Cơn sốt robot hình người cho thấy các nút thắt phần cứng là ràng buộc quyết định, không phải AI

Dù thu hút hàng chục tỷ USD vốn đầu tư, ngành công nghiệp robot hình người vẫn chật vật trước bài toán quy mô hóa. Theo báo cáo mới nhất của McKinsey, các điểm nghẽn lớn nằm ở chuỗi cung ứng phần cứng, đặc biệt ở bộ truyền động, vật liệu hiếm và cảm biến.

Chi phí phần cứng tập trung vào bộ truyền động và cảm biến

Làn sóng đầu tư vào robot hình người đang tăng nhanh, nhưng chuỗi cung ứng phần cứng lại là rào cản chính. Trong cơ cấu chi phí của một mẫu robot hình người, McKinsey cho biết chi phí thiết bị chủ yếu đến từ năm nhóm mô-đun lớn.

• Bộ truyền động: chiếm tỷ trọng khoảng 40% đến 60%.
• Cụm cảm biến: khoảng 10% đến 20%.
• Nền tảng tính toán và điều khiển trung tâm: khoảng 10% đến 15%.
• Cấu trúc nhẹ và pin: khoảng 5% đến 10%.

Trong đó, bộ truyền động được xem là phần tốn kém nhất và tạo ra khác biệt rõ rệt về hiệu suất vận hành. Mật độ mô-men xoắn, độ chính xác và tuổi thọ đều phụ thuộc vào “mắt xích” này.

Thiếu tiêu chuẩn hóa làm tăng chi phí và kéo dài thời gian sản xuất

Với các bộ phận phức tạp như đôi tay, yêu cầu kỹ thuật cao khiến số lượng bộ truyền động tăng mạnh. McKinsey nêu ví dụ: Robot Optimus của Tesla hiện phải sử dụng hơn 50 bộ truyền động siêu nhỏ chỉ để vận hành riêng đôi bàn tay. Do thị trường thiếu các linh kiện đạt chuẩn, các hãng buộc phải tự nghiên cứu và chế tạo theo hướng riêng.

McKinsey đánh giá bộ truyền động là mắt xích yếu nhất do thiếu hụt sự tiêu chuẩn hóa và tính chất độc quyền của các nhà sản xuất.

Rủi ro nguồn cung được chia thành ba nhóm

Nhìn rộng ra toàn bộ chuỗi phần cứng, báo cáo phân loại rủi ro nguồn cung thành ba nhóm: thấp, trung bình và cao.

Nhóm rủi ro thấp

Nhóm rủi ro thấp bao gồm các thành phần phổ thông như động cơ không chổi than, camera hoặc cảm biến, vốn có thể kế thừa từ ngành xe điện. Theo McKinsey, nhóm này mang lại sự ổn định và không tạo ra rào cản cấu trúc đối với sản xuất quy mô lớn.

Nhóm rủi ro trung bình

Nhóm rủi ro trung bình bao gồm bộ điều khiển servo và hệ thống quản lý pin, do yêu cầu tỷ lệ thể tích trên công suất rất khắt khe. Hệ thống pin phải chịu được tốc độ xả lớn khi robot thực hiện các động tác vật lý phức tạp như nhảy hoặc ngồi xổm. Việc thiếu tiêu chuẩn hóa khiến các nhà sản xuất phải phát triển sâu với nhà cung cấp cấp hai.

Nhóm rủi ro cao

Điểm đáng báo động nhất nằm ở nhóm rủi ro cao, bắt đầu từ các thiết bị truyền động chính xác cao như bộ giảm tốc. Năng lực sản xuất của bộ giảm tốc sóng hài hoặc vít me bi hành tinh bị chi phối bởi các hãng chuyên biệt như SKF và Nabtesco. Thời gian chờ để nhận một số đơn hàng linh kiện chuyên dụng đã bị kéo dài lên tới 14 tháng.

Báo cáo cũng chỉ ra rào cản từ việc phụ thuộc vào nam châm vĩnh cửu neodymium khi nguồn cung tài nguyên bị tập trung. McKinsey nêu rằng các tập đoàn công nghệ phương Tây đang đối mặt thách thức lớn do Trung Quốc kiểm soát tới 90% công suất gia công từ tính toàn cầu. Ngoài ra, việc thiếu các hệ thống vi điều khiển có khả năng thống nhất an toàn cho hàng chục bộ truyền động cũng được xem là trở ngại hệ thống.

Ngành đang ở giai đoạn tương tự ô tô đầu thế kỷ 20

Theo đánh giá của McKinsey, ngành robot hình người hiện ở giai đoạn tương tự ngành ô tô đầu thế kỷ 20: tiêu chuẩn chưa được thiết lập và chuỗi cung ứng còn phân mảnh.

Báo cáo cho rằng các nút thắt đa chiều đã giúp hệ thống nhà máy Trung Quốc tận dụng chuỗi cung ứng cơ điện hoàn thiện để giảm chi phí. McKinsey ước tính: sản xuất một nguyên mẫu Tesla Optimus Gen 2 có thể tiêu tốn 131.000 USD nếu tách rời hoàn toàn khỏi mạng lưới vật liệu của quốc gia này. Trong khi đó, Âu Mỹ vẫn giữ ưu thế lớn ở thiết kế cấu trúc trí tuệ nhân tạo, tích hợp hệ thống và kiểm định an toàn nghiêm ngặt.

Triển vọng đến 2035: chuyển dịch mô hình chuỗi cung ứng

Đến năm 2035, McKinsey dự đoán chuỗi cung ứng sẽ chuyển dịch theo hướng linh hoạt hơn. Các mô-đun pin và nền tảng tính toán có thể được thuê ngoài. Báo cáo cũng dẫn các động thái chiến lược như việc Schaeffler hoặc Bosch hợp tác với Neura Robotics, Humanoid và Galbot nhằm minh chứng cho sự chuyển đổi mô hình.

Mốc đột phá được cho là phụ thuộc vào quá trình hợp tác tiêu chuẩn hóa giữa các nhà sản xuất linh kiện cốt lõi trên toàn thế giới.

Yêu cầu chuẩn hóa để giảm chi phí vật liệu

Thực trạng ngành được ví như ngành ô tô vào thập niên 1910 khi các tiêu chuẩn sản xuất lõi chưa xuất hiện. Để đưa chi phí vật liệu tổng thể của thiết bị xuống dưới 20.000 USD, thị trường cần sự nỗ lực của nhiều đối tác. McKinsey nhấn mạnh: bên nào giải quyết được bài toán gia công quy mô lớn đầu tiên sẽ nắm quyền làm chủ định nghĩa của một hệ sinh thái mới.