Tác động của các công nghệ mới đối với kiến trúc hệ thống tự động hóa và số hóa

Tự động hóa công nghiệp
02/09/2023 17:32
Bất chấp những tiến bộ trong công nghệ viễn thông và máy tính, kiến trúc tự động hóa không thay đổi nhiều. Trong khi nhiều thành phần đã được cải tiến, kiến trúc cơ bản của chúng phần lớn vẫn giữ nguyên.
aa

Sự phát triển của viễn thông kỹ thuật số đã diễn ra nhanh chóng trong vài năm qua và đang cung cấp khả năng liên lạc gần như với thời gian thực.

tac dong cua cac cong nghe moi doi voi kien truc he thong tu dong hoa va so hoa

Truyền thông kỹ thuật số đã bùng nổ trong vài thập kỷ qua và xu hướng này sẽ tiếp tục khi những tiến bộ về phần cứng và phần mềm tiếp tục diễn ra.

Học máy (ML), học sâu, mật mã học và các thuật toán nâng cao khác có thể được triển khai trên rất nhiều thiết bị và được coi là tiêu chuẩn chung. Nhưng điều đó cũng sẽ kéo theo các thách thức.

Thách thức công nghệ số

Trong khi công nghệ kỹ thuật số bùng nổ, những thách thức mới cũng được hình thành. Mọi người được kết nối nhiều hơn và yêu cầu nhiều thông tin hơn được cung cấp trong thời gian thực. Các doanh nghiệp tiến hành phân tích, thị trường biến đổi rất nhanh và quyết định kinh doanh trong tích tắc phải được đưa ra. Có một mối quan hệ rất chặt chẽ giữa sự phát triển công nghệ và những thách thức sắp tới.

Thế giới tự động hóa đã và đang tận dụng lợi thế của những bùng nổ công nghệ này. Chúng tôi thấy các thiết bị phức tạp hơn, công cụ không dây thông minh, bộ điều khiển logic có thể lập trình mạnh mẽ (PLC), hệ thống tính toán, xử lý dữ liệu nguồn (edge computing), hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA) và hệ thống điều khiển phân tán (DCS) và bộ lưu trữ (historians), chạy trong các máy chủ khổng lồ hoặc trong môi trường điện toán đám mây, phục vụ người dùng trên các thiết bị điện tử.

Bất chấp những tiến bộ trong công nghệ viễn thông và máy tính, kiến ​​trúc tự động hóa không thay đổi nhiều. Trong khi nhiều thành phần đã được cải tiến, kiến ​​trúc cơ bản của chúng phần lớn vẫn giữ nguyên.

Sáu mô hình kiến ​​trúc

Kiến trúc tự động hóa cổ điển không theo kịp những thách thức mới mà ngành đang phải đối mặt.

Dưới đây là một số mô hình kiến ​​trúc hệ thống đã thành công trong các kiến ​​trúc tính toán khác nhưng đã bị bỏ qua trong thế giới tự động hóa.

1. Kiến trúc phẳng

Ngay cả khi các hệ thống tự động hóa mới hiện đang sử dụng công nghệ cập nhật thì công nghệ của chúng vẫn còn quá phức tạp và nhiều thao tác. Thiết bị hiện trường, kết nối thông qua cơ sở hạ tầng viễn thông đến SCADA/DCS sau đó kết nối với quá nhiều hệ thống thông tin gây ra vấn đề do có quá nhiều thao tác và sử dụng nhiều cơ sở dữ liệu (Hình 1). Kiến trúc mới phải phẳng hơn, với ít lớp cơ sở dữ liệu hơn và ít giao diện hơn giữa các cấp độ. Toàn bộ hệ thống phải dựa trên một nền tảng kỹ thuật số thống nhất bao gồm hầu hết các chức năng trong ít lớp hơn (Hình 2). Nền tảng kỹ thuật số này cũng phải đủ linh hoạt để tận dụng tối đa các công cụ, thiết bị tự động hóa và hệ thống hiện có.

tac dong cua cac cong nghe moi doi voi kien truc he thong tu dong hoa va so hoa
Hình 1 : Các thiết bị hiện trường gây ra vấn đề do giao diện người dùng đa dạng, nhiều giao diện giữa các lớp và sử dụng nhiều cơ sở dữ liệu. Ảnh Sensia

2. Tính sẵn sàng cao và khả năng chống lỗi

Một số hệ thống tự động hóa vẫn áp dụng chế độ dự phòng cổ điển. Về cơ bản, người dùng mua hai hệ thống chỉ để sử dụng một hệ thống, đề phòng trường hợp hệ thống đang chạy bị lỗi. Kiến trúc tự động hóa có thể cải thiện bằng cách tích hợp các hệ thống chống lỗi mới, tự động điều chỉnh trong trường hợp một trong các thành phần phần cứng bị lỗi, với thời gian chuyển đổi tối thiểu hoặc không có.

3. Tính linh hoạt

Trong một tập đoàn, các kịch bản hoạt động và kinh doanh có thể đột ngột thay đổi và kiến ​​trúc tự động hóa phải nhanh chóng thích ứng với những thay đổi đó. Kiến trúc truyền thống là cứng nhắc, khó thay đổi. Kiến trúc mới phải nhanh chóng mở rộng khi hoạt động kinh doanh mở rộng hoặc thu hẹp nếu hoạt động kinh doanh yêu cầu. Nó phải có tính linh hoạt để nhanh chóng mở rộng hoặc thu nhỏ quy mô trong vòng vài phút và không làm mất đi tính khả thi.

4. Bảo mật ngay từ đầu

An ninh mạng không được coi là một phần của kiến ​​trúc hệ thống tự động hóa cổ điển. Kiến trúc tự động hóa phải kết hợp các cơ chế an ninh mạng ngay từ khi hình thành, áp dụng các chiến lược an ninh mạng như cách tiếp cận kiến ​​trúc không tin cậy (ZTA) từ giai đoạn thiết kế ban đầu. Ngày nay, các cuộc tấn công mạng tiềm ẩn nhằm vào các hệ thống tự động hóa đang kiểm soát các tài sản quan trọng là một mối nguy hiểm rõ ràng cần phải được giải quyết đúng cách bởi các kiến ​​trúc mới.

5. Duy nhất một điểm cấu hình

Trong thực tế hiện tại, giống như trong Hình 1, khi chúng ta thêm một thiết bị mới hoặc thực hiện điều chỉnh, chúng ta phải thực hiện việc này trên từng tầng riêng biệt để đảm bảo hệ thống không bị ảnh hưởng. Các kiến trúc mới cần phải sử dụng nguyên tắc “cấu hình một lần”. Khi chúng ta cài đặt một thiết bị mới hoặc thực hiện điều chỉnh của nó, các thay đổi cần phải tự động triển khai trên toàn hệ thống.

6. Kiến trúc ngày càng thông minh

Các thiết bị kết nối đầu cuối từ xa (RTU) “ngu ngốc” hoặc PLC có chức năng giới hạn đã là một phần của quá khứ. Việc xử lý dữ liệu, phân tích, xử lý thông minh, học máy (ML) và trí tuệ nhân tạo (AI) phải được thực hiện càng sát với quy trình càng tốt.

tac dong cua cac cong nghe moi doi voi kien truc he thong tu dong hoa va so hoa
Hình 2 : Toàn bộ hệ thống nên dựa trên một nền tảng kỹ thuật số thống nhất, bao gồm hầu hết các chức năng trong ít lớp hơn và linh hoạt hơn. Ảnh: Sensia

Mặc dù đây là một trong những mô hình chính phải được áp dụng bởi các kiến ​​trúc hệ thống tự động hóa và số hóa mới, nhưng còn nhiều mô hình khác sẽ giúp các nhà thiết kế và xây dựng hệ thống giải quyết tốt nhất những thách thức thực tế và sắp diễn ra.

Các mô hình thiết kế hệ thống tự động hóa đã thay đổi. Công nghệ mới được phổ biến rộng rãi nhưng cũng kéo theo những thách thức mới.

Xu hướng này phải khiến mọi người nghĩ về những cách mới để xây dựng các hệ thống và giải pháp tự động hóa. Thách thức cuối cùng là thiết kế, phát triển, thực hiện và triển khai các hệ thống tự động hóa dựa trên các mô hình mới này. Điều này sẽ giúp giải quyết các thách thức trong hoạt động của ngành với tỉ suất lợi nhuận (ROI) tốt hơn.

Cường Việt (theo: https://rgl.one/DUDcL)

tan-hoang-minh
Tin bài khác
Robot dẫn chương trình tin tức hình người sinh học đầu tiên trên thế giới

Robot dẫn chương trình tin tức hình người sinh học đầu tiên trên thế giới

Tân Hoa Xã ngày 5/11 công bố hai robot hình người dẫn chương trình tin tức tại Diễn đàn Trí tuệ nhân tạo và Hiện đại hóa kiểu Trung Quốc, thuộc khuôn khổ Hội nghị Thượng đỉnh Truyền thông Thế giới lần thứ 7 diễn ra ở Bắc Kinh.
Cảnh báo đỏ từ những vụ tin tặc tấn công hệ thống làm lạnh quy mô lớn

Cảnh báo đỏ từ những vụ tin tặc tấn công hệ thống làm lạnh quy mô lớn

Các cuộc tấn công mạng liên tiếp nhằm vào hệ thống làm lạnh tại siêu thị, kho lạnh và cả cơ sở bảo quản máu ở nhiều nước châu Âu đang gióng lên hồi chuông cảnh báo về an ninh của các hệ thống điều khiển công nghiệp. Không chỉ khiến thực phẩm hư hỏng, gián đoạn chuỗi cung ứng, việc tin tặc can thiệp vào thiết bị kiểm soát nhiệt độ còn có thể đe dọa an toàn của các chế phẩm máu, thuốc và vật tư y tế.
Lưu lượng kế khí siêu âm: Thách thức đo lường trong môi trường khí pha trộn hydro

Lưu lượng kế khí siêu âm: Thách thức đo lường trong môi trường khí pha trộn hydro

Lưu lượng kế khí siêu âm đa đường (USM) từ lâu được sử dụng rộng rãi trong đo lường và chuyển giao quyền sở hữu khí tự nhiên nhờ không có bộ phận chuyển động, tổn thất áp suất thấp, dải đo rộng và nguyên lý đo thời gian truyền. Tuy nhiên, xu hướng sản xuất hydro, pha trộn hydro vào khí tự nhiên và sử dụng các loại nhiên liệu sạch đang đặt ra những thách thức mới đối với công nghệ này.
Chuẩn hóa hạ tầng sạc xe điện: Yêu cầu đồng bộ từ quy chuẩn đến thực tiễn

Chuẩn hóa hạ tầng sạc xe điện: Yêu cầu đồng bộ từ quy chuẩn đến thực tiễn

Phát triển hạ tầng sạc xe điện trên các tuyến cao tốc đang đặt ra yêu cầu đồng bộ về quy mô đầu tư, nguồn điện, an toàn kỹ thuật và khả năng tương thích. Hoàn thiện quy chuẩn và tháo gỡ những vướng mắc trong triển khai là điều kiện quan trọng để hình thành mạng lưới sạc đáp ứng nhu cầu chuyển đổi xanh của giao thông đường bộ.
Khơi dậy, phát triển tư duy sáng tạo cho giới trẻ qua cuộc thi điều khiển UAV Drone

Khơi dậy, phát triển tư duy sáng tạo cho giới trẻ qua cuộc thi điều khiển UAV Drone

Trong hai ngày 6 và 7/11/2026, tại Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh, Sở Khoa học và Công nghệ TP. Hồ Chí Minh phối hợp với Thành Đoàn TP. Hồ Chí Minh, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên (Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh) và Công ty TNHH MTV HDFPV tổ chức vòng chung kết và trao giải Cuộc thi Sáng tạo và Điều khiển UAV Drone dành cho thanh thiếu niên TP. Hồ Chí Minh năm 2026.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 08/11/2026: Tuổi Dần vận trình khởi sắc, tuổi Thìn cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 08/11/2026: Tuổi Dần vận trình khởi sắc, tuổi Thìn cần thận trọng

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 08/11/2026 nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
EIMA 2026: Triển lãm máy nông nghiệp toàn cầu định hình tương lai canh tác thông minh

EIMA 2026: Triển lãm máy nông nghiệp toàn cầu định hình tương lai canh tác thông minh

Từ ngày 10/11 đến 14/11/2026, triển lãm máy móc nông nghiệp quốc tế EIMA International lần thứ 47 sẽ diễn ra tại BolognaFiere, thành phố Bologna (Italy). Với khoảng 1.800 đơn vị trưng bày và hơn 60.000 mẫu máy móc, thiết bị, sự kiện năm nay không chỉ giới thiệu những thành tựu cơ giới hóa mà còn phản ánh xu hướng phát triển của nông nghiệp hiện đại: số hóa, tự động hóa, sử dụng tài nguyên hiệu quả và tăng cường hợp tác công nghệ.
80 năm Hiến pháp 1946: Kiên định nguyên tắc quyền lực thuộc về Nhân dân

80 năm Hiến pháp 1946: Kiên định nguyên tắc quyền lực thuộc về Nhân dân

Tám thập kỷ kể từ khi bản Hiến pháp đầu tiên của nước Việt Nam Dân chủ Cộng hòa được thông qua (9/11/1946), những giá trị về quyền làm chủ của Nhân dân, bảo đảm quyền tự do, dân chủ và xây dựng Nhà nước pháp quyền vẫn tiếp tục được kế thừa, phát triển.
Đạo luật CRA của EU: Đánh giá rủi ro là nền tảng cho lộ trình tuân thủ an ninh mạng

Đạo luật CRA của EU: Đánh giá rủi ro là nền tảng cho lộ trình tuân thủ an ninh mạng

Đạo luật Khả năng phục hồi mạng của Liên minh châu Âu (EU CRA) dự kiến chính thức có hiệu lực từ ngày 11/12/2027, đặt ra những yêu cầu mới về an ninh mạng đối với các sản phẩm có yếu tố kỹ thuật số. Theo Michael Medoff, Giám đốc chứng nhận của exida LLC., đánh giá rủi ro là bước khởi đầu quan trọng giúp các nhà sản xuất xác định nghĩa vụ và lựa chọn phương án tuân thủ phù hợp.
Rapper Kimmese cùng những giai điệu đa sắc màu tại đêm nhạc hội “Wings Up 2026: Vĩnh Ân”

Rapper Kimmese cùng những giai điệu đa sắc màu tại đêm nhạc hội “Wings Up 2026: Vĩnh Ân”

Ngày 03/11, đêm nhạc hội Wings Up 2026: Vĩnh Ân đã diễn ra trong không khí sôi động và bùng nổ với sự góp mặt của nữ rapper Kimmese.
master