Industrial Internet of Thing IIoT là gì? Khái niệm, nguyên lý và ứng dụng

Industrial Internet of Thing IIoT

IIoT – Industrial Internet of Thing là một cuộc cách mạnh đang diễn ra ở tốc độ chóng mặt. Hàng tỷ thiết bị kết nối, hàng hà sa số các mạng tập trung trên toàn Thế giới đã khiến IIoT trở thành khái niệm phổ biến. Để tìm hiểu rõ hơn về khái niệm IIoT là gì, cảm biến IIoT hoạt động ra sao và ứng dụng của nó trong ngành công nghiệp hiện nay, mời bạn đọc cùng IPC247 tham khảo qua bài viết sau.

1. IIoT – Industrial Internet of Things là gì?

Đầu tiên, thường bị nhầm lẫn do cách viết, nhưng Industrial Internet of Thing IIoT là 1 khái niệm được bao hàm bởi vạn vật kết nối IoT – Internet of Thing.

IoT là hệ thống mạng lưới các thiết bị, máy tính được kết nối Internet, có thể thu thập và trao đổi dữ liệu, làm tăng khả tự động hóa các mặt trong đời sống.

Khi các nhà máy với vô số các thiết bị công nghiệp như cảm biến, switch công nghiệp, robot công nghiệp, thiết bị tự động hóa, cơ điện tử,… kết nối với nhau sẽ tập hợp tạo thành Industrial Internet of Thing IIoT.

industrial internet of thing iiot la gi 1
Khái niệm Industrial Internet of Things IIoT

IIoT được coi là sẽ cách mạng hóa việc sản xuất nhờ việc thu nhận, liên kết giữa người tiêu dùng và các doanh nghiệp, đồng thời truy cập vào nguồn dữ liệu khổng lồ Big Data với tốc độ nhanh, mạnh và hiệu quả hơn. Một số nơi thậm chí đã bắt đầu áp dụng IIoT cho các thiết bị có kết nối mạng và trí tuệ nhân tạo AI trong nhà máy.

2. Nguyên lý hoạt động của IIoT

Hoạt động của Industrial Internet of Things IIoT trong các nhà máy có thể được đơn giản hóa như sau: thông qua việc gắn kết các cảm biến (sensor), máy móc trở nên “thông minh” hơn. Các cảm biến và thiết bị này có khả năng kết nối với đám mây thông qua nhiều phương thức khác nhau, bao gồm mạng di động, vệ tinh, WiFi, Bluetooth, mạng diện rộng công suất thấp (LPWAN), kết nối qua cổng/bộ định tuyến hoặc kết nối trực tiếp với internet.

Sau khi dữ liệu được truyền lên đám mây, phần mềm sẽ tiến hành xử lý và từ đó có thể thực hiện các hành động như gửi cảnh báo hoặc tự động điều chỉnh các cảm biến/thiết bị mà không cần sự can thiệp của con người.

3. Lợi ích của Industrial Internet of Things IIoT là gì?

  • Cải thiện tốt khả năng kết nối, hiệu quả, tầm ảnh hưởng, tiết kiệm thời gian, chi phí sản xuất cho các tổ chức, doanh nghiệp.
  • Industrial Internet of Thing giúp cắt giảm chi phí nhờ vào việc có thể xã định trước các khoản bảo trì cố định, mức độ an toàn cao và nhiều tiêu chí hiệu quả về vận hành khác.
  • Mạng lưới các thiết bị thông minh của IIoT cho phép các tổ chức truy cập nguồn dữ liệu khổng lồ, kết nối mọi người, dữ liệu theo quy trình từ các nhà máy tới người quản lý.
industrial internet of thing iiot la gi 2
Lợi ích của IIoT
  • IIoT giúp cho những người đứng đầu doanh nghiệp có được cái nhìn tổng thể cho đến chi tiết một cách chính xác và đầy đủ cả công ty. Từ đó đưa ra quyết định chính xác hơn.

4. Ứng dụng của IoT Công nghiệp – Industrial Internet of Things

4.1 Giám sát sản xuất thời gian thực

Các phương pháp giám sát hoạt động sản xuất truyền thống, không những khó mà còn kém hiệu quả và nhiều rủi ro, đã luôn là một thách thức đối với các ngành công nghiệp.

Các doanh nghiệp luôn yêu cầu giám sát hoạt động sản xuất tại hiện trường, gây mất thời gian và lãng phí nguồn lực. Đặc biệt với con người, việc giám sát độ rung động hoặc độ ẩm khá khó khăn.

Các công ty sản xuất đang sử dụng Industrial Internet of Thing IIoT để kết nối máy móc và thu thập dữ liệu sản xuất tại hiện trường. Đây là nền tảng để quản lý và kiểm soát tài sản nhằm nâng cao hoạt động và sản xuất; cho phép các quyết định sản xuất chủ động và kịp thời.

industrial internet of thing iiot la gi 3
Giám sát sản xuất thời gian thực

4.2 Dự đoán, bảo trì máy móc

Khi một thiết bị nào đó chuẩn bị hư hỏng, việc bảo dưỡng phòng ngừa và chủ động được áp dụng để cho phép khắc phục nhanh sự cố trước đó. Điều này tiết kiệm cả thời gian và tiền bạc, nếu không sẽ dẫn đến việc thay thế thiết bị tốn kém.

Các phương pháp truyền thống đã lỗi thời để xác định trước vấn đề kịp thời. Với Industrial Internet of Thing IIoT, bạn sẽ nhận được cảnh báo khi sự cố bắt đầu phát triển, điều này cung cấp thông tin chi tiết có giá trị về việc liệu thiết bị có yêu cầu bảo dưỡng hay thay thế hoàn toàn hay không.

industrial internet of thing iiot la gi 4
Dự đoán, bảo trì máy móc

4.3 Sử dụng xe tự hành AGV

Trong quá trình vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm trong nhà máy hoặc từ kho đến kho, ta có thể áp dụng phương tiện tự hành để tăng cường hiệu quả. Xe tự hành AGV được trang bị các cảm biến và có khả năng tự di chuyển xuyên suốt trong không gian nhà máy. Điều khiển của chúng được thực hiện thông qua máy tính hoặc máy tính bảng.

4.4 Tối ưu hóa hiệu suất của các máy móc và thiết bị

Các máy móc và thiết bị tự động hóa trong nhà máy đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra giá trị cho doanh nghiệp. Sử dụng cảm biến và khai thác dữ liệu, chúng ta có thể tối ưu hóa thời gian sử dụng các máy móc trong quá trình sản xuất. Điều này bao gồm việc bảo dưỡng chính xác theo thời gian, giảm thiểu thời gian gián đoạn downtime trong sản xuất, nâng cao throughput và nhiều yếu tố khác.

4.5 Giảm thiểu sai sót từ con người

Mặc dù con người vẫn là yếu tố quan trọng trong nhiều nhiệm vụ trong một nhà máy thông minh, nhưng việc kết nối các thiết bị và công cụ mà họ sử dụng với hệ thống mạng IIoT sẽ giúp tiết kiệm thời gian và tránh sai sót. Điều này mang lại lợi ích đáng kể cho quá trình sản xuất và vận hành tổ chức.

4.6 Theo dõi quá trình phân phối một cách toàn diện

Các sản phẩm được lưu trữ và trang bị các cảm biến để cung cấp dữ liệu thời gian thực về vị trí của chúng, cũng như thông tin về nhiệt độ và điều kiện môi trường xung quanh. Điều này đặc biệt hữu ích trong quá trình phân phối sản phẩm, ví dụ như quá trình vận chuyển vắc-xin chống COVID-19.

4.7 Giảm thiểu số lượng tai nạn

Các thiết bị cá nhân như kính bảo hộ, vòng đeo tay, và găng tay, nếu được kết nối với Internet, sẽ mang lại những lợi ích đáng kể. Điều này cho phép Industrial Internet of Things thu thập dữ liệu từ người lao động sử dụng các thiết bị này, bao gồm thông tin về khoảng cách an toàn với các máy móc, nhiệt độ, nhịp tim, và huyết áp của nhân viên.

5. IIoT là nền tảng xây dựng nhà máy thông minh

Với những ứng dụng chuyên biệt có thể được tận dụng vào sản xuất ở trên, không ngạc nhiên khi IIoT chính là nền tảng đóng góp để xây dựng nên Smart Factory.

Một mô hình nhà máy thông minh hoàn thiện được xây dựng bởi 5 hệ thống tương hỗ nhau: hệ thống PLC, IIOT, MES (Manufacturing Execution System), ERP (Enterprise Resource Planning), BI (Business Intelligence).

Trong đó, hệ thống IIoT đóng vai trò trung gian kết nối hệ thống PLC với hệ thống MES. Quá trình kết nối này giúp thu thập và chia sẻ những dữ liệu cần thiết, bằng cách đo đạc với các cảm biến hoặc xử lý tín hiệu từ các PLC theo thời gian thực.

Sau đó những thông tin được IIoT thu thập sẽ được đẩy trực tiếp lên hệ thống điều hành sản xuất – MES giúp người dùng theo dõi dữ liệu hoạt động sản xuất trên màn hình trực quan.

Sau đó, dữ liệu thu thập từ hệ thống MES sẽ được đẩy lên hệ thống ERP để thiết lập kế hoạch sản xuất, chính sách bán hàng phù hợp.

Tầng cao nhất của mô hình kiến trúc nhà máy thông minh là BI. Đây sẽ là trung tâm thu thập luồng thông tin từ tất cả các tầng dưới để phân tích tạo các báo cáo quản trị thông minh giúp các nhà hoạch định chiến lược lập báo cáo dựa trên dữ liệu được tích hợp từ nhiều luồng thông tin động.

Với tất cả những thông tin này, nhà quản lý có thể đưa ra quyết định chính xác nhất, đem lại lợi ích lâu dài cho doanh nghiệp.

industrial internet of thing iiot la gi 5
Nền tảng xây dựng nhà máy thông minh Smart Factory

6. Thách thức của Industrial Internet of Things IIoT

Thách thức của Industrial Internet of Things IIoT là gì? Dù cho các lợi ích của Industrial Internet of Thing IIoT là rất rõ ràng nhưng việc ứng dụng công nghệ này và tạo ra những lợi ích đó cũng không hề đơn giản. Có rất nhiều thách thức để một tổ chức có thể thiết lập một chương trình IIoT thành công, bao gồm:

6.1 IIoT có tính bảo mật kém

Bảo mật là một trong những thách thức lớn nhất đối với việc áp dụng IIoT. Nhiều thiết bị đang thu thập dữ liệu cực kỳ nhạy cảm nhưng đa phần các thiết bị này lại không được thiết kế với tính bảo mật cao. Ngoài khả năng truy cập, tích hợp và phân tích dữ liệu, giá trị của IIoT vẫn cần chú trọng duy trì sự riêng tư của dữ liệu.

industrial internet of thing iiot la gi 6
Bảo mật đối với IIoT

6.2 Các tiêu chuẩn IoT công nghiệp

Các tiêu chuẩn nằm ở trọng tâm của sự phát triển và áp dụng Industrial Internet of Thing IIoT. Ngày nay, có rất nhiều tiêu chuẩn IIoT nhưng tiêu chuẩn hóa ít. Ví dụ, thiết bị IIoT sử dụng nhiều phương thức khác nhau để kết nối và chia sẻ dữ liệu, bao gồm LTE, LP-WAN, wi-fi, Bluetooth, vệ tinh và thậm chí cả Ethernet khi được kết nối trực tiếp với mạng.

industrial internet of thing iiot la gi 7
Các tiêu chuẩn IoT công nghiệp

6.3 Quản lý dữ liệu khó khăn với IIoT

Xử lý khối lượng và tốc độ dữ liệu được tạo ra bởi các thiết bị IoT công nghiệp là một thách thức đáng kể đối với mọi tổ chức. Tất cả dữ liệu IIoT này phải được thu thập, lưu trữ và phân tích trước khi nó có thể được chuyển thành thông tin chi tiết có thể hành động có thể thúc đẩy việc ra quyết định được cải thiện.

6.4 Mô hình triển khai IIoT 

Theo các nguồn thông tin, hiện có 62% triển khai Industrial Internet of Thing IIoT là tại chỗ, trong khi 38% là trên điện toán đám mây. Một lượng lớn dữ liệu IIoT được tạo ra gây áp lực lớn hơn trong việc cung cấp dung lượng linh hoạt và có thể mở rộng.

Đối với IoT công nghiệp, việc triển khai điện toán đám mây mang lại hiệu suất và tăng cường bảo mật so với các giải pháp tại chỗ. Triển khai điện toán đám mây IoT công nghiệp kết hợp – xử lý phân tách giữa các hệ thống nội bộ và đám mây – là một mô hình triển khai đang phát triển nhanh chóng cho nhiều doanh nghiệp.

industrial internet of thing iiot la gi 8
Mô hình triển khai IIoT

6.5 Phạm vi thiết bị IIoT

IIoT Industrial Internet of Thing có nhiều thành phần khác nhau và có nhiều loại thiết bị IoT công nghiệp khác nhau. Thông thường, các ví dụ về thiết bị IoT công nghiệp bao gồm cảm biến, bộ truyền động, máy tính công nghiệp xử lý, thẻ, đèn hiệu và bộ thu. Khi tạo mạng IIoT, tất cả các thiết bị này phải được tích hợp hiệu quả và an toàn để thu được toàn bộ giá trị của các khoản đầu tư IIoT của bạn.

Nguồn tham khảo: