Internet vạn vật công nghiệp là việc sử dụng IoT mở rộng và có nghĩa là tích hợp máy móc với cảm biến, phần mềm và hệ thống liên lạc để cải thiện các quy trình công nghiệp. Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn về công nghệ này, các giải pháp IIoT và những lợi ích mà nó mang lại.
IIoT là gì?
IoT công nghiệp (IIoT) là một trong những phân khúc lớn nhất và phát triển nhanh chóng của Internet vạn vật (IoT) về số lượng thiết bị được kết nối và mức độ hữu ích của các dịch vụ này đối với hoạt động sản xuất và tự động hóa của doanh nghiệp. Phân khúc này theo truyền thống đóng vai trò là cơ sở vận hành và công nghệ và bao gồm giám sát phần cứng/phần mềm của các thiết bị vật lý.
Các nhiệm vụ truyền thống của công nghệ thông tin được giải quyết khác với các nhiệm vụ vận hành và kỹ thuật. Công nghệ vận hành (OT) tập trung vào việc đánh giá hiệu suất, thời gian hoạt động, thu thập và phản hồi dữ liệu theo thời gian thực cũng như bảo mật hệ thống. Công nghệ thông tin tập trung vào an toàn, nhóm, dịch vụ và cung cấp dữ liệu. Khi Internet of Things bắt đầu có chỗ đứng trong sản xuất và công nghiệp, thế giới CNTT và OT đang hợp nhất, đặc biệt là trong dịch vụ chẩn đoán của hàng nghìn máy móc sản xuất. Việc hợp nhất này sẽ có thể cung cấp lượng dữ liệu chưa từng có cho cơ sở hạ tầng đám mây riêng và công cộng.
IIoT so với IoT
IoT và IIoT là những khái niệm có cùng công nghệ cốt lõi – kết nối các thiết bị với Internet và thu thập dữ liệu – và chỉ khác nhau ở nơi chúng được sử dụng. IoT chủ yếu liên quan đến các thiết bị tiêu dùng và IIoT dành cho các nhà máy, sản xuất công nghiệp và chuỗi cung ứng lớn.
Internet of Things về cơ bản là sự tương tác giữa các thiết bị có khả năng thu thập, lưu trữ, xử lý và gửi dữ liệu. Các thiết bị này có thể bao gồm từ một camera chụp và gửi hình ảnh đến cảm biến trên tuabin gió để thu thập các thông số môi trường và dữ liệu hiệu suất của tuabin. Cảm biến thu thập nhiều dữ liệu khác nhau, bao gồm áp suất, độ ẩm, chỉ số quang học, tốc độ của các bộ phận chuyển động, âm thanh, v.v.
IoT là mạng điện toán gồm các đối tượng vật lý được trang bị các công nghệ tích hợp để thu thập và truyền thông tin. Chúng hoạt động cùng với các thiết bị và công nghệ để lưu trữ và xử lý dữ liệu thông minh, cũng như các máy móc và thuật toán để tạo ra các hành động điều khiển cả trên các bộ phận của hệ thống và toàn bộ hệ thống.
Thuật ngữ “Internet of Things” (loT) lần đầu tiên được sử dụng vào năm 1999 bởi nhân viên Kevin Ashton của Procter & Gamble. Ông đề xuất sử dụng thẻ nhận dạng tần số vô tuyến (RFID) để tối ưu hóa hoạt động hậu cần của công ty. Sự tăng trưởng bùng nổ về số lượng thiết bị và hệ thống phần mềm được kết nối Internet, việc mở rộng phạm vi ứng dụng của chúng trong sản xuất công nghiệp và sự tương tác giữa các ngành là những thách thức chính của thời đại chúng ta. Mặc dù những đề cập đầu tiên về IoT đã xuất hiện cách đây hơn 20 năm nhưng sự phát triển tích cực của công nghệ này chỉ mới bắt đầu gần đây.
Cho dù công nghệ IoT có phức tạp đến đâu thì nó vẫn đang được sử dụng theo nhiều cách khác nhau và bởi những người bình thường. Mọi người trang bị cho ngôi nhà của mình những cảm biến để theo dõi rò rỉ gas hoặc nước, thêm bóng đèn thông minh vào phòng ngủ và điều khiển ổ khóa, đèn từ xa. IoT được sử dụng trong các thiết bị chăm sóc sức khỏe, hệ thống an ninh hoặc các thiết bị như robot hút bụi.
Mặt khác, IoT công nghiệp đề cập đến các thiết bị được kết nối tại các nhà máy hoặc doanh nghiệp công nghiệp khác. Họ thu thập và truyền dữ liệu đến máy chủ đám mây. Bằng cách này, doanh nghiệp có cơ hội phân tích hoạt động nội bộ và đưa ra dự đoán cho tương lai. Tất cả dữ liệu đều có thể truy cập được thông qua một giao diện (ví dụ: ứng dụng), cho phép người dùng quan sát, kiểm soát và thậm chí tự động hóa các quy trình liên quan. Công nghệ IIoT biến chuỗi cung ứng sản xuất truyền thống thành hệ sinh thái kỹ thuật số hiệu quả hơn, an toàn hơn cho người lao động.
Công nghệ đằng sau IoT công nghiệp
Internet vạn vật công nghiệp tận dụng các công nghệ và quy trình tiên tiến để biến điều kỳ diệu thành hiện thực. IoT công nghiệp được kích hoạt bởi dữ liệu lớn, học máy, giao tiếp giữa máy với máy, điện toán đám mây, giao tiếp không dây, công nghệ di động, v.v.
Hãy trình bày ngắn gọn những vấn đề chính ở đây.
Dữ liệu lớn
Các khả năng và chức năng của Internet of Things phụ thuộc rất nhiều vào dữ liệu. Các thiết bị và cảm biến được kết nối tạo ra một lượng lớn dữ liệu phi cấu trúc, về cơ bản là Dữ liệu lớn. Nó được phân tích sâu hơn với các quy trình Dữ liệu lớn và điều này cho thấy IoT và Dữ liệu lớn có mối liên hệ với nhau rất nhiều. Và trong IIoT, khả năng Dữ liệu lớn có thể phát triển tối đa; ví dụ, các cảm biến gắn vào thiết bị của nhà máy thu thập một lượng lớn dữ liệu vận hành mà sau này được sử dụng để giúp đưa ra các quyết định sáng suốt.
Học máy
Tất cả dữ liệu được thu thập bởi các thiết bị IoT này phải được sử dụng tốt, phải không? Học máy là công nghệ giúp IIoT phát huy hết tiềm năng của nó. ML tự động hóa việc phân tích dữ liệu để tạo ra thông tin chi tiết theo thời gian thực và do đó giúp loại bỏ lỗi của con người và được sử dụng để bảo trì dự đoán. Nó sử dụng hành vi trong quá khứ của thiết bị để phát hiện hoạt động bất thường hoặc dự đoán các sự kiện trong tương lai.
Điện toán đám mây
Các giải pháp IoT xử lý lượng dữ liệu khổng lồ phải được lưu trữ, xử lý và phân tích ở đâu đó. Dữ liệu này cũng có thể truy cập được từ mọi nơi mà không bị chậm trễ và cách tốt nhất để đạt được dữ liệu đó là sử dụng bộ nhớ đám mây . Với sức mạnh của điện toán đám mây, hệ thống IoT có thể hoạt động hiệu quả về mặt chi phí, hỗ trợ truyền và giám sát dữ liệu theo thời gian thực.
Giao tiếp không dây
Các thiết bị IoT phải biết cách giao tiếp với nhau và bằng cách nào đó chúng phải được kết nối với đám mây để truyền dữ liệu. Vào năm 2021, điều này hầu như đạt được nhờ các mạng hoặc giao thức IoT không dây cho phép liên lạc nhanh chóng. Chúng có thể là các giao thức mạng dạng lưới, mạng diện rộng công suất thấp (LPWAN) hoặc mạng cục bộ và mạng khu vực cá nhân (LAN/PAN).
Khả năng IIoT trong sản xuất
Việc triển khai các ứng dụng IoT tạo ra hai giá trị trung tâm cho các doanh nghiệp công nghiệp:
- Tăng năng suất;
- Chuyển đổi kỹ thuật số.
Việc triển khai IoT giúp tăng năng suất của doanh nghiệp bằng cách loại bỏ sự tham gia của con người vào các quy trình thông thường. Quy trình kinh doanh trở nên hợp lý hơn vì tất cả dữ liệu liên quan đều được thu thập kịp thời.
Việc tích hợp hệ thống giao dịch và kế toán (ERP, SCM, EAM) với hệ thống sản xuất (ACS TP, PLM, MES, CAD/CAM) được tăng tốc và đơn giản hóa. Các thiết bị IoT công nghiệp giúp cải thiện chất lượng công việc và giải phóng thời gian của nhân viên mà trước đây họ dành cho việc kiểm tra định kỳ để phát triển chuyên môn và tiếp thu các kỹ năng mới.
Mô hình kinh doanh dịch vụ ngụ ý rằng công ty không cung cấp sản phẩm mà cung cấp một mức độ dịch vụ nhất định liên quan đến việc sử dụng sản phẩm đó. Thậm chí ngày nay, các nhà máy sản xuất vẫn bán thời gian hoạt động của nhà máy với kết quả được đảm bảo. Chuyển đổi kỹ thuật số đạt được bằng cách trang bị cho sản phẩm các cảm biến và tạo ra mô hình kỹ thuật số của sản phẩm, đảm bảo tính toàn vẹn của thông tin về quy trình sản xuất và hoạt động tiếp theo của nó.
Nhờ sản xuất kỹ thuật số, có thể sản xuất các mặt hàng phi tiêu chuẩn và tùy chỉnh các sản phẩm đại trà. Điều này cho phép các công ty thâm nhập vào các thị trường liên quan. Ví dụ: các công ty công nghiệp lớn có thể cung cấp dịch vụ đo điểm chuẩn KPI cho các tổ chức khác.
IIoT đang được sử dụng như thế nào?
Các thiết bị IoT công nghiệp được kết nối có thể thu thập và xử lý dữ liệu bằng các mô hình và thuật toán dự đoán. Ví dụ: máy kéo hoặc động cơ được trang bị cảm biến truyền hiệu suất và các dữ liệu khác đến nhà sản xuất. Các nhà sản xuất phân tích dữ liệu này và có thể gửi các bản cập nhật qua mạng để cải thiện hiệu suất.
Bằng cách chẩn đoán từ xa các vấn đề xảy ra với sản phẩm của mình, nhà sản xuất có thể tối ưu hóa dịch vụ. Ví dụ: họ có thể xác định các bộ phận cần sửa chữa trước khi kỹ thuật viên dịch vụ nhìn thấy sản phẩm. Sẽ tốt hơn nữa nếu nhà sản xuất phát hiện được sự cố sắp xảy ra và thực hiện bảo trì phòng ngừa để tránh hư hỏng. Do đó, nhà sản xuất không chỉ tiết kiệm thời gian và tiền bạc mà còn có thể củng cố lòng trung thành của khách hàng.
IoT công nghiệp mang lại lợi ích gì cho doanh nghiệp?
- Theo dõi vị trí. Công nghệ IIoT này không chỉ giúp người lao động giảm thời gian tìm kiếm một số thiết bị hoặc công cụ. Với sự trợ giúp của camera, cảm biến và vệ tinh, thật dễ dàng để theo dõi chuyển động của các vật thể. Mô-đun GPS và vệ tinh có thể xác định chính xác vị trí của máy bay, tàu hỏa và các phương tiện khác tại một thời điểm cụ thể.
- Giám sát từ xa . Chúng cho phép các nhà quản lý doanh nghiệp giám sát và chẩn đoán kịp thời trạng thái của hệ thống sản xuất từ mọi nơi.
- Phân tích dự đoán. Dữ liệu thời gian thực từ máy móc và thiết bị cho phép xác định chính xác những sai lệch so với định mức ở giai đoạn sớm nhất và do đó có thể thực hiện bảo trì dự đoán. Kết quả là độ tin cậy của thiết bị được tăng lên và chi phí vận hành giảm. Do đó, IIoT giới thiệu việc lập kế hoạch và ra quyết định rộng hơn và phức tạp hơn. Hệ thống có thể dự đoán nếu một số máy sắp ngừng hoạt động và thực hiện bảo trì dự đoán, do đó tiết kiệm thời gian và chi phí cho việc sửa chữa cũng như thời gian ngừng hoạt động.
- Công cụ tự động hóa và điều khiển. Một thành phần nữa của Internet vạn vật công nghiệp là sử dụng trí thông minh máy móc (nhân tạo) để tự động hóa các quy trình và giải pháp. Loại bỏ một người khỏi vòng kiểm soát sẽ làm tăng tốc độ và năng suất, điều này có thể thay đổi căn bản hoạt động kinh doanh, giáo dục và chính phủ.
- Tăng hiệu suất thiết bị. Dữ liệu thu được từ các cảm biến và chỉ báo giúp xác định hiệu suất của thiết bị và những biện pháp cần thực hiện để nâng cao hiệu quả của quy trình sản xuất và làm việc.
Lợi ích của IIoT
Trong sản xuất công nghiệp, việc sử dụng công nghệ IoT tạo cơ hội cho các “vạn vật” (thiết bị, cơ chế, máy móc, v.v.) hợp nhất thành một mạng duy nhất để nhận dạng lẫn nhau, mô tả trạng thái của chúng, truyền dữ liệu cho nhau và xử lý chúng không có sự can thiệp của con người. Và quan trọng hơn, IoT tập trung vào việc thu thập khối lượng lớn dữ liệu, phân tích dữ liệu đó để giúp các nhà quản lý hoặc chủ doanh nghiệp đưa ra quyết định sáng suốt nhanh hơn.
Do đó, doanh nghiệp áp dụng IIoT có thể được hưởng những lợi ích mang lại cho họ lợi thế cạnh tranh:
- Cải thiện hiệu quả hoạt động
- Tăng cường khả năng hiển thị hoạt động và chuỗi
- Giảm thời gian ngừng hoạt động, tăng năng suất
- Hợp lý hóa quy trình sản xuất
- Chất lượng sản phẩm được cải thiện
- Cải thiện quản lý hàng tồn kho
- Tăng mức độ tự động hóa
- Giảm chi phí và rủi ro
- Tăng tính linh hoạt trong kinh doanh
Ví dụ về Internet vạn vật công nghiệp
Các nhà sản xuất đang bắt đầu sử dụng công nghệ phân tích dữ liệu và IoT để duy trì tính cạnh tranh. Theo Khảo sát Phân tích & Dữ liệu Toàn cầu của PwC , trong hai năm qua, 57% các nhà lãnh đạo sản xuất trên toàn thế giới đã thay đổi cách đưa ra các quyết định lớn do dữ liệu lớn hoặc khai thác dữ liệu . Những thay đổi này ảnh hưởng đến việc sử dụng các công cụ lập mô hình dữ liệu, đào tạo người quản lý cách diễn giải kết quả phân tích dữ liệu và sự tham gia của các chuyên gia trong lĩnh vực phân tích dữ liệu. Chúng ta hãy xem các ví dụ sáng sủa về internet công nghiệp.
- Vào năm 2012, General Electric (công ty đầu tiên bạn nghĩ đến ngay khi nghe đến từ “IIoT”) đã đầu tư tới 1,5 tỷ USD vào IoT công nghiệp để cải thiện dòng sản phẩm và dịch vụ của mình. Trong phạm vi liên doanh, tập đoàn đã thiết lập hơn 10.000 cảm biến tại nhà máy Schenectady, NY. Các cảm biến được liên kết với mạng LAN của công ty và được áp dụng để quan sát việc sử dụng vật liệu, duy trì nhiệt thiêu kết của gốm sứ công nghệ cao được sử dụng trong pin và áp suất khí quyển.
- Hệ thống Cumulocity do Software AG phát triển, cung cấp các ứng dụng quản lý thiết bị và được cấu hình sẵn cho Internet vạn vật công nghiệp, cũng như phân tích dữ liệu thời gian thực, tích hợp với các doanh nghiệp và hệ thống đám mây.
- Hitachi cung cấp nền tảng Lumada, một giải pháp phức tạp cho mọi hệ thống, cả đám mây và cục bộ trong các ngành sử dụng nhiều tài nguyên như sản xuất, vận tải, năng lượng và tiện ích. Về mặt tích cực, Lumada có thể lưu ý rằng nó có thể được sử dụng như một nền tảng độc lập hoặc hợp tác với các nhà cung cấp thiết bị khác cho các ngành sử dụng nhiều tài nguyên.
Thị trường toàn cầu IIoT
Tốc độ triển khai các thiết bị IIoT vào sản xuất rất đáng kinh ngạc. Nó có thể sẽ tiếp tục tăng tốc vì giá các thiết bị công nghệ liên quan không ngừng giảm. Do đó, việc phân tích dữ liệu thu được từ nhiều cảm biến IIoT khác nhau và lưu trữ dữ liệu đó trên đám mây sẽ dễ dàng và rẻ hơn. Các ứng dụng dựa trên nền tảng thúc đẩy sự phát triển của các loại phân tích thời gian thực mới.
Theo Dự báo dữ liệu thị trường , thị trường toàn cầu của IIoT (bao gồm thiết bị, cảm biến, hệ thống robot, nền tảng, phần mềm và dịch vụ) đạt 264,22 tỷ USD vào năm 2019. Bắt đầu từ năm 2021 đến 2025, thị trường này được dự đoán sẽ tăng trưởng với tốc độ trung bình hàng năm (CAGR) ) là 18,7%. Đến năm 2025, khối lượng của nó sẽ lên tới 622 tỷ USD. Do đại dịch coronavirus, tốc độ tăng trưởng của thị trường chậm lại một chút vào năm 2020 nhưng hiện đã tăng trưởng trở lại.
Lời kết
Ngành công nghiệp đang trải qua những thay đổi rõ ràng. Các nhà sản xuất phải đối mặt với những lựa chọn khó khăn khi cố gắng hiện thực hóa hứa hẹn của công nghệ dựa trên dữ liệu khi ngày càng có nhiều cơ hội xuất hiện. Họ phải quyết định xem công nghệ IoT nào sẽ cho phép họ khám phá những lợi ích to lớn, dựa trên thời gian, tiền bạc và nguồn nhân lực mà họ dành cho các sáng kiến trong lĩnh vực này. Các giải pháp IIoT là tập hợp siêu năng lực kỹ thuật số hiện đại dành cho tự động hóa công nghiệp.