Cảm biến hóa nhà máy sản xuất với thiết bị IoT

         Định nghĩa của IoT bao gồm phần cứng và phần mềm liên quan đến những thiết bị điện tử có khả năng thu thập, xử lý và truyền dữ liệu mà không cần đến sự can thiệp của con người. Ở góc độ này, IoT đã được sử dụng bởi các nhà sản xuất qua nhiều thế hệ. Khái niệm này trở nên thông dụng hơn ngày nay do sự giảm mạnh về giá thành những bộ cảm biến và thiết bị thông minh. Trên thực tế, nhà sản xuất đã sử dụng IoT từ lâu nhưng cách sử dụng thiên hơn về “Intranet of Things” (mạng nội bộ của vạn vật). Dữ liệu được sử dụng cục bộ, khiến khả năng thu thập và phân tích dữ liệu gặp nhiều khó khăn.

Từ trước đến nay, các nhà máy vẫn sử dụng cảm biến để đo đạc những thông số như nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ chạy, v.v… Những số liệu này có thể được xử lý bằng nhiều cách khác nhau, ví dụ như tích hợp vào hệ thống điều hành sản xuất (Process Control System, PCS), hiển thị số liệu trên màn hình theo dõi trong xưởng hay truyền vào cơ sở dữ liệu thông qua thiết bị điều khiển lập trình được (Programmable Logic Controller, PLC). Ngoài những bộ cảm biến cơ bản, nhiều nhà máy cũng đưa vào sử dụng những bộ cảm biến cao cấp như đo độ dài chính xác đến micrometer dựa trên 3D laser (3D laser micrometer), đo trọng lượng chuyển động, v.v... Tích hợp với những công cụ khác, nhà máy có thể tự động loại bỏ hàng lỗi hay chủ động ngưng dây chuyền để giảm thiểu hậu quả khi có sự cố xảy ra. Tất cả các thiết bị và bộ cảm biến trên đều có thể được gọi là thiết bị IoT. Thử thách tiếp theo trong ngành sản xuất là làm sao để xâu chuỗi và thống nhất tất cả dữ liệu từ nhiều máy móc và cảm biến khác nhau trên cùng một nền tảng.

Trên phương diện những nhà sản xuất thiết bị IoT, những thay đổi có tác động tích cực nhất thuộc về tính nhất quán của dữ liệu đầu ra và khả năng tích hợp với các hệ thống khác. Mặc dù vẫn còn tồn đọng nhiều vấn đề nhưng nhìn chung việc đọc cú pháp và định dạng dữ liệu từ nhiều nhà sản xuất cảm biến khác nhau đã trở nên dễ dàng hơn với những nền tảng phần mềm thông minh. Điều này tạo điều kiện cho doanh nghiệp sản xuất có thể bắt đầu cảm biến hóa và số hóa toàn nhà máy, từ hoạt động của máy móc đến các công đoạn thủ công. Các nhà phát triển giải pháp phần mềm có thể hỗ trợ doanh nghiệp trong việc tích hợp cảm biến IoT và phương cách xử lý dữ liệu. Nhà máy có thể nhanh chóng gặt hái được những lợi ích như theo dõi hoạt đông và nhận cảnh báo thời gian thực. Về dài hạn, doanh nghiệp có thể dựa trên nguồn dữ liệu thu thập được làm nền tảng cho quá trình tối ưu hóa sản xuất.

Bằng việc số hóa và cảm biến hóa, nhà sản xuất có thể theo dõi toàn bộ hoạt động, máy móc trong nhà máy ở bất kỳ đâu. (Hình minh họa lấy từ giải pháp arc.ops của Arcstone dùng trong bếp công nghiệp làm bánh.)

Hiện nay trên thị trường thiết bị cảm biến có rất nhiều sự lựa chọn phong phú và kinh tế. Với sự hiện diện của nhiều nhà cung cấp mới, giá thành những bộ cảm biến cao cấp cũng trên đà đi xuống, cùng với sự nâng cao về chất lượng, độ tin cậy và độ chính xác. Xu hướng này mở ra cánh cửa cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ chuyển mình từ những nhà máy truyền thống thành nhà máy thông minh hoạt động dựa trên dữ liệu thời gian thực. Một điểm đáng chú ý là những nhà máy sử dụng máy móc thô sơ vẫn có khả năng thông minh hóa ngang với những nhà máy hiện đại nếu được trang bị những bộ cảm biến IoT cộng với một nền tảng phần mềm có khả năng tập hợp và phân tích dữ liệu hoạt động sản xuất.

Chìa khóa để áp dụng thành công IoT đối với các doanh nghiệp xuất phát từ sự am hiểu những điểm nhức nhối trong nhà máy mà các nhân viên hàng ngày gặp phải. Triển khai cảm biến không dựa trên hoạt động thực tiễn sẽ khiến dữ liệu thu thập được không có ý nghĩa sử dụng và không đem lại hiệu quả kinh tế cũng như chất lượng sản phẩm cho nhà máy. Mục đích thiết bị IoT là để loại bỏ việc theo dõi bằng con người, kiểm soát chặt chẽ hơn những quá trình thủ công và tự động. Ví dụ như những xưởng in ấn có thể dùng cảm biến để theo dõi nhiệt độ máy in, phần mềm sẽ tự động gửi cảnh báo và tạm ngưng dây chuyền khi nhiệt độ xuống dưới ngưỡng cho phép. Giải pháp trên sẽ giải phóng được nhân lực túc trực theo dõi nhiệt độ một cách thủ công và cũng như tăng tính đồng nhất của sản phẩm. Một ví dụ khác là sử dụng cảm biến hồng ngoại ở giữa các trạm làm việc trên một băng truyền để tự động ghi nhận trong thời gian thực số hàng đang chờ gia công (WIP) ở từng khâu.

Nhận cảnh báo tự đông khi có sư cố máy móc xảy ra
(Hình minh họa lấy từ giải pháp arc.ops của Arcstone.)

Doanh nghiệp vừa và nhỏ hoàn toàn có khả năng sử dụng những cảm ứng IoT giá thành thấp tích hợp cùng nền tảng phần mềm mạnh mẽ để từng bước giảm chi phí và nâng cao chất lượng sản xuất. Với sự lựa chọn về cảm biến trên thị trường đang ngày càng phong phú và giá thành ngày càng đi xuống, các doanh nghiệp vừa và nhỏ nên bắt đầu nghiên cứu và định ra những khâu trong nhà máy có thể cải tiến bằng IoT. Lợi ích mà IoT đem lại không chỉ giới hạn quanh những tập đoàn lớn. Những doanh nghiệp vừa và nhỏ mới là đơn vị có thể thu được nhiều lợi ích nhất từ xu hướng IoT.