Nhà máy thông minh và sản xuất thông minh
Trong phần 2 này chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về lợi ích và những ứng dụng của nhà máy thông minh trong sản xuất
Đạt được sự đổi mới trong nhà máy thông minh: Bốn cấp độ lợi ích của nhà máy thông minh
Lợi ích của nhà máy thông minh cấp 1: Thu thập dữ liệu
Để tận dụng được những ưu điểm của nhà máy thông minh, bước đầu tiên cần làm là kết nối dữ liệu từ các nguồn khác nhau trong nhà máy với một cơ sở dữ liệu trung tâm. Cơ sở dữ liệu này sẽ không ngừng thu thập, giám sát và lưu trữ các dữ liệu liên quan đến các hoạt động, quy trình và sản phẩm của nhà máy. Đây là một giai đoạn đòi hỏi nhiều công sức và chi phí, nhưng chưa thể biến nhà máy thành một “nhà máy thông minh” thực thụ. Tuy nhiên, giai đoạn này mang lại lợi ích là khởi đầu cho việc sắp xếp dữ liệu vào một nơi duy nhất, giúp cho việc truy xuất và sử dụng dữ liệu trở nên thuận tiện hơn.
Cấp độ hai là bước nâng cao hơn, khi mà dữ liệu đã được tổ chức sẽ được chuyển hóa thành thông tin có ý nghĩa mà người quản lý có thể dễ dàng nắm bắt và phân tích. Nếu thiếu cấp độ hai, các nhà máy chỉ đơn thuần là thu thập dữ liệu thô mà không biết cách khai thác và tận dụng chúng. Cấp độ hai giúp cho các nhà máy có thể hiểu rõ hơn về tình hình hiện tại, nhận biết được các vấn đề và cơ hội, và đưa ra các quyết định hợp lý hơn.
Lợi ích của nhà máy thông minh cấp độ 2: Phân tích dữ liệu
Trong giai đoạn phân tích dữ liệu, nhà máy thông minh cấp độ 2 sử dụng các công cụ trực quan hóa và bảng thông tin để biểu diễn dữ liệu một cách sinh động và rõ ràng, giúp cho các bên liên quan như người vận hành, kỹ sư hoặc người dùng cuối có thể nắm bắt được tình hình hoạt động của nhà máy một cách dễ dàng và nhanh chóng. Bằng cách sử dụng các đồ thị và biểu đồ đa dạng và phù hợp, nhà máy thông minh cấp độ 2 giúp người dùng có thể hiểu được nguyên nhân, quá trình và kết quả của các sự kiện xảy ra trong nhà máy, từ đó có thể đưa ra các giải pháp kịp thời và hiệu quả để khắc phục các vấn đề tiềm ẩn hoặc cải thiện hiệu suất.
Tuy nhiên, việc tổ chức dữ liệu được thu thập từ cấp một không phải là một quá trình đơn giản và dễ dàng. Nó đòi hỏi phải có sự tự động hóa cao để có thể xử lý được lượng dữ liệu lớn và phức tạp mà nhà máy thông minh cấp độ 2 tạo ra. Ngoài ra, vẫn cần có sự can thiệp và giám sát của con người để có thể phân tích dữ liệu một cách chính xác và khách quan, đưa ra các quyết định và hành động phù hợp với từng tình huống cụ thể.
Lợi ích của nhà máy thông minh cấp độ 3: Các quyết định dựa trên trí tuệ nhân tạo và học máy
Trong giai đoạn này, nhà máy thông minh cấp độ 3 sẽ áp dụng các công nghệ trí tuệ nhân tạo và học máy để xử lý và phân tích dữ liệu được thu thập từ các cảm biến, thiết bị và hệ thống trong nhà máy. Điều này sẽ giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào sự giám sát của con người, nhưng không hoàn toàn loại bỏ nó. Các thiết lập AI và ML sẽ tự động hóa việc trích xuất, tổng hợp và cập nhật thông tin chi tiết từ dữ liệu, và cung cấp cho người dùng các thông tin chính xác, kịp thời và có ý nghĩa về các vấn đề quan trọng hiện tại, những lỗi có thể xảy ra sắp tới và những thông tin chi tiết có giá trị khác mà công nhân nhà máy có thể cần để đưa ra quyết định.
Những thông tin này sẽ được biểu diễn một cách trực quan và dễ hiểu, giúp người dùng có thể nắm bắt được tình hình hoạt động của nhà máy, nhận biết được những xu hướng, mẫu và quy luật ẩn trong dữ liệu, và đề xuất được những giải pháp tối ưu và phù hợp. Sau khi nhận được thông tin, người dùng có thể hành động với những hiểu biết được cung cấp, và đồng thời nhận được sự hỗ trợ và tư vấn của các thiết lập AI và ML trong quá trình thực hiện.
Lợi ích của nhà máy thông minh cấp độ 4: Hành động dựa trên AI
Đây là giai đoạn cao nhất của một nhà máy thông minh, nơi mà các hành động được tự động hóa hoàn toàn dựa trên AI. Trước đó, chúng tôi đã tự động hóa quá trình thu thập dữ liệu, phân tích dữ liệu và đưa ra quyết định dựa trên những hiểu biết sâu sắc về nhà máy. Tại giai đoạn này, tất cả các thiết bị, máy móc và hệ thống sản xuất trong nhà máy đều được liên kết với nhau. Họ có thể thực hiện các chức năng một cách thông minh dựa trên AI mà không cần sự can thiệp nhiều của con người.
Ví dụ: hãy tưởng tượng một máy trên dây chuyền sản xuất bị giảm tốc độ. Khi đó, dữ liệu sẽ được gửi đến cơ sở dữ liệu trung tâm mà chúng tôi đã xây dựng ở giai đoạn một và được tổ chức một cách rõ ràng (điều mà chúng tôi đã làm ở giai đoạn hai). Sau đó, các thuật toán AI và ML mà chúng tôi áp dụng ở giai đoạn ba sẽ phân tích dữ liệu để tìm ra nguyên nhân gây ra sự cố và thực hiện các biện pháp khắc phục. Sau khi thuật toán AI và ML xác định được vấn đề, chúng sẽ gửi một người (hoặc một robot nếu nhà máy không có nhân viên), đến máy để sửa chữa. Sau đó, robot hoặc con người sẽ làm cho máy hoạt động trở lại với tốc độ bình thường (Nguồn: Forbes).
Sau khi bạn đã hiểu được bốn cấp độ để xây dựng một nhà máy thông minh, chúng ta cần phải nói về việc bảo vệ an toàn mạng cho nhà máy đó. An toàn mạng là một yếu tố quan trọng để đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn của nhà máy thông minh. Nếu nhà máy bị tấn công bởi các hacker hoặc phần mềm độc hại, có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng cho sản xuất, chất lượng và an ninh. Do đó, chúng ta cần phải áp dụng các biện pháp bảo mật mạnh mẽ để ngăn chặn và phát hiện các cuộc tấn công, bảo vệ dữ liệu và thiết bị, và phục hồi nhanh chóng khi có sự cố xảy ra.
An ninh mạng trong các nhà máy thông minh
An toàn mạng là một vấn đề quan trọng đối với các tổ chức có ý định xây dựng một nhà máy thông minh. Các nhà máy thông minh có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi các cuộc tấn công mạng, như làm gián đoạn hoạt động, lấy cắp dữ liệu hoặc gây nguy hiểm cho nhân viên.
Các nhà máy thông minh sử dụng nhiều công nghệ khác nhau để hoạt động một cách liền mạch, trao đổi dữ liệu, chỉ dẫn, kết quả và phản hồi được phân tách. Điều này làm cho các nhà máy thông minh trở thành mục tiêu hấp dẫn cho các hacker. Các nhà máy thông minh cũng sử dụng nhiều thiết bị IIoT (Internet of Things công nghiệp) để kết nối các máy móc và hệ thống. Điều này tạo ra nhiều điểm yếu có thể bị tấn công. Ví dụ: nếu một thiết bị IIoT bị xâm nhập và nhiễm vi-rút. Trong trường hợp đó, vi-rút có thể lan truyền qua hệ thống, tác động đến các máy/thiết bị IIoT khác và đánh cắp dữ liệu trên đám mây.
Các loại tấn công nhà máy thông minh
Các cuộc tấn công vào nhà máy thông minh có nhiều hình thức khác nhau, bao gồm:
- Lỗ hổng bị khai thác: Vì các thiết bị/máy móc được kết nối với nhau nên các cuộc tấn công vào bất kỳ thiết bị nào trong số đó có thể xâm nhập vào các khu vực khác của nhà máy thông minh.
- Tấn công phần mềm độc hại: Phần mềm độc hại là cuộc tấn công an ninh mạng phổ biến nhất, vì vậy các nhà máy thông minh nên chuẩn bị sẵn sàng để xử lý các kỹ thuật tiêu chuẩn.
- Tấn công từ chối dịch vụ (DoS) hoặc tấn công từ chối dịch vụ phân tán (DDoS): Các cuộc tấn công DoS và DDoS làm tắt và/hoặc vô hiệu hóa toàn bộ mạng bằng cách gửi quá nhiều thông tin hoặc lưu lượng truy cập đến mạng hoặc máy, khiến chúng gặp sự cố.
- Tấn công Man-in-the-Middle (MitM): MitM tấn công nhắm vào các kênh liên lạc giữa thiết bị và máy móc. Vì các nhà máy thông minh dựa vào các kênh liên lạc này để duy trì hoạt động nên các nhà quản lý bảo mật nên đề phòng các cuộc tấn công MitM
Tấn công Man-in-the-Middle là gì? Tấn công Man-in-the-Middle (MITM) là một loại tấn công mạng trong đó một kẻ tấn công can thiệp vào giao tiếp giữa hai bên mà chúng không nhận biết được sự hiện diện của kẻ tấn công. Trong tấn công MITM, kẻ tấn công thường đặt mình giữa người gửi và người nhận thông tin để theo dõi, thay đổi hoặc thậm chí đánh cắp dữ liệu chúng đang trao đổi.
Hệ quả của các cuộc tấn công có thể gây ra
- Dữ liệu bị đánh cắp, giả mạo hoặc bị mất: Sau một cuộc tấn công, dữ liệu từ các thiết bị và máy móc xung quanh nhà máy thông minh có thể bị đánh cắp, giả mạo hoặc thậm chí bị xóa.
- Hack thiết bị: Những kẻ tấn công có thể hack IIoT và các thiết bị khác trong quy trình của nhà máy, khiến chúng làm hỏng hoạt động trên dây chuyền lắp ráp hoặc gây hại cho các công nhân khác.
- Giữ các hoạt động/làm con tin dữ liệu: Sau khi bị xâm nhập, tin tặc có thể đóng cửa các bộ phận của nhà máy hoặc giữ dữ liệu bí mật cho đến khi tổ chức trả tiền chuộc.
- Trộm cắp thông tin: Các cuộc tấn công vào các nhà máy thông minh cũng có thể đánh cắp thông tin từ cơ sở dữ liệu khách hàng hoặc hồ sơ nhân viên, khiến mọi người có thể bị tấn công mạng trong tương lai.
(Nguồn: Trend Micro )
Giảm nguy cơ bị tấn công mạng trong cài đặt nhà máy thông minh
Để giảm nguy cơ bị tấn công mạng trong cài đặt nhà máy thông minh, không đủ chỉ biết các rủi ro mà còn phải có những giải pháp thực tế để ngăn chặn và đối phó với chúng.
Người quản lý nhà máy thông minh cần thực hiện các biện pháp sau đây:
- Đào tạo nhân viên về các lỗ hổng bảo mật và cách khắc phục chúng: Đào tạo nhân viên là một yếu tố then chốt trong việc bảo vệ an ninh mạng của nhà máy thông minh. Nếu nhân viên không được trang bị kiến thức và kỹ năng cần thiết, họ có thể vô tình tạo ra các lỗ hổng cho tin tặc lợi dụng. Do đó, người quản lý cần tổ chức các khóa đào tạo thường xuyên để nâng cao nhận thức và năng lực của nhân viên về các vấn đề bảo mật.
- Luôn cập nhật các bản nâng cấp bảo mật: Các thiết bị trong cài đặt nhà máy thông minh cần được cập nhật liên tục để đáp ứng các tiêu chuẩn bảo mật mới nhất. Người quản lý cần đảm bảo rằng các bản cập nhật bảo mật được thực hiện trong giờ làm việc và không gây gián đoạn cho hoạt động sản xuất. Ngoài ra, người quản lý cũng cần thông báo cho nhân viên về các bản cập nhật bảo mật và hướng dẫn họ cách sử dụng các thiết bị một cách an toàn.
- Giảm các cổng chức năng không được sử dụng: Các thiết bị và máy móc trong nhà máy thông minh thường có nhiều chức năng khác nhau. Tuy nhiên, không phải tất cả các chức năng đều cần thiết hoặc được sử dụng. Những chức năng không được sử dụng có thể làm tăng các lỗ hổng bảo mật và làm giảm hiệu suất của các thiết bị. Vì vậy, người quản lý cần xác định các chức năng không được sử dụng và tắt hoặc gỡ bỏ chúng khỏi các thiết bị.
- Hãy thận trọng khi sử dụng quá nhiều thiết bị của bên thứ 3: Trong một nhà máy thông minh, có thể có nhiều thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau. Điều này có thể làm cho việc quản lý bảo mật trở nên phức tạp hơn, vì mỗi thiết bị có thể có các tiêu chuẩn và giao thức bảo mật khác nhau. Ngoài ra, các thiết bị của bên thứ 3 có thể không được kiểm tra kỹ lưỡng về mặt bảo mật và có thể chứa các mã độc hoặc phần mềm gián điệp. Do đó, người quản lý cần hạn chế sử dụng quá nhiều thiết bị của bên thứ 3 và chỉ chọn các thiết bị có uy tín và đảm bảo bảo mật. Ngoài ra, người quản lý cũng cần áp dụng các biện pháp bảo mật bổ sung cho các thiết bị của bên thứ 3, như tường lửa, mã hóa, xác thực và kiểm soát truy cập.
- Biết rằng việc thêm phần cứng cũ có thể làm tăng nguy cơ bị tấn công: Phần cứng cũ là những máy được thiết kế trước khi công nghệ Internet ra đời. Những máy này có thể không tương thích với các thiết bị mới hơn trong cài đặt nhà máy thông minh. Để giải quyết vấn đề này, người quản lý có thể cập nhật phần mềm hoặc thêm các bộ chuyển đổi để kết nối các máy cũ với mạng. Tuy nhiên, việc làm này có thể làm giảm khả năng bảo mật của các máy cũ, vì chúng có thể không có các tính năng bảo mật hiện đại hoặc có thể bị xung đột với các thiết bị khác. Do đó, người quản lý cần cân nhắc kỹ trước khi thêm phần cứng cũ vào cài đặt nhà máy thông minh và chỉ sử dụng chúng khi thật sự cần thiết. Ngoài ra, người quản lý cũng cần áp dụng các biện pháp bảo mật riêng cho các máy cũ, như cô lập chúng khỏi mạng chính, giám sát chúng thường xuyên và thay thế chúng khi có thể.
- Duy trì kiểm kê tài sản được cập nhật: Để bảo vệ an ninh mạng của nhà máy thông minh, người quản lý cần biết rõ những gì họ đang sở hữu và sử dụng. Điều này bao gồm các thiết bị, máy móc, phần mềm, phần cứng và các tài sản khác liên quan đến hoạt động sản xuất. Người quản lý cần duy trì một danh sách kiểm kê tài sản được cập nhật và kiểm tra nó định kỳ. Điều này giúp người quản lý biết được những tài sản nào cần bảo vệ, những tài sản nào không cần thiết hoặc lỗi thời và những tài sản nào có thể bị mất hoặc đánh cắp.
- Giảm hoặc loại bỏ BYOD: BYOD (Mang theo thiết bị của riêng bạn) là một xu hướng phổ biến trong nhiều tổ chức, vì nó giúp tiết kiệm chi phí và tăng hiệu quả làm việc. Tuy nhiên, BYOD cũng là một nguy cơ lớn đối với an ninh mạng của nhà máy thông minh, vì các thiết bị cá nhân có thể không được bảo mật tốt và có thể mang theo các phần mềm độc hại hoặc bị tin tặc xâm nhập. Một ví dụ điển hình là USB bị nhiễm virus, có thể được sử dụng để truyền các mã độc vào mạng của nhà máy. Do đó, người quản lý cần giảm hoặc loại bỏ BYOD trong cài đặt nhà máy thông minh để ngăn chặn các cuộc tấn công như vậy.
- Sử dụng dịch vụ để xác định lỗ hổng: Một cách hiệu quả để phát hiện và khắc phục các lỗ hổng bảo mật là thuê các tổ chức chuyên nghiệp và uy tín để thực hiện các cuộc kiểm tra đột nhập. Các tổ chức này sẽ mô phỏng một cuộc tấn công mạng thực tế và báo cáo cho bạn về những điểm yếu và nguy cơ trong hệ thống của bạn.
- Biết nơi lưu trữ dữ liệu: Một yếu tố quan trọng trong việc bảo vệ dữ liệu nhạy cảm là biết rõ nơi nào dữ liệu được lưu trữ và ai có quyền truy cập vào nó. Bạn cần đảm bảo rằng dữ liệu nhạy cảm chỉ được lưu trữ ở những vị trí an toàn và được bảo mật. Bạn cũng cần ngăn chặn việc lưu trữ dữ liệu nhạy cảm ở những vị trí không được phép hoặc không được kiểm soát, như các thiết bị cá nhân, các máy tính công cộng hoặc các dịch vụ lưu trữ đám mây không tin cậy.
(Nguồn: Tech Target )
Nhà máy thông minh với ý tưởng sản xuất thông minh
Nhà máy thông minh là một khái niệm liên quan đến việc sử dụng các công nghệ tiên tiến để nâng cao hiệu quả và chất lượng của quá trình sản xuất. Các tổ chức muốn xây dựng các nhà máy thông minh với ý tưởng sản xuất thông minh, tức là khả năng thích ứng, tối ưu hóa và học hỏi từ các hoạt động sản xuất. Các nhà máy thông minh giúp các tổ chức tăng cường năng suất, tiết kiệm chi phí, cải thiện an toàn và giảm thiểu tác động môi trường.
Các nhà máy thông minh dựa trên sự kết nối của các thiết bị, máy móc, phần mềm và con người trong một mạng lưới thông tin. Các nhà máy thông minh sử dụng các công nghệ như Internet of Things (IoT), điện toán đám mây, trí tuệ nhân tạo (AI), học máy, robot, thực tế ảo và thực tế tăng cường để thu thập, phân tích và sử dụng dữ liệu từ các nguồn khác nhau. Các nhà máy thông minh là một phần của công nghiệp 4.0, là sự chuyển đổi kỹ thuật số của ngành sản xuất.
Để xây dựng một nhà máy thông minh, các tổ chức cần thực hiện các bước sau:
- Thu thập dữ liệu: Các nhà máy thông minh cần thu thập dữ liệu từ các thiết bị, máy móc, nhân viên, khách hàng, nhà cung cấp và các nguồn khác. Dữ liệu có thể bao gồm các thông số về nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, tốc độ, chất lượng, đơn hàng, lịch sử, v.v. Dữ liệu được thu thập bằng cách sử dụng các cảm biến, máy quét, camera, RFID, GPS và các công nghệ khác.
- Phân tích dữ liệu: Các nhà máy thông minh cần phân tích dữ liệu để tìm ra các mẫu, xu hướng, dự đoán, khuyến nghị và cảnh báo. Dữ liệu được phân tích bằng cách sử dụng các phần mềm, thuật toán, AI và học máy. Dữ liệu được phân tích có thể giúp các nhà máy thông minh cải thiện hiệu suất, giải quyết các vấn đề, đưa ra các quyết định và tạo ra các giải pháp mới.
- Các quyết định dựa trên trí tuệ nhân tạo và học máy: Các nhà máy thông minh cần đưa ra các quyết định dựa trên kết quả của việc phân tích dữ liệu. Các quyết định có thể liên quan đến việc điều chỉnh các thiết lập, thay đổi các lịch trình, đặt hàng các nguyên liệu, giao tiếp với các bên liên quan và nhiều hơn nữa. Các quyết định được đưa ra bằng cách sử dụng AI và học máy, có thể hỗ trợ hoặc thay thế cho sự can thiệp của con người.
- Thực hiện các hành động do AI điều khiển: Các nhà máy thông minh cần thực hiện các hành động dựa trên các quyết định được đưa ra. Các hành động có thể bao gồm việc điều khiển các thiết bị, máy móc, robot, xe tự hành và các công nghệ khác. Các hành động được thực hiện bằng cách sử dụng AI, có thể tự động hoặc yêu cầu sự xác nhận của con người.
Cuối cùng, an ninh mạng là một vấn đề then chốt trong các nhà máy thông minh. Do sự kết nối cao của các thiết bị và dữ liệu, các nhà máy thông minh có thể trở thành mục tiêu của các cuộc tấn công mạng, có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho các thiết bị, dữ liệu, nhân viên và khách hàng. Do đó, các nhà máy thông minh cần áp dụng các biện pháp bảo mật mạnh mẽ, như tường lửa, mã hóa, xác thực, kiểm soát truy cập, phát hiện xâm nhập và phục hồi dữ liệu.
Các nhà máy thông minh là một xu hướng không thể đảo ngược của ngành sản xuất và công nghiệp 4.0. Các nhà máy thông minh mang lại nhiều lợi ích cho các tổ chức, như tăng năng suất, tiết kiệm chi phí, cải thiện an toàn và giảm thiểu tác động môi trường. Tuy nhiên, để xây dựng và vận hành các nhà máy thông minh, các tổ chức cần đầu tư vào các công nghệ, nhân lực và an ninh mạng.
