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)

mca-thong-bao
Tin bài khác
Nhận định phiên giao dịch ngày 27/2: Lựa chọn những mã giữ vững vùng hỗ trợ

Nhận định phiên giao dịch ngày 27/2: Lựa chọn những mã giữ vững vùng hỗ trợ

Thị trường tiếp tục duy trì xu hướng hồi phục sau phiên tăng điểm tích cực, song áp lực rung lắc tại vùng cao vẫn hiện hữu. Các công ty chứng khoán khuyến nghị nhà đầu tư theo dõi sát diễn biến chỉ số, ưu tiên lựa chọn những cổ phiếu giữ vững vùng hỗ trợ để giải ngân từng phần, thay vì mua đuổi ở các nhịp tăng mạnh.
Hiện đại hóa hệ thống với DCS mở, linh hoạt

Hiện đại hóa hệ thống với DCS mở, linh hoạt

Được phát triển nhằm giải quyết những thách thức phổ biến trong công nghiệp như hệ thống cũ kỹ, chi phí vận hành gia tăng và áp lực tối ưu nguồn lực, giải pháp EcoStruxure Foxboro SDA của Schneider Electric được thiết kế với kiến trúc mở và định nghĩa bằng phần mềm, cho phép tách rời phần cứng khỏi phần mềm. Cách tiếp cận này giúp doanh nghiệp bảo vệ các khoản đầu tư hiện có, đồng thời tạo điều kiện cho quá trình hiện đại hóa diễn ra linh hoạt và ít rủi ro hơn.
Ứng dụng UAV - TP. Hồ Chí Minh xác lập vị thế tiên phong của Việt Nam trong kinh tế không gian tầm thấp tại ASEAN

Ứng dụng UAV - TP. Hồ Chí Minh xác lập vị thế tiên phong của Việt Nam trong kinh tế không gian tầm thấp tại ASEAN

Sau hơn một tháng thử nghiệm giao hàng bằng ứng dụng thiết bị bay không người lái (UAV) tại TP. Hồ Chí Minh, đặc biệt là địa hình biển tuyến Cần Giờ - Vũng Tàu, đã chứng minh hiệu quả vượt trội trong việc rút ngắn thời gian vận chuyển và đảm bảo an toàn.
Đồng bộ triển khai Luật Chuyển giao công nghệ mới

Đồng bộ triển khai Luật Chuyển giao công nghệ mới

Phó Thủ tướng Chính phủ Nguyễn Chí Dũng vừa ký ban hành Quyết định số 269/QĐ-TTg ngày 12/02/2026 về Kế hoạch triển khai thi hành Luật sửa đổi, bổ sung một số điều của Luật Chuyển giao công nghệ. Kế hoạch được ban hành nhằm bảo đảm sự chỉ đạo thống nhất của Chính phủ và Thủ tướng Chính phủ, đồng thời tăng cường phối hợp chặt chẽ giữa các bộ, ngành, địa phương và các cơ quan, tổ chức liên quan trong quá trình triển khai thực hiện Luật số 115/2025/QH15.
Thị trường chứng khoán ngày 26/2: Cổ phiếu VIC tăng trần kéo VN Index

Thị trường chứng khoán ngày 26/2: Cổ phiếu VIC tăng trần kéo VN Index

Thị trường bật tăng gần 19 điểm nhờ lực kéo mạnh từ nhóm Vingroup, đặc biệt là VIC tăng trần. Tuy nhiên, phía sau sắc xanh là sự phân hóa mạnh và cú bán ròng hơn 3 nghìn tỷ đồng của khối ngoại, chủ yếu tại VNM.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 27/2/2026: Tuổi Mùi dễ phát tài, tuổi Hợi trở nên nóng nảy

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 27/2/2026: Tuổi Mùi dễ phát tài, tuổi Hợi trở nên nóng nảy

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 27/2/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Tekniker ra mắt hệ thống đo lường robot tích hợp

Tekniker ra mắt hệ thống đo lường robot tích hợp

Sự kết hợp giữa robot cộng tác (cobot) và đo lường số trong quá trình sản xuất đang trở thành hướng đi chiến lược đối với ngành chế tạo và các nhà máy trong tương lai.
Hơn 4000 thí sinh khối 4-5 toàn quốc sẽ tham gia Kỳ thi Hội tại Hà Nội vào 14/3

Hơn 4000 thí sinh khối 4-5 toàn quốc sẽ tham gia Kỳ thi Hội tại Hà Nội vào 14/3

Tiếp nối thành công của kỳ thi Hương (cấp Thành phố), hơn 4000 thí sinh khối 4-5 trên toàn quốc đã được lựa chọn để tham gia kỳ thi Hội (cấp Tỉnh) Trạng Nguyên Tiếng Việt năm học 2025 - 2026, vào 14/3, tại Hà Nội.
Việt Nam và Cuba tăng cường hợp tác trong lĩnh vực xuất bản sách

Việt Nam và Cuba tăng cường hợp tác trong lĩnh vực xuất bản sách

Hai bên thống nhất tiếp tục đẩy mạnh hợp tác và trao đổi kinh nghiệm trong việc xuất bản sách in và kỹ thuật số, qua đó quảng bá văn học mỗi nước tới bạn đọc Việt Nam, Cuba và quốc tế.
Khi văn hóa trở thành động lực kinh tế: Bài học từ hành trình số hóa di sản cải lương

Khi văn hóa trở thành động lực kinh tế: Bài học từ hành trình số hóa di sản cải lương

TP.HCM - Trong bối cảnh các quốc gia trên thế giới đang tìm kiếm những mô hình phát triển kinh tế bền vững và đặc sắc, câu chuyện về việc biến di sản văn hóa thành tài sản kinh tế mà vẫn giữ gìn được giá trị truyền thống đang dần trở thành một trong những định hướng chiến lược quan trọng. Hội thảo "Không gian di sản số" diễn ra vào ngày 9/2/2026 tại TP.HCM không chỉ là một sự kiện văn hóa thông thường, mà còn là minh chứng sinh động cho mô hình kinh tế văn hóa mà Việt Nam đang hướng tới.
song-gia-tri