Trung Quốc áp dụng công nghệ sản xuất ô tô để chế tạo tên lửa và vệ tinh hàng loạt

Ngành công nghiệp hàng không vũ trụ Trung Quốc đang trải qua một cuộc cách mạng sản xuất âm thầm nhưng có tiềm năng thay đổi cục diện toàn cầu: hướng tới khả năng chế tạo tên lửa và vệ tinh với hiệu quả tương đương sản xuất ô tô.

Các nhà khoa học tham gia dự án cho biết, thông qua quá trình cải cách cơ cấu đầy thách thức, các doanh nghiệp vũ trụ quốc doanh của Trung Quốc đang triển khai mô hình sản xuất mới lấy cảm hứng từ các nguyên tắc sản xuất tinh gọn trong ngành ô tô.

Hệ thống này hướng đến mục tiêu sản xuất hàng loạt các thiết bị không gian với tốc độ nhanh, chất lượng đồng nhất, chi phí thấp và tính linh hoạt cao.

Cuộc đua thống trị không gian

Theo dự báo của các nhà nghiên cứu ngành hàng không vũ trụ, hoạt động không gian toàn cầu sẽ tăng trưởng theo cấp số nhân nhờ các công nghệ mới, với tải trọng phóng lên quỹ đạo dự kiến đạt 170.000 tấn mỗi năm vào 2045. Trong bối cảnh này, quốc gia nào làm chủ được năng lực sản xuất không gian quy mô lớn sẽ chiếm ưu thế trong tương lai.

Khác với mô hình sản xuất hàng không vũ trụ truyền thống theo hệ thống "đẩy" - nơi các bộ phận được chế tạo dựa trên dự báo và lịch trình định sẵn, thường gây ra tình trạng không đồng bộ, chậm trễ và tồn kho - phương pháp mới của Trung Quốc hứa hẹn mang lại hiệu quả vượt trội.

Mô hình "kéo" mới đảo ngược hoàn toàn logic truyền thống. Thay vì đẩy linh kiện qua đường dây sản xuất, khâu lắp ráp cuối cùng chỉ lấy linh kiện từ các nhà cung cấp thượng nguồn khi cần thiết và đúng số lượng yêu cầu.

Toyota là công ty tiên phong trong hệ thống này thông qua hệ thống TPS nổi tiếng từ giữa thế kỷ 20. Trong hệ thống Toyota, người công nhân làm việc tại quá trình sau sẽ phải đi đến quá trình trước đó để lấy những phụ kiện cần thiết với một số lượng cần thiết tại thời điểm cần thiết. Sau đó, công việc mà quá trình trước cần làm là chỉ sản xuất đủ số lượng đơn vị sản phẩm để thay thế những cái đã bị lấy đi. Điều này giúp giảm thiểu lãng phí, giảm tồn kho và tăng hiệu quả. Phương pháp này đã trở thành nền tảng của sản xuất tinh gọn toàn cầu.

Ngành công nghiệp vũ trụ Trung Quốc hiện đang áp dụng logic "đúng lúc, đúng nhu cầu" này vào chế tạo tên lửa và vệ tinh. Từ khâu lắp ráp cuối cùng đến lắp ráp hệ thống con, từ linh kiện đến nguyên liệu thô, mỗi giai đoạn chỉ được kích hoạt khi giai đoạn hạ nguồn phát tín hiệu cần thiết.

Kết quả là một chuỗi cung ứng chặt chẽ và linh hoạt, trong đó mọi động cơ tên lửa, tấm pin mặt trời và bảng mạch đều được sản xuất đồng bộ với lịch trình phóng.

Tuy nhiên, điều này cũng đồng nghĩa với việc cơ cấu tương đối phẳng của ngành công nghiệp vũ trụ Trung Quốc - vốn mang lại cho các nhà cung cấp nhiều quyền mặc cả và nguồn lực hơn - sẽ được thay thế bằng cấu trúc hình kim tự tháp dốc.

"Nó đại diện cho sự chuyển đổi mang tính hệ thống và đột phá của các mô hình sản xuất hiện tại", nhóm nghiên cứu do Phó giáo sư Đại học Bắc Kinh Wang Guoqing dẫn đầu thuộc Tập đoàn Khoa học và Công nghệ Hàng không Vũ trụ Trung Quốc (CASC) - công ty hàng không vũ trụ lớn nhất nước này - cho biết trong bài báo đăng trên Tạp chí Kỹ thuật Cơ khí hồi tháng 7.

Wang, hiện là Giám đốc thông tin của CASC và chuyên gia trong lĩnh vực sản xuất vũ trụ, nhấn mạnh tính cách mạng của phương pháp này.

Từ thủ công đến sản xuất hàng loạt

Trong nhiều thập kỷ, các phương tiện vũ trụ phần lớn là những kiệt tác được chế tạo thủ công - mỗi tên lửa hoặc vệ tinh đều là sản phẩm độc đáo của kỹ thuật tỉ mỉ. Tuy nhiên, khi nhu cầu về chòm sao vệ tinh, phương tiện phóng tái sử dụng và các sứ mệnh mặt trăng kéo dài tăng cao, cách tiếp cận truyền thống không còn đáp ứng được yêu cầu.

Theo Wang và đồng nghiệp, chương trình không gian Trung Quốc - cũng như các quốc gia khác - đã phát triển từ giai đoạn tạo ra những hệ thống đầu tiên với câu hỏi "chúng ta có thể chế tạo được không?" đến việc phát triển và sản xuất cân bằng nhiều mô hình song song để chế tạo các lô nhỏ một cách đáng tin cậy.

Hiện tại, thế giới đang bước vào "kỷ nguyên tùy chỉnh hàng loạt" với các vụ phóng tần suất cao và mạng lưới vệ tinh khổng lồ đòi hỏi khả năng sản xuất có thể mở rộng, lặp lại và linh hoạt.

Theo South China Morning Post, Trung Quốc không đơn độc trong nỗ lực này. Starlink của SpaceX đã phóng hơn 7.000 vệ tinh, "chứng minh sức mạnh đáng kinh ngạc của sản xuất vũ trụ quy mô công nghiệp", nhóm nghiên cứu của ông Wang nhận định.

Tuy nhiên, khác với Mỹ - nơi một công ty thống trị thị trường - cách tiếp cận của Trung Quốc mang tính kết nối và hệ sinh thái hơn, tận dụng các doanh nghiệp nhà nước, viện nghiên cứu và nhà cung cấp tư nhân trong một chiến lược quốc gia phối hợp.

Các dự án như chòm sao khổng lồ Guowang, Qianfan và Hongtu-3 đang thúc đẩy nhu cầu về các nhà máy vệ tinh và tên lửa công nghiệp hóa, với hàng nghìn đơn vị sẽ được chế tạo trong những năm tới.

Theo các nhà nghiên cứu, sự thay đổi này đòi hỏi cần "suy nghĩ lại từ những điều cơ bản" đối với toàn bộ quy trình. Trong nghiên cứu được công bố, họ đã cung cấp chi tiết về cơ chế hoạt động của hệ thống "kéo" trong ngành vũ trụ.

Trong hệ thống này, một đơn vị tích hợp sản xuất trung tâm - thường là khâu lắp ráp cuối cùng - chịu trách nhiệm toàn bộ quy trình sản xuất, quản lý lịch trình, hợp đồng, chất lượng và phối hợp với nhà cung cấp.

Thay vì các dây chuyền sản xuất cố định áp dụng cho mọi quy mô, Trung Quốc triển khai các hệ thống lắp ráp có thể cấu hình lại theo mô-đun như dây chuyền lắp ráp xung - nơi sản phẩm di chuyển theo chu kỳ nhịp nhàng giống như nhịp tim, giúp giảm thời gian nhàn rỗi và tối đa hóa hiệu quả.

Các trung tâm lắp ráp linh hoạt thông minh sử dụng AI và robot để tự động cấu hình lại quy trình làm việc cho các mô hình tên lửa khác nhau - lý tưởng cho việc sản xuất hỗn hợp nhiều loại tên lửa phóng.

Một tính năng đột phá là nền tảng kỹ thuật số cộng tác kết nối các nhà máy, phòng thí nghiệm và nhà cung cấp trên khắp Trung Quốc, thậm chí qua nhiều mạng lưới được phân loại bảo mật khác nhau.

Nền tảng này sử dụng điện toán đám mây, IoT, AI và bản sao kỹ thuật số, cho phép theo dõi trạng thái sản xuất theo thời gian thực, hiển thị tức thì các điểm nghẽn trong chuỗi cung ứng, cảnh báo tự động về linh kiện thiếu hụt và chia sẻ dữ liệu an toàn giữa các tổ chức.

Được gọi là "bảng kéo kỹ thuật số", hệ thống cung cấp cho người quản lý bảng điều khiển cái nhìn trực quan về toàn bộ chuỗi cung ứng.

Cuộc cải cách này đang phát huy hiệu quả khi hoạt động phóng tàu vũ trụ Trung Quốc tăng tốc trong những tháng gần đây. Tuy nhiên, ngành vũ trụ Trung Quốc vẫn còn một khoảng cách lớn với Mỹ khi cường quốc này đang dẫn đầu với 158 lần phóng lên quỹ đạo - chủ yếu nhờ SpaceX - trong khi Trung Quốc chỉ thực hiện 68 lần phóng tính đến giữa năm 2025.

Tham khảo South China Morning Post (SCMP)