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 Industrial Internet of Things (IoT công nghiệp), kết nối máy móc, cảm biến và con người thành một hệ thống thông minh, nhạy bén. 

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 thông tin chi tiết có tác động 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 chết 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 các cơ sở của mình. Từ việc sử dụng IoT trong các nhà máy sản xuất và giàn khoan dầu đến bệnh viện và trang trại, chúng đang thúc đẩy một làn sóng đổi mới mới. Máy móc được tích hợp IIoT có thể suy nghĩ, thích ứng và giao tiếp các vấn đề theo thời gian thực.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu IoT công nghiệp là gì và tác động của nó đến các 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 của trí tuệ nhân tạo (AI), cho phép máy móc diễn giải và hiểu dữ liệu trực quan. Hãy cùng bắt đầu nào!

IoT công nghiệp (IIoT) là gì?

Internet vạn vật công nghiệp là một khuôn khổ giúp máy móc trở nên 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 trang bị cho thiết bị nhà máy một bộ não, cho phép chúng thu thập, chia sẻ và phản hồi dữ liệu một cách tự động.

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

Lấy IoT trong sản xuất làm ví dụ. Cảm biến IIoT đóng vai trò quan trọng trong tự động hóa băng tải bằng cách liên tục giám sát sản lượng của máy. Nếu sản lượng giảm xuống dưới mức dự kiến, hệ thống có thể phát hiện sự chậm lại và tự động cảnh báo nhóm 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 dầu khí . Thay vì dựa vào các máy móc cũ hoạt động độc lập, IIoT khai phá dữ liệu ẩn mà các hệ thống này luôn tạo ra và chuyển đổi chúng thành những thông tin chi tiết 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 mạng lưới các thiết bị và cảm biến thông minh liên tục giao tiếp với nhau và chia sẻ dữ liệu thời gian thực. Các thiết bị này có thể được gắn vào máy móc, phương tiện hoặc thiết bị trong nhà máy, kho thông minh và các môi trường công nghiệp khác.

Dữ liệu thu thập được truyền đến một hệ thống trung tâm, trên nền tảng đám mây hoặc tại chỗ thông qua điện toán biên . Tại đó, dữ liệu được phân tích để xác định các mẫu hình và tạo ra thông tin chuyên sâu. Những thông tin chuyên sâu 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 thường xuyên và tăng cường an toàn tại nơi làm việc.

Các giải pháp IIoT cũng thường sử dụng vòng phản hồi để thực hiện các 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 phản hồi này cũng có thể kích hoạt cảnh báo cho người vận hành hoặc tự động thực hiện các hành động khi có sự cố xảy ra. Điều này giúp duy trì hiệu quả hoạt động và giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động.

Công nghệ IIoT thúc đẩy đổi mới

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

Sau đây là tổng quan nhanh về các thành phần cốt lõi:

• Điện toán biên: Điện toán biên có thể xử lý dữ liệu gần nguồn, 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 tắt máy khi máy quá nhiệt trước khi xảy ra bất kỳ hư hỏng nào.

• Nền tảng đám mây: Cung cấp lưu trữ tập trung, hỗ trợ phân tích quy mô lớn và cho phép truy cập từ xa. Nền tảng đám mây cũng có thể tổng hợp dữ liệu từ nhiều địa điểm 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 kết nối tốc độ cao, độ trễ thấp cho hàng ngàn 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 hoạt động cùng nhau, chúng cung cấp khả năng giám sát liên tục và phản hồi tự động theo thời gian thực.

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

Lợi ích của IIoT trong các ngành công nghiệp

Tiếp theo, chúng ta hãy cùng tìm hiểu một số lợi ích chính của IIoT và xem chúng đang định nghĩa lại 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 là vì IIoT mang lại giá trị rõ ràng và có thể đo lường được. 

Một trong những khía cạnh quan trọng nhất của giải pháp IIoT là khả năng kết nối chặt chẽ 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 cho phép quản lý vận hành 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 thiểu sự chậm trễ và duy trì hiệu suất. Nó cũng giúp giảm chi phí bảo trì vì các vấn đề có thể được phát hiện sớm và xử lý nhanh chóng. 

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

Các trường hợp sử dụng IIoT phổ biến

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

Sản xuất năng lượng bằng IoT công nghiệp

Ngành năng lượng thường gắn liền với các thiết bị công suất lớn, hạng nặng như máy khoan, nhà máy lọc dầu và giàn khoan ngoài khơi. Mặc dù các hệ thống này đã hỗ trợ ngành công nghiệp này trong nhiều thập kỷ, nhưng Internet vạn vật công nghiệp (IIoT) đang thay đổi cách thức vận hành của chúng ở hậu trường.

Các công ty năng lượng đang sử dụng IIoT để tăng hiệu quả và mở rộng hoạt động. Công nghệ này giúp các nhà cung cấp năng lượng kiểm soát tốt hơn bằng cách cung cấp góc nhìn thời gian thực về những gì đang diễn ra trên thực địa. 

Do việc thay thế toàn bộ lưới điện bằng 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 việc giám sát các thiết bị từ xa, chẳng hạn như máy bơm giếng khoan hoặc tua-bin gió, trở nên dễ dàng hơn, nhờ đó người vận hành nhà máy có thể duy trì mọi thứ hoạt động trơn tru và sản xuất điện lâu hơn.

‍

Một ví dụ điển hình về IIoT trong sản xuất năng lượng là ứng dụng của nó trong việc giám sát các máy bơm điện chìm (ESP). Những máy bơm này được đặt bên trong các giếng dầu để giúp vận chuyển chất lỏng lên bề mặt và rất cần thiết cho việc khai thác dầu. Tuy nhiên, đôi khi chúng có thể bị hỏng đột ngột, gây ra sự chậm trễ và chi phí sửa chữa tốn kém.

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

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 hệ thống chăm sóc sức khỏe hiệu quả hơn và giảm bớt căng thẳng cho các chuyên gia y tế. Bằng cách kết nối các thiết bị y tế với hệ thống trí tuệ nhân tạo, IIoT hỗ trợ việc ra quyết định tốt hơn, giảm thiểu rủi ro sai sót của con người, cải thiện kết quả điều trị cho bệnh nhân và giúp 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 đường huyết. Các thiết bị này có thể phát hiện sớm các dấu hiệu của vấn đề sức khỏe và thậm chí gửi cảnh báo khẩn cấp đến bác sĩ theo thời gian thực. Khi các công nghệ này tiếp tục phát triển, các giải pháp IIoT chuyên biệt hơn đang được phát triển để đáp ứng các nhu cầu y tế cụ thể.

Một ví dụ thú vị về thiết bị chăm sóc sức khỏe được hỗ trợ bởi IIoT là Impedimed. Đây là 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 tay hoặc chân. 

Thiết bị IoT này trông giống như một chiếc cân. Bệnh nhân có thể đứng chân trần và đặt tay lên bệ cân. Thiết bị truyền 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 qua cổng thông tin 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 tốt hơn với thông tin 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 trên người để theo dõi các điều kiện như nhiệt độ, độ ẩm, độ ẩm 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 quyết định dựa trên dữ liệu về tưới nước, bón phân, kiểm soát sâu bệnh và quản lý trang trại nói chung. Những thông tin chi tiết theo thời gian thực này cho phép họ sử dụng phân bón hiệu quả hơn, giảm thiểu chất thải và lập kế hoạch tuyến đường tốt hơn cho các phương tiện 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

IoT công nghiệp trong sản xuất bao gồm việc sử dụng các thiết bị và cảm biến thông minh được kết nối để thu thập dữ liệu thời gian thực từ máy móc và dây chuyền sản xuất. Dữ liệu này sau đó được xử lý và phân tích để thu thập thông tin chi tiết, giúp nhà máy vận hành hiệu quả hơn.

Với các giải pháp IIoT, 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 cảm biến biên. Nhìn chung, kết quả mang lại là chất lượng sản phẩm tốt hơn, phản hồi nhanh hơn với mọi sự cố và giảm chi phí vận hành. 

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

Ví dụ, việc 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 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. Việc 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 công nghệ hiển thị thông tin kỹ thuật số, chẳng hạn như hình ảnh, dữ liệu hoặc hướng dẫn, trên chế độ xem thực tế, thường 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 thực tế tăng cường (AR) do đội ngũ bảo trì đeo. Điều này cho phép kỹ thuật viên xem dữ liệu hiệu suất trực tiếp hoặc cảnh báo ngay trước mắt, giúp họ xác định sự cố nhanh chóng, giảm chi phí bảo trì và đưa ra quyết định nhanh chóng và sáng suốt hơn.

‍

Vai trò của thị giác máy tính trong IoT công nghiệp

Một công nghệ tiên tiến khác tạo nên 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 hình ảnh. 

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 đối tượng trong hình ảnh) và ước tính tư thế (xác định vị trí và hướng của người hoặc vật). 

Với những khả năng này, hệ thống IoT có thể nhận dạng và phản hồi thông tin trực quan theo 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 hình ảnh từ dây chuyền sản xuất đến hệ thống Vision AI. Sau đó, một mô hình thị giác máy tính , chẳng hạn như YOLO11, sẽ phân tích hình ảnh để phát hiện lỗi sản phẩm. Nếu phát hiện bất kỳ vấn đề nào, mô hình có thể nhanh chóng đánh dấu và xử lý ngay lập tức. 

Điều này cải thiện chất lượng sản phẩm, giảm thiểu lỗi và giúp vận hành an toàn và hiệu quả hơn. Để đạt được kết quả nhanh hơn nữa, điện toán biên có thể được sử dụng. 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 được sự chậm trễ tiềm ẩn. 

‍

Những thách thức và cân nhắc của IIoT

Giờ đây, khi chúng ta đã thấy các giải pháp IoT công nghiệp có thể mang lại lợi ích cho các ngành công nghiệp khác nhau, điều quan trọng là phải xem xét kỹ hơn những thách thức có thể gặp phải khi triển khai các giải pháp này. Hiểu rõ những thách thức này là chìa khóa để tận dụng tối đa các giải pháp IIoT và đảm bảo triển khai thành công. 

Sau đây là một số hạn chế cần cân nhắc:

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

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

• Bảo trì thiết bị thông minh: Mặc dù hệ thống IIoT có thể giúp mọi việc dễ dàng hơn, nhưng các thiết bị thông minh vẫn cần được bảo trì thường xuyên. Cảm biến và các thiết bị khác cần được kiểm tra, cập nhật hoặc thay thế định kỳ để đảm bảo mọi thứ hoạt động tốt. Nếu 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 công nghệ số tiên tiến, đòi hỏi lực lượng lao động có sự kết hợp của cả hai bộ kỹ năng. Mặc dù một số tổ chức có thể gặp phải khoảng cách trong lĩnh vực này, nhưng nó cũng mang đến cơ hội tuyệt vời để nâng cao kỹ năng và phát triển. Với 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 phạm vi kết nối các thiết bị đơn thuần. Nó giúp các ngành công nghiệp trở nên tự chủ và tự động hóa hơn, với các phương pháp như bảo trì dự đoán. Một bước đột phá lớn khác là việc sử dụng bản sao số, là 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 hướng tới các nhà máy được số hóa hoàn toàn, các công nghệ như AI biên và thị giác máy tính ngày càng trở nên quan trọng hơn. AI biên mang trí tuệ nhân tạo trực tiếp đến máy móc, cho phép 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 giám sát sản xuất trực quan theo thời gian thực, phát hiện lỗi ngay lập tức và phản hồi ngay 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 ngành công nghiệp đang ngày càng trở nên thông minh hơn. Sự chuyển dịch này cho phép mọi khâu của quy trình, từ bảo trì đến kiểm soát chất lượng, được dẫn dắt bởi dữ liệu và được hỗ trợ bởi 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 tìm hiểu về AI trong 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!