Công nghệ Thông tin (IT) tập trung vào việc phát triển các hệ thống cho chuỗi giá trị, tạo ra các ứng dụng cho doanh nghiệp điện tử như ERP, SCM, CRM, BI, và TPS để quản lý dữ liệu vận hành toàn diện. Trong khi đó, Công nghệ Vận hành (OT) là quá trình giám sát, điều khiển và vận hành thực tế tại nhà máy, bao trùm mọi hoạt động sản xuất có sử dụng thiết bị vật lý. Với làn sóng phát triển của công nghệ cảm biến toàn nhà máy, hệ thống điều hành sản xuất (MES) đã trở thành một hệ thống sản xuất thông minh, có khả năng thu thập, tổng hợp, phân tích và tối ưu hóa dữ liệu ngay tại tầng OT, hiện thực hóa việc kiểm soát vận hành và quản lý an toàn.

Sự kết hợp giữa IT và OT nhằm theo đuổi một nền sản xuất Tự động hóa Thông minh Toàn diện (Full Intelligent Automation), nơi Trí tuệ nhân tạo Vạn vật kết nối (AIoT) và Điện toán Đám mây (Cloud Computing) được tích hợp với Dữ liệu lớn (Big Data) để không ngừng tìm ra và điều chỉnh các mô hình sản xuất tối ưu nhất.

Để xây dựng một nhà máy thông minh có khả năng tự động tối ưu hóa giá trị, việc ứng dụng công nghệ Internet Vạn vật Công nghiệp (IIoT) đã trở thành một xu hướng chủ đạo. IIoT là sự kết hợp của ba lĩnh vực công nghệ: Công nghệ Thông tin (IT), Công nghệ Vận hành (OT), và Công nghệ Truyền thông (CT). Bài viết này sẽ phân tích cách hai công nghệ cốt lõi là IT và OT được ứng dụng trong nhà máy thông minh để nâng cao năng suất và sức cạnh tranh của ngành sản xuất.

▶ I. Vai trò của IT: Xây dựng tầm nhìn tổng thể cho Nhà máy Thông minh từ Chuỗi giá trị

Công nghệ thông tin (IT) tập trung vào việc phát triển các hệ thống cho nhà máy thông minh dựa trên chuỗi giá trị. Các ứng dụng doanh nghiệp điện tử như Hệ thống Hoạch định Nguồn lực Doanh nghiệp (ERP), Hệ thống Quản lý Chuỗi cung ứng (SCM), Hệ thống Quản lý Quan hệ Khách hàng (CRM), Kinh doanh Thông minh (BI) và Hệ thống Xử lý Giao dịch (TPS) quản lý dữ liệu vận hành toàn diện. Việc tích hợp dữ liệu thời gian thực, chẳng hạn như từ mô hình Năm lực lượng cạnh tranh của Porter, không chỉ giúp tối ưu hóa tự động dây chuyền sản xuất mà còn đưa chiến lược kinh doanh của doanh nghiệp vào hoạt động của nhà máy.

Trong nhà máy thông minh, công nghệ IT chủ yếu được ứng dụng trong các lĩnh vực sau:

• Thu thập dữ liệu lớn công nghiệp và giám sát thời gian thực: Dữ liệu lớn Công nghiệp (Industrial Big Data) có đặc tính 4V: Khối lượng (Volume), Đa dạng (Variety), Tốc độ (Velocity), và Độ tin cậy (Veracity), cộng thêm Giá trị (Value) và Khả năng trực quan hóa (Visibility). Tận dụng các cảm biến và thiết bị giám sát ở tầng OT, chúng ta có thể thu thập dữ liệu từ máy móc và dây chuyền sản xuất theo thời gian thực để thực hiện giám sát tức thời tại tầng IT. Điều này hiện thực hóa khái niệm “Nhà máy trong lòng bàn tay” (Palm Factory), nơi dữ liệu vận hành sản xuất được ứng dụng hóa (APP), cho phép nắm bắt động thái nhà xưởng mọi lúc mọi nơi, như: tỷ lệ vận hành, tỷ lệ sản phẩm đạt chất lượng, tỷ lệ hoàn thành sản lượng, tỷ lệ hỏng hóc thiết bị, tiến độ giao hàng, an toàn lao động, và các tín hiệu cảnh báo.
• Phân tích và khai phá dữ liệu (Data Mining): Đây là quá trình khai phá dữ liệu chuyên sâu để tìm ra các mối tương quan trong dữ liệu lớn công nghiệp. Dữ liệu được xử lý theo một vòng lặp khép kín để giám sát thời gian thực và phân tích các công việc lặp đi lặp lại tại hiện trường, từ đó phát hiện ra các giá trị khác biệt. Kết hợp với Học máy (Machine Learning) và Kinh doanh Thông minh (BI), hệ thống có thể thực hiện phân tích dự đoán, đưa ra các phán đoán sớm cho quá trình tự động hóa thông minh và tối ưu hóa nhà máy số.
• Điều khiển Tự động hóa Thông minh (Intelligent Automation): Công nghệ tự động hóa công nghiệp (Công nghiệp 3.0) cho phép nhà máy sản xuất theo các quy trình vận hành tiêu chuẩn đã được cài đặt sẵn mà không cần sự tham gia của con người, nhưng chưa có khả năng của trí tuệ nhân tạo. Bước sang Công nghiệp 4.0, công nghệ “Tự động hóa thông minh” ra đời. Nhờ sự kết hợp giữa AI và IoT (AIoT), các máy móc thiết bị có thể “giao tiếp” với nhau và tối ưu hóa sản xuất theo thời gian thực mà không cần sự can thiệp của con người. Nhà máy có thể tự động cải thiện quy trình làm việc, giúp hiện thực hóa: báo cáo công việc tự động, minh bạch hóa trạng thái thiết bị và sản xuất, tự động hóa chỉ thị sản xuất, kết nối máy móc, từ đó đạt được phát triển sản phẩm thông minh, lập kế hoạch sản xuất thông minh, quản lý vật liệu phụ thông minh, bảo trì thiết bị thông minh, quản lý chuỗi cung ứng thông minh, quản lý kinh doanh thông minh và dịch vụ tài chính thông minh.

▶ II. Vai trò của OT: Công nghệ Vận hành với Tư duy Nhà máy Thông minh

Công nghệ vận hành (OT) là quá trình giám sát, điều khiển và vận hành thực tế tại nhà máy. Trong làn sóng phát triển của công nghệ cảm biến, Hệ thống Điều hành Sản xuất (MES) trở thành một hệ thống sản xuất thông minh, có khả năng thu thập, tổng hợp, phân tích và tối ưu hóa dữ liệu ngay tại tầng OT để hiện thực hóa việc kiểm soát vận hành và quản lý an toàn.

• Điều khiển Tự động hóa thông minh: Trong nhà máy thông minh, công nghệ OT, với sự hỗ trợ của các thiết bị cảm biến trên toàn nhà máy, có thể thực hiện kiểm soát tài nguyên sản xuất, giám sát thực thi tại hiện trường, quản lý quá trình logistics, theo dõi quá trình sản xuất và giám sát chất lượng công việc. Điều này giúp hiện thực hóa việc sản xuất thông minh dựa trên 5 yếu tố Con người, Máy móc, Nguyên vật liệu, Phương pháp, và Môi trường (5M1E), giảm thiểu sự can thiệp của con người. Nhà máy lúc này giống như có một bộ não, có thể tự quản lý và điều chỉnh quy trình sản xuất.
• Giám sát và quản lý vận hành: Trong nhà máy thông minh, các thiết bị trên dây chuyền sản xuất có thể được giám sát, có khả năng tương tác với nhau và được ảo hóa thông qua Bản sao số (Digital Twin). Điều này cho phép nhà máy tự dự đoán kết quả thực thi và tự chủ ra quyết định, từ đó tối ưu hóa dây chuyền sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.
• Quản lý an toàn thông tin: Tầng OT rất coi trọng việc quản lý an ninh mạng. Để tối đa hóa hiệu suất sản xuất, thiết bị trong nhà máy thường vận hành trong thời gian dài và khó bảo trì. Hơn nữa, chi phí đầu tư cho thiết bị nhà máy rất cao, nên chúng thường trở thành mục tiêu tấn công hàng đầu của tin tặc. Việc áp dụng các giải pháp bảo mật phòng ngừa dựa trên mô hình Zero Trust (Không tin cậy) là một bước tiến lớn trong việc bảo vệ các tài sản quan trọng của nhà máy và thực thi an ninh mạng tại tầng OT.
  

▶ Tóm lại:

Sự kết hợp giữa IT và OT nhằm theo đuổi một nền sản xuất tự động hóa thông minh toàn diện, hoàn toàn tức thời, hoàn toàn minh bạch, tự chủ ra quyết định, tự chủ phán đoán và tối ưu hóa thông minh. Bằng cách tích hợp AIoT và Điện toán đám mây với Dữ liệu lớn, hệ thống có thể không ngừng điều chỉnh và khám phá ra các mô hình sản xuất tối ưu nhất, đồng thời đưa góc độ quản trị kinh doanh vào quy trình sản xuất của nhà máy, cho phép có một cái nhìn toàn cảnh về mối quan hệ cạnh tranh-hợp tác với đối thủ, cũng như mối quan hệ với chuỗi cung ứng và khách hàng.