Nghiên cứu chiến lược phát triển khoa học công nghệ lĩnh vực cơ khí chế tạo giai đoạn 2001 – 2020 - Chuyên đề 28: Nghiên cứu khảo sát về hiện trạng và xu hướng ứng dụng các công nghệ mới trong ngành cơ khí chế tạo Việt Nam

1 Đề tài: Nghiên cứu chiến lược phát triển khoa học công nghệ lĩnh vực cơ khí chế tạo giai đoạn 2001 – 2020 Chuyên đề 28: Nghiên cứu khảo sát về hiện trạng và xu hướng ứng dụng các công nghệ mới trong ngành cơ khí chế tạo Việt Nam 2 Đề tài: Nghiên cứu chiến lược phát triển khoa học công nghệ lĩnh vực cơ khí chế tạo giai đoạn 2001 – 2020 Chuyên đề 28 Nghiên cứu khảo sát về hiện trạng và xu hướng ứng dụng các công nghệ mới trong ngành cơ khí chế tạo Việt Nam 28.0 Mở đầu về công nghệ mới trong ngành Cơ khí chế tạo 3 ĐỀ TÀI KC.05.10/06-10 BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ SỐ 28.0 “Mở đầu về công nghệ mới trong ngành Cơ khí chế tạo” NHỮNG NGƯỜI THAM GIA TT Họ và tên Đơn vị công tác Ghi chú 1 PGS. TS. Phạm Ngọc Tuấn Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TP.HCM 2 PGS.TS. Đặng Vũ Ngoạn Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TP.HCM 3 TS. Hồ Thị Thu Nga Đại học Công nghiệp TPHCM 4 KS. Hoàng Trần Trung Tín Phòng thí nghiệm Điều khiển số và Kỹ thuật hệ thống 5 ThS. Huỳnh Minh Phú Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM 6 KS. Nguyễn Thị Mai Trang Trung tâm Phát triển Công nghệ và Thiết bị Công nghiệp Sài Gòn 4 MỤC LỤC 28.0.1. Mở đầu ................................................................................................. 6 28.0.2. Những vấn đề về công nghệ ............................................................... 8 28.0.2.1. Định nghĩa về công nghệ ................................................................. 8 28.0.2.2. Các bộ phận cấu thành một công nghệ .......................................... 10 28.0.2.3. Mối quan hệ giữa các thành phần công nghệ................................. 11 28.0.2.4. Phân loại công nghệ ....................................................................... 11 28.0.2.5. Vai trò của công nghệ .................................................................... 15 28.0.2.6. Các nhân tố ảnh hưởng đến công nghệ: ......................................... 16 28.0.2.7. Đánh giá công nghệ ....................................................................... 18 28.0.2.8. Dự báo công nghệ .......................................................................... 20 28.0.2.9. Đổi mới công nghệ ......................................................................... 22 28.0.2.10. Đánh giá năng lực cạnh tranh về công nghệ của Việt Nam......... 23 28.0.3. Hiện tại và tương lai của ngành cơ khí chế tạo thế giới ................ 24 28.0.3.1. Bối cảnh của ngành chế tạo hiện tại .............................................. 25 28.0.3.2. Các tiền đề để xây dựng tầm nhìn, sứ mệnh, chiến lược ............... 25 28.0.3.3. Tầm nhìn, sứ mệnh, chiến lược cho ngành chế tạo ....................... 25 28.0.3.4. Các động lực quan trọng nhất: ....................................................... 26 28.0.3.5. Các thách thức lớn đối với ngành chế tạo ...................................... 27 28.0.3.6. Các công nghệ then chốt để đáp ứng các thách thức lớn ............... 28 28.0.3.7. Các bí quyết công nghệ: ................................................................. 29 28.0.4. Hiện trạng và tương lai của ngành cơ khí chế tạo Việt Nam ....... 30 28.0.4.1. Hiện trạng ....................................................................................... 30 28.0.4.2. Chiến lược phát triển ngành Cơ khí Việt Nam giai đoạn 2005 - 2010 ........................................................................................................ 31 5 28.0.5. Lịch sử phát triển công nghệ chế tạo .............................................. 38 28.0.6. Công nghệ mới trong ngành cơ khí chế tạo ................................... 39 28.0.7. Điều tra về hiện trạng ứng dụng công nghệ mới tại một số doanh nghiệp cơ khí chế tạo Việt Nam ........................................................................... 40 Tài liệu tham khảo …………………………………………………………… 42 6 28.0.1. Mở đầu Chuyên đề 28 được thực hiện trên cơ sở một số quan điểm sau: Quan điểm 1: Tư duy hòa nhập và toàn cầu hóa. Ngành cơ khí chế tạo Việt Nam và những công nghệ mới được đề cập trong chuyên đề này không tách khỏi bối cảnh của thế giới và những thành tựu về công nghệ hiện có và dự báo cần có. Vì vậy dù có một số vấn đề mới, nội dung mới, thuật ngữ mới hoặc còn xa lạ, chúng vẫn được đưa vào trong chuyên đề này với mong muốn chúng sẽ được tiếp cận và tiếp thu, ứng dụng trong ngành cơ khí Việt nam trong tương lai. Một số thuật ngữ torng chuyên đề này sẽ được ghi kèm tiếng Anh để dễ đối chiếu và hiểu như nhau trong khi chưa có thuật ngữ tiếng Việt được chính thức công nhận. Thuật ngữ công nghệ mới trong chuyên đề 28 này được hiểu như ở các nước là công nghệ chế tạo mới (New Manufacturing Technology) hoặc công nghệ chế tạo tiên tiến (Advanced Manufacturing Technology, được dùng nhiều hơn và được viết tắt là AMT). Quan điểm 2: Tư duy năng suất. Năng suất ở đây được hiểu theo quan điểm hiện đại, là tỉ số giữa đầu ra chia cho đầu vào, cộng với hiệu quả và hiệu suất. Đầu ra có thể là doanh thu, lợi nhuận, sản lượng (tấn, cái, …), giá trị gia tăng, v.v… Đầu vào có thể là thời gian, nhân lực, thiết bị, mặt bằng, tiền bạc, các loại chi phí, các loại lãng phí chưa nhận ra, v.v… Hiệu quả thể hiện mức độ thỏa mãn khách hàng (nội bộ hoặc bên ngoài), đáp ứng nhu cầu của người sử dụng, thân thiện với môi trường và được xã hội chấp nhận. Hiệu suất thể hiện mức độ sử dụng các nguồn lực của doanh nghiệp. - Có 5 phương án tăng năng suất:  Một là tăng đầu ra và giảm đầu vào.  Hai là tăng đầu ra và tăng đầu vào, nhưng đầu ra tăng nhiều hơn. 7  Ba là tăng đầu ra và giữ nguyên đầu vào.  Bốn là giảm đầu ra và giảm đầu vào, nhưng đầu vào giảm nhiều hơn.  Năm là giữ nguyên đầu ra và giảm đầu vào. Như vậy, bất kỳ một công nghệ nào có thể làm tăng năng suất cho doanh nghiệp cơ khí chế tạo thì đều có thể xem là công nghệ mới, công nghệ tiên tiến, và là đối tượng được giới thiệu trong chuyên đề này. Quan điểm 3: Tiếp cận hệ thống và tích hợp. Ứng dụng công nghệ mới trong ngành cơ khí, thực chất là ứng dụng cho doanh nghiệp cơ khí chế tạo. Doanh nghiệp được xem là một hệ thống bao gồm tất cả các hoạt động (chứ không phải chỉ có quá trình gia công, chế tạo) của các bộ phận, phòng ban được tích hợp một cách thông suốt (chứ không phải độc lập, riêng rẻ, cách biệt) về các nguồn lực và thông tin. Vì vậy bất kỳ công nghệ mới nào đều có thể là cần thiết và có thể ứng dụng cho toàn bộ hệ thống sản xuất hoặc cho từng hoạt động, từng quá trình, từng bộ phận trong doanh nghiệp, chứ không chỉ cho quá trình gia công, chế tạo. Quan điểm 4: Mở rộng nội dung của cơ khí chế tạo. Ngày nay ở nhiều nước người ta dùng các cụm từ ngành Kỹ thuật chế tạo (Manufacturing Engineering) trong trường đại học và ngành (công nghiệp) chế tạo (Manufacturing) thay vì chế tạo máy (machine building – tiếng Anh, machnostroenie – tiếng Nga, maschinenbau – tiếng Đức). Trong các giáo trình kỹ thuật chế tạo, chế tạo được định nghĩa là quá trình biến nguyên vật liệu đầu vào thành bán thành phẩm hoặc sản phẩm đầu ra. Như vậy khái niệm “chế tạo” rộng hơn nhiều so với khái niệm “chế tạo máy” vẫn đang dùng phổ biến ở các trường đại học Việt Nam. Trong nhiều trường hợp ở các nước, sản phẩm của ngành chế tạo có thể không liên quan gì đến máy móc, thiết bị mà lại có thể là một sản phẩm sinh học, y tế, nhựa, v.v… Một ví dụ khác, ngành chế tạo ở một số nước tiên tiến có thể sản xuất 1 gram than ống nano với giá trị là 1.000 USD, còn ở một số nước đang phát triển 1 tấn thép được sản xuất có giá trị 1.000 USD. Như vậy cùng một trọng lượng bán thành phẩm, ngành chế tạo có thể tạo ra giá trị gấp 1 triệu đồng. 8 Nếu ngành cơ khí chế tạo Việt Nam tiếp cận với khái niệm chế tạo như các nước tiên tiến thì sẽ có nhiều cơ hội hơn nữa để mở rộng phạm vi hoạt động, sản phẩm và nâng cao giá trị gia tăng của ngành. Ngoài ra trong phần mở đầu này, để xác định các công nghệ mới trong ngành cơ khí chế tạo, chúng ta sẽ tìm hiểu về công nghệ, rồi tiếp cận với cách xác định các công nghệ mới của một số nước tiên tiến để từ đó xác định những công nghệ mới sẽ được đề cập trong chuyên đề 28. 28.0.2. Những vấn đề về công nghệ 28.0.2.1. Định nghĩa về công nghệ - Quan niệm cũ về công nghệ: Công nghệ là tập hợp các phương pháp gia công, chế tạo làm thay đổi tính chất, hình dạng, trạng thái, của nguyên vật liệu và bán thành phẩm để tạo ra sản phẩm hoàn chỉnh [1]. Ví dụ: Công nghệ chế tạo máy, công nghệ sản xuất linh kiện điện tử. Như vậy theo quan điểm cũ, công nghệ chỉ liên quan tới sản xuất vật chất mà chúng ta có thể nhìn thấy được và cảm nhận được. - Định nghĩa của ESCAP (Uỷ ban kinh tế và xã hội khu vực Châu Á Thái Bình Dương): Công nghệ là kiến thức có hệ thống về qui trình kỹ thuật để chế biến vật liệu và thông tin. Công nghệ bao gồm kỹ năng, kiến thức, thiết bị, phương pháp và các hệ thống dùng trong việc tạo ra hàng hoá và cung cấp dịch vụ. Ví dụ: Công nghệ du lịch, công nghệ giáo dục,v.v... Như vậy, công nghệ dùng chỉ mọi hoạt động trong tất cả các lĩnh vực hoạt động xã hội có sử dụng kiến thức khoa học nhờ đó mà công việc có hiệu quả hơn. Các khía cạnh trong quan điểm về công nghệ: - Công nghệ là “Máy biến đổi”: Đề cập tới khả năng làm ra sản phẩm đáp ứng và thoả mãn được yêu cầu về kinh tế, đây là khác biệt giữa khoa học và công nghệ: Công nghệ không tồn tại mãi mãi vì một công nghệ muốn xuất hiện thì phải hiệu quả hơn công nghệ cũ, còn khoa học là những phát minh, khám phá mang tính bền vững. 9 - Khía cạnh này đã nhấn mạnh không chỉ tầm quan trọng của công nghệ trong việc giải quyết các vấn đề thực tế, mà còn nhấn mạnh sự phù hợp của mục đích kinh tế trong việc áp dụng công nghệ. - Công nghệ là “Một công cụ”: Đề cập tới công nghệ là sản phẩm của con người vì thế mà con người có thể làm chủ được nó. - Công nghệ là “Kiến thức”: Đề cập tới công nghệ không nhất thiết phải nhìn thấy được và nhấn mạnh rằng các công nghệ giống nhau thì chưa chắc đã cho kết quả như nhau. Vì thế muốn sử dụng công nghệ có hiệu quả thì nhất thiết con người phải được đào tạo về kỹ năng, kiến thức và được cập nhật thông tin thường xuyên liên tục. - Công nghệ là “Hàm chứa trong các dạng hiện thân của nó”: Đề cập tới công nghệ dù là kiến thức những vẫn được mua, bán. Đó là công nghệ hàm chứa trong các vật thể tạo ra nó, nó bao gồm 4 thành phần: Kỹ thuật, con người, thông tin và tổ chức. - Công nghệ là ứng dụng các tiến bộ khoa học để mang lại lợi ích cho con người [2]. - Công nghệ là việc ứng dụng tri thức để đáp ứng nhu cầu của con người [3]. - Công nghệ là bí quyết về các phương pháp và phương tiện sản xuất hàng hóa và dịch vụ [4]. - Công nghệ (tiếng Hy Lạp là technologia) là việc ứng dụng những phát triển về khoa học và kỹ thuật để mang lại lợi ích cho con người, là những giải pháp cho những vấn đề của con người được thực hiện bằng cách phát triển và ứng dụng các dụng cụ, máy móc, vật liệu, hàng hóa, thông tin dưới dạng các kỹ năng, tri thức, các quá trình, kế hoạch, sơ đồ, mô hình, công thức, bảng biểu, thiết kế kỹ thuật, sổ tay, chỉ dẫn [5]. Nhận xét các quan điểm về công nghệ: Định nghĩa của ESCAP được nhiều người thừa nhận nhất vì nó đề cập tới hai bản chất của công nghệ, đó là: Đề cập đến công nghệ là đề cập tới việc áp dụng kiến thức khoa học và đề cập đến khoa học là đề cập tới tính hiệu quả. 10 Ưu điểm: Định nghĩa của ESCAP tạo điều kiện cho rất nhiều hoạt động trở thành công nghệ như: Công nghệ thông tin, công nghệ văn phòng, công nghệ ngân hàng, công nghệ tiệc cưới,..vv. Nhược điểm: Lạm dụng thuật ngữ công nghệ và làm tăng thêm tính bất bình đẳng giữa lý luận và thực hành. Trên thực tế, tuỳ theo mục đích mà chúng ta sử dụng các quan điểm về công nghệ khác nhau. Như trong lý thuyết tổ chức, người ta coi “Công nghệ là khoa học và nghệ thuật dùng trong sản xuất, phân phối hàng hoá và dịch vụ” hay trong Luật khoa học và công nghệ Việt Nam, quan niệm: “Công nghệ là tập hợp các phương pháp, qui trình, kỹ năng, bí quyết, công cụ, phương tiện dùng để biến đổi các nguồn lực thành sản phẩm”. 28.0.2.2. Các bộ phận cấu thành một công nghệ - Theo quan điểm cũ: công nghệ bao gồm hai thành phần đó là máy móc và con người vận hành máy móc đó. - Theo Atlat về công nghệ của Liên Hợp Quốc: bất kỳ công nghệ nào cũng bao gồm 4 thành phần: phần kỹ thuật, phần con người, phần thông tin và phần tổ chức.  Phần kỹ thuật (Technoware, ký hiệu là T): công nghệ hàm chứa trong các vật thể như máy móc, thiết bị, phương tiện và cấu trúc hạ tầng. Trong công nghệ sản xuất các vật thể này làm thành một dây truyền để thực hiện một quá trình biến đổi, ứng với một qui trình công nghệ nhất định, đảm bảo tính liên tục của quá trình công nghệ.  Phần con người (Humanware, ký hiệu là H): công nghệ hàm chứa trong các kỹ năng của con người, bao gồm: Kiến thức, kinh nghiệm, kỹ năng học hỏi, tích luỹ được trong quá trình hoạt động, nó được coi là các tố chất của con người trong đó tính sáng tạo được coi là quan trọng nhất.  Phần thông tin (Inforware, ký hiệu là I): công nghệ hàm chứa trong các dữ liệu đã được tư liệu hoá sử dụng trong công nghệ, nó bao gồm các các lý thuyết, các phương pháp, các công thức, các thông số và các bí quyết công nghệ. 11  Phần tổ chức (Orgaware, ký hiệu là O): công nghệ hàm chứa trong khung thể chế để xây dựng cấu trúc tổ chức, những qui định về quyền hạn, trách nhiệm, mối quan hệ giữa các bộ phận trong công nghệ. 28.0.2.3. Mối quan hệ giữa các thành phần công nghệ Bốn thành phần công nghệ (T, H, I, và O) có quan hệ hữu cơ với nhau, bổ sung cho nhau, không thể thiếu bất kỳ thành phần nào. Nếu không hiểu rõ mối tương hỗ này thì có thể dẫn đến lãng phí trong việc đầu tư trang thiết bị do các thành phần công nghệ không đồng bộ khiến trang thiết bị hoạt động không phát huy hết các tính năng của nó. - Phần kỹ thuật (T): là cốt lõi của công nghệ, nhờ máy móc, thiết bị, phương tiện mà con người tăng được sức mạnh cơ bắp và trí tuệ nhưng để một dây truyền công nghệ hoạt động được, cần có sự liên kết giữa phần kỹ thuật phần con người và phần thông tin, do có mối quan hệ này nên khi phần kỹ thuật được nâng cấp thì phần con người và phần thông tin cũng phải nâng cấp tương ứng. - Phần con người (H): đóng vai trò chủ động trong công nghệ, mở rộng các tính năng của công nghệ đồng thời quyết định mức độ hiệu quả của phần kỹ thuật, điều này lại liên quan tới thông tin mà con người được trang bị và thái độ của họ dưới sự điều hành của tổ chức. - Phần thông tin (I): là sức mạnh của một công nghệ và được biểu hiện dưới dạng các tri thức được tích luỹ trong công nghệ, nhờ đó mà các sản phẩm tạo ra có các đặc trưng mà các sản phẩm cùng loại của các công nghệ khác làm ra không thể có được. Tuy nhiên sức mạnh của công nghệ lại phụ thuộc vào con người vì trong quá trình vận hành con người sẽ bổ sung, cập nhật thông tin của công nghệ đáp ứng được sự tiến bộ không ngừng của khoa học. - Phần tổ chức (O): là động lực của công nghệ đồng thời đóng vai trò điều hoà, phối hợp giữa ba thàh phần công nghệ trên để thực hiện hoạt động biến đổi hiệu quả được biểu hiện trong việc lập kế hoạch, tổ chức bộ máy, bố trí nhận sự, động viên thúc đẩy và kiểm soát mọi hoạt động trong công nghệ. 28.0.2.4. Phân loại công nghệ 12 Hiện nay số lượng loại công nghệ nhiều đến mức không thể xác định chính xác, do đó việc phân loại chính xác, chi tiết các loại công nghệ là điều khó thực hiện. Tùy theo mục đích, có thể phân loại công nghệ như sau: a. Theo tính chất: Có các loại công nghệ sản xuất; công nghệ dịch vụ; côngnghệ thông tin; công nghệ giáo dục - đào tạo. Theo ISO 8004.2, dịch vụ có bốn loại: - Tài chính, ngân hàng, bảo hiểm, tư vấn. - Tham quan, du lịch, vận chuyển. - Tư liệu, thông tin. - Huấn luyện, đào tạo. b. Theo ngành nghề: Có các loại công nghệ công nghiệp, nông nghiệp, công nghệ sản xuất hàng tiêu dùng, công nghệ vật liệu. c. Theo sản phẩm: Tùy thuộc vào loại sản phẩm có các loại công nghệ tương ứng như công nghệ thép, công nghệ xi măng, công nghệ ôtô, ... d. Theo đặc tính công nghệ: Công nghệ đơn chiếc, công nghệ hàng loạt, công nghệ liên tục. e. Theo trình độ công nghệ: Căn cứ mức độ phức tạp, hiện đại của các thành phần công nghệ, có các công nghệ truyền thống, công nghệ tiên tiến, công nghệ trung gian. Các công nghệ truyền thống thường là thủ công, có tính độc đáo, độ tinh xảo cao, song năng suất không cao và chất lượng không đồng điều. Các công nghệ truyền thống có ba đặc trưng cơ bản: tính cộng đồng, tính ổn định và tính lưu truyền. Các công nghệ tiên tiến là thành quả khoa học hiện đại, những công nghệ này có năng suất cao, chất lượng tốt và đồng đều, giá thành sản phẩm của chúng hạ. 13 Công nghệ trung gian nằm giữa công nghệ tiên tiến và truyền thống xét về trình độ công nghệ. f. Theo mục tiêu phát triển công nghệ: Có công nghệ phát triển, công nghệ dẫn dắt, công nghệ thúc đẩy. - Các công nghệ phát triển bao gồm các công nghệ bảo đảm cung cấp các nhu cầu thiết yếu cho xã hội như: ăn, ở, mặc, đi lại... - Các công nghệ thúc đẩy bao gồm các công nghệ tạo nên sự tăng trưởng kinh tế trong quốc gia. - Các công nghệ dẫn dắt là các công nghệ có khả năng cạnh tranh trên thị trường thế giới. g. Theo góc độ môi trường: Có công nghệ ô nhiễm và công nghệ sạch. - Công nghệ sạch là công nghệ mà quá trình sản xuất tuân theo điều kiện giảm ảnh hưởng ô nhiễm đến môi trường, sử dụng các nguồn nguyên liệu thô và năng lượng với chi phí hợp lý và kinh tế. h. Theo đặc thù của công nghệ: Có thể chia công nghệ thành hai loại: công nghệ cứng và công nghệ phần mềm. Cách phân loại này xuất phát từ quan niệm công nghệ gồm bốn thành phần trong đó phần kỹ thuật được coi là phần cứng, ba phần còn lại được coi là phần mềm của công nghệ. Một công nghệ mà phần cứng của nó được đánh giá là đóng vai trò chủ yếu thì công nghệ đó được coi là công nghệ cứng và ngược lại. Cũng có quan niệm coi công nghệ cứng là công nghệ khó thay đổi; còn công nghệ mềm là công nghệ có chu trình sống ngắn, phát triển nhanh. i. Theo đầu ra của công nghệ: Có công nghệ sản phẩm và công nghệ quá trình. - Công nghệ sản phẩm liên quan đến thiết kế sản phẩm (thường bao gồm các phần mềm thiết kế sản phẩm) và việc sử dụng, bảo trì sản phẩm (thường bao gồm các phần mềm sử dụng sản phẩm). 14 - Công nghệ quá trình liên quan đến chế tạo các sản phẩm đã được thiết kế (liên quan đến bốn thành phần công nghệ). Cuối cùng một loại công nghệ mới xuất hiện làm đảo lộn căn bản cách phân loại công nghệ truyền thống, đó là các công nghệ cao (Hightech-Advanced Technology). Theo quan niệm một số tổ chức quốc tế, ngành công nghệ cao phải có đặc điểm như sau: - Chứa đựng nỗ lực quan trọng về nghiên cứu triển khai. - Có giá trị chiến lược đối với quốc gia. - Sản phẩm được đổi mới nhanh chóng. - Đầu tư lớn cùng rủi ro cao . - Thúc đẩy được sức cạnh tranh và hợp tác quốc tế trong nghiên cứu - triển khai, sản xuất và tìm kiếm thị trường trên qui mô toàn quốc. Như vậy, công nghệ cao là công nghệ có khả năng mở rộng phạm vi, hiệu quả của các công nghệ hiện có nhờ tích hợp các thành tựu khoa học - công nghệ tiên tiến. Tiêu chuẩn quan trọng nhất của một công nghệ cao là hàm lượng nghiên cứu - triển khai cao và tỷ lệ chi phí nghiên cứu - triển khai phải cao hơn mức chi phí trung bình cho nghiên cứu - triển khai trong giá bán sản phẩm (ví dụ hiện nay là 11,4% so với mức trung bình là 4%). Các nước phát triển thuộc tổ chức OECD xác định 6 ngành công nghệ cao như sau: - Công nghệ hàng không vũ trụ. - Tin học và thiết bị văn phòng. - Điện tử và linh kiện điện tử. - Dược phẩm. - Chế tạo thiết bị đo lường. - Chế tạo thiết bị điện. 1