Ứng dụng công nghệ IoT trong ngành công nghiệp sản xuất

Ứng dụng công nghệ IoT trong hoạt động sản xuất giúp doanh nghiệp giảm thiểu chi phí vận hành, nâng cao hiệu suất và năng suất lao động, từ đó, đáp ứng đúng nhu cầu khách hàng và mở ra cơ hội kinh doanh mới cho doanh nghiệp.

Trong nửa đầu khởi động của cuộc cách mạng kỹ thuật số, máy móc đã được sử dụng nhằm mục đích kết nối giữa con người với con người, giúp đáp ứng và tăng cường nhu cầu chia sẻ ý tưởng, kinh nghiệm, ký ức trên phạm vi không chỉ trong doanh nghiệp mà vượt ra ngoài khu vực, đến toàn thế giới.

Ở nửa sau của cuộc cách mạng, việc kết nối không chỉ dừng lại giữa con người với nhau, mà được mở rộng sang kết nối giữa các máy móc với nhau. Điều này được thực hiện thông qua việc nhúng các cảm biến và chip vào các vật thể vật lý, kết nối với đám mây (Cloud), nhờ đó, giúp tự động hoá việc tạo ra và phân phối sản phẩm.

Cùng với sự phát triển vượt bậc của công nghệ, số lượng thiết bị kết nối IoT trên toàn thế giới vào năm 2020 ước đạt 8,74 tỷ thiết bị và dự kiến tăng lên gần gấp đôi (16,44 tỷ thiết bị) vào năm 2025 ⁽¹⁾, trong đó, cứ một phút lại có 152.200 thiết bị được kết nối với Internet ⁽²⁾.

Ứng dụng của công nghệ IoT trong hoạt động sản xuất

Hầu hết giá trị ứng dụng của công nghệ IoT đến từ khả năng tối ưu hoá hoạt động, và sức mạnh định hình lại hoàn toàn mọi khía cạnh của quá trình phát triển và phân phối sản phẩm, hoàn thiện chuỗi giá trị, từ sản xuất tại nhà máy cho đến khâu phân phối bán hàng, bao gồm: quản lý cơ sở vật chất và tài sản, bảo mật và vận hành, logistics và dịch vụ khách hàng.

Cụ thể, trong ngành sản xuất công nghiệp, các ứng dụng mà công nghệ IoT mang lại trải dài trên chuỗi sản xuất, bao gồm:

1. Dự báo bảo trì

Thông qua việc kết nối các tiện ích có các điểm cảm biến khác nhau, về nhiệt độ, độ rung, điện áp, dòng điện, … được điều khiển bằng công nghệ IoT với các thiết bị, IFTTT (dịch vụ web trung gian thực hiện tác vụ có điều kiện), đám mây hay hệ thống kế thừa có thể thu được các loại dữ liệu cần thiết và quan trọng về bảo trì hệ thống.

Loại thông tin này cho phép dự đoán trước tình trạng hiện tại của máy móc, xác định các dấu hiệu cảnh báo, truyền cảnh báo và kích hoạt các quy trình sửa chữa tương ứng.

Bằng cách này, IoT biến bảo trì thành một hoạt động tự động với tốc độ cập nhật cao, có thể dự báo trước một thời gian dài trước khi lỗi phát sinh, giúp tiết kiệm chi phí so với các biện pháp phòng ngừa truyền thống.

Việc thu nhận dữ liệu hợp lệ từ máy móc giúp các nhà quản lý có thể lập kế hoạch hoạt động bảo trì kỹ lưỡng, duy trì hệ thống vận hành liên tục khi công nhân đang thực hiện các hoạt động sản xuất và đảm bảo máy móc luôn hoạt động với công suất tối ưu nhất.

Ứng dụng IoT có thể giúp kéo dài tuổi thọ thiết bị, góp phần bảo đảm an toàn cho nhà máy và giảm thiểu rủi ro tai nạn ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường.

Theo một nghiên cứu của Deloitte, việc bảo trì dự đoán có thể giảm thời gian cần thiết để lập kế hoạch bảo trì từ 20-50%, tăng thời gian hoạt động và tính khả dụng của thiết bị thêm 10-20% và giảm chi phí bảo trì tổng thể tới 5-10% ⁽⁴⁾.

2. Điều khiển sản xuất từ xa

Việc phân bổ lại các tài nguyên tính toán của công ty vào một đám mây tuỳ chỉnh hoặc kết nối thiết bị với một trong các mô hình phổ biến như BAAS (Backend-as-a-service) hoặc PAAS (Platform-as-a-service) có thể giúp thu nhận và phân tích các tập dữ liệu quy mô lớn, cần thiết cho việc giám sát các thiết bị hiện trường khác nhau như công tắc, van và các yếu tố chỉ dẫn khác.

Nhờ vào IoT, dữ liệu này được truyền đến hệ thống tự động hoá công nghiệp để đảm bảo kiểm soát tổng thể máy móc trong quá trình sản xuất.

Các ngành công nghiệp viễn thông, dầu khí cũng như sản xuất điện đã ứng dụng rất nhiều từ việc tích hợp các thiết bị IoT vào các hệ thống điều khiển từ xa. Tính năng nổi bật nhất của ứng dụng này là sự giám sát tập trung máy móc trong quá trình sản xuất.

Thông tin thu được thông qua điều khiển từ xa cung cấp cái nhìn sâu sắc và nhanh hơn về lĩnh vực sản xuất thực tế, giúp hỗ trợ nhân viên trong việc phân tích dữ liệu doanh nghiệp. Điều này khiến cho IoT trở thành một công cụ cốt lõi trong việc đảm bảo sản xuất tự động an toàn, giám sát công nhân, theo dõi vị trí nhân sự.

3. Quản lý tài sản

Ngày càng nhiều doanh nghiệp sản xuất có xu hướng thực hiện quản lý tài sản bằng cách kết hợp công nghệ IoT với các ứng dụng di động và website, giúp thu nhận các thông tin về tài sản theo thời gian thực, để đưa ra quyết định hợp lý.

Nhiệm vụ chính của việc theo dõi nằm ở việc giám sát các tài sản quan trọng trong nhà máy, như máy móc thiết bị, các thành phần của chuỗi cung ứng (nguyên vật liệu và thành phẩm) nhằm hỗ trợ tối ưu hoá khâu vận hành logistics, đảm bảo việc tối ưu trữ lượng hàng trong kho, phát hiện ra các hành vi trộm cắp và vi phạm.

Theo dõi tài sản dựa trên IoT giúp các nhà sản xuất tính toán việc sử dụng các thiết bị di động và đưa ra các biện pháp để rút ngắn thời gian nhàn rỗi, nâng cao hiệu quả sử dụng.

4. Quản lý logistics

Các doanh nghiệp phụ thuộc nhiều vào vận tải cũng có thể thu được lợi ích từ việc kết nối các thiết bị IoT giữa các thiết bị và hệ thống khác nhau. IoT có thể giúp các nhà sản xuất quản lý đội xe bằng cách tối ưu hoá các chi phí quản lý sửa chữa xe cộ và giám sát chặt chẽ chi phí nhiên liệu, tạo ra những lộ trình hợp lý và phương thức giao hàng thông minh, nhằm nâng cao hiệu suất công việc.

Ngoài ra, dựa vào các dữ liệu thu được từ quá trình quản lý kho hàng và các quy trình xuất nhập kho, các nhà quản lý có thể cải thiện trình độ nhân viên, cải tiến quy trình làm việc nhằm giảm thiểu các thiệt hại và tối ưu hoá quy trình.

5. Ứng dụng vào công nghệ bản sao số (Digital Twin)

Một bản sao số đại diện cho một quy trình sản xuất, sản phẩm hoặc dịch vụ được sản xuất nhờ công nghệ IoT, máy học và trí tuệ nhân tạo.

Một bản sao số của một vật thể thực tế được tạo ra từ các luồng dữ liệu thu thập được từ các cảm biến gắn trong vật thể đó, là hình ảnh phản chiếu song song của vật thể theo thời gian thực và đôi khi cả hình ảnh quá khứ.

Bản sao số đóng vai trò quan trọng trong ngành sản xuất, hỗ trợ sự tương tác giữa con người và máy móc, giúp người dùng dễ dàng nắm bắt những gì đang diễn ra bên trong các thiết bị đang vận hành, chia sẻ thông tin, nhằm thúc đẩy sự cộng tác.

Bản sao số giúp tăng hiệu quả quản lý dữ liệu, bằng cách loại bỏ những thông tin không quan trọng và xử lý những thông tin cơ bản, để giúp đơn giản hoá quy trình, tạo ra chuẩn mực của trạng thái vận hành tối ưu, từ đó, xác định các vấn đề trong tương lai, giúp cho việc dự đoán bảo trì.

Lợi ích cho doanh nghiệp khi ứng dụng IoT vào hoạt động sản xuất

Ứng dụng công nghệ IoT trong ngành sản xuất công nghiệp là cần thiết, giúp doanh nghiệp, đặc biệt là các doanh nghiệp vừa và nhỏ có thể đạt được ưu thế trong quá trình phát triển của mình, nhằm cải thiện mọi mặt trong quá trình vận hành doanh nghiệp. Lợi ích mà IoT mang lại thể hiện rõ nét về mặt hiệu quả kinh doanh như sau:

1. Giảm thiểu chi phí

Ứng dụng IoT vào trong nhà máy giúp quản lý thiết bị máy móc hiệu quả. Chi phí bảo trì máy móc có thể được tác động một cách tích cực nhờ vào việc kiểm soát chặt chẽ với các cảm biến IoT, nhằm đảm bảo cho thiết bị hoạt động ở hiệu suất tốt nhất, nắm bắt kịp thời các vấn đề, lỗi phát sinh trong quá trình vận hành trước khi chúng phát sinh ảnh hưởng đến hoạt động của nhân viên, giúp tiết kiệm các chi phí sửa chữa lớn.

Ngoài ra, việc ứng dụng công nghệ IoT còn giúp giảm thiểu chi phí nhân công lao động, khi hiệu quả quy trình được cải thiện. 83% các doanh nghiệp chứng thực việc nâng cao hiệu suất nhờ ứng dụng công nghệ IoT (2).

Một ví dụ có thể kể đến là Amazon – gã khổng lồ bán lẻ trực tuyến, nổi tiếng với việc áp dụng công nghệ mới vào trong quá trình vận hành doanh nghiệp. Amazon quản lý kho hàng của mình bằng công nghệ Kiva, sử dụng robot định vị các kệ sản phẩm và mang chúng đến tay nhân viên thay vì để nhân viên tự lên kệ và tìm kiếm sản phẩm. Các robot này đã giúp Amazon cắt giảm 20% chi phí hoạt động vào năm 2014 ⁽⁵⁾.

2. Nâng cao hiệu suất và năng suất

Để thu được lợi ích giúp tăng hiệu quả, doanh nghiệp có thể tận dụng sức mạnh công nghệ IoT một cách tối ưu, để cắt giảm bớt các nhiệm vụ lặp đi lặp lại. IoT còn giúp gia tăng sự kết nối và  khả năng giao tiếp giữa các phòng ban, mang lại năng suất tốt hơn trong công việc.

Theo một khảo sát thực hiện bởi Harvard Business Review, 58% các công ty đang đẩy mạnh mức độ liên kết nội bộ, thông qua việc sử dụng các thiết bị IoT ⁽⁶⁾. Dữ liệu lớn, được thu thập qua các thiết bị IoT, cũng là công cụ theo dõi hiệu quả sản xuất trong chuỗi cung ứng, giúp theo dõi các hệ thống phân phối và giám sát sản phẩm, kiểm soát hàng tồn kho nhằm đảm bảo cho nhu cầu trong tương lai.

Ví dụ cụ thể trong việc nâng cao hiệu suất và năng suất nhờ ứng dụng IoT là việc Airbus cho ra sáng kiến sản xuất kỹ thuật số mang tên gọi Nhà máy của tương lai, để hợp lý hoá hoạt động và tăng cường năng lực sản xuất, tích hợp các cảm biến vào công cụ và máy móc, đồng thời cung cấp các thiết bị đeo cho công nhân.

Các thiết bị đeo này được thiết kế để giảm lỗi và tăng cường an toàn tại nơi làm việc, cho phép cải thiện 500% năng suất và loại bỏ được hầu hết các sai sót ⁽⁵⁾.

3. Mở ra cơ hội kinh doanh

Trong khi nhiều doanh nghiệp đang cố gắng tận dụng sức mạnh số nhằm đẩy mạnh doanh thu của mình, phần lớn số còn lại đang lúng túng trong việc vạch ra một chiến lược để thực hiện điều này.

Về mặt này, ứng dụng công nghệ IoT là một yếu tố quan trọng có khả năng làm thay đổi cuộc chơi, nhờ vào ưu thế phân tích nâng cao, trí tuệ nhân tạo và mạng lưới tiện ích thông minh, sẽ giúp các doanh nghiệp ở cỡ vừa và nhỏ dễ dàng thu thập dữ liệu cần thiết mang tính hành động, giúp cung cấp các giá trị mà khách hàng của họ đang tìm kiếm.

Những phân tích thu thập được từ dữ liệu do các thiết bị IoT mang lại không chỉ được sử dụng để tạo ra mô hình kinh doanh mới mà còn định nghĩa lại hoàn toàn các ngành công nghiệp truyền thống.

Ví dụ, trong dịch vụ bảo hiểm ô tô, ứng dụng các cảm biến IoT trên xe có thể giúp theo dõi tốc độ và thói quen lái xe, nhờ đó, các công ty bảo hiểm sẽ tối ưu hoá mức phí bảo hiểm ô tô phù hợp.

4. Đáp ứng đúng nhu cầu khách hàng

Nhờ khả năng kết nối các sản phẩm và dịch vụ của thiết bị IoT nên dữ liệu thu thập được liên quan đến khách hàng ngày càng được cập nhật đầy đủ và toàn diện.

Xu hướng gia tăng ứng dụng các giải pháp mới như các nền tảng low code (cách thức thiết kế và phát triển sản phẩm với số lượng mã hóa tối thiểu, cho phép doanh nghiệp dễ dàng và nhanh chóng xây dựng các ứng dụng IoT) khiến 90% các nhà lãnh đạo công nghệ cảm thấy rằng sự linh hoạt và tốc độ của các môi trường phát triển này giúp họ cải thiện được trải nghiệm khách hàng bằng cách tận dụng các dữ liệu thu thập được từ mọi thiết bị IoT gắn liền với khách hàng ⁽⁷⁾.

Với lượng dữ liệu ngày càng lớn, chân dung khách hàng ngày càng được khắc hoạ rõ nét, về nhu cầu, thói quen khi trải nghiệm, các yếu tố xung quanh gây tác động, giúp cho việc xác định dịch vụ và sản phẩm ngày càng rõ ràng hơn. IoT còn được ứng dụng trong các phần mềm thiết kế sáng tạo, giúp tăng tốc độ đổi mới trong các sản phẩm cung cấp ra thị trường, bằng cách tạo ra nhiều lựa chọn đầu ra dựa trên một tập hợp các yêu cầu từ dữ liệu đã thu thập được.

Các nhà thiết kế có thể từ đó tinh chỉnh kết quả đầu ra nhằm tạo nên các thiết kế cao cấp hơn cho sản phẩm.