Cách mạng công nghiệp 4.0 và sản xuất thông minh: Phần 1

Phần 1 của cuốn sách Sản xuất thông minh trong cách mạng công nghiệp 4.0 trình bày những nội dung về: sản xuất thông minh, tương lai của sản xuất tự động hóa trong cách mạng công nghiệp 4.0; một số vấn đề nghiên cứu hiện tại và tương lai về sản xuất thông minh; tiêu chuẩn với vai trò là nền tảng kết nối trong sản xuất thông minh;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chịu trách nhiệm xuất bản: Q GIÁM ĐỐC - TỔNG BIÊN TẬP PHẠM CHÍ THÀNH Chịu trách nhiệm nội dung: PHÓ GIÁM ĐỐC - PHÓ TỔNG BIÊN TẬP TS ĐỖ QUANG DŨNG Biên tập nội dung: ThS PHẠM THỊ KIM HUẾ TS HOÀNG MẠNH THẮNG ThS TRỊNH THỊ NGỌC QUỲNH BÙI BỘI THU Trình bày bìa: ĐƯỜNG HỒNG MAI Chế vi tính: Đọc sách mẫu: LAN HƯƠNG PHỊNG BIÊN TẬP KỸ THUẬT VIỆT HÀ Số đăng ký kế hoạch xuất bản: 1360-2020/CXBIPH/10-301/CTQG Số định xuất bản: 5005-QĐ/NXBCTQG, ngày 09/06/2020 Nộp lưu chiểu: tháng năm 2020 Mã số ISBN: 978-604-57-5663-8 Sản xuất thông minh cỏch mng cụng nghip 4.0 Biên mục xuất phÈm cđa Th­ viƯn Qc gia ViƯt Nam Hµ Minh Hiệp Sản xuất thông minh cách mạng công nghiệp 4.0/ Hà Minh Hiệp (ch.b.), Nguyễn Văn Khôi - H : ChÝnh trÞ Quèc gia, 2019 - 296tr ; 24cm Sản xuất thông minh Cách mạng công nghiệp 4.0 658.5 - dc23 CTM0314p-CIP Sản xuất thông minh cách mạng công nghiệp 4.0 Tập thể tác giả TS HÀ MINH HIỆP (Chủ biên) ThS NGUYỄN VĂN KHÔI Mục lục Trong sản xuất thông minh, khoa học máy tính cơng nghệ thơng tin “thu hẹp” không gian hệ thống sản xuất “Hệ thống sản xuất thực” ánh xạ “hệ thống sản xuất ảo” hình thành hệ thống sản xuất thơng minh dựa tảng “hệ thống thực - ảo” Sản xuất thông minh cách mạng công nghiệp 4.0 LỜI NHÀ XUẤT BẢN Cách mạng công nghiệp 4.0 tạo cải biến đáng kể cơng nghệ sản xuất, đó, sản xuất thơng minh trở thành xu tất yếu Sự chuyển đổi sản xuất với việc ứng dụng hàng loạt cơng nghệ số hóa Internet kết nối vạn vật (IoT), trí tuệ nhân tạo (AI) hay điện tốn đám mây (Cloud Computing) vào hoạt động sản xuất hình thành nên sản xuất đặc biệt, sản xuất thông minh (Smart Manufacturing) Sản xuất thông minh tích hợp thiết bị sản xuất với cảm biến dựa tảng điện tốn, truyền thơng, mơ hình hóa liệu, điều khiển, mơ kỹ thuật dự đốn Với cơng nghệ hệ thống thực - ảo, IoT, AI, điện toán đám mây, , sản xuất thông minh trở thành trụ cột quan trọng cách mạng công nghiệp 4.0 Các doanh nghiệp áp dụng mơ hình, cơng cụ, giải pháp sản xuất thông minh trở thành doanh nghiệp sản xuất thông minh Nhờ đó, doanh nghiệp tối ưu hóa trình sản xuất, tăng suất, tạo sản phẩm có chất lượng cao hơn, khơng gian sản xuất mở rộng, nguồn nhân lực có am hiểu cơng nghệ Sản xuất thơng minh có vai trò quan trọng nhằm nâng cao lực cạnh tranh quốc gia kinh tế toàn cầu Nhiều quốc gia phát triển sáng kiến để đáp ứng yêu cầu phát triển tương lai Đức với sách Cơng nghiệp 4.0 (Industrie 4.0); Hoa Kỳ với Sản xuất Hoa Kỳ (Manufacturing USA); Trung Quốc với chiến lược quảng bá Sản xuất Trung Quốc năm 2025 (Made in China 2025); Hàn Quốc xây dựng Chương trình Đổi sản xuất 3.0 (Manufacturing Innovation 3.0); Pháp với sáng kiến Công nghiệp tương lai (Industrie du Futur) Nhật Bản với việc xây dựng kế hoạch phát triển Xã hội siêu thông minh 5.0 (Society 5.0) Việt Nam có đầy đủ hội để tiếp cận sản xuất thông minh, nhiên chúng Sản xuất thông minh cách mạng công nghiệp 4.0 ta cần tiếp tục xây dựng triển khai mạnh mẽ chế, sách, giải pháp đột phá để sớm hình thành mơ hình sản xuất thơng minh doanh nghiệp, bước thực thành công việc chuyển đổi kinh tế số, đưa đất nước phát triển lên tầm cao Cho đến nay, Việt Nam chưa có tài liệu đề cập đến vấn đề cách toàn diện, cụ thể hoàn chỉnh Do đó, trước nhu cầu cấp thiết việc áp dụng sản xuất thông minh doanh nghiệp, đồng thời với mục đích mang đến cho nhà lãnh đạo cấp Trung ương, địa phương, nhà hoạch định sách, nhà khoa học, chuyên gia, doanh nghiệp, đặc biệt doanh nghiệp khởi nghiệp độc giả có nhu cầu tìm hiểu vấn đề này, Nhà xuất Chính trị quốc gia Sự thật xuất sách Sản xuất thông minh cách mạng công nghiệp 4.0 TS Hà Minh Hiệp công tác Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng (Bộ Khoa học Công nghệ) làm chủ biên Trong chương đầu sách, tác giả trình bày vấn đề xoay quanh sản xuất thơng minh bao gồm: khái niệm, nguồn gốc hình thành; tiêu chuẩn với vai trò tảng kết nối sản xuất thông minh; công cụ thiết kế cải tiến hệ thống sản xuất thông minh; công cụ sản xuất thông minh cho doanh nghiệp Từ vấn đề chung đó, nhóm tác giả dành chương cuối để phân tích cụ thể vấn đề sản xuất thơng minh Việt Nam, nhìn nhận hội tiếp cận triển khai sản xuất thông minh thơng qua việc phân tích SWOT, khảo sát, đánh giá trạng nhu cầu áp dụng sản xuất thông minh doanh nghiệp Việt Nam, từ đề xuất giải pháp nhằm thúc đẩy sản xuất thông minh Việt Nam bối cảnh cách mạng công nghiệp 4.0 Mặc dù tác giả Ban biên tập cố gắng trình biên soạn, biên tập, song vấn đề nên khó tránh khỏi cịn hạn chế, thiếu sót, Nhà xuất tác giả mong nhận ý kiến đóng góp bạn đọc để hồn thiện nội dung sách lần xuất sau Xin giới thiệu sách bạn đọc Tháng năm 2019 NHÀ XUẤT BẢN CHÍNH TRỊ QUỐC GIA SỰ THẬT Chương - Tiêu chuẩn với vai trò tảng kết nối 109 IEC 62264-1 cho ngành công nghiệp hàng loạt, liên tục rời rạc ­ DMIS (Dimensional Measuring Interface Standard): Tiêu chuẩn giao diện đo kích thước nhằm cung cấp tiêu chuẩn cho việc truyền thông hai chiều liệu kiểm tra hệ thống máy tính thiết bị kiểm tra ­ QIF: tiêu chuẩn khung XML hợp cho hệ thống đo lường chất lượng có trợ giúp máy tính QIF cho phép thu thập, sử dụng sử dụng lại thông tin liên quan đến đo lường toàn miền PLM/PDM ­  Cấp kiểm soát giám sát thu thập liệu (Supervisory Control And Data Acquisition, SCADA) cấp quản lý thiết bị Các tiêu chuẩn SCADA thiết bị coi tiêu chuẩn sở Ở cấp độ sở, hệ thống điều khiển bao gồm HMI, PLC cảm biến kết nối với HMI thông qua hệ thống truyền thông thời gian Ethernet/IP, DeviceNet, ControlNet, PROFINET EtherCAT Một giao thức truyền thông nối tiếp, Modbus thường sử dụng để kết nối máy tính giám sát với thiết bị đầu cuối từ xa (Remote terminal unit, RTU) hệ thống SCADA Cấu hình giao tiếp giao thức dựa Ethernet thời gian thực EtherCAT, PROFINET Ethernet/IP mô tả IEC 61874 Các tiêu chuẩn SCADA thiết bị gồm: ­ IEC 61512: ISA-88 - định nghĩa thuật ngữ, mơ hình tham chiếu, mơ hình liệu (bao gồm mơ hình cơng thức) để kiểm soát hàng loạt sử dụng ngành công nghiệp ­ BatchML: BatchML triển khai XML ISA-88 110 Sản xuất thông minh cách mạng công nghiệp 4.0 ­ PackML (Packaging Machine Language): Ngôn ngữ máy đóng gói định nghĩa cách tiếp cận phổ biến, ngôn ngữ máy, cho máy tự động PackML thông qua phần tiêu chuẩn công nghiệp ISA88 vào tháng năm 2008 ­ IEC 62541: Kiến trúc hợp OPC - giao thức truyền thông M2M công nghiệp cho khả tương tác phát triển OPC Foundation ­ IEC 61158: Tiêu chuẩn định mạng truyền thông công nghiệp - Fieldbus bao gồm ControlNet Profibus ­ IEC 61784: Tiêu chuẩn xác định tập hợp cấu hình giao tiếp cụ thể dựa giao thức dựa sêri IEC 61158 cấu hình truyền thông từ xa theo thời gian thực; sử dụng thiết kế thiết bị liên quan đến truyền thơng sản xuất nhà máy kiểm sốt quy trình ­ ISO 11898: Mạng khu vực điều khiển (Controller Area Network, CAN) - giao thức giao tiếp nối tiếp hỗ trợ điều khiển ghép kênh thời gian thực phân tán để sử dụng phương tiện giao thông đường ­ IEC 62591: Tiêu chuẩn định cấu hình mạng truyền thơng mạng truyền thông không dây - WishingHART ­ MTConnect: MTConnect giao thức, mở mở rộng thiết kế để trao đổi liệu từ thiết bị phân xưởng sang ứng dụng phần mềm sử dụng để theo dõi phân tích liệu ­ IEC/PAS 62030 (Modbus): Modbus tiêu chuẩn thực tế cung cấp giao thức truyền thông nối tiếp để kết nối thiết bị điện tử công nghiệp Modbus thường sử dụng để kết nối máy tính giám sát với thiết bị đầu cuối từ xa (RTU)/PLC hệ thống SCADA Chương - Tiêu chuẩn với vai trò tảng kết nối 111 ­ MQTT: Truyền tải, xuất bản, đăng ký tin nhắn cho kết nối với địa điểm từ xa nơi yêu cầu ­ e Tiêu chuẩn liệu sản xuất thông minh Các tiêu chuẩn liệu sản phẩm, quy trình nguồn lực (Product Process and Resource, PPR) cần thiết để kết nối sản xuất thông minh Các tiêu chuẩn liệu chia thành ba nhóm: liệu sản phẩm, liệu quy trình liệu nguồn lực Trong đó:  Tiêu chuẩn liệu sản phẩm Tiêu chuẩn liệu sản phẩm nhằm mơ tả hình dáng đặc điểm cụ thể sản phẩm như: DXF, DWG, CGM, HPGL, IGES, STEP AP203, STEP AP214, JT, VRML, X3D, STEP AP239, AP242 dịch vụ PLM OMG DXF (Drawing Exchange Format) DWG tiêu chuẩn thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD) hai chiều phổ biến DXF định dạng liệu phát triển Autodesk dùng cho việc chuyển đổi liệu phần mềm hỗ trợ thiết kế khác DWG định dạng tệp nhị phân sử dụng để lưu trữ liệu thiết kế siêu liệu hai ba chiều Đây định dạng gốc cho số gói CAD Các định dạng hình ảnh vector khác CGM (Computer Graphics Metafile) HPGL (Hewlett-Packard Graphics Language) sử dụng rộng rãi môi trường làm việc IGES (Initial Graphics Exchange Specification), STEP AP203, STEP AP214 JT (Jupiter Tessellation) tiêu chuẩn quốc tế để trao đổi liệu 3D, VRML (Virtual Reality Modeling Language) X3D (Extensible 3D) thường sử dụng để hiển thị liệu 3D Các tiêu chuẩn quốc tế liên quan đến PLM, ví dụ, STEP AP239 (thường gọi PLCS), AP242 dịch vụ PLM OMG Sản xuất thông minh cách mạng công nghiệp 4.0 112  Tiêu chuẩn liệu quy trình Tiêu chuẩn liệu quy trình hướng dẫn hoạt động sản xuất báo cáo kết hoạt động như: OAGIS, ANSI/ISA-95, MTConnect, PSL Trong lĩnh vực ERP SCM, thơng số kỹ thuật tích hợp nhóm ứng dụng mở (OAGIS) phát triển bảo trợ số nhà cung cấp ERP, đại diện cho tích hợp dựa XML Trong MES, tiêu chuẩn tích hợp hệ thống kiểm sốt doanh nghiệp kiểm soát hệ thống ANSI/ISA-95 áp dụng phổ biến OAGIS sử dụng rộng rãi sản xuất riêng biệt cho tích hợp ERP MES MTConnect1 OPC UA (OPC Unified Architecture Specification) tiêu chuẩn khác khu vực MES để thu thập liệu từ máy công cụ Ngôn ngữ đặc tả quy trình (Process Specification Language, PSL) tiêu chuẩn để trao đổi liệu quy trình sản xuất công cụ DM  Tiêu chuẩn liệu nguồn lực Tiêu chuẩn liệu nguồn lực thể thông tin vòng đời thiết bị vật liệu sử dụng sản xuất như: CMSD, B2MML, STEP AP239, AP242 dịch vụ PLM OMG Dữ liệu mô sản xuất lõi (Core Manufacturing Simulation Data, CMSD), mô hình liệu tiêu chuẩn cho khả tương tác ứng dụng mô sản xuất phát triển SISO2, bao gồm liệu thiết bị sản xuất liên quan đến mô B2MML hỗ trợ mơ hình hóa khả thiết bị Xem thêm: http://www.mtconnect.org http://www.sisostds.org Chương - Tiêu chuẩn với vai trò tảng kết nối 113 Các tiêu chuẩn STEP AP239, AP242 dịch vụ PLM OMG cung cấp số cấu trúc bao gồm liệu kỹ thuật vòng đời cho thiết bị sản xuất Các cấu trúc tiêu chuẩn làm sở cho việc tích hợp liệu nguồn lực đặc biệt khía cạnh vịng đời liệu 2.2 Tiêu chuẩn vấn đề công nghệ sản xuất thông minh a Tiêu chuẩn Internet kết nối vạn vật Trong lĩnh vực Internet kết nối vạn vật, Liên minh châu Âu thành lập số dự án để phát triển mơ hình khung tiêu chuẩn tham chiếu IoT IoT-A Dự án khung thứ 07 EU (EU Seventh Framework Project), tạo khung tiêu chuẩn tham chiếu, tảng cho Internet kết nối vạn vật IoT@Work dự án khác EU Siemens AG dẫn đầu, tập trung khai thác công nghệ IoT môi trường công nghiệp tự động hóa1 Ba kịch cung cấp yêu cầu cho kiến trúc IoT@Work bao gồm: sản xuất nhanh, sản xuất quy mô lớn bảo trì từ xa Tại Hoa Kỳ, Hiệp hội Internet cơng nghiệp (Industrial Internet Consortium, IIC) thành lập GE, IBM, CISCO, Intel AT&T IIC quan tâm đến điều kết nối với Internet, cung cấp liệu dạng phản hồi nâng cao hiệu Phạm vi IIC lớn so với công nghiệp 4.0 IIC không giải hệ thống sản xuất mà giải vấn đề như: lượng, chăm sóc sức khỏe kết cấu hạ tầng Không giống công nghiệp 4.0, hoạt động dựa tiêu chuẩn trực tiếp, IIC đặt mục tiêu để xác định phát triển kiến trúc khung tiêu chuẩn tham chiếu cần thiết cho khả tương tác giúp thiết lập tiêu chuẩn tương lai https://www.iot-at-work.eu/index.html 114 Sản xuất thông minh cách mạng công nghiệp 4.0 Trong đó, Hiệp hội kết nối mở (Open Interconnect Consortium, OIC) thành lập công ty công nghệ hàng đầu Samsung, Cisco, GE Intel, đề xuất giải pháp nguồn mở cho phép kết nối thiết bị với thiết bị cho IoT OIC tập trung vào việc xây dựng tiêu chuẩn truyền thông chung tài trợ cho dự án IoTivity để xây dựng tham chiếu nguồn mở thơng số kỹ thuật Việc áp dụng tiêu chuẩn OIC dự kiến bắt đầu ngành điện tử tiêu dùng mở rộng sang ứng dụng công nghiệp Các tiêu chuẩn giao tiếp mở thiết bị yếu tố việc triển khai IoT IoT sử dụng đa dạng để kết nối máy - máy (Machine-to-Machine, M2M) dựa tiêu chuẩn Trên thực tế, nhiều sáng kiến OneM2M, OMA LightM2M, HyperCat, Eclipse M2M có tiềm trở thành tiêu chuẩn M2M Cụ thể, SCADA Eclipse cung cấp khả kết nối với nhiều thiết bị công nghiệp cung cấp hệ thống giám sát để tạo báo động ghi lại liệu; xây dựng khung giao diện người dùng trực quan hóa tùy chỉnh cho chức Một ủy ban kỹ thuật Viện Tiêu chuẩn viễn thông châu Âu (European Telecommunications Standards Institute, ETSI) phát triển tiêu chuẩn cho truyền thông M2M phân khúc ứng dụng IoT tự động hóa cơng nghiệp, chăm sóc sức khỏe chuỗi cung ứng b Tiêu chuẩn hệ thống thực - ảo Trong IoT liên quan đến đối tượng “vật lý” (như máy móc, phương tiện, quy trình sản xuất ) nhận dạng kết nối Internet, hệ thống thực - ảo kết nối không gian vật lý (không gian thực) không gian mạng (không gian ảo), điều khiển phần mềm Các tiêu chuẩn cho hệ thống thực - ảo bao gồm: thuật ngữ, cấu trúc tham chiếu, mơ hình Chương - Tiêu chuẩn với vai trò tảng kết nối 115 chức năng, dịch vụ phổ biến, tiêu chuẩn an toàn bảo mật, tiêu chuẩn giao diện cho tương tác hệ thống Một nhóm nghiên cứu NIST dẫn đầu nghiên cứu thuật ngữ cấu trúc tham chiếu cho hệ thống thực - ảo Nghiên cứu phát triển tiêu chuẩn hệ thống thực - ảo thực nhiều phịng thí nghiệm NIST với chương trình sản xuất thông minh, an ninh mạng, lưới điện thông minh Tại châu Âu, EU đầu tư đáng kể vào hệ thống thực - ảo thông qua chương trình ARTUIS ECSEL JU dự án CPS thông minh theo kế hoạch Horizon 20201 Hiệp hội Kỹ sư Đức thành lập Ủy ban Kỹ thuật 7:20 - Hệ thống Vật lý điện tử để hỗ trợ phát triển tiêu chuẩn hệ thống thực - ảo từ góc độ cơng nghệ tự động hóa c Tiêu chuẩn liệu lớn, điện toán đám mây Lượng liệu hệ thống sản xuất bùng nổ Phân tích liệu lớn cho phép cải tiến liên tục cải tiến quy trình hệ thống sản xuất công nhận cơng cụ hỗ trợ cho sản xuất thơng minh Với kết cấu hạ tầng điện toán đám mây, nhà sản xuất có khả truy cập phần mềm liệu thời gian thực với chi phí thấp, đáp ứng nhanh vấn đề khách hàng Hiệp hội Tiêu chuẩn Kỹ sư điện Quốc tế (IEEE Standards Association) giới thiệu số tiêu chuẩn liên quan đến ứng dụng liệu lớn điện toán đám mây, bao gồm IEEE 2200-2012, IEEE 6136 IEEE P2302 H2020 call1 2014 - topic ICT1 "Smart Cyber-Physical Systems" Overview of selected projects, http://ec.europa.eu/digital-agenda/en/news/ h2020-call1-2014-topic-ict1-smart-cyber-physical-systems-overviewselected-projects 116 Sản xuất thông minh cách mạng công nghiệp 4.0 Ban kỹ thuật ISO/IEC JTC xác định phân tích liệu lĩnh vực quan trọng tương lai; đồng thời thành lập Nhóm nghiên cứu liệu lớn để xác định lỗ hổng tiêu chuẩn, đề xuất tiêu chuẩn ưu tiên làm sở cho hoạt động JTC tương lai Viện Tiêu chuẩn Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ (NIST) quan đầu tư tập trung nghiên cứu tiêu chuẩn sản xuất thông minh NIST nỗ lực phát triển tiêu chuẩn kỹ thuật số, thiết kế phân tích sản xuất thơng minh, in 3D robot NIST thành lập nhóm làm việc để đề xuất kiến trúc tham chiếu xác định tiêu chuẩn liên quan đến liệu lớn NIST dẫn đầu nghiên cứu tiêu chuẩn dịch vụ dựa đám mây, ứng dụng sản xuất thông minh NIST tập trung hoạt động tiêu chuẩn an ninh mạng chuỗi cung ứng hệ thống công nghiệp Vào tháng năm 2015, NIST OAGI tổ chức Hội thảo kiến trúc đám mây mở cho sản xuất thông minh (Workshop on Open Cloud Architectures for Smart Manufacturing) Một số thuận lợi, khó khăn, hội thách thức xây dựng tiêu chuẩn sản xuất thông minh 3.1 Thuận lợi Các tiêu chuẩn đóng vai trị lớn tăng trưởng kinh tế toàn cầu 80% giao dịch hàng hóa tồn cầu bị ảnh hưởng tiêu chuẩn quy định thể tiêu chuẩn1 Dựa nghiên cứu Vương quốc Anh xuất năm 2005, tiêu chuẩn đóng góp 2,5 tỷ năm cho kinh Arden L Bement , “Standards and Infrastructure: Foundations of Manufacturing Competitiveness”, http://www.nist.gov/director/speeches/ bement_032703.cfm Chương - Tiêu chuẩn với vai trò tảng kết nối 117 tế Anh 13% tăng trưởng suất lao động quy cho vai trò tiêu chuẩn1 Một nghiên cứu lợi ích kinh tế tiêu chuẩn hóa thực Viện Tiêu chuẩn hóa Đức (German Institute for Standardization, DIN) Bộ Kinh tế Công nghệ Liên bang Đức (German Federal Ministry of Economic Affairs and Technology) giai đoạn 1997-2000, dựa 700 doanh nghiệp, lợi ích tiêu chuẩn kinh tế quốc gia 15 tỷ USD/năm2 Họ nhận thấy rằng, doanh nghiệp tham gia phát triển tiêu chuẩn vượt đối thủ cạnh tranh việc thích ứng nhu cầu thị trường công nghệ Tiêu chuẩn yếu tố định cho sản xuất Tổng số tiêu chuẩn lĩnh vực sản xuất lớn Các tiêu chuẩn cung cấp định nghĩa liệu, mơ hình chi tiết mối quan hệ thông tin yêu cầu kỹ thuật giao thức giao diện cho ba vòng đời: vòng đời sản phẩm, vòng đời hệ thống sản xuất chu trình kinh doanh Tiêu chuẩn hỗ trợ thiết kế quản lý sản phẩm, thiết kế vận hành hệ thống sản xuất tích hợp vào chuỗi giá trị kinh doanh Đây sở để thông tin truyền qua cấp độ kiểm sốt sản xuất đối tác doanh nghiệp sản xuất (bao gồm nhà cung cấp phần mềm nhà cung cấp thiết bị ) Các tiêu chuẩn cho phép phân tách rõ ràng mối quan tâm bên tham gia, giúp giảm chi phí tăng độ tin cậy, hiệu The Empirical Economics of Standards JUNE 2005, DTI Economics Paper no.12, June 2005, http://www.sis.se/upload/63255570 2720125533.pdf Economic Benefits of Standardization , DIN - German Institute for Standardization, 2000, http://www.din.de/blob/89552/68849fab0eeeaa fb56c5a3ffee9959c5/economic-benefits-of-standardization-en-data.pdf 118 Sản xuất thông minh cách mạng công nghiệp 4.0 3.2 Khó khăn Tuy nhiên, việc áp dụng tiêu chuẩn cho sản xuất thơng minh cịn bị hạn chế hai rào cản sau: - Thiếu theo dõi tiêu chuẩn việc áp dụng tiêu chuẩn liên quan đến sản xuất thơng minh Số lượng tiêu chuẩn gây nhầm lẫn, nhiều tiêu chuẩn khơng sử dụng Số lượng tiêu chuẩn sử dụng phần nhỏ số tiêu chuẩn xây dựng, có nghĩa nhiều tiêu chuẩn không sử dụng sau ban hành Năm 1996, báo cáo NIST xác định 25-30% tiêu chuẩn Hoa Kỳ lỗi thời chắn, số tăng lên Các tổ chức xây dựng tiêu chuẩn thực việc rà soát định kỳ, hủy bỏ tiêu chuẩn sau tiêu chuẩn cơng bố Do đó, nhà sản xuất hệ thống đơn vị hỗ trợ (gồm: nhà cung cấp phần mềm thiết bị ) cố gắng áp dụng tiêu chuẩn, khơng có nhiều hướng dẫn áp dụng sử dụng tiêu chuẩn phù hợp với họ - Sự chồng chéo dư thừa tiêu chuẩn ba nguyên nhân Một là, tiêu chuẩn từ hệ thống tiêu chuẩn hiệp hội, quốc gia, khu vực, quốc tế giống hệt nhau, tương đương theo cách khác dẫn đến nhầm lẫn nguồn Hai là, tiêu chuẩn lĩnh vực kỹ thuật lĩnh vực ứng dụng khác lại xây dựng độc lập Ví dụ, tiêu chuẩn cho phương pháp thử nghiệm vật liệu ngành công nghiệp khác không quán Riêng Hoa Kỳ, nguyên nhân thứ ba dẫn đến dư thừa tiêu chuẩn hệ thống tiêu chuẩn đa nguyên (pluralistic standards system) Trong hệ thống tiêu chuẩn đa nguyên, chế tài xem xét xử phạt vấn đề liên quan đến xây dựng tiêu chuẩn Tại Hoa Kỳ, có 600 tổ chức xây dựng tiêu chuẩn trì chương trình phát Chương - Tiêu chuẩn với vai trò tảng kết nối 119 triển tiêu chuẩn Khi số lượng tiêu chuẩn tăng lên, khả dẫn đến chồng chéo tiêu chuẩn tăng theo Để giải vấn đề chồng chéo tiêu chuẩn, phối hợp hài hòa tổ chức phát triển tiêu chuẩn cần thiết Theo định nghĩa tổ chức tiêu chuẩn hóa, hài hịa tiêu chuẩn là: “Các tiêu chuẩn tương đương đối tượng phê duyệt quan tiêu chuẩn hóa khác thay cho phương diện sản phẩm, quy trình dịch vụ; hiểu thống kết thử nghiệm thông tin cung cấp theo tiêu chuẩn này”1 Trong lịch sử, có nhiều nỗ lực để hài hịa tiêu chuẩn Sự hài hòa quốc tế diễn tổ chức ISO thành lập năm 1947 Trước Chiến tranh giới thứ hai, tiêu chuẩn toàn giới có phạm vi quốc gia, thường thiết lập quan tiêu chuẩn quốc gia phủ tài trợ Các tiêu chuẩn phát triển để phục vụ nhu cầu cụ thể quốc gia mang lại lợi ích cho nhà cung cấp nước Tuy nhiên, tiêu chuẩn cho sản phẩm tương tự phê duyệt quan tiêu chuẩn quốc gia khác tạo khó khăn cho cơng ty tồn cầu Rào cản thương mại dẫn đến việc sản phẩm thiết kế cho thị trường bị chặn vào thị trường khác yêu cầu kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia khác Tổ chức ISO thành lập để tạo thuận lợi cho thương mại cách mở thị trường toàn cầu Hiện nay, định hướng hoạt động tổ chức phát triển tiêu chuẩn toàn cầu Nhiều tổ chức xây dựng tiêu chuẩn quốc gia phát triển thành tổ chức quốc tế Một thập kỷ trước, 80% hoạt động tiêu chuẩn hóa quan tiêu chuẩn châu Âu tập Global Harmonization of Standards, http://www.okstate.edu/indengr/step/WEBFILES/Papers/ Global_Harm_body.htm Sản xuất thông minh cách mạng công nghiệp 4.0 120 trung vào công việc quốc gia, phần lại liên quan đến nỗ lực phát triển quốc tế Ngày nay, tỷ lệ đảo ngược: 80% công việc tiêu chuẩn xây dựng tiêu chuẩn quốc tế, khu vực1 Khi chồng chéo tồn tổ chức tiêu chuẩn xảy ra, có tổ chức xây dựng tiêu chuẩn chịu trách nhiệm trung gian để hài hòa khác biệt Các tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế, khu vực thường thành lập ủy ban/nhóm cơng tác làm việc chung Có thể nói, thời đại sản xuất thơng minh địi hỏi mức độ hài hòa tiêu chuẩn cao để nhà sản xuất kịp thời nắm bắt công nghệ thông tin truyền thơng mới, phục vụ thị trường tồn cầu, qua thúc đẩy phát triển nhanh chóng thiết kế sản phẩm cơng nghệ mới, hình thành mơ hình kinh doanh sáng tạo thời đại cách mạng công nghiệp 4.0 3.3 Cơ hội Hầu hết tiêu chuẩn cho sản xuất tạo 30 năm qua đạt thành tựu định, đóng góp cho phát triển kinh tế xã hội quốc gia; nhiên, để thúc đẩy sản xuất thông minh, việc sửa đổi tiêu chuẩn hành xây dựng tiêu chuẩn cần thiết Sản xuất thông minh yêu cầu thay mơ hình hệ thống sản xuất truyền thống (dựa mơ hình kiểm sốt phân cấp thành mơ hình dựa dịch vụ sản xuất phân tán) Sự thay đổi mơ hình việc sử dụng thiết bị thông minh để truy cập dịch vụ mạng, phân tích thơng minh cấp độ; phân tích dự đốn cho phép điều khiển linh hoạt; cơng nghệ điện tốn đám mây cho phép ảo hóa chức kỹ thuật điều khiển cấp độ http://www.standardslearn.org/ Chương - Tiêu chuẩn với vai trò tảng kết nối 121 Hình 3.6: Hệ sinh thái sản xuất thông minh định hướng dịch vụ (Tháp sản xuất trạng thái phân tán) Nguồn: Tác giả xây dựng sở: Y Lu, K C Morris, and S Frechette, “Current Standards Landscape for SmartManufacturing Systems,” National Institute of Standards and Technology, 2016 Mơ hình định hướng dịch vụ (new service - oriented paradigm) giúp hệ sinh thái sản xuất thơng minh thành hệ thống tích hợp kết nối đầy đủ (xem Hình 3.6) Tất chức sản xuất dọc theo ba chiều tháp sản xuất ảo hóa lưu trữ dạng dịch vụ 3.4 Thách thức Các tiêu chuẩn sản xuất không đủ cho hệ sinh thái sản xuất thông minh định hướng dịch vụ Vì vậy, thời gian 122 Sản xuất thơng minh cách mạng công nghiệp 4.0 tới, số lĩnh vực cần hỗ trợ xây dựng tiêu chuẩn bao gồm: an ninh mạng (Cybersecurity), mạng lưới nhà máy (Factory Networking), tích hợp chuỗi cung ứng (Supply Chain Integration) chuyển liệu từ cấp nhà máy đến cấp doanh nghiệp (Data transfer from factory floor to enterprise level) Sự gia tăng khả tự động hóa sản xuất thông minh mang đến nhu cầu loại giao diện để người tương tác với máy móc Dữ liệu máy móc người kiểm sốt thơng qua hệ thống bảng điều khiển trực tiếp Do đó, tiêu chuẩn để tối ưu hóa giao diện bảng điều khiển lĩnh vực cần quan tiêu chuẩn nghiên cứu xây dựng ISA thành lập ủy ban giao diện người máy (HMI) để thiết lập tiêu chuẩn, khuyến nghị thực hành cung cấp báo cáo kỹ thuật liên quan đến HMI ứng dụng sản xuất thơng minh Ngồi ra, thiết kế hệ thống sản xuất thông minh, liệu vận hành từ sản xuất cần thiết để tạo thiết kế xây dựng kế hoạch triển khai tốt hơn, nhanh Mặc dù lĩnh vực nghiên cứu, chưa có tiêu chuẩn đánh giá khả hệ thống sản xuất kết nối kết tạo với hoạt động vòng đời hệ thống sản xuất Để quản lý vòng đời sản phẩm, AMP 2.0 khuyến nghị việc thu thập, lưu trữ, trực quan hóa, tìm kiếm chia sẻ liệu, bao gồm liệu thống kê liệu thực tế theo vịng đời sản phẩm thơng qua chuỗi cung ứng Sự phát triển tiêu chuẩn cho phép chuỗi cung ứng linh hoạt tái sử dụng thiết kế sản phẩm Dữ liệu vòng đời sản phẩm kết hợp với liệu từ quy trình sản xuất cho phép phân tích nâng cao quy trình, dẫn đến cải tiến quy trình suất, chất lượng tính bền vững Chương - Tiêu chuẩn với vai trò tảng kết nối 123 Một tầm nhìn sản xuất thông minh sản phẩm mang liệu lịch sử cách thức, thời gian địa điểm mà sản phẩm sản xuất Viện MTConnect bắt đầu hoạt động tiêu chuẩn cho phép truy xuất nguồn gốc sản phẩm sản xuất thông minh Công nghệ tiêu chuẩn cho liệu lớn điện toán đám mây cho phép nhiều phương pháp phân tích nâng cao chức khác cung cấp sở dịch vụ, qua dễ tiếp cận, nắm bắt thơng tin với nhà sản xuất ... vị sản xuất) , mà tối ưu hóa theo mạng lưới nhiều đơn vị sản xuất hệ thống Sản xuất thông minh cách mạng công nghiệp 4.0 12 Đây coi cách mạng sản xuất Sản xuất thông minh giải pháp giúp doanh nghiệp. .. gian mạng đối tượng sản xuất, mở nhiều hội, thị trường cho doanh nghiệp cách mạng công nghiệp 4.0 48 Sản xuất thông minh cách mạng công nghiệp 4.0 Các trụ cột sản xuất thông minh Về bản, sản xuất. .. CỦA SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG HÓA TRONG CÁCH MẠNG CƠNG NGHIỆP 4.0 27 Sản xuất thơng minh 1. 1 Sản xuất thơng minh gì? 1. 2 Một số đặc điểm sản xuất thơng minh Nguồn gốc sản xuất thông minh Sản xuất thông