acecook

Biến nhà máy kỹ thuật số thành hiện thực

Số hóa công nghiệp
10/06/2024 11:13
Nhà máy kỹ thuật số được vận hành dựa trên dữ liệu, thể hiện một hệ thống các thành phần hoạt động hài hòa nhằm tối ưu hóa hiệu quả vận hành trên toàn bộ sàn nhà máy. Ở một khía cạnh nào đó, nó có thể được ví như cơ thể con người.
aa

Nhà máy kỹ thuật số được vận hành dựa trên dữ liệu, thể hiện một hệ thống các thành phần hoạt động hài hòa nhằm tối ưu hóa hiệu quả vận hành trên toàn bộ sàn nhà máy. Ở một khía cạnh nào đó, nó có thể được ví như cơ thể con người.

• AI và tự động hóa: Cuộc cách mạng mang lại hiệu suất vượt trội cho ngành sản xuất
• Những yếu tố quan trọng cần xem xét khi đánh giá an toàn cho cobot

Các cảm biến hoạt động như mắt và tai cho phép bộ điều khiển trung tâm – hoặc não – nhận biết được môi trường xung quanh. Các thiết bị truyền động hoạt động như cơ bắp để thực hiện các điều chỉnh theo yêu cầu. Mạng kết nối của nhà máy có thể được coi là hệ thống thần kinh được triển khai khắp cơ thể, trong khi làn da là đại diện cho công nghệ an ninh mạng quan trọng để bảo vệ dữ liệu.

bien nha may ky thuat so thanh hien thuc
Cấu trúc của nhà máy kỹ thuật số được ví như cơ thể người.

Lợi ích của nhà máy kỹ thuật số

Lợi ích của nhà máy kỹ thuật số tập trung vào việc mang lại năng suất cao hơn, điều này đang làm thay đổi bối cảnh sản xuất. Những hiểu biết mới từ hệ sinh thái nhà máy kỹ thuật số giúp cung cấp thông tin cho việc ra quyết định theo thời gian thực. Điều này dẫn đến chất lượng sản phẩm được cải thiện và tăng hiệu quả hoạt động tổng thể, đạt đến đỉnh cao là quy trình sản xuất bền vững hơn.

bien nha may ky thuat so thanh hien thuc
Lợi ích của nhà máy kỹ thuật số.

Lĩnh vực công nghiệp được cho là tiêu thụ khoảng 50% tổng năng lượng của thế giới. Đối với các nhà sản xuất có mục tiêu phát thải ròng bằng không, nhà máy kỹ thuật số là trung tâm của sự chuyển đổi này. Ngoài lợi ích bền vững, các nhà máy kỹ thuật số còn cung cấp tính linh hoạt và khả năng cấu hình theo thời gian thực để đáp ứng nhanh chóng những thay đổi ngày càng tăng về nhu cầu của người tiêu dùng. Ví dụ, trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, nhu cầu ngày càng tăng đối với các thiết bị y tế được cá nhân hóa như cấy ghép khớp in 3D phù hợp với giải phẫu của từng bệnh nhân. Khi các thiết kế nhà máy trở nên mô-đun hơn và các tế bào sản xuất trở nên nhỏ hơn và dễ thích ứng hơn, quy trình làm việc có thể được lên lịch và thay đổi theo thời gian thực, tăng tốc độ sản xuất và hỗ trợ khả năng tồn tại, cạnh tranh về chi phí.

Dữ liệu (Data) – huyết mạch của nhà máy kỹ thuật số

Cả dữ liệu thời gian thực và phi thời gian thực, được lấy từ nhiều nguồn trên toàn nhà máy, phải được phân tích nhanh chóng và đáng tin cậy, tại Intelligent Edge – nơi dữ liệu được sinh ra và được tổng hợp ở cấp trung tâm để tiết lộ bức tranh tổng thể về hoạt động hoàn chỉnh của nhà máy. Những hiểu biết sâu sắc về hoạt động thu được từ dữ liệu này là không thể thiếu để hiện thực hóa toàn bộ tiềm năng hiệu quả hoạt động của nhà máy.

Cảm biến (Sensors) – tai mắt của nhà máy kỹ thuật số

Cần triển khai nhiều cảm biến và nhiều phương thức cảm biến khác nhau như nhiệt độ, áp suất, tốc độ dòng chảy, khoảng cách và độ rung để thu được dữ liệu cần thiết. Công nghệ đo lường và cảm biến chính xác là cần thiết để liên tục cảm nhận, đo lường và phân tích tài sản của nhà máy. Công nghệ IO-Link® cho phép các cảm biến trở nên thông minh. Cảm biến áp suất quyết định cục bộ xem áp suất có vượt quá ngưỡng yêu cầu hay không và do đó chỉ cần cung cấp cho bộ điều khiển một biến bit Boolean duy nhất (có hoặc không), biểu thị một bit dữ liệu thay vì giá trị kỹ thuật số đầy đủ biểu thị phép đo áp suất thực tế. Việc ra quyết định được bản địa hóa giúp tiết kiệm thời gian liên lạc và xử lý, giúp kiểm soát phân tán hiệu quả.

Thiết bị truyền động (Actuators) – cơ bắp của nhà máy kỹ thuật số

Thiết bị truyền động, thường là những anh hùng thầm lặng của nhà máy kỹ thuật số, đóng vai trò là cơ bắp quan trọng để hoàn thành công việc. Những bộ truyền động này được sử dụng để điều khiển van, piston và các thiết bị cơ khí khác. Điều này cho phép dòng chảy của chất lỏng được kiểm soát chính xác, đảm bảo rằng lượng vật liệu chính xác được phân phối đến từng phần của quy trình.

bien nha may ky thuat so thanh hien thuc
Các khối xây dựng của nhà máy kỹ thuật số hiện đại

Cả cảm biến và bộ truyền động cần phải chịu được các điều kiện được tìm thấy trong không gian ứng dụng của chúng. Môi trường nhà máy khắc nghiệt bao gồm tiếp xúc với khí thải nhiệt độ cao và tương thích điện từ (EMC), cũng như điện áp cung cấp tăng đột biến nhất thời và rung động cơ học. Đối với các hệ thống cảm biến và kích hoạt cạnh này, việc cung cấp năng lượng là một yếu tố quan trọng khác cần cân nhắc. Yêu cầu về hiệu suất phân phối điện tăng lên khi cảm biến và bộ truyền động trở nên nhỏ hơn, đồng thời độ chính xác và chất lượng thu tín hiệu tăng lên. Điều này đòi hỏi các giải pháp quản lý công suất tiếng ồn thấp, hiệu quả cao với diện tích giảm, rất quan trọng trong những thiết kế thường có thể bị hạn chế về không gian. Nếu không có công nghệ năng lượng cần thiết phù hợp với các yêu cầu cảm biến cụ thể thì lợi ích về khả năng cấu hình theo thời gian thực của nhà máy kỹ thuật số sẽ không thể thực hiện được.

Edge và Central Intelligence – bộ não của nhà máy kỹ thuật số

Do nhà máy kỹ thuật số yêu cầu các thiết bị ở rìa phải có mức độ chức năng và trí thông minh cao hơn, nên phải có nhiều tính toán và phân tích hơn trong chính thiết bị để cho phép đưa ra quyết định cục bộ. Để cho phép quyền tự chủ biên như vậy, cần có các công cụ trí tuệ nhân tạo cục bộ (AI)/học máy (ML), bộ tăng tốc công suất thấp, tăng bộ nhớ và sức mạnh xử lý. Phản ứng tổng hợp cảm biến là một loại trí thông minh biên khác trong đó dữ liệu từ nhiều loại cảm biến khác nhau có thể được kết hợp đồng thời để tiết lộ một phép đo chính xác hơn mà không thể sử dụng cảm biến đơn lẻ. Với ADC mới có độ chính xác cao và băng thông cao, một mặt trước cảm biến duy nhất có thể được sử dụng để giám sát nhiều phần tử cảm biến, tiết kiệm không gian và năng lượng. Công nghệ vi điều khiển AI cho phép các mạng thần kinh thực thi ở công suất cực thấp, trong khi các máy phát công suất thấp cho phép nâng cao khả năng chẩn đoán ngay cả trong các nhà máy xử lý từ xa, thường là một phần mở rộng của nhà máy thông minh.

Kết nối – hệ thần kinh của nhà máy kỹ thuật số

Việc các nhà sản xuất trích xuất những thông tin có giá trị và cải thiện năng suất từ lượng dữ liệu sẵn có dồi dào, khả năng truyền tải, phân tích và hợp nhất dữ liệu này với các luồng thông tin hiện có trong nhà máy là điều tối quan trọng. Điều này đòi hỏi công nghệ kết nối công nghiệp có độ trễ thấp, có giới hạn thời gian, công suất thấp, mạnh mẽ. 10BASE-T1L là tiêu chuẩn lớp vật lý Ethernet (IEEE 802.3cg-2019) được thiết lập để thay đổi đáng kể ngành công nghiệp tự động hóa quy trình bằng cách cải thiện đáng kể hiệu quả hoạt động của nhà máy thông qua kết nối Ethernet liền mạch với các thiết bị cấp trường (cảm biến và bộ truyền động)

bien nha may ky thuat so thanh hien thuc
Sự hội tụ IT/OT trong nhà máy kỹ thuật số.

Trong các nhà máy ngày nay, một mạng công nghệ thông tin (CNTT) được triển khai ở cấp độ văn phòng/doanh nghiệp. Mạng CNTT theo truyền thống quan tâm đến những thứ như lưu trữ dữ liệu, phân tích dữ liệu và ứng dụng kinh doanh. Mặc dù những điều này rất quan trọng nhưng chúng thường không quan trọng về mặt thời gian như việc trao đổi dữ liệu tại nhà máy. Mạng chạy dây chuyền sản xuất tại nhà máy được gọi là mạng điều khiển công nghệ vận hành (OT). Trong mạng điều khiển đó, có thể có nhiều thành phần sản xuất hoặc máy móc khác nhau thường khả năng giao tiếp với nhau bị hạn chế. Khái niệm về mạng CNTT/OT hội tụ trong nhà máy kỹ thuật số đã thay đổi tất cả những điều này. Nó cung cấp một mạng lưới nhà máy thống nhất, nơi tất cả các thiết bị, máy móc và robot được kết nối và kết nối với nhau, và nói cùng một ngôn ngữ. Mỗi thiết bị có địa chỉ IP có thể được giao tiếp theo thời gian thực hoặc gần thời gian thực và được cấu hình độc lập với các thiết bị khác trên mạng. Các công nghệ hỗ trợ chính cho mạng nhà máy kỹ thuật số hội tụ như vậy là Ethernet công nghiệp, mạng nhạy cảm với thời gian (TSN), Ethernet-APL (lớp vật lý nâng cao) và IO-Link. Với tất cả các thiết bị nói cùng một ngôn ngữ lớp 2, giờ đây có thể điều khiển cả phần CNTT và OT của mạng bằng cùng một hệ thống quản lý mạng và điều khiển, trong khi lưu lượng thời gian của mạng vận hành được tôn trọng. Khối lượng tuyệt đối của cả lưu lượng quan trọng theo thời gian và không quan trọng theo thời gian đòi hỏi phải nâng cấp mạng để tăng băng thông nhằm đảm bảo phân phối dữ liệu không có độ trễ, điều này rất quan trọng đối với sản phẩm chất lượng cao và hiệu quả hoạt động của nhà máy sản xuất. Sự hội tụ của OT và IT làm cho cơ hội mở rộng hầu như vô hạn.

An ninh mạng – lớp da bảo vệ dữ liệu nhà máy kỹ thuật số đáng tin cậy

Với khả năng kết nối tăng lên dẫn đến nhu cầu bảo mật dữ liệu được nâng cao, vì môi trường nhà máy thông minh khiến con người, công nghệ, quy trình và sở hữu trí tuệ gặp phải các mối đe dọa trên mạng. Điều này đang thúc đẩy nhu cầu về các tính năng như khởi động an toàn, cập nhật phần mềm an toàn, xác thực truyền dẫn an toàn và nguồn gốc phần cứng của sự tin cậy. Một khía cạnh cơ bản của việc bảo mật mạng là xác thực từng thiết bị mới đang cố gắng kết nối với mạng. Nó bao gồm việc kiểm tra xem thiết bị có phải là chính hãng hay không trước khi cho phép bất kỳ giao dịch mạng nào với nó. Giống như xác thực thiết bị, khởi động an toàn là điều bắt buộc, đảm bảo thiết bị hiện trường chỉ thực thi phần mềm đến từ một nguồn đáng tin cậy với mật mã khóa công khai được sử dụng để xác minh chữ ký số của chương trình cơ sở.

Tìm hiểu xem giải pháp công nghệ nào có sẵn

Minh Trí (theo Digikey)

trien-lam-quoc-te
Tin bài khác
Xe tải tự hành đầu tiên trên thế giới chạy trên đường ray sắp ra mắt tại California

Xe tải tự hành đầu tiên trên thế giới chạy trên đường ray sắp ra mắt tại California

Dự án thí điểm sẽ thử nghiệm hệ thống di chuyển của Glīd trên tuyến đường gồ ghề dài 40 dặm, kết hợp công nghệ tự động hóa tiên tiến với các mục tiêu của cộng đồng địa phương.
ICANN APAC DNS Forum 2025: Kết nối cộng đồng, kiến tạo tương lai

ICANN APAC DNS Forum 2025: Kết nối cộng đồng, kiến tạo tương lai

Phát biểu tại diễn đàn ICANN APAC DNS Forum 2025 diễn ra sáng 8/5, Thứ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ Bùi Hoàng Phương khẳng định, Việt Nam đang bước vào kỷ nguyên mới - kỷ nguyên của đổi mới sáng tạo toàn diện và chuyển đổi số sâu rộng.
Việt Nam đề xuất 3 định hướng chiến lược về truyền thông tại Hội nghị Bộ trưởng ASEAN

Việt Nam đề xuất 3 định hướng chiến lược về truyền thông tại Hội nghị Bộ trưởng ASEAN

Hội nghị không chỉ tái khẳng định vai trò chiến lược của truyền thông trong xây dựng ASEAN tự cường mà còn đặt ra nhiều định hướng mới nhằm thích ứng với kỷ nguyên số đầy biến động.
Khoảng 90% công ty công nghiệp nhận định chuỗi kỹ thuật số là yếu tố thiết yếu để thành công

Khoảng 90% công ty công nghiệp nhận định chuỗi kỹ thuật số là yếu tố thiết yếu để thành công

Nhận định này rút ra từ cuộc khảo sát “Tương lai của quản lý vòng đời sản phẩm và kỹ thuật số” mới đây nhất của Aras, thực hiện hồi tháng 1/2025, với sự tham gia của 656 giám đốc điều hành tại châu Âu, Hoa Kỳ và Nhật Bản.
Nhận định phiên giao dịch ngày 9/5: VN Index có thể tiếp đà tăng

Nhận định phiên giao dịch ngày 9/5: VN Index có thể tiếp đà tăng

Thị trường nhiều khả năng sẽ tiếp tục duy trì sắc xanh nhờ tâm lý tích cực và dòng tiền lan tỏa. Tuy nhiên, việc giao dịch cẩn trọng, có chiến lược cụ thể theo từng trạng thái danh mục sẽ giúp nhà đầu tư tối ưu hiệu quả trong bối cảnh chỉ số đang tiến gần vùng cản kỹ thuật ngắn hạn.
Eximbank khẳng định hiệu quả bước đầu của quá trình tái cấu trúc toàn diện

Eximbank khẳng định hiệu quả bước đầu của quá trình tái cấu trúc toàn diện

Trong bối cảnh ngành ngân hàng Việt Nam đối mặt với nhiều thách thức từ biến động kinh tế toàn cầu và áp lực chuyển đổi số, Ngân hàng TMCP Xuất Nhập khẩu Việt Nam (Eximbank, mã CK: EIB) đã ghi dấu ấn với những kết quả kinh doanh tích cực trong quý I/2025, minh chứng cho hiệu quả bước đầu của chiến lược tái cấu trúc toàn diện.
Đại hội Chi bộ cơ quan Hội Tự động hóa Việt Nam: Đột phá và phát triển

Đại hội Chi bộ cơ quan Hội Tự động hóa Việt Nam: Đột phá và phát triển

Sáng ngày 8/5, tại trụ sở Hội Tự động hóa Việt Nam, Chi bộ cơ quan Hội Tự động hóa Việt Nam (Hội TĐHVN) đã tổ chức thành công Đại hội nhiệm kỳ 2025 - 2027.
Ông Phạm Văn Thanh - Chủ tịch HĐQT được giao tạm thời điều hành Petrolimex

Ông Phạm Văn Thanh - Chủ tịch HĐQT được giao tạm thời điều hành Petrolimex

Ông Phạm Văn Thanh - Chủ tịch HĐQT, người đại diện theo pháp luật của Tập đoàn Xăng dầu Việt Nam (Petrolimex) được giao tạm thời điều hành Tập đoàn. Thời gian có hiệu lực từ ngày 8/5.
Tuân thủ CBAM: Con đường hướng tới xuất khẩu xanh vào thị trường châu Âu

Tuân thủ CBAM: Con đường hướng tới xuất khẩu xanh vào thị trường châu Âu

Để duy trì và mở rộng thị phần tại thị trường EU, việc tuân thủ các quy định mới như cơ chế điều chỉnh biên giới carbon (CBAM) là điều tất yếu. CBAM không chỉ yêu cầu minh bạch về lượng phát thải carbon trong quá trình sản xuất mà còn đòi hỏi các doanh nghiệp phải áp dụng công nghệ sạch và quy trình sản xuất thân thiện với môi trường.
Thị trường chứng khoán ngày 8/5: VN Index tăng mạnh, dòng tiền tìm đến nhóm ngân hàng và chứng khoán

Thị trường chứng khoán ngày 8/5: VN Index tăng mạnh, dòng tiền tìm đến nhóm ngân hàng và chứng khoán

Phiên giao dịch ngày 8/5 khẳng định đà hồi phục bền vững của thị trường, với vai trò dẫn dắt rõ nét của nhóm cổ phiếu ngân hàng và chứng khoán, cùng với sự tham gia tích cực từ cả dòng tiền nội và ngoại. Đây có thể là tiền đề cho một chuỗi tăng điểm tiếp theo nếu xu hướng tích cực tiếp tục được duy trì trong các phiên tới.
siement
Quảng cáo
moxa