỉ USD trong thập kỷ tới.

Mỹ đặt nhiều kỳ vọng vào xu hướng này bởi sản xuất là một trong những lĩnh vực nước này đã mất lợi thế trong nhiều thập kỷ qua. Việc đưa AI vào nhà máy được xem là cách tăng năng suất mà không cần phụ thuộc hoàn toàn vào việc mở rộng lực lượng lao động.

Thiếu người, thiếu kỹ năng

Một trong những động lực lớn nhất của tự động hóa tại Mỹ là tình trạng thiếu nhân lực kỹ thuật. Ngành hàng không vũ trụ và quốc phòng đang gặp khó trong việc mở rộng sản lượng khi thiếu thợ cơ khí và kỹ thuật viên có tay nghề.

Vấn đề còn nằm ở tuổi tác. Một phần lớn doanh nghiệp nhỏ trong chuỗi cung ứng quốc phòng do những người lớn tuổi điều hành. Khi chủ doanh nghiệp và công nhân có kinh nghiệm nghỉ hưu, lực lượng kế cận chưa đủ để lấp khoảng trống.

Các hệ thống tự động được kỳ vọng giải quyết một phần vấn đề bằng cách đưa kiến thức kỹ thuật vào phần mềm và máy móc. Một số nhà máy có thể tuyển người chưa từng làm sản xuất, sau đó đào tạo trong thời gian ngắn để vận hành thiết bị.

Cách tiếp cận này đang thu hút vốn đáng kể. Một startup chuyên tự động hóa sản xuất tại Mỹ gần đây huy động 1,37 tỉ USD, đưa mức định giá lên gần 8 tỉ USD, cao hơn bốn lần so với vòng gọi vốn hồi đầu năm.

Công nghệ AI cũng đang thay đổi cách robot xử lý công việc. Những hệ thống trước đây thường chỉ làm tốt nhiệm vụ đã được lập trình hoặc huấn luyện. Khi gặp tình huống mới, khả năng xử lý có thể suy giảm đáng kể.

Các phần mềm mới được kỳ vọng giúp robot suy luận và tìm cách xử lý những tình huống chưa từng gặp. Khi môi trường mô phỏng ngày càng gần với thực tế, quá trình huấn luyện có thể rẻ hơn, mở rộng khả năng tiếp cận cho các nhà sản xuất quy mô nhỏ.

AI vật lý vì thế được kỳ vọng sẽ vượt ra ngoài những cánh tay robot riêng lẻ. Camera, cảm biến và phần mềm có thể kết nối nhiều thiết bị thành một hệ thống, theo dõi và điều phối hoạt động của cả nhà máy.

Mỹ có lợi thế ở một số nền tảng quan trọng như AI, thiết kế chip và phần mềm tự động hóa thiết kế điện tử. Khả năng huy động vốn cho công nghệ cũng giúp các doanh nghiệp nước này nhanh chóng đầu tư vào cơ sở hạ tầng AI.

Lĩnh vực quốc phòng là một trong những nơi đẩy mạnh ứng dụng sớm nhất. Các nhà sản xuất đang tìm cách dùng AI vật lý cho nhiều công đoạn, từ gia công đến kiểm tra, trong bối cảnh Mỹ cần tăng năng lực sản xuất quốc phòng và cạnh tranh với Trung Quốc.

Robot chưa dễ thay thế con người

Kỳ vọng lớn dành cho AI vật lý cũng đi kèm những cảnh báo. Công nghệ robot từng trải qua một làn sóng đầu tư mạnh vào những năm 1980, nhưng những dự báo về một thời kỳ hoàng kim của sản xuất Mỹ khi đó đã không thành hiện thực.

Một trở ngại lớn hiện nay là dữ liệu. AI tạo sinh có thể học từ lượng thông tin khổng lồ trên Internet, trong khi dữ liệu mô tả đầy đủ cách vật thể vận động và tương tác trong thế giới thực vẫn còn hạn chế.

Những công việc tưởng đơn giản với con người có thể rất khó đối với robot. Khả năng nhận biết, cầm nắm và xử lý những vật thể có hình dạng, độ mềm hoặc vị trí thay đổi vẫn là bài toán phức tạp.

Trong sản xuất, sai sót cũng có chi phí rất lớn. Một lỗi trên dây chuyền có thể khiến nhà máy mất tới 100.000 USD mỗi phút. Đây là lý do các doanh nghiệp phải thận trọng hơn khi đưa hệ thống chưa được kiểm chứng vào hoạt động thực tế.

Các nhà đầu tư cũng bắt đầu yêu cầu những công ty robot chứng minh khả năng tạo ra doanh thu thay vì chỉ dựa vào triển vọng công nghệ.

Chi phí là một rào cản khác, đặc biệt với các nhà sản xuất nhỏ. Nhiều doanh nghiệp Mỹ vẫn xử lý giấy tờ và một phần công việc bằng phương pháp thủ công. Trong điều kiện thiếu người, quản lý nhà máy đôi khi phải trực tiếp đảm nhận những công việc vận hành hàng ngày, khiến việc dành nguồn lực cho các dự án tự động hóa càng khó.

Tác động lên việc làm cũng chưa rõ ràng. Một số nhà máy cho biết họ vẫn tạo thêm việc làm sau khi tăng mức độ tự động hóa. Robot đảm nhận những công việc nặng nhọc, lặp lại, còn người lao động chuyển sang vận hành và quản lý hệ thống.

Tuy nhiên, các đợt tự động hóa trước đây tại Mỹ từng làm giảm đáng kể số việc làm lao động chân tay. Khi một robot có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ, số lượng nhân sự cần thiết cho dây chuyền cũng có thể giảm.

Thách thức tiếp theo là đào tạo. Nhà máy càng tự động hóa, nhu cầu về người hiểu cơ điện, phần mềm, robot và hệ thống điều khiển càng tăng. Nếu nguồn nhân lực này thiếu, nút thắt sản xuất có thể chỉ chuyển từ thiếu công nhân sang thiếu kỹ thuật viên.

Một thế hệ lao động trẻ tại Mỹ đang bắt đầu chuẩn bị cho sự thay đổi này bằng cách học cơ điện tử và các kỹ năng liên quan đến robot. Những công việc mới có thể xuất hiện quanh hệ thống tự động, nhưng quy mô của nhóm việc làm này vẫn là câu hỏi chưa có lời giải.

AI vật lý đang mở ra một hướng mới cho ngành sản xuất Mỹ, song việc đưa robot vào nhà máy mới chỉ là bước đầu. Khả năng tạo ra năng suất cao hơn, giảm phụ thuộc vào lao động kỹ thuật và duy trì việc làm sẽ còn phụ thuộc vào mức độ công nghệ có thể vận hành ổn định trong những điều kiện thực tế của sản xuất.