Các thành phần cấu tạo nên hệ thống IoT cho nhà máy

Bài viết này đề cập tới Các thành phần cấu tạo nên hệ thống IoT cho nhà máy dưới góc nhìn của Viện Kỹ sư Điện và Điện tử quốc tế (IEEE) – Tổ chức kỹ thuật chuyên nghiệp lớn nhất thế giới.

IEEE đưa ra sáu thành tố chính thiết lập nên hệ thống IoT là: Identification (Nhận dạng) – Sensing (Cảm biến) – Communication technologies (Giao thức) – Computation (Nền tảng tính toán) – Services (Dịch vụ) và Semantic (Trích xuất thông tin). Mỗi thành tố đều đóng vai trò quan trọng như nhau:

• Nhận dạng đóng một vai trò quan trọng trong việc đặt tên và kết hợp các dịch vụ với yêu cầu của nó. Ví dụ về các phương pháp nhận dạng được sử dụng cho IoT trong nhà máy là mã sản phẩm điện tử, ucode, qr code, v.v.
• Cảm biến là các thiết bị dùng để thu thập dữ liệu khác nhau từ các đối tượng liên quan và gửi đến cơ sở dữ liệu, kho dữ liệu hoặc trung tâm dữ liệu. Dữ liệu thu thập được phân tích sâu hơn để thực hiện các hành động cụ thể dựa trên các dịch vụ cần thiết. Các cảm biến có rất nhiều loại, có thể là cảm biến độ ẩm, cảm biến nhiệt độ, thiết bị cảm biến đeo được, cảm biến rung, v.v.
• Giao thức sẽ làm nhiệm vụ kết nối các đối tượng không đồng nhất với nhau nhằm mục đích cung cấp một hoặc một số dịch vụ cụ thể. Các giao thức truyền thông có sẵn cho IoT là: Wi-Fi, Bluetooth, IEEE 802.15.4, Z-wave, LTE-Advanced và một loạt tiêu chuẩn mới khác.
• Nền tảng tính toán: Các thiết bị xử lý như vi điều khiển, vi xử lý, hệ thống trên chip (SoC) và các ứng dụng phần mềm đảm nhận các nhiệm vụ khác nhau được cài đặt trên những thiết bị này. Một vài cái tên quen thuộc có thể kể đến như Arduino, Raspberry PI, Intel Galileo, hoặc Gadgeteer trong lĩnh vực phần cứng và các nền tảng phần mềm như TinyOS, LiteOS, Riot OS, v.v.. Trong số các nền tảng tính toán của hệ thống IoT ,điện toán đám mây là một phân hệ đặc biệt quan trọng, vì bản thân nó rất mạnh trong việc xử lý các dữ liệu khác nhau trong thời gian thực và trích xuất tất cả các loại thông tin có giá trị từ dữ liệu được thu thập ở các giai đoạn trước.
• Các dịch vụ trong hệ thống IoT trong nhà máy có thể được phân loại thành bốn lớp: dịch vụ liên quan đến định danh, dịch vụ tổng hợp thông tin, dịch vụ xử lý và dịch vụ truyền tải kết nối (ubiquitous). Các dịch vụ liên quan đến định danh sẽ đặt nền tảng cho các loại dịch vụ khác, vì mọi ứng dụng ánh xạ các đối tượng trong thế giới thực vào thế giới ảo cần xác định các đối tượng trước. Dịch vụ tổng hợp thông tin thu thập và tóm tắt thông tin thô, cần được xử lý và báo cáo. Từ đó, dữ liệu sẽ được xử lý bởi các dịch vụ xử lý để đưa ra quyết định và hành động phù hợp (phát cảnh bảo, thông báo, v.v.). Các dịch vụ truyền tải kết nối đóng vai trò cung cấp các dịch vụ nhận thức hợp tác cho bất cứ ai theo yêu cầu, mọi lúc và mọi nơi.
• Trích xuất ở đây có nghĩa là khả năng trích xuất kiến ​​thức một cách thông minh để cung cấp các dịch vụ cần thiết. Quá trình này thường bao gồm: khám phá tài nguyên, sử dụng tài nguyên, mô hình hóa thông tin, nhận dạng và phân tích dữ liệu. Các công nghệ thường được sử dụng trong quá trình này là: khung mô tả tài nguyên, ngôn ngữ bản thể web, trao đổi XML hiệu quả, v.v.

Cần phải nhắc lại rằng, trên đây là 6 thành tố cấu tạo IoT theo quan điểm của IEEE. Trên thực tế, không phải hệ thống IoT cho nhà máy nào cũng đảm bảo được đầy đủ 6 thành tố nói trên, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể và điều kiện thực tế của từng doanh nghiệp. 

Đọc thêm: Tại sao nên áp dụng giải pháp IoT cho nhà máy?

Tuy nhiên, không thể phủ nhận rằng, áp dụng hệ thống IoT toàn diện là cách tối nhất để đem lại những cải tiến lớn cho quy trình vận hành nhà máy sản xuất, thậm chí là toàn bộ ngành công nghiệp. Với hệ thống IoT, máy móc sẽ được kiểm soát và giám sát chặt chẽ các chức năng và tốc độ năng suất một cách tự động theo thời gian thực. Ví dụ: nếu có sự cố bất ngờ đối với bất kỳ thiết bị nào, hệ thống sẽ ngay lập tức gửi yêu cầu bảo trì đến bộ phận bảo trì để xử lý sự cố. Ngoài ra, hệ thống IoT cho nhà máy sẽ giúp năng suất được cải thiện, bằng cách phân tích dữ liệu sản xuất, thời gian và nguyên nhân của các vấn đề trong quá trình vận hành.