Trở thành nhà máy của tương lai: Cách chuẩn bị ngay bây giờ cho Internet vạn vật công nghiệp
Chúng ta cùng đến với phần kết của chủ đề “cách chuẩn bị ngay bây giờ cho Internet vạn vật công nghiệp” cùng tìm hiểu xem vai trò và ứng dụng của Internet vạn vật công nghiệp với nền công nghiệp của thế giới trong tương lai.
Kết nối và giao tiếp trong cách mạng công nghiệp 4.0
Cơ sở của cách mạng công nghiệp Internet of Things (IIoT) đặt nền tảng quan trọng về khía cạnh giao tiếp. Trong tương lai, các thiết bị công nghiệp sẽ có khả năng giao tiếp với nhau, hệ thống sẽ liên lạc với hệ thống, và cuối cùng, toàn bộ hệ thống hoạt động của doanh nghiệp kết nối thông qua Internet. Tuy nhiên, trước khi chúng ta đạt được một mô hình giao tiếp toàn cầu, cần thiết phải thiết lập một số điểm kết nối quan trọng từ các cảm biến trên sàn nhà máy đến World Wide Web. Ngày nay, các nhà máy hiện đại đã bắt đầu tiến hành các bước cần thiết để dẫn đầu cuộc chơi và tiến tới việc kết nối đầy đủ với Internet.
- Đầu tiên, các thiết bị công nghiệp, chẳng hạn như cảm biến, thiết bị thu thập dữ liệu và công cụ đo lường, cần được kết nối với hệ thống điều khiển công nghiệp. Một thiết bị đọc mã vạch, ví dụ, có thể truyền dữ liệu từ sản phẩm đến máy tính cá nhân để ghi lại thông tin cơ bản về sản phẩm. Nhưng câu hỏi là: sau đó, dữ liệu đi đâu? Để biến thông tin này trở nên hữu ích trên các hệ thống trong nhà máy và xa hơn, nó không nên bị hạn chế ở một máy tính cục bộ duy nhất mà nó cần được chia sẻ với một trung tâm quản lý. Từ hệ thống điều khiển, dữ liệu có thể được truyền đến các máy tính hoặc phần mềm khác trong nhà máy, và đây là bước đầu tiên trong việc thiết lập giao tiếp giữa các máy tính, tạo điều kiện cho tự động hóa quy trình sản xuất.
- Thứ hai, nhiều thiết bị trong nhà máy cần phải kết nối với cùng một hệ thống điều khiển để đảm bảo quy trình sản xuất được thống nhất thông qua mạng. Mạng công nghiệp cung cấp cho nhà máy hệ thống điều khiển riêng biệt với khả năng truyền tải dữ liệu tự động. Thay vì phụ thuộc vào con người để cung cấp và truyền dữ liệu từ một máy này sang máy khác, các thiết bị có thể trò chuyện trực tiếp và phản ứng theo cách được lập trình. Hiện nay, hệ thống điều khiển phổ biến nhất sử dụng trong các mạng công nghiệp là bộ điều khiển logic khả trình (PLC). Đây chính là trái tim của thông tin cho tất cả thiết bị trong nhà máy.
- Thứ ba, mạng trong nhà máy cần được kết nối với các hệ thống kinh doanh quan trọng thông qua một số dịch vụ hoặc phần mềm thống nhất. Dữ liệu thu thập được từ PLC có thể được truyền đến hệ thống mua hàng, hệ thống đặt hàng, và nhiều hệ thống khác. Điều này có thể được thực hiện thông qua các hệ thống quản lý hoạt động sản xuất (MES) hoặc các nền tảng quản lý hoạt động tương tự khác, cho phép các bộ phận khác nhau, dù sử dụng các giao thức và thiết bị khác nhau, liên lạc với nhau, cho phép dữ liệu từ nhà máy được sử dụng một cách hiệu quả trong các quy trình thực tế. Chẳng hạn, các thiết bị trong nhà máy có khả năng ghi lại số lượng sản phẩm trên dây chuyền lắp ráp và có thể truyền thông tin đó đến hệ thống quản lý tài nguyên doanh nghiệp (ERP) thông qua giao tiếp dữ liệu. Tuy nhiên, thách thức đặt ra là làm thế nào để có thể kết nối các thiết bị riêng biệt, có mục tiêu và từ các nhà sản xuất khác nhau thông qua cùng một ngôn ngữ. Mặc dù cảm biến, PLC và phần mềm mạng trong nhà máy có thể giao tiếp thông qua một hoặc nhiều giao thức công nghiệp, thì hệ thống kinh doanh bên ngoài nhà máy có thể sử dụng các giao thức khác nhau để liên lạc. Sử dụng các dịch vụ không phụ thuộc vào giao thức và thiết bị, nhiều trong số đó hiện nay được phát triển bởi các công ty chuyên về kết nối giữa các hệ thống, thông tin có thể được truyền tải một cách tự do và dễ dàng trên các nền tảng phổ biến nhất.
Ví dụ: Giao diện chương trình ưng dụng REST (API REST) đã được phát triển để giao tiếp bằng ngôn ngữ phổ biến trên Internet, bao gồm HTTP, URI, JSON và XML. Ngày nay, các nhà phát triển sử dụng API REST để tạo ra các dịch vụ độc lập với giao thức, cho phép kết nối đa nền tảng, từ thiết bị đến điều khiển công nghiệp, trên toàn mạng và giữa các hệ thống khác nhau. Sử dụng những dịch vụ này trong môi trường nhà máy hiện đại sẽ giúp các công ty dẫn đầu trong việc tích hợp với Internet khi đến thời điểm cuối cùng.
Kết nối và truy cập từ xa thời gian thực trong cách mạng công nghiệp 4.0
Một kết quả quan trọng của việc kết nối các thiết bị là khả năng mở rộng phạm vi tiếp cận dữ liệu ra xa hơn so với nơi ban đầu thu thập. Trong cách mạng công nghiệp Internet of Things (IIoT), việc đạt được sự kết nối toàn diện cho nhà máy chỉ là một điều kiện tiên quyết để cạnh tranh trên thị trường toàn cầu. Internet đã lan rộng qua những khoảng cách không gian và thời gian, và ngày càng nhiều thiết bị được kết nối đóng góp dữ liệu vào kho lưu trữ chung của World Wide Web. Các thực thể sử dụng luồng dữ liệu toàn cầu này sẽ trở nên phổ biến như chính Internet, với khả năng truy cập dữ liệu quan trọng bất kỳ lúc nào, bất kỳ nơi đâu, trên toàn quy trình sản xuất cả theo chiều dọc và ngang.
Ví dụ: Trong quy trình sản xuất theo chiều dọc kết nối qua Internet, những người quản lý sản xuất có khả năng theo dõi hiện trạng nhà máy từ bất kỳ đâu – từ văn phòng, xa khỏi cơ sở sản xuất hoặc khi di chuyển trong nhà máy. Các sự cố dừng sản xuất, sản lượng thừa hoặc không đủ, nhu cầu bảo trì thiết bị, và các sự kiện quan trọng khác có thể được cảnh báo và phân tích hoặc can thiệp bằng cách thông báo ngay lập tức qua giao diện giám sát web hoặc thông qua tin nhắn và email gửi đến thiết bị di động của họ. Với dữ liệu thời gian thực luôn sẵn sàng, người quản lý có thể thực hiện điều chỉnh ngay lập tức để tối ưu hóa sản xuất, không bao giờ bỏ lỡ cơ hội hoặc tiềm năng rủi ro.
Trong quy trình sản xuất theo chiều ngang, dữ liệu có thể được truyền qua Internet đến và từ bất kỳ thực thể nào trong quy trình sản xuất sản phẩm. Hãy xem xét rất nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến hành trình của sản phẩm từ quá trình mua nguyên liệu, sản xuất, đóng gói và vận chuyển đến cửa hàng. Dữ liệu được thu thập bởi các cảm biến trên khắp thế giới, khi được kết nối với mạng toàn cầu, có thể được sử dụng để theo dõi và tối ưu hóa toàn bộ quy trình kinh doanh từ đầu đến cuối. Kết nối nhà máy với Internet of Things cho phép các hoạt động liên kết với nhà cung cấp nguyên liệu, thông qua chuỗi cung ứng, đến vị trí bán lẻ và cuối cùng đến người tiêu dùng. Ví dụ, một nhà sản xuất thực phẩm và đồ uống có thể sử dụng dữ liệu lớn được thu thập trên World Wide Web để điều chỉnh hoạt động để phù hợp với điều kiện kinh tế và môi trường. Dữ liệu từ các điểm bán hàng, dự báo thời tiết, thông tin vận chuyển và vị trí xe tải, cùng với dữ liệu sản xuất, có thể được kết hợp để dự đoán lượng hàng tồn kho tại một cửa hàng cụ thể, điều hướng lại xe tải trong điều kiện thời tiết khó khăn và giảm nguy cơ sản xuất thừa để tối ưu hóa lưu lượng tồn kho.
Dữ liệu có thể được truyền đi xa hơn và sẵn sàng ngay lập tức, điều này đồng nghĩa với việc ra quyết định dựa trên dữ liệu trở nên nhanh hơn và linh hoạt hơn. Đây là nơi mà tính phổ biến của các dịch vụ web (đã được nêu trong các giao thức Internet) sẽ thay thế các mạng dựa trên giao thức công nghiệp trong IIoT. Ngày nay, có nhiều tùy chọn để thực hiện kết nối thông qua ngôn ngữ Internet bằng cách sử dụng các dịch vụ HTTP và web để kết nối các hệ thống đa giao thức thành một khuôn khổ thống nhất, thân thiện với Internet. Các nhà máy hiện tại cần bắt đầu sử dụng những công cụ này ngay bây giờ để khai thác tiềm năng truy cập dữ liệu một cách linh hoạt và nhanh chóng. Các doanh nghiệp tiếp tục áp dụng văn hóa kết nối này sẽ dễ dàng tích hợp với Internet khi nó trở thành phương tiện truyền thông công nghiệp phổ biến. Hãy bắt đầu bằng những bước đơn giản như thiết lập giao diện giám sát để cho phép người vận hành xem kết quả của quá trình kiểm tra qua camera dựa trên web hoặc sử dụng dịch vụ web tương tự để kích hoạt cảnh báo qua email khi kiểm tra không thành công, và từ đó, doanh nghiệp sẽ tiến gần hơn đến IIoT trong tương lai.
Các công cụ thân thiện với Internet và hướng tới kết nối IIoT
Để tham gia vào cuộc cách mạng công nghiệp Internet of Things (IIoT), việc cho phép các thành phần của nhà máy giao tiếp thông qua các dịch vụ web trở nên cần thiết. Với những nhà máy hiện tại, điều quan trọng là phải bắt đầu tích hợp các công cụ thân thiện với Internet – nghĩa là các công cụ nói chung bằng ngôn ngữ của Internet. Các công ty đang đầu tư vào công nghệ tự động hóa hoặc kết nối nhà máy của họ có lợi thế khi chọn các công cụ tương thích với web làm cơ sở cho hoạt động của họ. Các công ty này nên xem xét đầu tư vào các thiết bị có khả năng giao tiếp một cách tự nhiên bằng các giao thức Internet, ví dụ như HTTP. Các thiết bị này sẽ trở nên phổ biến hơn khi ngôn ngữ trong ngành thay đổi và sẽ dễ dàng kết nối với các dịch vụ có khả năng trực tiếp giao tiếp với Internet khi World Wide Web (cũng sử dụng HTTP) đang đảm trách các hoạt động công nghiệp trên toàn cầu.
Các thiết bị công nghiệp HTTP hiện đang gia nhập thị trường khi các nhà cung cấp thiết bị nhà máy hướng tới cuộc cách mạng Internet công nghiệp sắp tới. Để làm cho những công cụ này trở nên đơn giản và dễ truy cập cho người vận hành nhà máy, nhiều thiết bị HTTP có giao diện người dùng web riêng của họ. Các giao diện này cung cấp cho người dùng một môi trường trực quan để truy cập, giám sát và điều khiển các thiết bị thông qua trình duyệt web. Bằng cách nhập địa chỉ IP duy nhất của thiết bị vào cửa sổ trình duyệt, dữ liệu thu thập bởi thiết bị sẽ được cung cấp và hiển thị trong một giao diện đồ họa đơn giản, hoạt động tương tự như các nền tảng phần mềm phổ biến hiện nay. Tuy nhiên, khác với phần mềm, giao diện người dùng web không yêu cầu tải về hoặc cài đặt – chúng có thể truy cập từ bất kỳ thiết bị nào có trình duyệt web. Điều này giúp giải phóng người dùng khỏi các hạn chế về hệ điều hành hoặc giao thức và cung cấp dữ liệu thời gian thực trên nhiều nền tảng và từ xa khi cần thiết.
Các doanh nghiệp có mạng hiện tại sử dụng cảm biến EtherNet/IP truyền thống hoặc thiết bị điều khiển PROFINET có thể không muốn thay đổi toàn bộ nhà máy của họ bằng thiết bị HTTP để đạt được tính tương thích với Internet. Việc tiêu tốn thời gian và công sức để thực hiện điều này sẽ giống như việc xây dựng lại nhà máy từ đầu. May mắn thay, hầu hết các nhà sản xuất hệ thống công nghiệp tiên tiến hiện nay đều nhận thức được điều này và đang phát triển nhiều nền tảng mới để kết nối cả thiết bị có khả năng giao tiếp HTTP và không có khả năng giao tiếp HTTP vào các dịch vụ web hợp nhất. Điều đáng chú ý là nhiều thiết bị HTTP mới có nền tảng phát triển cho API web, có thể được tùy chỉnh để kết nối qua giao thức web (ngoài giao diện người dùng web độc quyền của thiết bị) vào các hệ thống hoặc giao diện không phải HTTP hiện có. Ngoài ra còn có nhiều dịch vụ không xác định thiết bị được cung cấp bởi các nhà cung cấp dịch vụ web sử dụng cùng kiến trúc API này để kết nối các thiết bị đa giao thức qua HTTP và tùy chọn cung cấp dữ liệu vào các giao diện dựa trên trình duyệt giống như các thiết bị có giao diện người dùng web tích hợp. Bất kỳ dịch vụ nào cung cấp API REST đều có thể được điều chỉnh để kết nối và cung cấp dữ liệu trong môi trường thân thiện với Internet dành cho các công ty muốn có hệ thống web thống nhất tùy chỉnh để kết nối các thiết bị hiện có.
Với những nhà máy đang dần hội nhập với Internet, các công nghệ thân thiện với Internet sẽ trở nên phổ biến trong các thiết bị nhà máy. Hiện tại, đã có một số tùy chọn để kết nối nhà máy thông qua dịch vụ web, ngay cả khi các dịch vụ này hiện chỉ hỗ trợ việc kết nối các thiết bị trong mạng cục bộ. Các nhà máy hiện tại, dù có hoặc không có mạng công nghiệp truyền thống, nên xem xét cách chuyển đổi hoạt động của họ bằng cách kết hợp các công cụ thân thiện với Internet này để họ sẽ sẵn sàng sử dụng HTTP khi Internet trở thành phương tiện truyền thông công nghiệp phổ biến. Bắt đầu với các bước đơn giản như thiết lập giao diện giám sát để cho phép người vận hành xem kết quả kiểm tra dựa trên camera qua trình duyệt web hoặc sử dụng dịch vụ web tương tự để kích hoạt cảnh báo qua email khi kiểm tra không thành công, và từ đó, doanh nghiệp sẽ tiến gần hơn đến IIoT trong tương lai.
Phần kết luận
Internet of Things tất yếu đang hình thành, hấp thụ thế giới thiết bị tiêu dùng và lơ lửng trên đường chân trời của sản xuất công nghiệp. Các thành phần cần thiết để tạo ra nhà máy trong tương lai đã sẵn sàng (thị trường đầy cảm biến, dịch vụ web mới thân thiện với người dùng, mạng truyền dữ liệu nhanh hơn, lưu trữ đám mây, sức mạnh tính toán tiên tiến và khả năng phân tích Dữ liệu lớn một cách thông minh). Những yếu tố này đang dẫn dắt nhà máy hiện tại – nhà máy hầu như không thay đổi trong hơn 30 năm – hướng tới cuộc cách mạng Internet công nghiệp. Các thiết bị, dữ liệu và hệ thống sẽ tiếp tục xích lại gần nhau hơn qua một phương tiện dựa trên web duy nhất. Trong bối cảnh này, các công ty phải đối mặt với thách thức ghê gớm trong việc thích ứng với sự thay đổi hoặc đánh mất khả năng cạnh tranh của mình. Nhưng vẫn còn thời gian.
Internet vạn vật công nghiệp đang ở giai đoạn sơ khai; hầu hết các cuộc thảo luận về IIoT chỉ là lý thuyết và các nhà sản xuất chỉ mới bắt đầu nghiên cứu sử dụng công nghệ dựa trên web. Internet sẽ không đến tận nhà máy ngay lập tức; quá trình chuyển đổi sang kết nối toàn cầu sẽ diễn ra dần dần. Đồng thời, các doanh nghiệp có cơ hội chuẩn bị hoạt động để tích hợp hoàn hảo với kỷ nguyên công nghiệp mới này bằng cách thực hiện các bước ngay bây giờ để triển khai các thiết bị và dịch vụ kỹ thuật số, tự động, được kết nối. Nhiều người trong số này đã có thể chia sẻ dữ liệu theo thời gian thực, từ mọi nơi, trên nhiều nền tảng, thậm chí – đối với một số người – qua giao thức Internet. Bằng cách triển khai những công cụ này khi chúng có sẵn, nhà máy hiện tại sẽ theo kịp bối cảnh đang thay đổi của ngành cho đến khi hành động liên kết với Internet chỉ đơn giản là bước hợp lý tiếp theo.
Hy vọng thông tin trong bài viết đã giúp bạn biết được sâu hơn về cách chuẩn bị ngay bây giờ cho Internet vạn vật công nghiệp phần. Nếu bạn quan tâm đến sản phẩm của chúng tôi, xin vui lòng truy cập vào trang website COMIT và Fanpage của chúng tôi.
