Chuẩn Bị Như Thế Nào Cho Internet of Things
Internet là một phương tiện truyền thông kỹ thuật số phổ biến trên toàn thế giới. Tuy nhiên, việc sử dụng ngay lập tức dữ liệu kết nối toàn cầu qua Internet để phục vụ cho các lợi ích của việc sản xuất công nghiệp vẫn còn là lý thuyết, vì rất ít các giải pháp công nghệ trong công nghiệp đang sẵn có, mang tính thân thiện với internet để có thể triển khai trên thực tế. Mặc dù vậy, theo nhận định, trong vòng 10 năm tới, các nhà máy của ngày hôm nay sẽ tìm hiểu để khai thác sức mạnh của Internet không chỉ để kết nối các thiết bị tại nhà máy, mà còn để đồng bộ các dữ liệu cần thiết thông qua World Wide Web. Với các nhà máy hiện tại, năng lực cạnh tranh trong tương lai phụ thuộc vào việc khả năng tích hợp IIoT vào nhà máy của mình. Bài viết cung cấp một cái nhìn về các nhà máy trong tương lai và trình bày các bước cơ bản mà các nhà sản xuất nên làm ngay bây giờ để chuẩn bị cho việc tích hợp hoàn thiện với IoT/IIoT:
- Get Digital : Công Nghệ Số
- Get Automated : Tính tự động hóa
- Get Connected : Tính năng kết nối
- Get Real-Time, Remote Access : Tính thời gian thực, Giám sát điều khiển truy cập từ xa
- Get Internet-Friendly Tools Các công cụ thân thiện với Internet
Các Nhà Máy Của Tương Lai
Trong một thập kỷ tới, cảnh quan của các nhà máy sẽ thay đổi đáng kể. Các nhà máy của tương lai sẽ ít bị đánh giá hơn ở sản lượng sản xuất của mình mà chủ yếu là sản xuất với sự linh hoạt cao nhất. Một lợi thế cạnh tranh của nhà máy là việc thu thập dữ liệu thời gian thực và dự đoán khả năng đáp ứng thời gian đơn đặt hàng. Việc phải thích ứng với nhu cầu thị trường sẽ thúc đẩy các doanh nghiệp áp dụng một cách phổ biến hơn công nghệ dựa trên nền tảng web. Hãy tưởng tượng một viễn cánh mà tất cả các thiết bị trong nhà máy (bất kể là thuộc nhà sản xuất nào) có thể giao tiếp liên tục và tức thời về số lượng nguyên liệu đưa vào dây chuyền, cũng như số lượng bị lỗi từ dây chuyền đó, và có thể cảnh báo nhà máy thông qua hệ thống ERP (enterprise resource planning) hoặc hệ thống MES (manufacturing execution system) về hàng hóa tốn đọng và bắt đầu đặt hàng khi nguồn cung nguyên liệu đầu vào ở mức thấp. Hãy tưởng tượng xa hơn nữa là "Big Data" có thể cung cấp cho nhà máy các hệ thống với số liệu thống kê về thói quen mua sắm của người tiêu dùng và tự động tăng gia sản xuất tại thời điểm trong năm khi xu hướng chỉ ra rằng nhu cầu cho một sản phẩm là ở mức cao. Khai thác vào các nguồn dữ liệu mang tính toàn cầu, các nhà máy của tương lai có thể không chỉ tự động hóa quy trình một cách thông minh, mà còn có thể dự đoán các cơ hội và thất bại dựa trên các sự kiện bên ngoài trước khi chúng xảy ra.
Trái tim của nhà máy trong tương lai chính là sự kết nối của các thiết bị trên một hệ thống trung gian thống nhất, cả bên trong các nhà máy và bên ngoài nhà máy. Nhiều nhà máy ngày nay đã tận dụng các giao thức công nghiệp cụ thể (như EtherNet/IP™, PROFINET I/O®) để đòi hỏi hầu hết thiết bị tự động hóa phải nói cùng một ngôn ngữ, cũng như kỹ năng chuyên môn để lập trình và lắp đặt thiết bị trên dây chuyền. Sẽ thế nào nếu cấu trúc các nhà máy trong tương lai sẽ tương tự cấu trúc Internet, được xây dựng trên các tiêu chuẩn mở, nơi các thiết bị - bất kể nhà sản xuất nào - có thể giao tiếp với nhau mà không có giới hạn? Người tiêu dùng trên khắp thế giới đã hình thành một công cụ truyền thông duy nhất; một hệ thống toàn cầu mà cung cấp việc truy cập các thông tin, nhanh hơn, và từ bất cứ đâu. Cấu trúc mạng này dựa trên giao thức truyền thông phổ biến nhất: Các giao thức Internet. Các dịch vụ World Wide Web đã và đang mở rộng sang nhiều lĩnh vực nhờ tính đơn giản, các tiêu chuẩn mở, làm cho phần lớn các dữ liệu thu thập được đều có sẵn trên Internet.
|
Industrial Internet of Things
Như những nhà máy trước đây đã thừa hưởng sự tiến bộ của công nghệ năng lượng hơi nước, năng lượng điện, công nghệ thông tin, và tự động hóa để đạt được một lợi thế cạnh tranh, các nhà máy trong tương lai sẽ thừa hưởng công nghệ Internet để thúc đẩy cuộc cách mạng công nghiệp tiếp theo - Một cuộc cách mạng Internet trong công nghiệp. Các doanh nghiệp tìm kiếm nhiều hơn cách thức tích hợp mạng toàn cầu thông qua dịch vụ World Wide Web để thay thế nền tảng công nghiệp truyền thống như là phần mềm và các bộ điều khiển khả trình (PLCs) vốn gây ra sự phụ thuộc vào thiết bị , hệ điều hành, hoặc các giao thức truyền thông của nhà sản xuất. Nên tảng máy tính với bảo mật điện toán đám mây sẽ thay thế các mạng cục bộ, các dịch vụ web sẽ thay thế phần mềm, và các thiết bị với giao thức Internet sẽ thay thế các thiết bị sử dụng sử hữu lợi thế độc quyền của nhà sản xuất để ràng buộc các nhà máy với các giao thức công nghiệp hạn chế trong quá khứ. Bằng cách thực hiện những thay đổi để hướng tới cấu trúc Internet trong tương lại, các doanh nghiệp có thể vượt qua những giới hạn của không gian và thời gian. Thông tin được ghi lại từ các thiết bị trong nhà máy sẽ có thể truy cập từ bất kỳ vị trí nào trong thời gian thực, thông qua việc kết nối truyền thông hai chiều qua cổng gateway (kết nối các thiết bị, máy móc trong nhà máy và cho phép bất kỳ ai được quyền truy cập có thể sử dụng dữ liệu thông tin này ngay lập tức) và kết nối truyền thông ngang hàng (một khuôn khổ làm việc chung cho toàn bộ chuỗi cung ứng, các phòng ban, các đơn vị kinh doanh, địa điểm nhà máy trên toàn cầu, và ngay cả khi liên kết với các thị trường khác).
Chìa khóa đang mở ra cánh cổng này là công nghệ truy cập Internet. Bất kỳ thiết bị với một địa chỉ IP có thể được định vị và truy cập bởi các dịch vụ web thiết lập một mạng lưới mở chung cho tất cả các thiết bị trên một khung làm việc Internet. Internet of Things (IoT) này là bao gồm tất cả, định nghĩa một mạng mà có thể thu thập dữ liệu của "bất cứ thứ gì " trên thế giới - từ bộ giám sát sức khỏe cá nhân, giám sát thời tiết, nhà thông minh, đến các nhà máy công nghiệp. Khi nói về các nhà máy (nơi mà những thiết bị công nghiệp như cảm biến, công tắc, robot, máy móc tự động hóa, cơ điện tử, là "những thứ" được kết nối), tập hợp này của Internet of Things được gọi là Industrial Internet of Thing (IIoT). Industrial Internet of Thing sẽ liên kết giữa người tiêu dùng và các doanh nghiệp trên một cấu trúc Internet, nơi mà các khối lượng lớn thông tin (Big Data) được thu thập bởi các thành phần trong mạng, có thể được tận dụng để các doanh nghiệp có thể đưa ra các quyết định kinh doanh một cách nhanh chóng, kịp thời hơn.
Ví dụ, hãy tưởng tượng đến những hiệu quả tích cực mà các nhà sản xuất dược phẩm được hưởng lợi từ Big Data của các lĩnh vực khác. Ngành công nghiệp chăm sóc sức khỏe có thể thu thập thông tin về một số lượng lớn bệnh nhân đến các cơ sở y tế để khám một căn bệnh thông thường. Với Big data này, các công ty liên kết IIoT trong ngành dược phẩm có thể tận dụng số liệu này để tăng cường đầu tư vào các loại thuốc mà chữa các căn bệnh nói trên, hoặc để tăng sản xuất thuốc tại một số vùng cụ thể, nơi mà căn bệnh đó đang có dấu hiệu lây lan nhiều. Việc sử dụng các IoT cho mục đích này mang lại lợi ích to lớn cho cả người tiêu dùng và doanh nghiệp - vấn đề sức khỏe của người tiêu dùng được giải quyết một cách nhanh chóng và các nhà sản xuất cũng có được lợi nhuận cao hơn nhờ việc cung ứng nhanh chóng cho nhu cầu thị trường.
Những Quan Niệm Không Đúng Về Industrial Internet of Things
Mặc dù có rất nhiều cách hiểu khác nhau về Internet of Things, cơ bản nhất, IoT là một mạng lưới các thiết bị mà 1) Có các thiết bị thông minh tại cục bộ (các thiết bị có khả năng tiếp nhận, xử lý và trả lời các dữ liệu với các máy móc khác - còn được gọi là thiết bị "thông minh"); 2) cung cấp một dịch vụ truy cập chung hoặc các giao diện ứng dụng lập trình (API) cho phép chúng có thể giao tiếp với nhau một cách hiệu quả, ngay cả khi chúng giao tiếp bằng nhiều giao thức; và, 3) có thể để gửi và nhận các trạng thái và lệnh điều khiển từ thiết bị khác trong mạng. Nói cách khác: Các thiết bị phải thân thiện với mạng (Có các công kết nối và API như ethernet, FO - NV) để kết nối đến mạng toàn cầu.
Có một số ý kiến phản bác trong các cuộc tranh luận về Internet of Things là do công nghệ mạng hiện đại ngày nay vẫn còn đang ở thời kỳ khảo sát và lấy ý kiến phản hồi. Các chủ đề nóng như hệ thống M2M (machine - to - machine: Máy tới máy) hay các mạng công nghiệp - đang là một trong các yếu tố quan trọng trong sự phát triển của các nhà máy hiện tại đến các nhà máy của tương lai - bản thân chúng không thể hiện toàn bộ khái niệm về IIoT. Ví dụ, những yếu tố này một mình không cung cấp một mạng lưới các thiết bị kết nối với mạng Internet toàn cầu để chia sẻ, phân tích, và hồi đáp một lượng lớn dữ liệu phát sinh trong quá trình giao tiếp máy - đến - máy. Thực ra có thể hiểu, chúng là chìa khóa để mở khóa các giá trị của IIoT.
Kết nối các thiết bị thông qua các giao thức Chuẩn Công Nghiệp
Trong nhà máy, mạng công nghiệp "máy - với - máy" (M2M) đã được sử dụng rộng rãi để kết nối các thiết bị trong nhà máy, cho phép kích hoạt các quá trình tự động hóa rời rạc. Từ năm 1982, các hệ PLC được sử dụng các giao thức chuẩn công nghiệp (giống như EtherNet/IP, PROFINET I/O, và nhiều giao thức khác) để thiết lập một đường truyền thông từ máy móc này đến máy móc khác bằng cách ghi lại và gửi dữ liệu thông qua một hub trung tâm. Mỗi thiết bị sử dụng một hoặc một tập hợp các giao thức khác nhau, do đó kết nối hai thiết bị chính là việc phải tìm ra hai thiết bị có cùng giao thức. Ví dụ, để kết nối với một mạng EtherNet/IP, các thiết bị (như đầu đọc mã vạch, robot, hoặc PLC) phải hỗ trợ giao thức EtherNet/IP. Các mã code được phát triển để phục vụ những hệ thống này, dữ liệu được thu thập, và các giao diện để truy cập lượng dự liệu này khác nhau cho mỗi hệ thống cụ thể và do đó không phải dễ dàng để sử dụng trong các hệ thống khác. Đầu tiên, việc chia sẻ thông tin trong nhà máy bị cản trở, vì thiết bị, máy móc được sử dụng cho các mục đích khác nhau nên không phải lúc nào cũng nói cùng một ngôn ngữ. Thứ hai, các thiết bị công nghiệp trước đây không hỗ trợ ngôn ngữ trên nền Internet (HTTP đang là một giao thức mạnh, vì nó đang là giao thức của dịch vụ World Wide Web). Dữ liệu được chia sẻ qua giao thức chuẩn công nghiệp giống như EtherNet/IP chỉ hạn chế trong mạng cục bộ, và các thiết bị đang sử dụng nó, ngăn trở việc hoàn thiện thực sự của IIoT.
Tinh thần thực sự của Industrial Internet of Things là việc phát triển sự thông minh chung của các hệ thống, thiết bị, và con người bằng các chia sẻ dữ liệu trên nhiều phương tiện truyền thông và các lĩnh vực công nghiệp đa dạng. Tạo ra một "mạng nội bộ" của các thiết bị được kết nối bên trong một nhà máy duy nhất thực sự có hiệu quả trong việc thiết lập các quy trình đòi hỏi đủ thông minh để có thể tự duy trì chúng. Tuy nhiên, những dữ liệu mà họ có được không thể giúp doanh nghiệp linh hoạt với những sự biến động về địa điểm kinh doanh, khó khăn phát sinh, hoặc các biến thị trường. Việc hoàn thiện IIoT giúp kết nối nhà máy với các nhà máy khác, các nhà cung cấp, hoặc khách hàng, cho phép nhà máy không chỉ đáp ứng các mục tiêu hôm nay, mà còn có thể dự đoán những thách thức của ngày mai.
Truy cập vào một thiết bị công nghiệp bằng trình duyệt Web
Mặc dù các trình duyệt web được sử dụng chủ yếu để truy cập World Wide Web, chúng cũng có thể được sử dụng để truy cập thông tin được cung cấp bởi các dịch vụ web hoặc tập tin trong hệ thống tập tin chỉ đơn giản bằng cách trỏ đến một đối tượng với một địa chỉ IP xác định. Các thiết bị có thể giao tiếp với các trình duyệt web được cung cấp một phương pháp đơn giản nhất để truy cập dữ liệu (vì trình duyệt web được sử dụng phổ biến trong hầu hết các thiết bị như PLCs, Smart phone, tablets, và hơn nữa). Điều này có nghĩa là dữ liệu có thể được truy cập trong thời gian thực trên một số hệ thống, thậm chí từ xa, miễn là địa chỉ IP của thiết bị có thể truy cập được. Vấn đề lớn ở đây là trong phần lớn các trường hợp, các thiết bị chỉ được truy cập thông qua một lớp mạng cục bộ nữa. Tuy nhiên, một khi các thông tin từ thiết bị có thể được đẩy lên mạng internet toàn cầu, thì đó mới là lúc IoT bắt đầu được định hình.
|
Các nhà máy công nghiệp chuẩn bị như thế nào cho IoT?
