Số hóa nhà máy
Ứng dụng IoT trong sản xuất công nghiệp (IIoT - Industrial Internet of Things) hay "sản xuất thông minh", “sản xuất số" có thể hình dung đơn giản: máy móc trở nên “thông minh” hơn nhờ được gắn những cảm biến, được kết nối internet và liên kết với nhau qua một hệ thống để có thể tự nắm bắt toàn bộ quy trình sản xuất rồi đưa ra quyết định; sản phẩm cũng “thông minh” hơn nhờ các cảm biến, “thông báo” cho máy móc biết chúng cần được xử lý như thế nào; các quy trình sẽ “có quyền tự trị” trong một hệ thống mô - đun phân cấp. Các thiết bị thông minh làm việc với nhau qua mạng không dây hoặc thông qua “đám mây”; các cảm biến, cơ cấu chấp hành và điều khiển cho phép máy móc liên kết với nhau, liên kết đến các hệ thống mạng khác và giao tiếp với con người. Các mạng thông minh này là nền tảng của các “nhà máy thông minh”, “nhà máy số”.
Sản xuất thông minh từng là viễn cảnh, nay đã trở thành hiện thực. Điều này được minh chứng khi Siemens ra mắt nhà máy điện tử Amberg Siemens được số hóa hoàn toàn tại Đức, vào năm 2013. Tại đây, quá trình sản xuất hoàn toàn tự động nhờ các dây chuyển sản xuất thông minh, hệ thống vận chuyển hoàn toàn tự động đảm bảo nguyên liệu được đưa từ nhà kho đến máy sản xuất trong vòng 15 phút. Nhà máy vận hành 3 ca mỗi ngày, với hơn 3 triệu sản phẩm xuất xưởng mỗi năm. Nhờ sản xuất thông minh, nhà máy này đã tăng sản lượng lên 8 lần, với số lao động và mặt bằng sản xuất gần như không đổi.
Ứng dụng IIoT trong nhà máy sẽ tiết kiệm được thời gian, cải thiện năng suất, tăng hiệu quả và tiết kiệm. Theo tài liệu “Digitizing the Chemical Ecosystem” của Neha Ghanshamdas, một nhà máy có EBITDA (thu nhập trước thuế, trả lãi và khấu hao) là 2 tỉ USD, có thể tiết kiệm 100 triệu USD nhờ số hóa.
Lợi ích khi ứng dụng IoT trong công nghiệp:
- Tận dụng máy móc thiết bị tăng 3% - 5%;
- Tăng năng suất 10% - 15%;
- Giảm thời gian ngừng hoạt động 1% - 5%;
- Giảm giá thành 15% - 30%;
- Giảm giờ làm thêm của lao động kỹ thuật 20% - 25%.
Tiên phong số hóa công nghiệp
Năm 2016, trong báo cáo về công nghệ thông tin và truyền thông (Global Information Technology Report 2016; World Economic Forum) do Diễn đàn Kinh tế thế giới công bố từ khảo sát về sự phát triển của công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) tại 139 nền kinh tế, Singapore đứng đầu bảng. Theo xếp hạng về kinh tế kỹ thuật số của các nhà nghiên cứu tại Đại học Tufts (Mỹ) (Digital Planet 2017; Tufts University, 2017), Singapore là ngôi sao thực sự đang vươn lên trong cuộc đua kỹ thuật số.
Những quyết sách của Chính phủ Singapore đã tạo môi trường vô cùng thuận lợi để phát triển ICT, tạo nền tảng phát triển IoT. Năm 1981, Singapore bắt đầu kế hoạch máy tính hóa toàn quốc nhằm ứng dụng công nghệ thông tin vào phát triển kinh tế - xã hội. Các chính sách, chương trình, kế hoạch thúc đẩy ICT phát triển liên tục được Chính phủ Singapore cũng như các tổ chức, doanh nghiệp thực hiện. Đỉnh cao của những nỗ lực này là sáng kiến “Quốc gia thông minh” (Smart nation) đã được Thủ tướng Lý Hiển Long công bố. Giờ đây, tại Singapore, gần 200 ngàn người làm việc trong lĩnh vực ICT sẵn sàng hỗ trợ mọi nhu cầu về thông tin, truyền thông, viễn thông của nền kinh tế và xã hội; ba phần tư hộ gia đình có ít nhất một máy tính, cứ hai nhà thì hơn một nhà có kết nối băng thông rộng để lướt web.
Singapore đang tập trung phát triển IoT, xem đây như là nguồn lực để thay đổi và xây dựng một “Quốc gia thông minh”. Chính phủ cũng khuyến khích số hóa, tự động hóa các nhà máy và hỗ trợ phát triển hệ sinh thái công nghiệp sáng tạo không chỉ nhằm cải thiện năng suất, mà mục tiêu lớn hơn là đứng đầu về sáng tạo trong công nghiệp với IIoT.
Bộ trưởng Tài chính Singapore Heng Swee Kiat khẳng định tầm quan trọng của đổi mới sáng tạo số (digital innovation) đối với nền kinh tế của quốc đảo này, và nhấn mạnh tới việc cần tăng cường năng lực chuyển đổi số cho doanh nghiệp vừa và nhỏ, xây dựng hạ tầng phục vụ sự tăng trưởng dựa trên công nghệ và giải pháp có tính đổi mới sáng tạo. Điều này được ông Heng cụ thể hóa trong báo cáo dự toán ngân sách năm 2017, đó là cần dành 2,4 tỷ đô la Singapore (1,7 tỷ USD) cho việc chuyển đổi số.
Để trở thành “trung tâm xuất sắc” về IIoT toàn cầu, Singapore chú trọng việc hỗ trợ những trung tâm xuất sắc (là những đơn vị được thành lập nhằm mục tiêu tạo ra sự xuất sắc trong một lĩnh vực cụ thể và được tạo điều kiện đặc biệt để thực hiện mục tiêu ấy) để phát triển sáng tạo trong công nghiệp, nhằm mở ra nhiều cơ hội cho những công nghệ mới làm tăng tính cạnh tranh và bền vững. Những nhà công nghệ tiên phong như Emerson, Accenture và Yokogawa, với sự hỗ trợ của Chính phủ Singapore, đã thiết lập các trung tâm xuất sắc như Trung tâm xuất sắc cảm biến rộng khắp (Pervasive Sensing Center of Excellence), Trung tâm xuất sắc về IoT (IoT Center of Excellence) và Trung tâm cùng sáng tạo (Co-Innovation Center).
Cách thức số hóa nhà máy
Có nhiều cách tiếp cận để tự động hóa và số hóa nhà máy. Một hạ tầng IIoT bao gồm những cảm biến, các hệ thống mạng và phần mềm,… được thiết lập tại những bộ phận trong nhà máy bằng rất nhiều cách khác nhau. Thông thường, chủ nhà máy sẽ đầu tư vào việc mua các cảm biến, hệ thống mạng và phần mềm để quản lý độc lập. Tuy nhiên, IIoT cho phép giám sát từ xa và mô hình doanh nghiệp mới khuyến khích sự hợp tác và có thể đầu tư mà không cần nhiều vốn.
Ở Singapore, Emerson lắp đặt các cảm biến, hệ thống mạng và phần mềm để cung cấp dịch vụ không phải trả trước, các dịch vụ IIoT được cung cấp và phí sẽ thanh toán hàng tháng. Để tiết giảm chi phí đầu tư vào tài sản cố định, những hệ thống tích hợp của Accenture cho phép khách hàng thuê và thử nghiệm dạng pilot, trước khi xây dựng toàn bộ mạng lưới. Theo ông Senthil Ramani, giám đốc Trung tâm xuất sắc về IoT của Accenture: “cũng có xu hướng thuê thường xuyên và chấp nhận sử dụng chung dịch vụ”. Trong khi đó, Yokogawa, một công ty về kỹ thuật điện và phần mềm, chọn đồng hành với khách hàng tại Trung tâm cùng sáng tạo ở Singapore nhằm đảm bảo sử dụng hiệu quả dữ liệu và các dự báo có được từ những cảm biến thông minh.
IIoT gắn bó chặt chẽ với lực lượng lao động trong tương lai. Vào năm 2025, thế hệ Y (còn gọi là Millennials: những người sinh ra trong giai đoạn từ đầu thập niên 1980 đến đầu thập niên 2000), thế hệ đầu tiên lớn lên cùng các phương tiện truyền thông, đồng thời là lực lượng lao động chủ lực của hiện tại và tương lai, là dân “kỹ thuật số bẩm sinh” (digital native), sẽ chiếm 75% lực lượng lao động toàn cầu. Điều này đồng nghĩa với việc để thu hút và giữ được nhân tài, mô hình doanh nghiệp hiện tại trong nền sản xuất công nghiệp truyền thống sẽ phải tiến triển và tiếp nhận công nghệ mới, tự động và số hóa sản xuất; còn người lao động sẽ phải học nhanh hơn và hướng đến năng suất cao hơn. Tuy nhiên, họ không phải đọc những hướng dẫn dài dòng để tiếp nhận kiến thức, do chúng đã được số hóa. Nếu không nhanh nhạy sẽ không nắm bắt được tri thức. Tự động và số hóa nhà máy có thể giải quyết vấn đề này và thúc đẩy tiến triển nhanh chóng để bước vào giai đoạn phát triển công nghệ mới.
Lợi ích mà IIoT đem lại không chỉ giới hạn trong những tập đoàn lớn, những doanh nghiệp vừa và nhỏ cũng có cơ hội thu được nhiều lợi ích từ IoT. Cảm biến trên thị trường ngày càng phong phú và giá thành ngày càng giảm, điều kiện kết nối thuận lợi, các phần mềm dễ dàng tiếp cận hơn đã tạo ra nhiều cơ hội lựa chọn. Đã đến lúc các doanh nghiệp vừa và nhỏ nên bắt đầu nghiên cứu và xác định những khâu trong nhà máy có thể ứng dụng IoT để từng bước giảm chi phí, cải tiến hiệu quả sản xuất và tăng khả năng cạnh tranh.
Phương Lan (CESTI)