Chương 1 - Cách mạng công nghiệp 4.0 23 mới và mô hình kinh doanh hoàn toàn mới. Việc tạo ra các dịch vụ này được hỗ trợ bởi một nền tảng mở và kiến trúc giao diện như Kiến trúc hướng dịch vụ doanh nghiệp (Enterprise Service- Oriented Architecture, SOA của doanh nghiệp). IoS đưa cách tiếp cận SOA của doanh nghiệp lên một “tầm cao mới” bằng cách đơn giản hóa các dịch vụ và giao dịch. Kết hợp với các công nghệ Web 2.0, IoS được kỳ vọng sẽ là công nghệ mang lại sự đổi mới trong dịch vụ.
Mô hình Cách mạng công nghiệp 4.0 được đưa ra với mục tiêu ban đầu là cải tiến (tự động hóa), tối ưu hóa quy trình sản xuất để nâng cao năng suất. Mục tiêu dài hạn của Cách mạng công nghiệp 4.0 là giúp thực hiện các hoạt động đổi mới sáng tạo, chuyển đổi sang các mô hình kinh doanh (với doanh thu cao hơn) dựa trên nền tảng là thông tin và dịch vụ số. Đặc trưng của Cách mạng công nghiệp 4.0 Đặc trưng của Cách mạng công nghiệp 4.0 là sự hội tụ và ứng dụng của các công nghệ kỹ thuật số mới nổi trong đó, tiêu chuẩn được xem là nền tảng quan trọng nhất (xem Hình 1. Một số xu hướng công nghệ trong Cách mạng công nghiệp 4.0 gồm: - Dữ liệu lớn (Big Data): cho phép phân tích, tính toán để xác định các xu hướng xảy ra.
Đồng thời, dữ liệu lớn là điều kiện tiên quyết của Trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence, AI). - Robot tự động (Autonomous Robots): là sự phát triển các máy móc để thay thế cho hoạt động của con người trong các hoạt động liên quan đến tư duy, đa chức năng và các kỹ năng vận động tinh xảo. - Điện toán đám mây (Cloud computing): là việc thực hiện việc lưu trữ, quản lý và xử lý dữ liệu trên Internet thông qua hệ thống các máy chủ từ xa (thay vì việc sử dụng một hệ thống các máy chủ cục bộ hoặc máy tính cá nhân). 24 Doanh nghiệp với lộ trình tiếp cận Cách mạng công nghiệp 4.0 - Công nghệ in 3D (hay còn gọi là Sản xuất bồi đắp, Additive Manufacturing): là việc sử dụng một loạt các vật liệu (đặc biệt là vật liệu sinh học) và phương pháp tiến bộ để thực hiện “in” vật thể 3 chiều.2: Một số công nghệ của Cách mạng công nghiệp 4.0 - Internet kết nối vạn vật (IoT): là việc kết nối, theo dõi và quản lý các sản phẩm, hệ thống.
từ xa thông qua các cảm biến được nối mạng. - Tích hợp hệ thống (System Integration): là việc tích hợp dữ liệu khác nhau của doanh nghiệp dựa trên các tiêu chuẩn truyền dữ liệu. - Mô phỏng (Simulation): là việc tối ưu hóa các mạng giá trị từ các hệ thống thông minh dựa trên dữ liệu theo thời gian thực. - Công nghệ thực tế ảo tăng cường (Augmented Reality): là việc tạo giao diện tương tác giữa con người và máy tính trong môi trường ảo thông qua nhận diện hình ba chiều và “thực - ảo”.
- An ninh mạng (Cybersecurity): là việc bảo vệ các hệ thống kết nối Internet (bao gồm phần cứng, phần mềm và dữ liệu) khỏi các cuộc tấn công mạng theo tốc độ phát triển của công nghệ. Chương 1 - Cách mạng công nghiệp 4.0 25 Các ứng dụng công nghệ mới nêu trên đã góp phần quan trọng hình thành các đặc điểm của Cách mạng công nghiệp 4. Theo Nghị viện châu Âu (European Parliament), một số đặc điểm chính của Cách mạng công nghiệp 4.0 bao gồm: - Tính tương tác: khả năng kết nối, liên lạc và trao đổi thông tin, dữ liệu giữa con người và các nhà máy thông minh (Smart Factory) thông qua hệ thống thực - ảo (Cyber-Physical System, CPS). - Tính ảo hóa: khả năng tạo một bản sao ảo của nhà máy thông minh (hay còn gọi là Digital twin) trong môi trường mạng thông qua việc liên kết giữa công nghệ thu dữ liệu từ cảm biến, công nghệ phân tích dữ liệu và công nghệ mô phỏng.
- Tính phân cấp: khả năng hệ thống thực-ảo thực hiện phân cấp trong việc tự đưa ra các quyết định sản xuất nhờ các công nghệ mới (như công nghệ in 3D, công nghệ AI.) - Tính liên tục: khả năng thu thập, phân tích dữ liệu và cung cấp các kết quả phân tích liên tục, theo thời gian thực. - Tính môđun: khả năng thích ứng “linh hoạt” của các nhà máy thông minh để đáp ứng sự thay đổi theo yêu cầu thông qua việc thay thế, bổ sung các môđun độc lập trong dây chuyền sản xuất, kinh doanh. - Tính định hướng dịch vụ: khả năng dự đoán, nhận ra và đáp ứng nhu cầu của thị trường và người tiêu dùng theo thời gian thực. Như vậy, có thể thấy rằng, Cách mạng công nghiệp 4.0 được bắt đầu khi có sự tích hợp giữa thế giới kỹ thuật số Internet với các quy trình, dịch vụ trong sản xuất truyền thống nhằm tạo ra các giá trị mới có tiềm năng và “thông minh hơn”.
Sự hội tụ của các công nghệ vận hành và công nghệ thông tin Công nghệ thông tin (Information Technologies, IT) và Công nghệ vận hành (Operation Technologies, OT) là hai công nghệ 26 Doanh nghiệp với lộ trình tiếp cận Cách mạng công nghiệp 4.0 lõi đang được triển khai trong các ngành công nghiệp. Có nhiều điểm chung và riêng giữa hai công nghệ này trong hệ thống sản xuất của doanh nghiệp. Trong quá trình tiếp cận Cách mạng công nghiệp 4.0, sự hội tụ của các OT và IT đã giúp các ngành công nghiệp truyền thống “tiến xa hơn”, “thông minh hơn”, qua đó giúp doanh nghiệp thống nhất quản lý thông tin và quản lý quy trình (xem Hình 1.3: Sự hội tụ của các OT và IT - Công nghệ vận hành (OT) là quá trình áp dụng các công nghệ máy tính để theo dõi “trạng thái” thay đổi của hệ thống (như: hệ thống điều khiển nhà máy điện, hệ thống điều khiển đường sắt. Ví dụ về công nghệ vận hành trong quản lý thông tin bao gồm: + Bộ điều khiển logic lập trình (Programmable Logic Controller, PLC): là thiết bị điều khiển lập trình (khả trình) được cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình.
+ Hệ thống kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu (Supervisory Control And Data Acquisition, SCADA) nhằm hỗ trợ con người trong quá trình giám sát và điều khiển từ xa. Chương 1 - Cách mạng công nghiệp 4.0 27 + Hệ thống điều khiển phân tán (Distributed Control System, DCS) là hệ thống điều khiển được tin học hóa đối với một quy trình có số lượng các vòng điều khiển lớn. Trong đó, các bộ điều khiển tự động được phân phối trên toàn hệ thống, được giám sát từ nhà điều hành trung tâm. DCS khác với các hệ thống sử dụng bộ điều khiển tập trung hoặc bộ điều khiển rời rạc đặt tại phòng điều khiển trung tâm.
DCS giúp tăng độ tin cậy và giảm chi phí lắp đặt bằng cách “khoanh vùng” các chức năng điều khiển gần nhà máy xử lý với sự giám sát từ xa. + Hệ thống điều khiển số máy tính (Computer Numerical Control, CNC) là hệ thống điều khiển tự động bằng máy tính đối với các công cụ gia công (máy khoan, máy tiện. Một máy CNC xử lý tự động vật liệu (kim loại, nhựa, gỗ, gốm hoặc composite) theo lập trình được mã hóa để đáp ứng các thông số kỹ thuật. - Công nghệ thông tin (IT) là quá trình ứng dụng công nghệ thông tin vào quản lý quy trình kinh doanh của doanh nghiệp.
Ví dụ về công nghệ thông tin trong quản lý quy trình kinh doanh bao gồm: + Quản lý vòng đời sản phẩm (Product Lifecycle Management, PLM) nhằm mục đích sử dụng hiệu quả thông tin sản phẩm có sẵn. Lý do là lượng thông tin về sản phẩm ngày càng tăng do sự phức tạp của các sản phẩm và các quá trình hợp tác trong suốt vòng đời sản phẩm. Các thông tin mới về sản phẩm liên tục được khám phá, bổ sung. Việc xử lý, lựa chọn các thông tin phù hợp về sản phẩm trở thành thách thức của nhiều doanh nghiệp.
Vì lượng thông tin của sản phẩm quá lớn, việc nghiên cứu về chất lượng thông tin để tìm ra những thông tin phù hợp với mục đích của doanh nghiệp là hết sức cần thiết. + Hệ thống hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (Enterprise Resource Planning, ERP) thực hiện việc tích hợp dữ liệu và quy trình của một tổ chức trong doanh nghiệp thành một hệ thống 28 Doanh nghiệp với lộ trình tiếp cận Cách mạng công nghiệp 4. Một hệ thống ERP điển hình sẽ sử dụng các phần mềm và hệ thống phần cứng máy tính để đạt được sự tích hợp tốt nhất. Cấu phần quan trọng của hệ thống ERP là cơ sở dữ liệu thống nhất để lưu trữ dữ liệu cho các môđun hệ thống khác nhau.
+ Các giải pháp mã nguồn mở: là các giải pháp mang tính toàn diện, bao gồm và tích hợp các như quy trình trong doanh nghiệp: kế toán, nhân sự, bán hàng, quản lý quan hệ khách hàng, mua hàng, sản xuất, quản lý dịch vụ và dự án, marketing. Các giải pháp mã nguồn mở quản lý các môđun một cách linh hoạt. Các giải pháp mã nguồn mở hoạt động như một bộ nền tảng chuẩn giúp thay đổi theo nhu cầu của khách hàng mà không cần phải lập trình. Cùng với sự phát triển kinh tế - xã hội, doanh nghiệp sẽ thực hiện chuyển đổi từ hệ thống điều khiển analog sang số hóa.
Trong bối cảnh Cách mạng công nghiệp 4.0, OT và IT đã có sự phát triển đột phá, cùng “hội tụ” để giúp tối ưu hóa hệ thống quản lý của doanh nghiệp ở quy mô sản xuất và kinh doanh. Sự hội tụ OT và IT là sẽ trở thành một xu thế tất yếu trong bối cảnh mới. Tích hợp OT và IT giúp doanh nghiệp có một cái nhìn tổng thể, thống nhất quản lý thông tin và quản lý quy trình. Tích hợp OT và IT bảo đảm con người, máy móc, tài sản, thiết bị.
nhận được đúng thông tin, đúng định dạng và đúng thời điểm. Tích hợp OT và IT giúp doanh nghiệp tối ưu hóa quy trình, giúp nhà quản lý đưa ra quyết định tốt hơn theo thời gian thực, giảm chi phí, rủi ro và rút ngắn thời gian. Bên cạnh đó, tích hợp OT và IT sẽ góp phần giảm giá thành công nghệ, giảm chi phí các giải pháp và chi phí phát triển sản phẩm mới. Có thể thấy rằng, IT giúp vận hành hệ thống tự động hóa phức tạp của OT trên một nền tảng thống nhất, hiện đại.
IT thúc đẩy sử dụng các hệ thống tính toán, lưu trữ, phân tích dữ Chương 1 - Cách mạng công nghiệp 4.0 29 liệu, trí tuệ nhân tạo, điện toán đám mây.