Giải thích về Internet vạn vật công nghiệp (IIoT)

Một nhà máy thông minh duy nhất có thể tạo ra khối lượng dữ liệu tương đương với một thành phố nhỏ. Luồng thông tin này được thúc đẩy bởi IoT công nghiệp. IIoT là viết tắt của Internet of Things công nghiệp, kết nối máy móc, cảm biến và con người thành một hệ thống thông minh, phản hồi nhanh. 

Không giống như các thiết lập truyền thống, nơi dữ liệu có thể được thu thập nhưng không được sử dụng, IIoT có thể biến dữ liệu đó thành những hiểu biết sâu sắc và hành động sáng suốt. Các giải pháp IIoT cho phép thu thập, phân tích và phản hồi dữ liệu theo thời gian thực. Điều này giúp các ngành công nghiệp tăng năng suất, giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động và đưa ra quyết định thông minh hơn, nhanh hơn.

Trên thực tế, nhiều ngành công nghiệp lớn đang nhanh chóng áp dụng IoT công nghiệp vào cơ sở của họ. Từ việc sử dụng IoT trong các nhà máy sản xuất và giàn khoan dầu đến bệnh viện và trang trại, chúng đang cung cấp năng lượng cho một làn sóng đổi mới mới. Các máy móc được tích hợp với IIoT có thể suy nghĩ, thích ứng và truyền đạt các vấn đề trong thời gian thực.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá IoT công nghiệp là gì và tác động của nó trên nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Chúng ta cũng sẽ xem xét kỹ hơn vai trò của thị giác máy tính trong các giải pháp IoT công nghiệp. Thị giác máy tính là một lĩnh vực con của trí tuệ nhân tạo (AI) cho phép máy móc diễn giải và hiểu dữ liệu trực quan. Hãy bắt đầu!

Industrial IoT (IIoT) là gì?

Internet vạn vật công nghiệp (IIoT) là một khuôn khổ để làm cho máy móc thông minh hơn bằng cách kết nối chúng với các cảm biến, thiết bị biên và hệ thống xử lý dữ liệu thời gian thực. Nó giống như việc cung cấp cho thiết bị nhà máy một bộ não, cho phép nó tự động thu thập, chia sẻ và phản hồi dữ liệu.

Các giải pháp IIoT, như cảm biến, thẻ RFID và bộ truyền động, được kết nối bằng một mạng lưới cho phép máy móc chia sẻ dữ liệu với nhau. Điều này cho phép các doanh nghiệp cải thiện hiệu quả, độ an toàn và độ tin cậy trong hoạt động của họ.

Ví dụ: IoT trong sản xuất. Các cảm biến IIoT đóng vai trò quan trọng trong tự động hóa băng tải bằng cách liên tục theo dõi sản lượng máy. Nếu sản lượng giảm xuống dưới mức dự kiến, hệ thống có thể phát hiện sự chậm lại và tự động cảnh báo các đội bảo trì để điều tra và giải quyết vấn đề.

Ngoài sản xuất, IIoT còn được sử dụng trong các ngành công nghiệp như năng lượng, tiện ích và lĩnh vực dầu khí. Thay vì dựa vào các máy móc cũ hoạt động biệt lập, IIoT mở khóa dữ liệu ẩn mà các hệ thống này luôn tạo ra và biến nó thành những hiểu biết có giá trị thông qua phân tích thời gian thực.

IIoT hoạt động như thế nào?

Tự động hóa công nghiệp và IoT hoạt động bằng cách sử dụng một mạng lưới các thiết bị và cảm biến thông minh liên tục giao tiếp với nhau và chia sẻ dữ liệu theo thời gian thực. Các thiết bị này có thể được gắn vào máy móc, xe cộ hoặc thiết bị trong các nhà máy, nhà kho thông minh và các môi trường công nghiệp khác.

Dữ liệu thu thập được được truyền đến một hệ thống trung tâm, có thể là trên nền tảng đám mây hoặc tại chỗ thông qua điện toán biên. Tại đó, nó được phân tích để xác định các mẫu và tạo ra thông tin chi tiết. Những thông tin chi tiết này hỗ trợ việc ra quyết định tốt hơn. Ví dụ: chúng có thể được sử dụng để phát hiện sớm các vấn đề về hiệu suất, dự đoán thời điểm máy móc cần bảo trì, tự động hóa các tác vụ thông thường và tăng cường an toàn tại nơi làm việc.

Các giải pháp IIoT thường sử dụng vòng phản hồi để điều chỉnh theo thời gian thực. Dựa trên dữ liệu nhận được, máy móc có thể tự động thay đổi các cài đặt như tốc độ hoặc nhiệt độ. Các vòng lặp này cũng có thể kích hoạt cảnh báo cho người vận hành hoặc bắt đầu các hành động tự động khi có sự cố xảy ra. Điều này giúp duy trì hiệu quả hoạt động và giảm thiểu thời gian chết.

Các công nghệ IIoT thúc đẩy sự đổi mới

Bây giờ chúng ta đã hiểu rõ hơn về Internet of Things công nghiệp là gì và cách nó hoạt động, hãy xem xét kỹ hơn các công nghệ IoT được sử dụng trong tự động hóa công nghiệp.

Đây là tổng quan nhanh về các thành phần cốt lõi:

• Điện toán biên (Edge computing): Điện toán biên có thể xử lý dữ liệu gần với nguồn của nó, chẳng hạn như cảm biến hoặc cổng cục bộ, để giảm độ trễ và cho phép phản hồi ngay lập tức. Ví dụ: nó có thể kích hoạt việc tắt một máy quá nóng trước khi xảy ra bất kỳ hư hỏng nào.

• Nền tảng đám mây: Chúng cung cấp bộ nhớ tập trung, hỗ trợ phân tích quy mô lớn và cho phép truy cập từ xa. Chúng cũng có thể tổng hợp dữ liệu từ nhiều trang web để xác định xu hướng, tối ưu hóa hiệu suất và hỗ trợ các quyết định chiến lược.

• Kết nối 5G: Công nghệ 5G có thể cung cấp khả năng giao tiếp tốc độ cao, độ trễ thấp cho hàng nghìn thiết bị được kết nối. Điều này mở đường cho tự động hóa phản hồi nhanh, robot di động và kiểm soát chất lượng theo thời gian thực.

• Cảm biến và bộ truyền động: Cảm biến thu thập dữ liệu quan trọng như nhiệt độ, áp suất và độ rung. Bộ truyền động sử dụng dữ liệu này để thực hiện các điều chỉnh vật lý. Khi phối hợp với nhau, chúng cung cấp khả năng giám sát liên tục và phản hồi tự động theo thời gian thực.

• AI và máy học (ML): Các công nghệ tiên tiến này có thể phân tích dữ liệu để phát hiện các mẫu, dự đoán lỗi và tối ưu hóa quy trình. Theo thời gian, chúng cải thiện việc ra quyết định, giảm thời gian ngừng hoạt động và nâng cao hiệu quả tổng thể.

Lợi ích của IIoT trong các ngành công nghiệp

Tiếp theo, hãy cùng tìm hiểu một số lợi ích chính của IIoT và xem chúng đang định hình lại các hoạt động trong nhiều ngành công nghiệp lớn như thế nào.

Nhiều công ty đã và đang sử dụng các giải pháp IoT công nghiệp. Trên thực tế, số lượng thiết bị IoT được kết nối trên toàn thế giới dự kiến sẽ vượt quá 31 tỷ vào năm 2030. Lý do chúng được chấp nhận và áp dụng rộng rãi như vậy là vì IIoT mang lại giá trị rõ ràng, có thể đo lường được. 

Một trong những khía cạnh quan trọng nhất của các giải pháp IIoT là kết nối chặt chẽ của chúng với khả năng hiển thị theo thời gian thực. Bằng cách liên tục thu thập và phân tích dữ liệu, các hệ thống này cung cấp cho các tổ chức cái nhìn sâu sắc tức thì về hoạt động của họ.

Một lợi ích chính khác của IIoT là nó cho phép quản lý hoạt động trơn tru hơn. Bằng cách sử dụng dữ liệu thời gian thực, máy móc và quy trình có thể được điều chỉnh ngay tại chỗ, giảm sự chậm trễ và duy trì hiệu quả. Nó cũng làm giảm chi phí bảo trì vì các vấn đề có thể được tìm thấy sớm và giải quyết nhanh chóng. 

Ngoài ra, các giải pháp IIoT cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng, giảm lãng phí và giảm nhu cầu lao động thủ công. Chúng tăng cường an toàn tại nơi làm việc bằng cách phát hiện sớm các điều kiện nguy hiểm và thực hiện hành động tự động để ngăn ngừa tai nạn.

Các trường hợp sử dụng IIoT phổ biến

IIoT đang tích cực tái định hình cách các ngành công nghiệp hoạt động ngày nay. Từ chăm sóc sức khỏe và logistics đến xây dựng và nông nghiệp, các tổ chức đang áp dụng các công nghệ IIoT để đạt được kết quả thông minh hơn, nhanh hơn và đáng tin cậy hơn.

Sản xuất năng lượng sử dụng IoT công nghiệp

Ngành năng lượng thường được liên kết với các thiết bị quy mô lớn, hạng nặng như máy khoan, nhà máy lọc dầu và giàn khoan ngoài khơi. Mặc dù các hệ thống này đã cung cấp năng lượng cho ngành trong nhiều thập kỷ, nhưng Internet of Things công nghiệp (IIoT) đang thay đổi cách chúng hoạt động ở hậu trường.

Các công ty năng lượng đang sử dụng IIoT để tăng hiệu quả và mở rộng hoạt động của họ. Nó cung cấp cho các nhà cung cấp năng lượng khả năng kiểm soát tốt hơn bằng cách cung cấp cái nhìn theo thời gian thực về những gì đang xảy ra trên thực địa. 

Vì việc thay thế toàn bộ lưới điện bằng các hệ thống thông minh không phải lúc nào cũng khả thi, IIoT có thể nâng cấp cơ sở hạ tầng hiện có mà không cần thay đổi lớn. Điều này cũng giúp dễ dàng giám sát các thiết bị ở xa, như bơm hoặc tuabin gió, để người vận hành nhà máy có thể giữ cho mọi thứ hoạt động trơn tru và sản xuất điện lâu hơn.

‍

Một ví dụ tuyệt vời về IIoT trong sản xuất năng lượng là ứng dụng của nó trong việc giám sát máy bơm điện chìm (ESP). Các máy bơm này được đặt bên trong giếng dầu để giúp di chuyển chất lỏng lên bề mặt và rất cần thiết cho việc khai thác dầu. Tuy nhiên, đôi khi chúng có thể bị hỏng mà không báo trước, gây ra sự chậm trễ và sửa chữa tốn kém.

Để ngăn chặn điều này, một nhóm các nhà nghiên cứu đã tạo ra một hệ thống gọi là framework I²OT‑EC. Nó kết hợp IoT công nghiệp với điện toán biên. Hệ thống có thể theo dõi các yếu tố như nhiệt độ và áp suất trong thời gian thực. Điều này giúp dễ dàng phát hiện sớm các vấn đề, lên lịch bảo trì trước khi xảy ra sự cố và giữ cho máy bơm hoạt động trơn tru.

Các giải pháp IIoT đang định hình lại ngành chăm sóc sức khỏe hiện đại như thế nào

IIoT trong ngành chăm sóc sức khỏe, còn được gọi là IoT y tế, đang giúp các hệ thống chăm sóc sức khỏe hiệu quả hơn và giảm căng thẳng hơn cho các chuyên gia y tế. Bằng cách kết nối các thiết bị y tế với các hệ thống trí tuệ nhân tạo, IIoT hỗ trợ việc ra quyết định tốt hơn, giảm nguy cơ sai sót của con người, cải thiện kết quả cho bệnh nhân và giúp các bệnh viện và phòng khám hoạt động trơn tru hơn.

Ví dụ: bệnh nhân có thể được theo dõi liên tục bằng các thiết bị đeo được như máy đo nhịp tim và glucose. Các thiết bị này có thể phát hiện các dấu hiệu sớm của các vấn đề sức khỏe và thậm chí gửi cảnh báo khẩn cấp cho bác sĩ trong thời gian thực. Khi các công nghệ này tiếp tục phát triển, nhiều giải pháp IIoT chuyên biệt hơn đang được phát triển để nhắm mục tiêu các nhu cầu y tế cụ thể.

Một ví dụ thú vị về thiết bị chăm sóc sức khỏe được hỗ trợ bởi IIoT như vậy là Impedimed. Đây là một thiết bị có thể phát hiện nguy cơ phù bạch huyết, một tác dụng phụ thường gặp của điều trị ung thư vú gây sưng ở cánh tay hoặc chân. 

Thiết bị IoT này trông giống như một chiếc cân. Bệnh nhân có thể đứng lên đó bằng chân trần và đặt tay lên một bệ. Nó gửi một dòng điện nhẹ qua cơ thể để đo mức chất lỏng và thành phần cơ thể. Kết quả được xử lý trong vòng chưa đầy một phút bằng phần mềm đám mây, sau đó được chia sẻ thông qua một cổng web và được thêm vào hồ sơ sức khỏe điện tử của bệnh nhân để bác sĩ có thể dễ dàng xem xét.

‍

Nông nghiệp thông minh hơn với các giải pháp IoT công nghiệp

Tương tự, IoT trong nông nghiệp có thể hỗ trợ nông dân. Sử dụng các công cụ IoT, nông dân có thể quản lý cây trồng và vật nuôi của họ tốt hơn với thông tin theo thời gian thực và độ chính xác cao hơn. Các thiết bị IoT có thể được đặt trong đất, gắn vào máy móc hoặc thậm chí được động vật đeo để theo dõi các điều kiện như nhiệt độ, độ ẩm, độ ẩm của đất, mức độ dinh dưỡng và hành vi của động vật. 

Dữ liệu thu thập được có thể được phân tích để giúp nông dân đưa ra các quyết định dựa trên dữ liệu về tưới tiêu, bón phân, kiểm soát dịch hại và quản lý trang trại tổng thể. Những thông tin chi tiết theo thời gian thực này cho phép họ sử dụng phân bón hiệu quả hơn, giảm lãng phí và lên kế hoạch các tuyến đường tốt hơn cho xe nông nghiệp. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và tài nguyên đồng thời tăng năng suất.

‍

IIoT trong sản xuất: Sản xuất thông minh hơn ở quy mô lớn

IIoT trong sản xuất liên quan đến việc sử dụng các thiết bị và cảm biến thông minh, được kết nối để thu thập dữ liệu theo thời gian thực từ máy móc và dây chuyền sản xuất. Dữ liệu này sau đó được xử lý và phân tích để thu được những hiểu biết sâu sắc giúp các nhà máy hoạt động hiệu quả hơn.

Với các giải pháp IIoT, các nhà sản xuất có thể phát hiện và khắc phục sự cố sớm, giảm thời gian ngừng hoạt động thông qua bảo trì dự đoán và quản lý hàng tồn kho hiệu quả hơn bằng cách sử dụng các cảm biến biên. Nhìn chung, kết quả là chất lượng sản phẩm tốt hơn, phản ứng nhanh hơn đối với mọi vấn đề và chi phí vận hành thấp hơn. 

Tương tự, IoT trong Công nghiệp 4.0 hỗ trợ tính linh hoạt cao hơn trong sản xuất, giúp các nhà sản xuất dễ dàng chuyển đổi giữa các loại sản phẩm hoặc tùy chỉnh đơn hàng. Nó cũng làm cho việc sản xuất hàng hóa và vật liệu trở nên nhanh nhẹn, chính xác và hiệu quả về chi phí hơn. Sử dụng IoT cho sản xuất cũng có thể đảm bảo an toàn và độ tin cậy của thiết bị.

Ví dụ: đảm bảo an toàn và độ tin cậy của thiết bị sản xuất hóa chất là rất quan trọng, đặc biệt là khi xử lý các hóa chất độc hại hoặc dễ cháy. Các phương pháp bảo trì truyền thống thường không cung cấp thông tin chi tiết theo thời gian thực. Sử dụng IIoT trong sản xuất hóa chất có thể giúp giải quyết vấn đề này. 

Điều thú vị là, một số nhà sản xuất hiện đang sử dụng IIoT cùng với thực tế tăng cường (AR) để bảo trì thiết bị. Thực tế tăng cường là một công nghệ hiển thị thông tin kỹ thuật số, chẳng hạn như hình ảnh, dữ liệu hoặc hướng dẫn, trên chế độ xem thế giới thực, thường là thông qua kính thông minh hoặc tai nghe. 

Trong thiết lập này, các cảm biến không dây và điện toán biên giám sát thiết bị theo thời gian thực và gửi dữ liệu trực tiếp đến kính AR mà các đội bảo trì đang đeo. Điều này giúp các kỹ thuật viên có thể xem dữ liệu hiệu suất trực tiếp hoặc cảnh báo ngay trước mắt, giúp họ xác định vấn đề nhanh chóng, giảm chi phí bảo trì và đưa ra quyết định nhanh hơn, sáng suốt hơn.

‍

Vai trò của thị giác máy tính trong IoT công nghiệp

Một công nghệ tiên tiến khác tạo ra sự khác biệt trong các giải pháp IoT là thị giác máy tính. Thị giác máy tính là một nhánh của trí tuệ nhân tạo, xử lý và phân tích dữ liệu trực quan. 

Đặc biệt, các mô hình thị giác máy tính như Ultralytics YOLO11 hỗ trợ nhiều tác vụ khác nhau như phát hiện đối tượng (xác định và định vị các đối tượng trong ảnh) và ước tính tư thế (xác định vị trí và hướng của người hoặc vật thể). 

Với những khả năng này, các hệ thống IoT có thể nhận diện và phản hồi thông tin trực quan trong thời gian thực. Điều này đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng như kiểm soát chất lượng trong sản xuất. 

Ví dụ: trong một cơ sở sản xuất, IIoT có thể gửi dữ liệu trực quan từ dây chuyền sản xuất đến một hệ thống Vision AI. Một computer vision model, chẳng hạn như YOLO11, sau đó phân tích hình ảnh để phát hiện các khuyết tật trong sản phẩm. Nếu mô hình xác định bất kỳ vấn đề nào, chúng có thể được gắn cờ và giải quyết nhanh chóng mà không bị chậm trễ. 

Điều này cải thiện chất lượng sản phẩm, giảm lỗi và làm cho hoạt động an toàn và hiệu quả hơn. Để đạt được kết quả nhanh hơn nữa, có thể sử dụng điện toán biên. Trong thiết lập này, dữ liệu được xử lý trực tiếp trên các thiết bị biên tại điểm thu thập, cho phép đưa ra quyết định theo thời gian thực mà không cần gửi thông tin lên đám mây và tránh các chậm trễ tiềm ẩn. 

‍

Các thách thức và cân nhắc của IIoT

Sau khi đã thấy các giải pháp IoT công nghiệp có thể mang lại lợi ích cho các ngành khác nhau như thế nào, điều quan trọng là phải xem xét kỹ hơn những thách thức có thể phát sinh khi triển khai các giải pháp này. Hiểu rõ những thách thức này là chìa khóa để khai thác tối đa các giải pháp IIoT và đảm bảo triển khai thành công. 

Dưới đây là một số hạn chế cần xem xét:

• Tích hợp với thiết bị cũ: Nhiều nhà máy vẫn dựa vào các máy móc cũ chưa bao giờ được thiết kế để hoạt động với các công nghệ dựa trên IoT. Việc tích hợp các tính năng IoT công nghiệp thông minh vào các hệ thống cũ này có thể tốn kém. Nó thường yêu cầu các bộ điều hợp hoặc bộ chuyển đổi đặc biệt để cho phép giao tiếp giữa thiết bị cũ và thiết bị mới.

• Các thách thức về an ninh mạng: Việc kết nối các máy móc cũ với internet làm phát sinh các rủi ro bảo mật mới. Vì những máy móc này ban đầu không được xây dựng với mục đích bảo mật, chúng dễ bị tấn công mạng hơn. Nhiều máy thiếu các biện pháp bảo vệ cơ bản như bảo vệ bằng mật khẩu hoặc mã hóa dữ liệu, khiến chúng trở thành mục tiêu dễ dàng cho tin tặc.

• Bảo trì các thiết bị thông minh: Mặc dù các hệ thống IIoT có thể giúp mọi thứ trở nên dễ dàng hơn, nhưng các thiết bị thông minh vẫn cần được chăm sóc thường xuyên. Các cảm biến và thiết bị khác phải được kiểm tra, cập nhật hoặc thay thế theo thời gian để mọi thứ hoạt động tốt. Nếu chúng không được bảo trì đúng cách, dữ liệu có thể trở nên không đáng tin cậy và gây ra sự cố.

• Khoảng cách kỹ năng trong lực lượng lao động: IoT công nghiệp kết hợp thiết bị truyền thống với các công nghệ kỹ thuật số tiên tiến, đòi hỏi một lực lượng lao động có sự kết hợp của cả hai bộ kỹ năng. Mặc dù một số tổ chức có thể phải đối mặt với những khoảng trống trong lĩnh vực này, nhưng nó cũng mang đến một cơ hội tuyệt vời để nâng cao kỹ năng và phát triển. Với sự đào tạo và hỗ trợ phù hợp, các nhóm có thể thích ứng thành công và tận dụng tối đa lợi ích của IIoT.

Tương lai của IIoT: Hướng tới tự động hóa thông minh

Khi Công nghiệp 4.0 tiếp tục phát triển, tự động hóa công nghiệp và IoT đang phát triển vượt ra ngoài việc chỉ đơn giản là kết nối các thiết bị khác nhau. Nó đang giúp các ngành công nghiệp trở nên tự chủ và tự động hơn, với các phương pháp như bảo trì dự đoán. Một đột phá lớn khác là việc sử dụng các bản sao kỹ thuật số, là các mô hình ảo của máy móc hoặc toàn bộ hệ thống sử dụng dữ liệu thời gian thực để dự đoán các vấn đề và tinh chỉnh hoạt động.

Khi chúng ta tiến tới các nhà máy số hóa hoàn toàn, các công nghệ như edge AI và computer vision ngày càng trở nên quan trọng hơn. Edge AI mang trí thông minh trực tiếp đến các máy móc, cho phép đưa ra quyết định nhanh hơn tại chỗ mà không cần phụ thuộc vào quyền truy cập đám mây liên tục. 

Khi kết hợp với thị giác máy tính, các nhà máy có thể theo dõi trực quan quá trình sản xuất trong thời gian thực, phát hiện lỗi ngay lập tức và ứng phó với các sự cố khi chúng xảy ra. Mức độ tự động hóa và hiểu biết sâu sắc này đang đưa các ngành công nghiệp đến gần hơn với các hoạt động thực sự thông minh và tự tối ưu hóa. 

Nói một cách đơn giản, các lĩnh vực công nghiệp đang ngày càng trở nên thông minh hơn. Sự thay đổi này cho phép mọi phần của quy trình, từ bảo trì đến kiểm soát chất lượng, được hướng dẫn bởi dữ liệu và được hỗ trợ bởi các công nghệ thông minh.

Tham gia cộng đồng và kho lưu trữ GitHub của chúng tôi để khám phá thêm về AI. Xem các trang giải pháp của chúng tôi để đọc về AI trong lĩnh vực bán lẻ và thị giác máy tính trong nông nghiệp. Khám phá các tùy chọn cấp phép của chúng tôi và bắt đầu xây dựng với thị giác máy tính ngay hôm nay!