XU HƯỚNG MỚI TRONG LĨNH VỰC SẢN XUẤT: TÍCH HỢP CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VỚI CÔNG NGHỆ VẬN HÀNH

Các hệ thống Công nghệ thông tin (IT) sử dụng cho điện toán dữ liệu được hợp nhất với các hệ thống Công nghệ vận hành (OT) sử dụng để kiểm soát và giám sát các quy trình và các thiết bị, đang tạo ra các quy trình vận hành thông minh và hiệu quả hơn.

Tích hợp IT và OT

Trước đây, quản lý công nghệ công nghiệp trong lĩnh vực sản xuất được chia tách thành công nghệ thông tin (IT) và công nghệ vận hành (OT). Trong khi IT mang lại hỗ trợ công nghệ theo hướng từ trên xuống cho bộ phận quản lý và back office (hậu sảnh), thì OT được xây dựng theo hướng từ nền phát triển lên, giám sát và kiểm soát máy móc, thiết bị, dụng cụ và tài sản.

Với hướng phát triển như vậy, OT có chút mang tính khu biệt, trong đó máy móc - được điều khiển bởi đầu vào là con người - được lập trình để thực hiện các nhiệm vụ rất cụ thể. Nhưng trong những năm gần đây, tiến bộ trong kết nối, dữ liệu lớn và sự lan tỏa của Internet Vạt vật (IoT) đã mở ra cơ hội mới cho một loại hình công nghệ sản xuất thông minh mới đang tác động đến cả IT và OT. Ngày nay, các cỗ máy thông minh được tối ưu hóa dữ liệu có thể nhận đầu vào từ nhiều nguồn khác nhau - từ dữ liệu đơn đặt hàng của khách hàng cho tới dữ liệu sản xuất - cho phép sản xuất linh hoạt hơn, cải thiện hiệu quả sản xuất và mang lại tiềm năng cao hơn cho hiệu suất vận hành.

Đối với nhà sản xuất hiện đại, dữ liệu không chỉ còn nằm trong phạm vi của IT; từ quản lý chuỗi cung đến sàn vận hành, mà dữ liệu hiện có mặt trên khắp tổ chức. Do dữ liệu trở nên thống nhất trên toàn tổ chức, nên IT và OT không còn có thể hoạt động độc lập, dẫn đến kết quả là được tích hợp lại.

Sự hội tụ của IT với OT làm xuất hiện những cơ hội chưa từng có trước đây. Thông qua việc tích hợp dữ liệu IT với OT, các nhà lãnh đạo doanh nghiệp có thể truy cập vào bảng điều khiển trực tiếp để chỉ đạo tất cả các bộ phận của tổ chức. Các hệ thống kết nối có thể giao tiếp để phát hiện các luồng tải mất cân bằng và tự động sửa chữa để ngăn chặn tình trạng mất điện. Các bộ máy thông minh có thể xác định cấu kiện lỗi và lựa chọn các tài nguyên mới để khôi phục sản xuất. Và với kiểm soát tích hợp, các hệ thống quản lý sản xuất và các hệ thống quản lý chuỗi cung ứng được tích hợp với các hệ thống IT khác, các nhà sản xuất có thể định tuyến đơn hàng và tự động hóa luồng công việc một cách thông minh hơn.

Trong những năm qua, xu hướng hội tụ IT/ OT đã xuất hiện ở nhiều ngành công nghiệp, từ y tế và vận chuyển tới quốc phòng và các tiện ích. Do rất nhiều ngành công nghiệp phụ thuộc vào lực lượng lao động chuyên môn cao và thiết bị nặng, đắt tiền, việc sáp nhập bị chậm lại và bế tắc. Nhưng do tiến bộ công nghệ trong lĩnh vực điện toán đám mây, cảm biến từ xa và kết nối được cải thiện, các nhà sản xuất trở nên nhanh và dễ dàng tích hợp quản lý công nghệ công nghiệp và tích hợp các hệ thống mới với các hệ thống đã có của họ.

Trong thế giới kết nối, sản xuất thông minh ngày nay, sự hội tụ của IT và OT là không thể tránh khỏi, tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là sự chuyển đổi này diễn ra mà không có các thách thức kèm theo. Để bắt đầu, các đội IT và OT phải tích hợp các hệ thống độc lập vốn được xây dựng và thiết kế riêng biệt. Điều này có nghĩa là phải tìm kiếm một mặt bằng chung để phát triển cơ sở hạ tầng mới và thực hiện các giao thức cho phép chia sẻ dữ liệu trên các hệ thống.

Hội tụ cũng đòi hỏi tăng cường bảo mật. Đối với nhiều nhà sản xuất, tiêu chuẩn OT của họ là độc quyền và rất chuyên biệt. Trước đây, khi các hệ thống này được thiết lập với vai trò là các công cụ độc lập, riêng biệt, thì nguy cơ vi phạm phần nào bị hạn chế do các ranh giới được xác định chặt chẽ của hệ thống. Nhưng do các hệ thống OT ngày càng được kết nối với các mạng truyền thông IT lan tỏa rộng, nên nguy cơ mất thông tin tăng lên. Như vậy, các doanh nghiệp tích hợp các hệ thống OT với IT phải thực hiện các tiêu chuẩn được xác định rõ ràng và mở rộng trên khắp mạng lưới của họ để đảm bảo an ninh dữ liệu và IP.

Doanh nghiệp tích hợp hệ thống mới với hệ thống đã có

Sự chuyển đổi sang sản xuất thông minh không có nghĩa là khởi đầu với một nền tảng mới toanh mà thay vào đó là tích hợp hiệu quả công nghệ mới vào trong môi trường sản xuất hiện có. Và do công nghệ mới biến đổi sản xuất thành một lĩnh vực được kết nối cao, thông minh và cuối cùng là một ngành công nghiệp sản xuất hiệu quả hơn, nên doanh nghiệp cũng phải tìm cách nâng cấp các hệ thống đã có của họ để theo kịp với các công nghệ mới nổi, ngày càng phức tạp.

Tích hợp các cỗ máy “câm” với các cỗ máy “thông minh” được bắt đầu bằng cách cho phép thu thập dữ liệu từ các cỗ máy đã có. Các nhà sản xuất đang tăng cường trang bị cho các thiết bị hiện có các cảm biến thông minh thu thập dữ liệu toàn diện trong thời gian thực. Dữ liệu này có thể sau đó được đưa tới các giải pháp thực hiện, lập kế hoạch sản xuất và hoạch định nguồn lực doanh nghiệp để có một tầm nhìn rõ ràng hơn về hiệu suất.

Do ngày càng có nhiều nhà sản xuất tìm cách khiến cho các hệ thống trước đây của họ trở nên thông minh hơn, nên quy mô thị trường cho các bộ cảm biến và bộ điều khiển đã tăng trưởng đáng kể và được dự đoán sẽ tăng lên 6,1 tỷ USD vào năm 2020, tăng từ 5,1 tỷ USD năm 2016. Mức khả dụng tăng lên cũng làm giảm chi phí của các . Từ 2004 tới 2018, chi phí trung bình của một bộ cảm biến đã giảm gần 200% xuống mức chi phí trung bình là 0,44 USD, khiến cho sản xuất thông minh trở nên rẻ hơn và có thể áp dụng cho các nhà sản xuất mọi quy mô.

Khi các nhà sản xuất di chuyển các hoạt động lên các đám mây (điện toán), các công ty đã đầu tư nhiều nền tảng tại chỗ (on-premise) phải vật lộn với thách thức vừa tận dụng các hệ thống này lại đồng thời di chuyển nhiều chức năng lên đám mây. Trong những năm tới, nhiều công ty sẽ hướng tới một mô hình tập trung dữ liệu lai, trong đó các hệ thống cũ, tại chỗ được dành cho các chức năng dữ liệu và ghi chép, đòi hỏi ít tùy biến - cũng như lưu trữ thông tin đòi hỏi mức độ kiểm soát và bảo mật cao hơn - trong khi các khía cạnh này của việc vận hành một ty vốn cần phải thích ứng liên tục sẽ được chuyển lên đám mây. Làm như vậy sẽ cho phép các công ty giảm chi phí đầu người liên quan đến IT, tận dụng tính linh hoạt và quy mô nền kinh tế do các dịch vụ của XaaS (Anything as service: Bất cứ thứ gì cũng là dịch vụ) mang lại, và tiếp tục sử dụng các hệ thống cũ.

Phát triển Internet Vạn vật (IoT) công nghiệp

Việc áp dụng rộng rãi công nghệ cảm biến thông minh, cải tiến kết nối và những tiến bộ của điện toán đám mây đã góp phần thúc đẩy áp dụng và phát triển của IoT công nghiệp. IoT công nghiệp (IIoT) đã sẵn sàng có tác động lớn đến sản xuất và nền kinh tế toàn cầu, dự kiến tạo ra 15 nghìn tỷ USD GDP toàn cầu tới năm 2030. Chi tiêu IoT toàn cầu dự kiến đạt được 772 tỷ USD trong năm 2018 và vượt hơn 1 nghìn tỷ USD vào năm 2020. Các nhà sản xuất dự kiến chi 189 tỷ USD cho IoT năm 2018, đây là số chi lớn nhất từ bất kỳ lĩnh vực công nghiệp nào, với trọng tâm chính tập trung vào các hoạt động sản xuất và quản lý tài sản sản xuất.

IoT có nhiều ứng dụng trong sản xuất, từ dự đoán bảo trì tới trí tuệ nhân tạo dựa trên đám mây tới máy học, cho phép đạt được hiệu quả sản xuất siêu phàm và đảm bảo chất lượng thực tế. Số hóa đang làm dịch chuyển bối cảnh sản xuất truyền thống; chúng ta mới chỉ ở khởi đầu của sự phát triển này, với nhiều cơ hội mới phía trước.

Doanh nghiệp chào đón Cobots (Robot hợp tác)

Với những tiến bộ của IoT, điện toán đám mây và trí tuệ nhân tạo đã có những tiến bộ trong lĩnh vực robot sản xuất. Được phát triển ban đầu vào năm 1995 thông qua các khoản tài trợ nghiên cứu từ General Motors, cobots, hay còn gọi là robot hợp tác, ngày càng trở thành một bộ phận lớn mạnh của lực lượng lao động. Tới năm 2025, Barclays dự kiến quy mô thị trường cobot sẽ đạt 12,23 tỷ USD, tăng gấp 8 lần so với năm 2018 (1,35 tỷ USD).

Việc sử dụng robot trong sản xuất không mới, nhưng thế hệ cobot mới này không phải là những cỗ máy móc trung bình. Các con cobot ngày nay được chế tạo với trí tuệ nhân tạo và máy học, có năng lực nhận thức rất cao. Những con robot này có thể sử dụng thị giác máy tính để nhanh chóng kiểm tra phát hiện lỗi của số lượng lớn các mặt hàng, tự động vận chuyển vật liệu trong một nhà máy và có thể tránh những mối nguy hiểm bằng cách sử dụng trí thông minh để dự đoán.

Cobot đang được sử dụng để tăng cường sức lao động của con người hơn là thay thế nó. Bằng cách thực hiện những nhiệm vụ nguy hiểm, vất vả về thể chất, và cả các nhiệm vụ lặp đi lặp lại, những cỗ máy này đang khiến cho các nhà máy trở nên an toàn và hiệu quả hơn đối với công nhân. Trong khi nhiều người lo sợ sẽ mất việc do tự động hóa, nghiên cứu cho thấy AI sẽ không chỉ cải thiện điều kiện ao động và an toàn lao động, mà nó còn thực sự tạo thêm nhiều công ăn việc làm cho thị trường.

Những đổi mới trong lĩnh vực robotics đã khiến cho cobot trở nên dễ thích ứng hơn, chắc chắn hơn, an toàn hơn và có giá cả phải chăng hơn. Những con robot này trở nên hữu ích nhất khi chúng được tăng thêm sức mạnh nhờ AI và nhờ những người có thể khai thác toàn bộ tiềm năng của chúng. Từ các công ty khởi nghiệp cho đến những tập đoàn toàn cầu, các nhà sản xuất trên toàn cầu đang nhận ra khả năng tăng năng suất và giảm chi phí nhờ phương thức tăng cường năng lực của lực lượng lao động thông qua sức mạnh của robot.

Sản xuất trở nên "xanh" hơn

Hơn bao giờ hết, người tiêu dùng và các chính phủ đang khiến cho các công ty phải chịu trách nhiệm về tác động môi trường do hoạt động của họ gây ra và có rất nhiều bằng chứng cho thấy họ đã sẵn sàng trả tiền để khắc phục những tác động này. Một nghiên cứu của Nielsen cho thấy gần ba phần tư thế hệ Millennial và thế hệ Z sẽ trả phí cho sản phẩm và dịch vụ bền vững. Khi các phương thức kinh doanh “xanh” đang chuyển từ địa hạt “đạo đức” sang theo hướng động lực kinh tế, thì ngày càng có nhiều nhà sản xuất áp dụng các phương thức bền vững theo hướng bảo vệ môi trườngc. Cách thức “xanh hóa” sản xuất đang diễn ra theo một số cách dưới đây.

Các nhà sản xuất tối ưu hóa cơ sở và quy trình sản xuất để giảm tổng tiêu thụ năng lượng của họ. Việc này bao gồm các bước như lắp đặt các hệ thống ánh sáng, sưởi ấm và làm mát hiệu quả năng lượng. Cải tiến tiêu thụ năng lượng không chỉ giảm tác động môi trường, mà còn làm giảm chi phí.

Các công ty cũng đang thực hiện các bước giảm lượng chất thải, khí nhà kính và những chất ô nhiễm khác sinh ra với vai trò là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất. Các nhà sản xuất ngày càng tăng đầu tư vào các nguồn năng lượng thay thế, chẳng hạn như gió và mặt trời, để cung cấp điện cho hoạt động và sử dụng vật liệu tái chế, có khả năng tái chế và tái sử dụng khi thích hợp.

Nhiều công ty cũng đang tiến hành đánh giá vòng đời của sản phẩm để xác định tác động môi trường. Việc này bao gồm tất cả mọi thứ từ thiết kế bao bì để giảm chất thải, thiết kế sản phẩm để giảm các vật liệu có hại và cải thiện khả năng tái chế, và sử dụng các phương thức sản xuất tinh gọn để khiến cho sản xuất hiệu quả và thân thiện với môi trường bằng hơn cách giảm tích trữ và các yêu cầu quản lý vật liệu.

Các nhà sản xuất mong muốn dựa vào công nghệ để giảm bớt dấu vết môi trường. Các công cụ hợp tác dựa trên đám mây, từ tài liệu chia sẻ cho đến đến hội nghị truyền hình, khiến cho các nhóm dễ dàng làm việc cùng nhau ở các địa điểm từ xa trong khi giảm nhu cầu dịch chuyển. Các công ty hiện đang đang triển khai thị giác máy tính và các cảm biến thông minh trên dây chuyền sản xuất để nâng cao hiệu quả, phát hiện các mối nguy hiểm, và giảm chất thải. Và công nghệ blockchain đang chứng tỏ là một công cụ có giá trị trong việc đảm bảo nguồn gốc và hiệu quả của nguyên liệu.

Nhiều công ty lớn, từ Tesla Motors, Method Soap tới Apple và Proctor & Gamble, tất cả đều cam kết hướng tới các phương thức xanh hơn và bền bền vững môi trường. Microsoft, là một công ty đi đầu trong lĩnh vực này. Công ty vận hành ở mức trung hòa 100% cacbon kể từ năm 2012 và mặc dù trung tâm dữ liệu của Microsoft được vận hành 100% bằng nguồn năng lượng năng lượng tái tạo, công ty này vẫn nỗ lực tiếp tục cải thiện nguồn năng lượng. Ngoài ra, Microsoft tiếp tục đầu tư vào công nghệ năng lượng mới, từ khí sinh học tới pin nhiên liệu, nhằm thúc đẩy mức khả dụng của các loại năng lượng sạch mới./.