IIoT là gì? IIoT ở đâu trong mô hình nhà máy thông minh?

“IIoT sẽ biến đổi nhiều ngành công nghiệp, bao gồm sản xuất, dầu khí, nông nghiệp, khai thác mỏ, giao thông vận tải – những ngành này chiếm gần 2/3 nền kinh tế thế giới ” – Theo Diễn đàn Kinh tế Thế giới. Không thể phủ nhận, cùng với AI, Big Data, IIoT đã tạo ra cuộc cách mạng trong ngành sản xuất, là chất xúc tác quan trọng trong các nhà máy thông minh. Vậy IIoT là gì? IIoT ứng dụng thế nào trong sản xuất?

I. IIoT là gì? IIoT khác gì IoT và Industry 4.0

Định nghĩa IIoT là gì?

IIoT là tập hợp con của IoT. IIoT là viết tắt của Industrial Internet of Things có nghĩa là Internet vạn vật công nghiệp. IIoT, đề cập đến hàng tỷ thiết bị công nghiệp kết nối với mạng không dây để ghi nhận và chia sẻ dữ liệu trong nhà máy.

Có 2 lý do IIoT là một thiết bị thông minh nên được ứng dụng trong nhà máy:

• Đầu tiên, IIoT giúp thu thập dữ liệu về hoạt động và môi trường trong sản xuất trong thời gian thực, kết nối máy móc, điều mà con người không thể làm được.
• Thứ hai, IIoT truyền những thông tin mà nó ghi nhận được, cho phép đưa ra các quyết định kinh doanh nhanh hơn và chính xác hơn.

IIoT đang tạo ra cuộc cách mạng hóa trong sản xuất. Theo Gartner, thị trường Internet vạn vật công nghiệp (IIoT) trị giá khoảng 77,3 tỷ đô la vào năm 2020 và dự kiến ​​sẽ tăng lên 110,6 tỷ đô la vào năm 2025.

IIoT vs Industry 4.0

IIoT là một trong những công nghệ nổi bật trong cuộc cách mạng Công nghiệp 4.0 (Industry 4.0).

Internet vạn vật công nghiệp (IIoT) đề cập đến cảm biến có khả năng giao tiếp máy móc. Nó cụ thể hơn thuật ngữ Công nghiệp 4.0 rộng lớn, bao gồm toàn bộ sự thay đổi kỹ thuật số của ngành công nghiệp nói chung và ngành sản xuất nói riêng.

Công nghiệp 4.0 đề cập đến một giai đoạn mới trong cuộc Cách mạng công nghiệp, tập trung nhiều vào tính liên kết, tự động hóa, và thu thập dữ liệu thời gian thực. Công nghiệp 4.0 bao gồm nhiều công nghệ nổi bật như: AI – Trí tuệ nhân tạo, IoT – Internet vạn vật , Big Data – Dữ liệu lớn RPA – Tự động quy trình robotic, Cloud computing – Điện toán đám mây ….

Cách mạng công nghiệp 4.0 thay đổi hoàn toàn bộ mặt của nền sản xuất, tạo điều kiện thuận lợi cho việc ra đời của các nhà máy thông minh.

IIoT là một trong những công nghệ nổi bật trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0

Sự khác biệt giữa IoT và IIoT

Tìm hiểu sâu hơn về khái niệm IoT và những khác biệt giữa IIoT và IoT

2. Kiến trúc của hệ thống IIoT? IIoT hoạt động như thế nào?

IIoT là mạng lưới các thiết bị thông minh được kết nối với nhau để tạo thành các hệ thống giám sát, thu thập, trao đổi và phân tích dữ liệu.

Kiến trúc IIoT được đại diện cơ bản bởi 4 thành phần:

• Vạn vật (Thing): bao gồm các thiết bị sensor (cảm biến)

• Gateway (Trạm kết nối): đóng vai trò là một trung gian trực tiếp, cho phép các cảm biến kết nối với điện toán đám mây
• Xử lý dữ liệu: bao gồm các hệ thống CNTT tiên tiến như hệ thống MES
• Cloud Data Center (Trung tâm dữ liệu trên nền tảng đám mây): phân tích và đưa ra những thông tin kinh doanh từ dữ liệu thô.

Kiến trúc hệ thống IIoT

Đọc thêm bài viết: Kiến trúc của IIoT để biết thêm chi tiết

IIoT hoạt động như thế nào?

Hoạt động của IIoT trong các nhà máy có thể hình dung đơn giản: máy móc trở nên “thông minh” hơn nhờ gắn những cảm biến (sensor). Các cảm biến / thiết bị này có thể được kết nối với đám mây thông qua nhiều phương thức bao gồm: mạng di động, vệ tinh, WiFi, Bluetooth, mạng diện rộng công suất thấp (LPWAN), kết nối qua cổng / bộ định tuyến hoặc kết nối trực tiếp với internet. Khi dữ liệu được đưa lên đám mây, phần mềm sẽ xử lý nó và sau đó có thể quyết định thực hiện một hành động, chẳng hạn như gửi cảnh báo hoặc tự động điều chỉnh các cảm biến / thiết bị mà không cần người dùng.

3. Ứng dụng IIoT trong sản xuất

• Giám sát hoạt động của máy móc theo thời gian thực

Giám sát hoạt động sản xuất theo thời gian thực là một thách thức đối với các ngành công nghiệp. Với các phương pháp truyền thống, không những khó mà còn kém hiệu quả và nhiều rủi ro. Các doanh nghiệp yêu cầu giám sát hoạt động sản xuất tại hiện trường. Đặc biệt, sự giám sát độ rung động hoặc độ ẩm khá khó khăn với con người. Các công ty sản xuất đang sử dụng IIoT để kết nối máy móc và thu thập dữ liệu sản xuất tại hiện trường. Đây là nền tảng để quản lý và kiểm soát tài sản nhằm nâng cao hoạt động và sản xuất; cho phép các quyết định sản xuất chủ động và kịp thời.

• Dự đoán, bảo trì máy móc:

Khi một thiết bị nào đó chuẩn bị hư hỏng, việc bảo dưỡng phòng ngừa và chủ động được áp dụng để cho phép khắc phục nhanh sự cố trước đó. Điều này tiết kiệm cả thời gian và tiền bạc, nếu không sẽ dẫn đến việc thay thế thiết bị tốn kém. Các phương pháp truyền thống đã lỗi thời để xác định trước vấn đề kịp thời. Với IIoT, bạn sẽ nhận được cảnh báo khi sự cố bắt đầu phát triển, điều này cung cấp thông tin chi tiết có giá trị về việc liệu thiết bị có yêu cầu bảo dưỡng hay thay thế hoàn toàn hay không.

• Nền tảng xây dựng nhà máy thông minh

Một mô hình nhà máy thông minh hoàn thiện được xây dựng bởi 5 hệ thống tương hỗ nhau: hệ thống PLC, IIOT, MES (Manufacturing Execution System), ERP (Enterprise Resource Planning), BI (Business Intelligence). Trong đó, hệ thống IIoT sẽ đóng vai trò trung gian kết nối hệ thống PLC với hệ thống MES. Quá trình kết nối này giúp thu thập và chia sẻ những dữ liệu cần thiết bằng cách đo đạc (thông qua các cảm biến) hoặc xử lý tín hiệu từ các PLC theo thời gian thực.

Sau đó những thông tin được IIoT thu thập sẽ được đẩy trực tiếp lên hệ thống điều hành sản xuất – MES giúp người dùng theo dõi dữ liệu hoạt động sản xuất trên màn hình trực quan. Sau đó, dữ liệu thu thập từ hệ thống MES sẽ được đẩy lên hệ thống ERP để thiết lập kế hoạch sản xuất, chính sách bán hàng phù hợp. Tầng cao nhất của mô hình kiến trúc nhà máy thông minh là BI. Đây sẽ là trung tâm thu thập luồng thông tin từ tất cả các tầng dưới để phân tích tạo các báo cáo quản trị thông minh giúp các nhà hoạch định chiến lược lập báo cáo dựa trên dữ liệu được tích hợp từ nhiều luồng thông tin động. Từ những thông tin đó, nhà quản lý có thể đưa ra được quyết định chính xác nhất, đem lại lợi ích lâu dài cho doanh nghiệp.

Tại Việt Nam, ITG là đơn vị tiên phong tại Việt Nam trong việc tích hợp IIoT trong bộ giải pháp nhà máy thông minh, giúp doanh nghiệp chuyển đổi số thành công để dẫn đầu trong lĩnh vực sản xuất của mình. Bộ giải pháp 3S iFACTORY có sự kết hợp giữa tầng IT (công nghệ thông tin) và tầng OT (Công nghệ vận hành), góp phần cải tiến các chỉ số S – Q – C – D ( Tốc độ – Chất lượng- Chi phí – Tiến độ) trong nhà máy.

Kiến trúc giải pháp 3S iFACTORY theo chuẩn ISA 95 bao gồm: 3S BIZHUB (hệ thống báo cáo thông minh), 3S ERP (Hệ thống hoạch định nguồn lực doanh nghiệp), 3S MES (Hệ thống điều hành thực thi sản xuất) &3S IIOTHUB (Hệ thống kết nối – Tự động hóa sản xuất).

Xem thêm về kiến trúc giải pháp nhà máy thông minh 3S iFACTORY được ứng dụng thành công cho nhiều doanh nghiệp lớn.

4. Lợi ích của ứng dụng IIoT đối với hoạt động sản xuất

• Đưa ra quyết định nhanh hơn, chính xác hơn, hiệu quả hơn

Lợi ích lớn nhất mà các doanh nghiệp sản xuất triển khai giải pháp IIoT đó là việc ra quyết định tốt hơn. Khi các thiết bị được kết nối, dữ liệu thu thập được có thể đẩy về các ứng dụng phần mềm để đưa ra những quyết sách kịp thời và hiệu quả. Các quyết định sẽ dựa trên dữ liệu mang tính định lượng và minh bạch, không phải lý thuyết hay phỏng đoán. Điều này có nghĩa là doanh nghiệp ra quyết định hiệu quả hơn và ít lãng phí hơn.

• Giảm thời gian ngừng hoạt động của máy móc

Sản xuất các sản phẩm chất lượng là chưa đủ. Việc sản xuất phải được hoàn thành đúng thời hạn. Nếu máy bị hỏng giữa chừng, nó có thể bị tổn thất nghiêm trọng. IIoT có thể giúp các nhà sản xuất tránh khỏi những tổn thất như vậy. Máy móc có thể được tích hợp cảm biến để gửi cảnh báo khi có sự sụt giảm hiệu suất. Phát hiện sớm sự cố có thể giải quyết các vấn đề nhanh chóng và giảm thiểu thiệt hại.

• Hiệu quả trong lĩnh vực logistics và chuỗi cung ứng

Các giải pháp IIoT có thể giúp theo dõi chuỗi cung ứng và giúp các hoạt động trong chuỗi được phối hợp và liền mạch hơn. Chẳng hạn như IIoT được sử dụng để theo dõi vị trí của xe tải cũng như độ ẩm và nhiệt độ bên trong khu vực lưu trữ. Kết hợp dữ liệu IIoT có thể giúp xử lý những vấn đề xảy ra trong chuỗi cung ứng.

5. Thách thức về bảo mật khi ứng dụng IIoT

Mặc dù những lợi ích của IIoT vào sản xuất là rất rõ ràng. Nhưng việc triển khai IIoT lại đi kèm với một loạt các thách thức và rủi ro về bảo mật. Một khảo sát của Trend Micro năm 2020 cho thấy, trên 60% nhà sản xuất (ở Mỹ, Đức và Nhật Bản) từng gặp sự cố an ninh mạng xảy ra trong nhà máy thông minh, ba phần tư trong số đó trải qua tình trạng ngưng trệ hoạt động sản xuất vì những sự cố như vậy.

Lý do đằng sau điều này có thể kể đến sự đa dạng của các thiết bị IIoT và hệ thống IIoT không phải lúc nào cũng tương thích với các giải pháp bảo mật. Bên cạnh đó, việc các thiết bị IIoT tiếp tục sử dụng mật khẩu mặc định là điều tương đối phổ biến, ngay cả khi chúng được đưa vào sản xuất. Tương tự, nhiều thiết bị IIoT truyền dữ liệu dưới dạng văn bản. Điều này khiến kẻ tấn công có thể lấy cắp dữ liệu từ thiết bị IIoT.

Ngành công nghiệp sản xuất dược phẩm là ngành dè dặt ứng dụng IIoT vì những lo ngại về bảo mật công thức sản xuất của họ.

Ngoài ra một số thách thức đối với đơn vị sản xuất khi ứng dụng IIoT đó là chi phí cao, thiếu nhân viên hoặc chuyên gia bảo mật IIoT.

6. Tương lai của IIoT

Thời gian trở lại đây, Internet vạn vật cho ngành công nghiệp (IIoT) đang phát triển nhảy vọt. Ước tính thị trường IIoT sẽ trị giá hơn 992 tỷ đô la vào năm 2025.

Advisor đã dự đoán rằng IIoT sẽ góp thêm hơn 14 nghìn tỷ đô la cho nền kinh tế toàn cầu vào năm 2030. Chi tiêu cho IoT công nghiệp đã vượt xa IoT dành cho người dùng cá nhân hoặc hộ gia đình. Không quá khó để giải thích xu hướng này, bởi IIoT là xương sống cho việc áp dụng tự động hóa công nghiệp và nhanh chóng đem lại những hiệu quả kinh tế đáng kinh ngạc cho ngành này.

Verizon cho biết những doanh nghiệp khai thác sức mạnh của IoT sẽ có lợi nhuận cao hơn 10% so với những doanh nghiệp không khai thác. Vào cuối năm 2017, ước tính có 60% nhà sản xuất trên toàn thế giới sẽ nắm bắt và phân tích dữ liệu bằng cách sử dụng các sản phẩm được kết nối. Điều này được dự đoán là sẽ cải thiện năng suất khoảng 15% cho các nhà sản xuất. Khi thị trường ngày càng trở nên cạnh tranh, không thể bỏ qua những lợi thế như thế này.

Như vậy có thể thấy ứng dụng IIoT chính là tương lai của ngành sản xuất.

Kết

Hy vọng, với những thông tin mà ITG Technology cung cấp sẽ giúp bạn có được hình dung tổng quát về IIoT là gì? Nếu có dự định ứng dụng IIoT, doanh nghiệp sản xuất cần phải xác định ngay từ đầu rằng, đây không đơn thuần là việc áp dụng một công nghệ mới, mà IIoT kết hợp với các thành tố của mô hình nhà máy thông minh sẽ tạo nên một hệ sinh thái nơi con người, ứng dụng và thiết bị tương tác với nhau để tạo ra lợi ích lớn nhất. Và nếu bạn đã sẵn sàng ứng dụng IIoT cho nhà máy của mình, bạn có thể liên hệ với chúng tôi để được trợ giúp: 092.6886.855