Nhà máy Thông minh (Smart Factory) theo chuẩn RAMI4.0
Nhà máy Thông minh (Smart Factory) và mô hình kim tự tháp các hệ thống tự động hóa và hệ thống IT quản trị DN của chuẩn IEC:62264
Mô hình RAMI 4.0 dễ dàng cho thấy rằng tâm điểm của CMCN 4.0 là các nhà máy thông minh – smart factory (Smart Factory), trong đó các nhà máy thông minh – smart factory lại được áp dụng chuẩn công nghiệp IEC:62264 để mô hình hóa và phân cấp các công cụ và hệ thống sản xuất, quản trị. Các chuẩn công nghiệp không quy định việc DN phải làm những gì, mà mô tả việc DN nên làm như thế nào để thành công. Thông thường, một chuẩn công nghiệp được xây dựng và phát triển bằng việc tập trung các ý tưởng, kinh nghiệm, thông tin từ nhiều nguồn, nhiều chuyên gia, nhiều tổ chức có nhiều kinh nghiệm và kiến thức trong lĩnh vực. Nói cách khác, tiêu chuẩn bao gồm những kiến thức, thông tin hữu ích và phổ biến, có giá trị thực tiễn, đã được công nhận và áp dụng rộng rãi.
Chuẩn công nghiệp IEC:62264 (được kế thừa và phát triển từ chuẩn ISA 95) phân chia các công cụ và hệ thống của 1 nhà máy thông minh – smart factory (smart factory) thành 5 cấp từ cấp 0 tới cấp 4 (xem hình vẽ trên). Trong đó, các hệ thống ở cấp Level 4 thông thường là các hệ thống IT quản trị ở mức toàn DN, được theo dõi và sử dụng theo tần suất hàng ngày, tháng, quý, năm. Điển hình các hệ thống IT ở cấp này có thể kể tới các hệ thống sau:
- ERP (Enterprise Resource Planning): hệ thống hoạch định nguồn lực doanh nghiệp.
- CRM (Customer Relationship Management): hệ thống quản lý mối quan hệ với khách hàng.
- SCM (Supply Chain Management): hệ thống quản lý chuỗi cung ứng.
- PLM (Product Life Management): hệ thống quản lý vòng đời sản phẩm.
Các hệ thống ở cấp Level 3 thường là các hệ thống điều khiển sản xuất tự động hóa, được theo dõi và sử dụng theo tần suất giây, phút, giờ, đợt/lô sản xuất, ngày. Điển hình các hệ thống ở cấp này gồm có:
- MES (Manufacturing Execution System): hệ thống điều khiển quy trình và dây chuyền sản xuất, có khả năng điều phối nguồn lực cùng các công cụ sản xuất, báo cáo tiến độ sản xuất, theo dõi các lô hàng sản xuất, phân tích điều hành, kiểm soát chất lượng.
- LIMS (Laboratory Information Management System): hệ thống quản lý thông tin thí nghiệm sản xuất sản phẩm.
Các hệ thống Level 2 thường là các hệ thống theo dõi và điều khiển tự động hóa, được theo dõi và sử dụng theo tần suất mili giây, giây, phút, giờ. Điển hình gồm có:
- SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition): hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu. Hệ thống SCADA thường được triển khai tại Trung tâm theo dõi điều hành, bao gồm một loạt các máy chủ và thiết bị như các máy chủ SCADA, MMI (Man Machine Interface), HIS (Historian Information System), DTS (Dispatcher Training Simulator), ICCP (Inter Control Center Protocol),..; và cả tại các trạm bao gồm các thiết bị như tủ thiết bị đầu cuối RTU (Remote Terminal Unit), tủ giao diện giám sát SIC (Supervisory Interface Cubice),…
- DCS (Distributed Control System): hệ thống điều khiển thiết bị phân tán.
- PLC (Programable Logic Controller): thiết bị điều khiển cho phép lập trình được.
Level 1 và level 0 bao gồm các thiết bị cảm biến, thiết bị điều khiển (Level 1) gắn với các thiết bị tham gia trực tiếp quá trình sản xuất (Level 0). Có thể hiểu sự kết hợp của level 1 và level 0 tạo thành các thiết bị sản xuất thông minh (smart device) có khả năng giao tiếp với Level 2.
Khả năng tương tác, kết nối, kết nối trong Smart Factory – nhà máy thông minh – smart factory
Để chuyển sang sản xuất thông minh, các nhà máy thông minh – smart factory hoặc các ngành công nghiệp được kết nối, bạn cần kết nối những thứ như những thứ thực, con người, tiêu chuẩn, quy trình làm việc (con người và máy móc) và hơn thế nữa. Và kết nối tất cả những gì bạn cần dữ liệu và mạng. Tất cả chúng phải liên kết và liên kết.
Bạn cần kết nối IT và OT, bạn cần phải có tài sản như máy móc có thể kết nối và giao tiếp nhờ cảm biến và các thiết bị khác và bạn cần kết nối mọi người, dữ liệu, máy móc, v.v. Điều này thực sự chủ yếu là về Internet of Things và, trong một viễn cảnh rộng lớn hơn là Internet of Services, Internet of People, Services and Things, Internet of Everything, bất kể tên nào bạn thích.
Khả năng tương tác cũng là về sự cộng tác, khả năng có nhiều tiêu chuẩn thực sự trao đổi với nhau để dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau có thể được tận dụng (tại sao chúng ta sử dụng cổng công nghiệp IoT, Platform IoT và nói về IT và tích hợp OT. và cũng là về sự cộng tác của con người, cụ thể là nhóm IT và OT) .
Khả năng tương tác là các thiết bị được kết nối, công nghệ kết nối được kết nối, người kết nối, dữ liệu được kết nối, mọi người kết nối và cộng tác với máy móc, máy làm việc với máy móc, thông tin thống nhất và an toàn, bảo mật và lớp dữ liệu. Inter-hoạt động và liên kết nối và trong nhiều hơn một cảm giác kết nối với hội nhập theo ngành dọc và ngang.
Thông tin minh bạch, ảo hóa và các thực thể ảo
Thông tin minh bạch về bản chất là khả năng của hệ thống thông tin và hệ thống vật lý mạng để mô phỏng và tạo ra các bản sao số (Digital Twin) của các yếu tố thế giới vật lý thông qua việc tạo ra các mô hình kỹ thuật số được cung cấp bởi tất cả dữ liệu này mà bạn có được thông qua cảm biến và liên tác nhiều thứ’.
Không có khả năng tương tác, thông tin minh bạch và ảo hóa là không thể vì thông tin cần phải được đưa vào ngữ cảnh và các hệ thống là nhận biết ngữ cảnh, kết hợp thông tin từ các nguồn khác nữa. Trong ngành công nghiệp thực tế của ngành công nghiệp 4.0, bạn có thể nói rằng bạn cần thông tin từ môi trường ảo (ảo, kỹ thuật số) và môi trường vật lý (nhận thức ngữ cảnh trong lĩnh vực và địa điểm) .
Khả năng thời gian thực
Phân tích nâng cao, IoT và các hệ thống thông tin và sản xuất trong một môi trường sản xuất thông minh trong bối cảnh rộng hơn về hợp tác và hệ sinh thái đã có tất cả về sự phát triển các khả năng thời gian thực.
Vì vậy, nếu chỉ logic ở cấp độ dữ liệu, chúng ta có thể biến nó thành trí thông minh và hành động kịp thời khi được đo lường theo thời gian thực và đủ lượng dữ liệu cần thiết.
Đánh giá về giá trị của mô hình RAMI 4.0 và mô hình kim tự tháp phân cấp của chuẩn IEC:62264 đối với các DN ở Việt Nam
Mô hình RAMI 4.0 cho thấy rằng tâm điểm của CMCN 4.0 là các Nhà máy Thông minh (Smart Factory), hay còn có thể được hiểu là các DN sản xuất. Theo mô hình kim tự tháp phân cấp của chuẩn IEC:62264 đối với Smart Factory thì các DN sản xuất muốn thực sự tham gia vào CMCN 4.0 cần phải đầu tư mua sắm các thiết bị thông minh (smart device) ở Level 0&1; các thiết bị sản xuất thông minh này cần phải đảm bảo tính tương thích và đồng bộ để giao tiếp được với các hệ thống giám sát, điều khiển tự động ở Level 2 (SCADA,..) và hệ thống điều khiển quy trình và dây chuyền sản xuất tự động ở Level 3 (MES,..); hệ thống quản trị doanh nghiệp ở Level 4 (ERP, HCM,..).
Có thể thấy rằng, trong khi việc triển khai thiết bị và hệ thống ở các Level 3,2,1,0 cần được cân nhắc và chú ý tới tính tương thích, đồng bộ để đảm bảo được dây chuyền sản xuất tự động được vận hành trơn tru, thì việc triển khai các hệ thống quản trị doanh nghiệp ở Level 4 hoàn toàn có thể triển khai 1 cách độc lập và không phụ thuộc nhiều vào việc triển khai các hệ thống ở các cấp Level ở dưới. Việc thay thế hẳn hoặc nâng cấp thiết bị và dây chuyền sản xuất đã cũ hiện đang vận hành bằng các thiết bị và dây chuyền sản xuất thông minh, đồng bộ đảm bảo tính tương thích cho các Level 3,2,1,0 sẽ đặt cho các DN sản xuất một bài toán đầu tư đòi hỏi kinh phí không hề nhỏ, cần được DN cân nhắc và tính toán kỹ trước khi thực hiện. Trái lại, công việc thay thế hoặc nâng cấp các hệ thống đã cũ ở Level 4 lại hoàn toàn khả thi, có thể thực hiện được ngay để mang lại cho DN những hiệu quả tức thời về quản trị.
Đối với các DN không có nghiệp vụ sản xuất, sự khác biệt so với DN sản xuất là không cần quan tâm đến các thiết bị sản xuất thông minh, hệ thống tự động hóa và điều khiển quy trình và dây chuyền sản xuất tự động ở các Level 3,2,1,0. Vậy thì, các DN này cũng hoàn toàn có thể thay thế hoặc nâng cấp các hệ thống quản trị doanh nghiệp đã cũ ở Level 4 để tham gia ngay vào xu thế CMCN 4.0 và thu lại những lợi ích, hiệu quả tức thời về quản trị.
KẾT LUẬN
Thông qua việc giới thiệu Mô hình kiến trúc tham chiếu cho cách mạng công nghiệp 4.0 (Reference Architectural Model for Industry 4.0 – RAMI 4.0); mô hình phân cấp các công cụ và hệ thống sản xuất, quản trị trong 1 nhà máy thông minh – smart factory (smart factory) của chuẩn công nghiệp IEC:62264; cùng với việc giới thiệu khái niệm 1 loạt các phần mềm quản trị DN (ERP, CRM, HCM, PLM,..) và các hệ thống, thiết bị tự động hóa (MES, SCADA, RTU, PLC,…); bài viết này hi vọng có thể mang đến cho các DN ở Việt nam (bao gồm cả các DN sản xuất và DN không sản xuất) một khái niệm tổng quan về mối quan hệ giữa các thiết bị sản xuất, thiết bị theo dõi, điều khiển, thiết bị thông minh, hệ thống tự động hóa, hệ thống IT quản trị DN, và công việc cần phải thực hiện, đầu tư để tham gia hội nhập vào xu thế CMCN 4.0.
Bài viết cũng hi vọng giúp các DN nhận ra rằng việc bắt đầu tham gia vào CMCN 4.0 có thể được bắt đầu ngay từ việc đầu tư mới hoặc nâng cấp các phần mềm IT quản trị DN (ở Level 4 của chuẩn IEC:62264) để nâng cao hiệu quả quản trị sản xuất kinh doanh của DN do tính chất có thể triển khai độc lập không phụ thuộc vào nhiều vào việc đầu tư triển khai các thiết bị thông minh, hệ thống ở các cấp Level 3,2,1,0.
