Việc đầu tư hiệu quả vào nghiên cứu và phát triển (R&D) cho các ứng dụng sản xuất tiên tiến là một thách thức đối với bất kỳ công ty nào. Chi phí cao và thành công không phải là điều hiển nhiên. Việc tham gia cùng các đồng nghiệp trong ngành vào hoạt động R&D để giảm thiểu rủi ro cũng đặt ra một vấn đề nan giải: Làm thế nào bạn có thể giúp thúc đẩy công ty và ngành của mình tiến lên bằng đổi mới công nghệ mà không phải hy sinh thông tin độc quyền và các ứng dụng khác biệt của mình? Vấn đề nan giải này áp dụng trên nhiều lĩnh vực sản xuất, từ những gã khổng lồ toàn cầu đến những công ty khởi nghiệp nhỏ.
Các công ty sẵn sàng chia sẻ nỗi đau trong việc giải quyết những thách thức lớn hơn bất kỳ một thực thể nào trong ngành. Họ đang tìm cách cộng tác với các chuyên gia – cho dù họ đến từ ngành công nghiệp, học viện hay chính phủ – miễn là trong môi trường trung lập, tiền cạnh tranh.
Các công ty thuộc khu vực tư nhân tham gia các viện trong mạng lưới Sản xuất Hoa Kỳ để giúp giảm thiểu rủi ro và đẩy nhanh quá trình phát triển công nghệ. Các thành viên của viện được hưởng lợi từ hoạt động R&D tổng hợp (đôi khi được liên bang chia sẻ chi phí), tiếp cận kiến thức chuyên môn và cơ sở vật chất hiện đạivới thiết bị thử nghiệm và tạo mẫu cũng như tiếp xúc với các đối tác mới tiềm năng. Các viện Sản xuất của Hoa Kỳ này bao gồm nhiều lĩnh vực kỹ thuật, từ sản xuất dược phẩm sinh học đến vật liệu tổng hợp, từ robot đến an ninh mạng.
“Chi phí xây dựng bằng chứng khái niệm cho công nghệ mới là rất cao và chi phí đó đã giảm ở các cơ sở này,” Mike Shimauz, Giám đốc Kỹ thuật Nhà máy Thông minh tại RTX Corporation, trước đây gọi là Raytheon Technologies, là thành viên của sáu viện Sản xuất Hoa Kỳ, cho biết. “Chúng tôi tin tưởng vào quy trình bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ (tại các viện nghiên cứu), nhưng chắc chắn có những đổi mới có thể được chia sẻ để giúp ích cho toàn ngành.”
Cung cấp bối cảnh trung lập cho sự đổi mới
Các viện đóng vai trò là bên thứ ba đáng tin cậy để cùng nhau giải quyết các thách thức trong ngành. Nhiều thành viên của viện đang tìm kiếm một môi trường trung lập cho sự hợp tác tiền cạnh tranh này, nơi R&D chung được tiến hành với sự hiểu biết rằng các nỗ lực thương mại hóa của công ty thuộc khu vực tư nhân sẽ phải được tiến hành ở nơi khác.
“Chúng tôi đang kết nối chính phủ, ngành công nghiệp và giới học thuật lại với nhau," John Dyck, Giám đốc điều hành của CESMII, Viện Sản xuất Thông minh, cho biết. "Đây là nơi hội tụ những nhà tư tưởng giỏi nhất – nhà sản xuất, nhà thiết kế, nhà chế tạo máy và nhà tích hợp. Chúng tôi đang làm việc cùng nhau để đẩy nhanh quá trình dân chủ hóa sản xuất thông minh."
Các viện có chung mục đích là giải quyết các vấn đề về bằng chứng khái niệm nhằm mở rộng quy mô sản xuất. Nhưng các dự án của họ khác nhau rất nhiều về Mức độ sẵn sàng sản xuất (), được nhiều công ty gọi là Mức độ sẵn sàng về công nghệ (TRL). Ví dụ, một số dự án gần với giai đoạn ý tưởng hơn, chẳng hạn như xử lý việc trình diễn một ứng dụng mới trong phòng thí nghiệm (MRL 4). Các dự án khác gần với việc thương mại hóa hơn nhiều, chẳng hạn như thực hiện đổi mới trong môi trường sản xuất (MRL 7).
Còn có những yếu tố khác thúc đẩy sự cộng tác, chẳng hạn như:
- Trong khi các đối thủ lớn cạnh tranh trên một số mặt trận, họ cũng phụ thuộc vào chuỗi cung ứng chung. Ở một mức độ nào đó, họ phải hợp tác để nuôi dưỡng tiến bộ công nghệ trong chuỗi cung ứng nhằm cạnh tranh hiệu quả.
- Việc ký kết các thỏa thuận về tiêu chuẩn cho công nghệ mới sẽ mang lại lợi ích cho thị trường, chẳng hạn như với các trạm sạc dành cho các nhãn hiệu xe điện khác nhau.
- Không phải mọi thứ đáng chia sẻ đều có thể được cấp bằng sáng chế hoặc được coi là độc quyền. Thông tin thu được từ quá trình áp dụng và thử nghiệm sớm có rất nhiều giá trị, chẳng hạn như các phương pháp hay nhất hoặc thậm chí cài đặt nào sẽ sử dụng trên máy trong các điều kiện khác nhau.
Ngoài ra, cách tiếp cận chung cho tất cả là không đủ để bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ (IP) trong quá trình cộng tác. Đây là lý do tại sao các viện đã tùy chỉnh các nguyên tắc IP của họ. Ví dụ: một viện có thể sở hữu IP được phát triển trong một trong các dự án của mình và cấp phép cho các công ty. Hoặc các công ty tham gia dự án có quyền truy cập IP miễn phí hoặc với mức giá hợp tác đặc biệt. Một số viện chia sẻ IP giữa những người tham gia dự án hoặc với tất cả các thành viên của họ. Một số viện cho phép các công ty thực hiện dự án được sở hữu trí tuệ.
Tạo mức độ thoải mái để các thành viên cạnh tranh cộng tác
The Viện RAPID, hoạt động với các quy trình hóa học quy mô lớn, sử dụng nhiều khí thải, gần đây đã tung ra một sản phẩm bao gồm các gã khổng lồ công nghiệp Dow, Shell USA và Siemens USA, trong số 12 công ty tham gia. Ignasi Palou-Rivera, Giám đốc Công nghệ của RAPID cho biết: “Dow và Shell đã hợp tác cùng nhau ở Châu Âu. “Các công ty lớn đang trở nên thoải mái hơn khi làm việc với nhau trong những điều kiện phù hợp.”
Dự án còn bao gồm ba trường đại học, một phòng thí nghiệm quốc gia, một số tổ chức phi lợi nhuận và một vài công ty khởi nghiệp. Dự án tập trung vào việc mở rộng quy mô các lò phản ứng điện từ để sử dụng năng lượng vi sóng (MW) và tần số vô tuyến (RF) thay vì năng lượng nhiệt thông thường để khử cacbon trong sản xuất hóa chất hàng hóa.
Sử dụng năng lượng MW và RF mang lại nhiều lợi ích tiềm năng, bao gồm hiệu suất truyền năng lượng cao hơn, sưởi ấm đồng đều và giảm nhu cầu về thiết bị. Tầm nhìn là cho phép sản xuất phân tán hơn - khả năng xử lý hóa chất hiệu quả hơn tại nhiều địa điểm hơn và nhỏ hơn. Về bản chất, nó tương tự như việc sử dụng nhiều lưới điện siêu nhỏ để tạo ra điện thay vì các nhà máy điện khổng lồ. Đó là một sự thay đổi lớn trong cách vận hành của ngành.
"Chúng tôi trung lập về IP; tất cả chúng tôi đều hướng tới việc tạo ra mức độ thoải mái cho các thành viên của mình. Chúng tôi đảm bảo IP thuộc về bất kỳ ai tạo ra nó. Chúng tôi mang đến cho các công ty tham gia dự án cơ hội cấp phép IP nếu nó được tạo ra trong dự án." - Ignasi Palou-Rivera
Palou-Rivera nhấn mạnh rằng họ có các đối tác nghiên cứu và thành viên mà IP rất quan trọng. Trong một số trường hợp, các ứng dụng độc quyền được sử dụng cho hoạt động R&D trong một dự án nhưng phải được cấp phép sử dụng cho mục đích thương mại. RAPID cố gắng cung cấp cho những người tham gia dự án vị thế bình đẳng trong một dự án. Ví dụ: một số thành viên muốn hoạt động phát triển thể chất được tiến hành tại một địa điểm trung lập chứ không phải tại cơ sở của công ty khác.
Kích hoạt các khả năng chứ không phải phát triển sản phẩm
NextFlexvà các viện nghiên cứu khác phải được thúc đẩy bởi các mục tiêu dài hạn hơn và nơi ngành dẫn đầu về khả năng sản xuất, Tiến sĩ Scott Miller, Giám đốc Công nghệ tại viện chuyên về Điện tử lai linh hoạt cho biết.
“Chúng tôi tồn tại với mục đích sống trong một không gian tiền cạnh tranh,” Miller nói. "Đây không phải là phát triển sản phẩm. Chúng tôi đang phát triển khả năng hỗ trợ và khả năng cho sản phẩm."
Chính sách IP của NextFlex mà mọi thành viên đều đồng ý, tạo ra một khu vực hợp tác nơi các thành viên thoải mái chia sẻ công việc và ý tưởng trước khi cạnh tranh vì lợi ích của cộng đồng thành viên. Miller tóm tắt các nguyên tắc của chính sách sở hữu trí tuệ như sau:
- Thông tin về công việc và kết quả được chia sẻ với tất cả thành viên thông qua các báo cáo và hội thảo trực tuyến thường xuyên. Có rất nhiều thông tin có giá trị được rút ra từ mỗi dự án mà các thành viên thường có thể áp dụng vào tổ chức của họ.
- Nhà phát triển sở hữu IP. Nếu bạn phát minh ra nó, bạn sở hữu nó. Tuy nhiên, bạn vẫn phải nói với các thành viên về những gì bạn đã phát triển và kết quả của dự án.
- Mỗi thành viên NextFlex đều nhận được “giấy phép đánh giá nội bộ”. Họ không thể làm bất cứ điều gì mang tính thương mại với giấy phép, nhưng họ có thể quay lại gặp các nhà phát triển và thương lượng thỏa thuận cấp phép. (Có các điều khoản cấp phép chung trong hợp đồng bắt buộc phải có các điều khoản hợp lý và không phân biệt đối xử.)
“Nếu chúng tôi yêu cầu sử dụng mở, mọi người sẽ không làm việc trên những thứ thực sự có giá trị,” Miller nói. "Tuy nhiên, nếu bạn có bí quyết, đừng đưa nó vào dự án. Có nhiều con đường khác cho loại hình R&D đó."
Cuộc gọi dự án NextFlex thường xác định khoảng trống hoặc nhu cầu, có thể là tìm kiếm vật liệu có đặc tính nhất định hoặc cố gắng tìm cách gắn các thành phần trong một môi trường cụ thể. Các giải pháp cần được áp dụng rộng rãi để mang lại lợi ích cho ngành. Các thành viên có thể đóng góp bao nhiêu chuyên gia về lĩnh vực đó cho một dự án tùy thích. NextFlex khuyến khích cộng tác để tạo ra những ý tưởng tốt hơn. Các công ty có thể không đồng ý về mọi khía cạnh của dự án nhưng họ có thể hưởng lợi từ một số phần của dự án.
Toàn bộ ngành dược phẩm được hưởng lợi từ Dự án về kho đệm do NIIMBL chủ trì
Một ví dụ về sự hợp tác trước cạnh tranh thành công đến từ ngành dược phẩm và sự phụ thuộc vào nguồn dự trữ đệm để thử nghiệm. Việc sản xuất hàng dự trữ đệm theo truyền thống đòi hỏi thời gian và không gian cơ sở đáng kể, vì vậy mọi người trong ngành sẽ được hưởng lợi từ quy trình hiệu quả hơn vì nó cho phép các công ty dành nhiều nguồn lực hơn để phát triển sản phẩm mới và nghiên cứu độc quyền.
TheNIIMBLviện đã dẫn đầu một dự án cộng tác với BioPhorum và các công ty khổng lồ trong ngành Merck & Co., MilliporeSigma, Janssen Research & Development, Sanofi và GlaxoSmithKline để phát triển hệ thống cổ phiếu trộn đệm mới. Công nghệ này giúp giảm thời gian sản xuất 2.000 lít dung dịch đệm từ 8 giờ xuống còn chưa đầy một giờ, giúp tăng đáng kể năng lực thử nghiệm và giảm đáng kể chi phí của một mẫu.
Bằng cách làm việc cùng nhau thông qua NIIMBL để chia sẻ phản hồi và chi phí, các đối thủ cạnh tranh đã có thể đạt được thành công nhanh hơn và hiệu quả hơn so với việc bất kỳ ai trong số họ thực hiện công việc một mình.
Các nhà sản xuất ô tô chuyển sang CESMII để có Lộ trình Sản xuất Thông minh
Ngành công nghiệp ô tô cũng được hưởng lợi từ hoạt động cộng tác trước cạnh tranh do các viện nghiên cứu hỗ trợ. Trong khi các nhà sản xuất ô tô cạnh tranh để giành khách hàng, họ đều chia sẻ chuỗi cung ứng nội địa cần phải tăng khả năng phục hồi và năng suất. Các nhà sản xuất ô tô đang tìm kiếm một cách tiếp cận hợp tác hơn để giải quyết những thách thức này.
Đây là nơi CESMII, Viện Sản xuất Thông minh, đã tham gia. CESMII đang hợp tác với USCAR (Hội đồng Nghiên cứu Ô tô Hoa Kỳ) để giúp các nhà sản xuất ô tô suy nghĩ lại cách họ sử dụng dữ liệu để trao quyền cho mọi người và cung cấp thông tin về chiến lược cho hoạt động cũng như lập kế hoạch và dự đoán tài nguyên.
USCAR đã tổ chức Hội nghị thượng đỉnh về sản xuất ô tô thông minh vào tháng 8 năm 2023 với khoảng 100 bên liên quan trong lĩnh vực sản xuất, bao gồm cả đại diện của Ford, General Motors và Stellantis. Họ đã làm việc cùng nhau để phát triển , sẽ được giới thiệu trong ngành vào tháng 4. Lộ trình tập trung vào ba chiến lược quan trọng:
- Cộng tác thông qua các quy trình kỹ thuật số dựa trên dữ liệu, thời gian thực được kết nối trong các nhà máy và trên toàn chuỗi giá trị.
- Cho phép khả năng tương tác dữ liệu dựa trên các giao diện mở, được tiêu chuẩn hóa giúp loại bỏ các cấu trúc ngăn cách và hạn chế.
- Phát triển một ™, điều chỉnh giáo dục, phát triển lực lượng lao động và các chiến lược cải tiến liên tục để tạo ra nền văn hóa dựa trên dữ liệu.
“Sản xuất thông minh là yếu tố hỗ trợ quan trọng để thúc đẩy và cải tiến các quy trình sản xuất ô tô của Hoa Kỳ,” Tiến sĩ Steven Przesmitzki, Giám đốc Điều hành của USCAR cho biết.
Giúp đẩy nhanh quá trình dân chủ hóa lĩnh vực sản xuất tiên tiến
Những nỗ lực cộng tác trước cạnh tranh trên toàn mạng lưới Sản xuất Hoa Kỳ là rất cần thiết để củng cố vị thế cạnh tranh và vai trò lãnh đạo kỹ thuật của các công ty sản xuất Hoa Kỳ. Những sự hợp tác này cũng đang mở ra con đường cho những người Mỹ đang tìm kiếm những công việc xứng đáng, có mức lương đủ sống và đang đóng góp cho cộng đồng địa phương, khu vực và quốc gia mạnh mẽ hơn.
Năm 2022, các viện này đã hợp tác với hơn 2.500 tổ chức thành viên để cộng tác trong hơn 670 dự án nghiên cứu và phát triển lực lượng lao động và công nghệ lớn, đồng thời thu hút hơn 106.000 người tham gia đào tạo nâng cao về sản xuất. Các quỹ của tiểu bang, ngành và liên bang đã đóng góp 416 triệu USD cho các hoạt động này.
Để tìm hiểu về nhiều cách mà các viện nghiên cứu đang giúp giảm thiểu rủi ro khi đầu tư vào các ứng dụng sản xuất tiên tiến, hãy truy cập vào của chúng tôiViệntrang.