Việc số hóa (digitalization) đã diễn ra từ lâu với sự xuất hiện của máy tính tuy nhiên tới hiện tại Việc chuyển đổi số (Digital transformation) đang diễn ra với một tốc độ không tưởng tượng được do việc này có 3 điểm đặc biệt như sau:

  1.  Sự tăng tốc (Acceleration): so với định luật More về việc tăng gấp đôi số bóng bán dẫn transistor trên một đơn vị microchip qua chu kỳ nhất định như 24 tháng thì tốc độ của việc chuyển đổi số ngày nay đang gia tăng theo cấp số nhân và tăng nhanh đến mức khó hiểu: trong 18 tháng tới 2 năm, những tiến bộ trong công nghệ kỹ thuật số sẽ tương đương với tổng số tiến bộ được thực hiện từ khi bắt đầu thời đại máy tính
  2. Sự hội tụ (Convergence): Khi mọi thứ được số hóa, dữ liệu sẽ trở nên phổ biến và các kết nối sẽ có thể được thực hiện giữa mọi thứ thông qua phần mềm thông minh. Công nghệ này đang phá vỡ các rào cản trong việc hội tụ các ngành công nghiệp (ví dụ: thông tin, truyền thông và giải trí), hội tụ các ngành (ví dụ: Gen và chức năng gen, công nghệ nano, robot) và hội tụ các thế giới sinh học, vật lý và thế giới ảo (ví dụ: các hệ thống thực-ảo CPS – cyber physical system) …
  3. Sự cá nhân hóa (Individualization): Bản sắc số mà chúng ta tạo ra cho chính mình khi trực tuyến - những gì chúng ta thích, người chúng ta theo dõi và giao tiếp, nơi chúng ta nhấn vào, nội dung chúng ta đăng, những gì chúng ta mua, cách chúng ta thực hiện - ngày càng cho phép mỗi người chúng ta được phân biệt như một cá nhân. Chúng ta sẽ không chấp nhận tiếp thị đại chúng hàng loạt cho hàng hóa sản xuất hàng loạt mà chúng ta sẽ ngày càng mong đợi các sản phẩm và dịch vụ được cá nhân hóa theo nhu cầu và mong muốn của chúng ta. Sự thay đổi này trong suy nghĩ của người tiêu dùng có nghĩa là các công ty sẽ ngày càng phải đáp ứng được kỳ vọng của từng cá nhân.Với Industry 4.0, là sự hội tụ toàn diện của Sản phẩm, Kinh doanh và Giá trị

Với Industry 4.0, tốc độ số hóa đã tăng lên không tưởng tượng nổi với sự xuất hiện của CPS (Cyber Phisycal System), các hệ thống thực-số

 

CPS: Cyber-physical system/ CPPS: Cyber-physical production system là gì?

CPS được định nghĩa là một “hệ thống các hệ thống” công nghệ ở đó việc kết nối giữa thành phần vật lý (physical component) và thành phần số (cyber component) được tích hợp chặt chẽ với nhau. CPS thường sẽ là ở trong hình hài của một thiết bị hay một tổ hợp thiết bị với đủ các thành phần: các cảm biến, các bộ vi xử lý/vi điều khiển, và các cơ cấu chấp hành. Với CPS, việc kết nối giữa “số-cyber” và “thực-physical” là quan trọng nhất, một CPS sẽ có các khả năng tính toán – computing, điều khiển – control, cảm biến và kết nối mạng – sensing & networking được tính hợp sâu vào trong mọi thành phần.

Với CPPS, chữ P thứ 2 đại diện cho từ “Production”, là các CPS chuyên biệt trong khâu sản xuất, các ví dụ về CPPS và CPS:

  • Cánh tay máy robot sản xuất ngày nay gồm các cảm biến, cơ cấu chấp hành gồm động cơ, các khớp nối, tự động tính toán và xử lý ngay tại tay máy mà không cần truyền về cloud trung tâm để hỏi lệnh (fog/edge computing), kết nối Internet IoT mọi lúc mọi nơi lên cloud, trang bị AI, machine learning và rất nhiều các công nghệ tiên tiến khác. Các cánh tay robot sản xuất ngày nay đúng thực sự là “system of systems”, kết nối với nhau qua IoT
  • Xe hơi ngày nay có hàng trăm, hàng ngàn cảm biến trên xe, có cơ cấu truyền động, bánh lái, bánh xe để đi, có các bộ phận là bộ não như ECU – Electronic control unit, với hàng triệu dòng code được lập trình load vào, trang bị các khả năng bình thường như xử lý các chức năng như ABS, cruise control… hay xa hơn là khả năng tự lái… (Autonomous driving). Trong thời gian không xa, xe không chỉ giao tiếp với các trạm truyền số liệu như 3G, 4G BTS mà có khả năng trao đổi, giao tiếp peer-to-peer như V2V – vehicle to vehicle, C2C – car to car… với khả năng tự phát hiện ra nhau, tự phát hiện vật cản, người đi bộ… thông qua các công nghệ cảm biến, công nghệ kết nối IoT…

Xe hơi, cánh tay robot là các CPS/CPPS có tính xã hội, do chúng dần có khả năng tự kết nối, tự xử lý qua làm quen, bắt tay, trao đổi thông tin peer-to-peer, thông qua mạng lưới kết nối trên nền tảng Internet, nên có thể nói rằng CPS/CPPS là mạng xã hội của các máy móc MSN (machine social network) như Facebook của con người (human social network). Các CPS/CPPS có thể kết nối, giao tiếp và nói chuyện với nhau theo kiểu ngang hàng, tạo thành một mạng lưới trong khi cũng không mất kết nối với hệ thống điện toán đám mây trung tâm,

 

Tại sao IoT/IIoT lại trở thành công cụ chính để hiện thực hóa CPS/CPPS

Trong khi ngành công nghiệp 4.0 mô tả một quy trình sản xuất mới dựa trên kỹ thuật số hóa, IIoT mô tả các hệ thống kết nối và tích hợp các hệ thống điều khiển công nghiệp với hệ thống doanh nghiệp, quy trình kinh doanh và phân tích. Mục đích của IIoT là tối ưu hóa các hoạt động thông qua các loại tài sản, nhà cung cấp và khách hàng trên toàn thế giới. Internet công nghiệp kết nối vạn vật IIoT - là nơi mà ngành công nghiệp 4.0 đáp ứng Internet kết nối vạn vật - trong giai đoạn hoạt động của vòng đời của một sản phẩm. Để số hóa thế giới thực hình thành nên CPS/CPPS thì chỉ có IoT/IIoT mới có thể thực hiện được, thêm vào đó hạ tầng Internet ngày này đã trở nên phố biến mọi nợi mọi chỗ với những điều kiện ngày càng thuận lợi

  • Hạ tầng Internet ngày nay có ở khắp mọi nơi, chi phí cực rẻ
  • Việc đánh địa chỉ cho các Things, CPS/CPPS không còn là trở ngại một khi IPv6 đã dần phổ biến với số địa chỉ IP không giới hạn
  • Các công nghệ giao tiếp và kết nối mới nhất đều build trên các stack của IP, Internet
  • Để kết nối giữa thế giới thực chuyển đổi thành số, thì chỉ có thể sử dụng các công nghệ của IoT ví dụ như các cảm biến, các cơ cấu chấp hành… phải kết nối qua các IoT Gateway để có thể chuyển đổi thành các dữ liệu số hóa, hỗ trợ chuyển các dữ liệu này thông qua các giao thức của Internet như UDP, TCP, HTTP/HTTPS, MQTT, DDS, OPC-UA…

Mô hình 5C của CPS/CPPS

5C tổng kết các chức năng và thuộc tính của 1 CPS như sau: không phải CPS/CPPS nào cũng có đủ 5C tuy nhiên mục tiêu khi thiết kế và phát triển các CPS thì đều hướng tới 5 cấp độ này.

  1. Connected Level - Cấp độ kết nối:
  • Khả năng cắm và chạy (plug and play)
  • Giao tiếp không cần bắt tay (WiFi, Bluetooth…)
  • Thu thập dữ liệu qua mạng cảm biến

 

  1. Conversion Level - Cấp độ chuyển đổi:
  • Phân tích tình trạng sức khỏe của máy móc một cách thông minh
  • Tương quan dữ liệu đa chiều
  • Dự đoán sự suy hao/hỏng và hiệu suất

 

  1. Cyber Level - Cấp độ số:
  • Mô hình bản sao của các Thành phần và Máy móc
  • Ghi nhớ và định danh theo phương pháp luận “Time machine”, ở nhiều thời điểm
  • khai thác dữ liệu thông qua việc phân nhóm tương tự

 

  1. Cognition Level - Cấp độ nhận thức:
  • Tổng hợp Mô phỏng và tích hợp
  • Hiển thị có khả năng cho phép con người tương tác từ xa
  • Chẩn đoán cộng tác và đưa ra quyết định

 

  1. Configuration Level - Cấp độ tự cấu hình:
  • Tự cấu hình để mang tới khả năng phục hồi
  • Tự điều chỉnh khi có thay đổi
  • Tự tối ưu hóa khi có nhiễu

(Nguồn tham khảo nội dung: Industry 4.0 Testlabs in Australia, RAMI 4.0)

VBEEON – Vì một Việt Nam số hóa


Tin liên quan

Không có bình luận nào cho bài viết.

Viết bình luận

TOP
0823830506