Nhà máy thông minh và IoT đang thúc đẩy cuộc cách mạng công nghiệp 4.0

Năm 2019, IDC ước tính mảng sản xuất được đầu tư gần 200 tỷ đô la cho chi tiêu IoT, gấp đôi so với mảng IoT tiêu dùng, thị trường IoT lớn thứ hai.

Và trong quý 1 năm 2020, ngành công nghiệp sản xuất thông minh đã có sự tăng trưởng đáng chú ý, với dự báo đến năm 2025 đạt tốc độ tăng trưởng kép hàng năm là 12,4%, theo một thông báo của ISG ngày 4 tháng 6 năm 2020.

Tại sao vậy?

Trong các thị trường toàn cầu cạnh tranh khốc liệt, sản xuất thông minh hỗ trợ bởi IoT, còn được gọi là Công nghiệp 4.0 hoặc IoT công nghiệp, cung cấp khả năng kiểm soát đầy đủ về tài sản, quy trình, tài nguyên và sản phẩm.

Kết quả?

Sản xuất thông minh hỗ trợ các hoạt động kinh doanh được sắp xếp hợp lý, năng suất được tối ưu hóa và cải thiện ROI.

Trong bài này, chúng tôi chia sẻ một số phương pháp hay nhất mà chúng tôi thu thập được để giúp các công ty thực hiện những đột phá trong kinh doanh với “Công nghiệp 4.0”.

Chìa khóa thành công là:

Kết nối thiết bị, tích hợp dữ liệu công nghiệp đa dạng,
Đảm bảo các hệ thống công nghiệp trong toàn bộ tuổi thọ của máy,
Bảo vệ và có khả năng cấp phép tài sản trí tuệ của công ty bạn.

Hãy bắt tay vào ngay từ bây giờ.

Sản xuất thông minh là gì và nó có liên quan như thế nào đến IoT?

Sản xuất thông minh cho phép các nhà quản lý nhà máy tự động thu thập và phân tích dữ liệu để đưa ra các quyết định sáng suốt và tối ưu hơn trong hoạt động sản xuất.

Dữ liệu từ các cảm biến và máy móc được truyền đạt tới Đám mây bằng các giải pháp kết nối IoT được triển khai ở cấp nhà máy.
Những dữ liệu này được phân tích và kết hợp với thông tin theo ngữ cảnh và sau đó được chia sẻ với các bên liên quan được ủy quyền.

Công nghệ IoT, tận dụng cả kết nối có dây và không dây, cho phép luồng dữ liệu này, cung cấp khả năng giám sát và quản lý các quy trình từ xa và thay đổi kế hoạch sản xuất một cách nhanh chóng, trong thời gian thực khi cần thiết.

Và tiếp nữa, nó cải thiện đáng kể kết quả sản xuất, giảm thiểu chất thải, đẩy nhanh tiến độ sản xuất, và cải thiện năng suất và chất lượng của hàng hóa sản xuất.

Nói cách khác, việc thay thế cấu trúc phân cấp bằng một mô hình mở, phẳng hơn, liên kết đầy đủ hơn, liên kết các quy trình R&D với quản lý chuỗi cung ứng mang lại rất nhiều lợi ích.

Chúng bao gồm tối ưu hóa các quy trình sản xuất toàn cầu liên quan đến hiệu suất, chất lượng, chi phí và quản lý tài nguyên.

Nó cũng cho phép bản thân các sản phẩm được sản xuất đóng một vai trò quan trọng trong quá trình phát triển và thiết kế của quy trình sản xuất.

Tại sao?

Vì các sản phẩm thông minh được kết nối có thể cung cấp thông tin trở lại cho nhà máy để các vấn đề chất lượng có thể được phát hiện và khắc phục trong giai đoạn sản xuất bằng cách điều chỉnh thiết kế sản phẩm hoặc quy trình sản xuất.

Nó cũng hữu ích để thu thập phản hồi từ người tiêu dùng.

Bí mật là gì?

Các sản phẩm thông minh cũng có thể cung cấp thông tin “insight” về cách người tiêu dùng sử dụng chúng . Đó là một cơ hội tuyệt vời để điều chỉnh các tính năng nhằm đáp ứng tốt hơn nhu cầu thực tế của thị trường.

Ngành công nghiệp sản xuất đang phát triển như thế nào?

Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 về cơ bản đang định hình lại lĩnh vực sản xuất (hay còn gọi là nhà máy 4.0), được hỗ trợ bởi IoT.

Những thay đổi đối với phân khúc này được thực hiện nhờ những đột phá về công nghệ đang diễn ra với tốc độ chưa từng có.

Cũng giống như các động cơ hơi nước mở ra những thay đổi lớn trong những năm đầu thế kỷ 17 và sự ra đời của thời đại kỹ thuật số đã làm rung chuyển thế giới trong nửa thứ hai của thế kỷ 20, đổi mới công nghệ hiện nay đang buộc người ra quyết định định hình lại cách sản phẩm được thiết kế và được sản xuất.

Ngoài IoT, các công cụ hỗ trợ chính bổ sung bao gồm Trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (Deep Learning)), robot công nghiệp, dữ liệu lớn (Big Data) và phân tích IoT, và cuối cùng là mạng 5G.

5G có ý nghĩa gì đối với sản xuất thông minh?

5G đã được thiết kế để phù hợp với các yêu cầu IoT công nghiệp và là chất xúc tác cho sự chuyển đổi công nghiệp mới.

Công nghệ 5G sắp tới đây sẽ khuếch đại cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 bằng cách cho phép sự nhanh nhẹn, linh hoạt, kiểm soát chi phí và chất lượng tốt hơn nữa.

Đó là cuộc cách mạng số tiếp theo.

5G mang lại tốc độ nhanh hơn, độ trễ thấp hơn và băng thông cao hơn:

Cùng một máy sẽ có thể thực hiện các tác vụ khác nhau nhờ lập trình lại từ xa gần như tức thời.
Robot trong dây chuyền sản xuất cũng có thể được cập nhật từ xa và chỉ trong vài giây.
Người vận hành là con người, theo dõi hoạt động từ xa, ngay lập tức sẽ nhận được phản hồi xúc giác từ robot và cảm nhận theo nghĩa đen những gì họ đang làm trong thời gian thực.
Giao tiếp thời gian thực sẽ mang lại cấp độ mới cho Deep Learning và AI.

Các sáng kiến sản xuất thông minh để thúc đẩy việc tạo ra giá trị kinh doanh

Cuộc cách mạng IoT này được kỳ vọng sẽ tăng năng suất và giá trị một cách sâu sắc.

Đây là lý do tại sao các nhà sản xuất lớn nhất thế giới tại Trung Quốc, Mỹ và Châu Âu, đã đưa ra các sáng kiến nhà máy thông minh chuyên biệt để thúc đẩy lĩnh vực sản xuất của họ.

Về bản chất, các nhà lãnh đạo sản xuất này đang tham gia vào một cuộc chiến toàn cầu về khả năng cạnh tranh trong sản xuất thông minh.

Sự kỳ vọng là tất cả các loại hình sản xuất đều có được thứ gì đó thu được từ cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 và IoT.

Hãy nghĩ về chúng.

Ví dụ, sản xuất rời rạc là sản xuất các mặt hàng riêng biệt có thể được chạm và đếm riêng lẻ và thường liên quan đến dây chuyền lắp ráp. Điều này bao gồm các mặt hàng như ô tô, đồ đạc, máy bay ngày càng được kết nối với nhau.
Tương tự, quy trình sản xuất trong đó hàng hóa được sản xuất hàng loạt bằng cách sử dụng các công thức được chế tạo cẩn thận, thu được từ cuộc cách mạng IoT về mặt giám sát nhà máy được cải thiện, chuỗi cung ứng hợp lý và cải tiến chất lượng trong quy trình theo dõi, truy vết và phân phối.

Các quy trình thông minh sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc cân bằng cung và cầu, cải tiến thiết kế sản phẩm, tối ưu hóa hiệu quả sản xuất và giảm đáng kể chất thải.

Tại sao bảo mật là một mối quan tâm đáng kể trong sản xuất thông minh?

Ngày nay, lĩnh vực sản xuất là nạn nhân hàng đầu của tội phạm mạng cơ sở hạ tầng, chiếm 1/3 tổng số cuộc tấn công. Đó là bởi vì hầu hết các nhà máy sản xuất thông thường không được thiết kế với mục đích an ninh mạng và bởi vì công nghệ hack ngày càng trở nên tinh vi.

Khi các nhà sản xuất chuyển từ các nhà máy truyền thống sang các hệ thống dựa trên IP, được kết nối IoT, các lỗ hổng mới xuất hiện.

Vốn có trong việc kết nối các quy trình và các yếu tố của sản xuất thông minh là sự mở rộng của bề mặt tấn công mạng.

Mỗi điểm kết nối sẽ trở thành nguy cơ gia tăng của các cuộc tấn công và tội phạm mạng có thể dẫn đến can thiệp, truy cập từ xa, đánh cắp tài sản trí tuệ và mất hoặc thay đổi dữ liệu.

Mặc dù nhiều công cụ bảo mật đã được thử nghiệm vẫn hiệu quả, nhưng chúng không phải lúc nào cũng được lập kế hoạch thành hệ thống ngay từ đầu.

Để đảm bảo bảo mật đầy đủ, các nhà sản xuất phải thích ứng bằng cách xây dựng các biện pháp phòng thủ cho các thiết bị và hệ thống cũ hiện đã được kết nối.

Và họ phải xem xét kiến trúc bảo mật ngay từ đầu cho các trung tâm sản xuất mới, hiện đại.

Tin xấu là gì?

Những thách thức về bảo mật cũng đã làm chậm tốc độ áp dụng các công nghệ IoT mới, thay đổi tổ chức và mô hình kinh doanh có thể cải thiện đáng kể quy trình, nâng cao khả năng cạnh tranh và mang lại các dịch vụ mới cho khách hàng.

Thật không may, các doanh nghiệp không theo kịp sẽ gặp nhiều khó khăn hơn khi phải cạnh tranh với các đối tác có tư duy tiến bộ hơn, những người đối đầu trực tiếp với thách thức.

Nhà máy thông minh từng bước

Xây dựng và mở rộng quy mô nhà máy thông minh là những thách thức để mở ra giá trị theo cấp số nhân.

Để duy trì tính cạnh tranh, các nhà sản xuất cần hợp tác với các nhà cung cấp tự động hóa sản xuất và các nhà tích hợp hệ thống cung cấp các giải pháp nâng cấp nhà máy hoặc xây dựng hệ thống mới từ đầu.

Các nhà sản xuất nên làm việc với các nhà tích hợp, nhà phát triển và đối tác công nghệ có kinh nghiệm, những người đã thể hiện sự xuất sắc và lâu dài trong việc kết nối và bảo mật các hệ thống sản xuất thông minh.

Các đối tác có kinh nghiệm có thể đưa ra hướng cần thiết để phát triển hệ thống tốt nhất đáp ứng nhu cầu kinh doanh.

Kết nối

Ví dụ: các quy trình sản xuất có thể được kết nối bằng dây cứng, WiFi, Bluetooth, RFID, Mạng diện rộng công suất thấp bao gồm LoRa và LTE M, và thậm chí cả các Thiết bị đầu cuối IoT hoạt động độc lập và kết nối thông qua các giao diện công nghiệp linh hoạt.

Mỗi tùy chọn có những điểm mạnh khác nhau và có các trường hợp sử dụng lý tưởng riêng.

Một đối tác có kinh nghiệm trong việc kết nối các hệ thống sản xuất thông minh có thể giúp quyết định giải pháp nào là tốt nhất cho các trường hợp sử dụng cá nhân.

Tính an toàn

Các đối tác tự động hóa đáng tin cậy đang bổ sung kiến trúc bảo mật vào chuỗi giá trị vì họ biết đây là mối quan tâm đáng kể đối với các nhà sản xuất và là chìa khóa để tạo ra lợi thế cạnh tranh trên thị trường.

Họ cũng phải xem xét tính bảo mật và cách bảo vệ hệ thống sản xuất thông minh khỏi sự xâm nhập hoặc lỗi.

Ví dụ: Phần tử bảo mật Gemalto và Mô-đun bảo mật phần cứng (HSM) được sử dụng để bảo mật hệ thống sản xuất sản phẩm. SE và HSM cho phép nhà sản xuất tạo và phân phối ID và chứng chỉ cho các thiết bị, đồng thời chúng xác thực thiết bị, người dùng và ứng dụng tương tác với thiết bị.

Chúng cũng giúp giao tiếp an toàn và bảo vệ dữ liệu an toàn.

Tương tự, một “Trusted Key Manager” (TKM) đóng một vai trò quan trọng trong bảo mật.

TKM quản lý thông tin đăng nhập cho các thiết bị và mạng LoRa cũng như các thiết bị IoT không được kết nối với mạng di động, trước đây là một thách thức đối với các nhà sản xuất.

Giải pháp TKM cho phép các nhà sản xuất tách các thông tin xác thực này khỏi quy trình sản xuất, giúp cho việc kinh doanh có thể mở rộng và duy trì lòng tin giữa nhà sản xuất và khách hàng.

Chuyển hóa thành lợi nhuận

Một lĩnh vực khác mà những người tham gia trong ngành cân nhắc là kiếm tiền thành công từ phần mềm.

Licensing và IP Protection (sở hữu trí tuệ) là một thành phần quan trọng trong sản xuất các thiết bị công nghiệp. Điều này bao gồm phần mềm ngày càng phức tạp, bí mật thương mại và mô hình định giá dựa trên việc sử dụng và các bộ tính năng thay đổi.

Các bên liên quan nên làm gì để bảo vệ các cơ sở sản xuất thông minh của họ?

Các biện pháp bảo mật phải được nhúng vào tất cả các hệ thống sản xuất ngay từ đầu, cho phép sản xuất an toàn dự phòng và bảo vệ khỏi các mối đe dọa mạng.

Rất tiếc, không có giải pháp phù hợp với tất cả ở đây.

Thay vào đó, các nhà sản xuất phải làm việc với các chuyên gia để bảo vệ và bảo vệ thiết bị, mạng, dữ liệu cũng như các giải pháp phần mềm và ứng dụng thúc đẩy các hệ thống sản xuất thông minh IoT.

____
Bài viết liên quan

Vanito Hoang