Vai trò của công nghệ Industrial IoT trong chuyển đổi nhà máy thông minh

Theo báo cáo của tổ chức Research and Markets, quy mô thị trường IoT công nghiệp toàn cầu dự kiến đạt 72,7 tỷ USD vào năm 2021 và tăng trưởng với tốc độ CAGR là 9,09%, đạt 112,7 tỷ USD vào năm 2026. (1)

Thị trường IoT Việt Nam đạt 2,02 tỷ USD vào năm 2019 và dự kiến sẽ tăng trưởng với tốc độ CAGR khoảng 24,03% để đạt 7,3 tỷ USD vào năm 2025 (2). Cũng theo Cisco, hơn 50% công ty Việt Nam tham gia khảo sát gần đây đã đánh giá IoT là một trong ba công nghệ hàng đầu sẽ tác động đến tương lai kỹ thuật số của doanh nghiệp và 36% công ty đã bắt đầu sử dụng các giải pháp IoT (3).

Thị trường IoT công nghiệp – Industrial IoT

IoT công nghiệp (Industrial Internet of Things – IIoT) là tập hợp các cảm biến, công cụ và thiết bị được kết nối thông qua internet với các ứng dụng công nghiệp, áp dụng trong một số ngành như sản xuất, hậu cần, dầu khí, giao thông vận tải, năng lượng, khai thác mỏ và kim loại, hàng không và các lĩnh vực công nghiệp khác.

Công nghệ này kết nối các thiết bị và kết hợp với các công nghệ khác như điện toán đám mây, phân tích dữ liệu, AI để số hóa và cải thiện năng suất của các quy trình công nghiệp, chuyển đổi mô hình kinh doanh, đồng thời giảm thiểu lãng phí trong sản xuất và vận hành. Một số doanh nghiệp lớn tại Việt nam như Vinamilk, General Electric,… đã áp dụng các công nghệ IIoT mới nhất để vận hành tự động tối đa các khâu sản xuất và tối ưu hiệu suất của nhà máy.

Các giải pháp IIoT phổ biến trong nhà máy thông minh

Việc thay thế hoạt động của con người bằng các thiết bị được kết nối trong nhiều quy trình sản xuất đã làm thay đổi hoàn toàn bộ mặt của ngành sản xuất:

• Giám sát và điều khiển từ xa: Các thiết bị IoT cho phép giám sát các quá trình công nghiệp và cấu hình thiết bị tập trung mà không cần có mặt tại hiện trường. Giải pháp này giúp doanh nghiệp quản lý tốt hơn các hoạt động sản xuất, tiết kiệm chi phí vận hành và đảm bảo chất lượng, đặc biệt khi phải vận hành nhiều nhà máy ở các địa điểm khác nhau.

• Dự đoán bảo trì và tối ưu hiệu suất máy móc thiết bị: Bằng việc thu thập các dữ liệu của thiết bị đang hoạt động từ cảm biến (liên quan đến nhiệt độ, số vòng quay, áp suất, điện áp,…), kết hợp với các dữ liệu liên quan đến lịch sử hoạt động, lịch sử bảo dưỡng, kế hoạch hoạt động,… hệ thống có thể dự đoán các sự cố hoạt động và lên lịch sửa chữa bảo trì phù hợp với kế hoạch hoạt động để các nhóm dịch vụ kỹ thuật khắc phục, giảm thiểu rủi ro các thiết bị bị ngừng hoạt động đột ngột, cũng như tối ưu thời gian hoạt động của thiết bị.

• Xây dựng mô hình bản sao số: Mô hình bản sao số (digital twins) của các thiết bị và nhà máy, bao gồm các dữ liệu thiết kế, vận hành, bảo dưỡng giúp doanh nghiệp có thể mô phỏng nhiều quy trình, tiến hành thử nghiệm, phát hiện các vấn đề và đưa ra các phương án khắc phục mà không gây rủi ro hoặc làm hỏng tài sản thực tế, cũng như hỗ trợ lên kế hoạch sản xuất, tối ưu thời gian hoạt động của thiết bị và các quy trình vận hành.

• Đảm bảo an toàn lao động: Trong các môi trường làm việc nguy hiểm, công nhân và các kỹ sư có thể trang bị các thiết bị cá nhân thông minh kết nối với trung tâm điều khiển để đo đạc và phát hiện sự cố như theo dõi sức khỏe cá nhân, xác định khoảng cách với máy móc không đủ an toàn, phát hiện rò rỉ khí gas,… có thể giúp nhà máy phát hiện sự cố nhanh hơn và ứng cứu kịp thời.

Các rào cản ứng dụng công nghệ IIoT

Mặc dù IoT công nghiệp đang chuyển đổi tương lai của các ngành công nghiệp, các doanh nghiệp gặp nhiều khó khăn khi muốn hiện thực hóa công nghệ này. Dưới đây là các thách thức phổ biến mà các doanh nghiệp phải đối mặt trong giai đoạn triển khai:

• Chi phí đầu tư: Giá thành của các giải pháp IoT công nghiệp khá cao. Mặc dù một trong những lợi ích chính của IoT công nghiệp là cải thiện hiệu quả sản xuất và giảm chi phí, các doanh nghiệp không chắc chắn về hiệu quả đầu tư mà giải pháp thực sự đạt được.

• Kết nối: Một trong những yêu cầu chính để áp dụng IoT công nghiệp là thu thập được dữ liệu đáng tin cậy từ các thiết bị. Tuy nhiên, có nhiều nguyên nhân không thể thu thập dữ liệu của các thiết bị như các thiết bị đã cũ và không hỗ trợ thu thập dữ liệu hoặc tuân theo các giao thức chuyên biệt khác nhau.

• An ninh mạng: các thiết bị IoT công nghiệp cũng tạo ra nhiều lỗ hổng bảo mật hơn cho doanh nghiệp. Khi bị tấn công, ngoài việc mất các dữ liệu quan trọng, các thiết bị có thể bị điều khiển sai mục đích, tạm ngừng sản xuất, gây ảnh hưởng đến uy tín và tài chính của doanh nghiệp.

• Kỹ năng nhân viên: Đối với nhiều doanh nghiệp, việc đào tạo hoặc tìm kiếm đội ngũ nhân viên mới có năng lực để thiết kế, triển khai và vận hành các giải pháp IoT công nghiệp hiện đại là một thách thức rất lớn.

Chiến lược thực hiện IIoT để từng bước chuyển đổi nhà máy thành nhà máy thông minh

Hình 1: Các bước chuyển đổi nhà máy trở thành nhà máy thông minh

Đánh giá hiện trạng: Khảo sát tình hình hệ thống các thiết bị, dây chuyền, các quy trình công nghiệp đang áp dụng cũng như các vấn đề của từng hệ thống đang gặp phải của nhà máy. Tại Việt Nam, trong nhiều ngành nghề, các thiết bị có thể có mức độ tự động hóa không cao, bị hạn chế truy cập dữ liệu hoặc không tuân theo các giao thức công nghiệp phổ biến là một nguyên nhân phổ biến gây khó khăn cho doanh nghiệp khi muốn ứng dụng công nghệ IIoT.

Xác định mục tiêu: Sau khi đã đánh giá được hiện trạng của nhà máy, doanh nghiệp cần xác định các bài toán mà công nghệ IIoT có thể hỗ trợ giải quyết, ưu tiên các lĩnh vực hoặc quy trình công nghiệp có nhiều ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất của nhà máy. Thông thường, các doanh nghiệp sản xuất Việt Nam sẽ cần ưu tiên bài toán cơ bản như thu thập dữ liệu và giám sát hoạt động của nhà máy theo thời gian thực. Sau khi đã có dữ liệu, doanh nghiệp có thể phát triển các bài toán khác như tối ưu hoạt động, dự đoán bảo trì,…

Tìm kiếm đối tác và giải pháp: Dựa trên các bài toán đặt ra, doanh nghiệp cần tìm kiếm các đối tác và giải pháp công nghệ phù hợp để có phương pháp và lộ trình giải quyết các vấn đề cụ thể. Ngoài vấn đề công nghệ, chi phí và hiệu quả của giải pháp cũng cần được đánh giá tổng thể.

Thử nghiệm và triển khai: Đối với các giải pháp có ảnh hưởng quan trọng đến hoạt động sản xuất của nhà máy, việc thử nghiệm giải pháp trên quy mô nhỏ là điều cần thiết để đánh giá tính khả thi về công nghệ, phù hợp với các quy trình hiện tại và hiệu quả về kinh tế. Sau khi thử nghiệm thành công, doanh nghiệp có thể triển khai giải pháp trên diện rộng, áp dụng cho nhiều bộ phận khác nhau.

Công nghệ IIoT là một yếu tố quan trọng trong quá trình chuyển đổi số cho các doanh nghiệp sản xuất. Tuy nhiên nhiều doanh nghiệp Việt Nam trong các lĩnh vực công nghiệp chưa có đội ngũ nhân sự có khả năng tự thực hiện các bước trên một cách hệ thống và bài bản. Vì vậy các doanh nghiệp cần tìm kiếm các đối tác tư vấn chuyển đổi số chuyên nghiệp, có nhiều kinh nghiệm để xây dựng chiến lược và lộ trình thực hiện các dự án phù hợp, giảm thiểu rủi ro và đảm bảo khả năng chuyển đổi số thành công của mình.

Nguồn tham khảo (1) PR Newswire. 2021 Global Industrial IoT Market Research Report (2021 to 2026) – by Technology, Industry and Region (2) Research and markets. 2021 Vietnam Internet of Things Market, By Platform (3) Báo Tuổi trẻ. Phó chủ tịch Cisco: Ứng dụng IoT, doanh nghiệp hãy đi từ vấn đề của mình