Trong kỷ nguyên số hóa hiện đại, sự kết hợp giữa máy móc và trí thông minh nhân tạo đã mở ra một bước tiến vượt bậc trong các ngành công nghiệp, tạo nên khái niệm industrial internet of things hay IIoT. Đây không chỉ là một xu hướng mà còn là nền tảng công nghệ giúp tăng cường hiệu suất, giảm chi phí, tạo ra những giá trị mới cho các doanh nghiệp.
Với khả năng thu thập phân tích dữ liệu tức thời từ thiết bị sản xuất, IIoT đã và đang thay đổi cách mà các ngành công nghiệp truyền thống vận hành, từ sản xuất, năng lượng, đến giao thông, y tế. Vậy Industrial Internet of Things là gì? Hãy cùng @Vinh tìm hiểu về khái niệm này để thấy rõ tiềm năng cũng như những thách thức mà công nghệ này mang lại cho tương lai của các ngành công nghiệp.
Mục lục
1. Giới thiệu về Industrial Internet of Things (IIoT) là gì?
Internet of Things (IoT) là một khái niệm mô tả sự kết nối của các thiết bị thông minh qua internet để thu thập chia sẻ dữ liệu. Các thiết bị IoT có mặt trong mọi khía cạnh của đời sống từ đồng hồ thông minh, điện thoại đến các thiết bị trong nhà, hệ thống giám sát sức khỏe.
Trong khi đó, Industrial Internet of Things (IIoT) là một phân nhánh chuyên biệt của IoT tập trung vào lĩnh vực công nghiệp, nơi có nhu cầu xử lý lượng dữ liệu khổng lồ từ các hệ thống sản xuất, quản lý hạ tầng phức tạp.
Để dễ hình dung, IoT trong môi trường tiêu dùng giúp đơn giản hóa các tác vụ hàng ngày cho con người. Còn IIoT lại là công nghệ nền tảng giúp tối ưu hóa toàn bộ quy trình công nghiệp, từ sản xuất đến phân phối. Theo một báo cáo của Statista, quy mô thị trường IIoT toàn cầu dự kiến đạt hơn 1100 tỷ USD vào năm 2028, cho thấy sự gia tăng mạnh mẽ của công nghệ này trong vài năm tới.
Mặc dù cả Industrial Internet of Things (IIoT) và Internet of Things (IoT) đều xoay quanh việc kết nối thiết bị chia sẻ dữ liệu, nhưng hai khái niệm này khác nhau rõ rệt về mục đích, ứng dụng và độ phức tạp.
- IoT chủ yếu tập trung vào việc kết nối các thiết bị trong đời sống hằng ngày của người dùng, chẳng hạn như điện thoại thông minh, thiết bị đeo tay, thiết bị gia dụng thông minh. Các thiết bị IoT thường có quy mô nhỏ, chi phí thấp và không đòi hỏi yêu cầu về độ chính xác hay tính an toàn quá cao. Mục tiêu chính của IoT là cải thiện cuộc sống của người dùng, mang lại tiện ích quản lý từ xa cho các thiết bị hằng ngày.
- IIoT, ngược lại, được thiết kế để sử dụng trong các ngành công nghiệp phức tạp như sản xuất, năng lượng, giao thông, chăm sóc sức khỏe. Các thiết bị IIoT phải hoạt động trong môi trường khắc nghiệt, có độ bền cao, yêu cầu khả năng bảo mật, an toàn tuyệt đối. Đặc biệt, IIoT giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm thiểu rủi ro với các ứng dụng chuyên sâu, phức tạp hơn nhiều so với IoT thông thường. Ngoài ra, IIoT còn được tích hợp với các công nghệ phân tích dữ liệu lớn, trí tuệ nhân tạo (AI) nhằm đưa ra các dự đoán quyết định quan trọng trong quá trình sản xuất.
2. Các thành phần chính của IIoT
2.1. Thiết bị kết nối và cảm biến
Trong hệ sinh thái IIoT, cảm biến đóng vai trò trung tâm vì đây là bộ phận trực tiếp thu thập dữ liệu từ môi trường thực. Các cảm biến thường được sử dụng bao gồm cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, độ rung, ánh sáng.
Ví dụ, trong lĩnh vực sản xuất ô tô, cảm biến độ rung và áp suất được lắp trên dây chuyền sản xuất để giám sát trạng thái của máy móc, từ đó cảnh báo sớm khi có dấu hiệu hư hỏng. Theo MarketsandMarkets, thị trường cảm biến cho IIoT dự kiến đạt hơn 28 tỷ USD vào năm 2026, với tốc độ tăng trưởng hàng năm ước tính khoảng 10%.
2.2. Hạ tầng mạng
Hạ tầng mạng trong Industrial Internet of Things đóng vai trò then chốt trong việc truyền tải dữ liệu từ các thiết bị đến hệ thống quản lý. Hiện nay, các công nghệ như 5G, Wi-Fi, LPWAN (Low-Power Wide-Area Network) đang đóng vai trò chính trong việc đảm bảo tốc độ truyền tải nhanh chóng, khả năng kết nối diện rộng.
Chẳng hạn, LPWAN đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng cần truyền tải dữ liệu từ các thiết bị đặt ở khoảng cách xa, tiết kiệm năng lượng.
2.3. Nền tảng dữ liệu và điện toán đám mây
Các công ty công nghệ lớn như Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure hiện cung cấp nền tảng IIoT với các dịch vụ đám mây cho phép doanh nghiệp lưu trữ, phân tích xử lý dữ liệu thời gian thực.
Theo một báo cáo của Cisco, khoảng 94% dữ liệu IIoT sẽ được lưu trữ trên đám mây vào năm 2025, nhằm đáp ứng nhu cầu tăng cường xử lý phân tích dữ liệu.
2.4. Phân tích dữ liệu và trí tuệ nhân tạo
Phân tích dữ liệu là bước cuối cùng và cũng là quan trọng nhất trong hệ sinh thái IIoT, bởi đây là bước giúp các doanh nghiệp rút ra các kết luận, dự đoán để tối ưu hóa quy trình. Trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (machine learning) ngày càng đóng vai trò quan trọng trong phân tích dữ liệu IIoT.
Với khả năng dự đoán dựa trên dữ liệu quá khứ hiện tại, AI giúp doanh nghiệp dự báo xu hướng, đưa ra quyết định kịp thời, từ đó tăng khả năng cạnh tranh trên thị trường.
3. Ứng dụng của industrial internet of things trong các ngành công nghiệp
3.1. Công nghiệp sản xuất và tự động hóa
Industrial Internet of Things đóng vai trò quan trọng trong ngành sản xuất nhờ khả năng giám sát thiết bị theo thời gian thực, phân tích dữ liệu để dự đoán sự cố, tối ưu hóa dây chuyền sản xuất. Các hệ thống IIoT có thể giám sát các yếu tố như nhiệt độ, độ rung, áp suất của máy móc để phát hiện bất kỳ dấu hiệu bất thường nào.
Ví dụ: General Electric (GE) là một trong những công ty tiên phong áp dụng IIoT trong sản xuất thông qua nền tảng Predix của mình. Các thiết bị trong nhà máy của GE được gắn cảm biến và kết nối với nền tảng đám mây để thu thập phân tích dữ liệu. Khi một máy phát điện có dấu hiệu hao mòn hoặc vận hành kém, hệ thống sẽ cảnh báo đội ngũ kỹ thuật để họ thực hiện bảo trì kịp thời. Nhờ vậy, thời gian ngừng hoạt động của máy móc giảm đáng kể, đồng thời tăng hiệu quả sản xuất. Theo báo cáo của GE, họ đã giảm 20% chi phí bảo trì, tăng năng suất lên 10% nhờ ứng dụng IIoT.
3.2. Công nghiệp năng lượng
Trong lĩnh vực năng lượng, IIoT giúp các công ty giám sát tối ưu hóa mạng lưới điện từ sản xuất đến phân phối. Các cảm biến IIoT có thể theo dõi tình trạng của đường dây điện, biến áp, thiết bị năng lượng để giảm thiểu tình trạng mất điện nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.
Ví dụ: Công ty Enel Green Power đã triển khai IIoT tại các trang trại năng lượng tái tạo của mình. Các cảm biến IIoT được gắn trên các tấm pin mặt trời và turbine gió để giám sát hiệu suất, tình trạng của từng thiết bị. Khi một thiết bị bị giảm hiệu suất hoặc gặp sự cố, hệ thống sẽ tự động cảnh báo để nhóm kỹ thuật can thiệp kịp thời. Điều này giúp Enel tiết kiệm chi phí bảo trì, tối ưu hóa hiệu quả sản xuất năng lượng lên tới 15%, nhờ việc chủ động trong công tác bảo trì và điều chỉnh hoạt động.
3.3. Nông nghiệp thông minh
Industrial Internet of Things còn có vai trò quan trọng trong nông nghiệp, đặc biệt là trong việc cải thiện năng suất và sử dụng tài nguyên hiệu quả. Các hệ thống IIoT trong nông nghiệp sử dụng cảm biến để giám sát độ ẩm của đất, điều kiện thời tiết, lượng ánh sáng, từ đó giúp nông dân điều chỉnh tưới nước, bón phân chính xác hơn.
Ví dụ: Tập đoàn John Deere đã phát triển các thiết bị nông nghiệp thông minh tích hợp IIoT, cho phép người nông dân giám sát tình trạng đất, điều kiện cây trồng, sử dụng nước. Các máy móc như máy kéo, máy gieo hạt được kết nối với hệ thống đám mây để tự động điều chỉnh độ sâu của hạt giống, lượng phân bón theo điều kiện đất. Kết quả là năng suất cây trồng tăng trung bình 20%, đồng thời giảm lượng nước phân bón sử dụng, mang lại lợi ích kinh tế và bảo vệ môi trường.
3.4. Ngành giao thông vận tải logistics
Trong ngành giao thông vận tải logistics, IIoT giúp tối ưu hóa quản lý đội xe giám sát hàng hóa đảm bảo an toàn vận hành. Các cảm biến gắn trên phương tiện vận chuyển giúp theo dõi vị trí, trạng thái của phương tiện, tình trạng của hàng hóa trong suốt hành trình.
Ví dụ: UPS – công ty chuyển phát hàng hóa hàng đầu thế giới – sử dụng IIoT để theo dõi vị trí, điều kiện của xe tải trong đội xe khổng lồ của mình. Các cảm biến IIoT cho phép theo dõi hiệu suất của động cơ và phanh, từ đó chủ động lên lịch bảo trì. Hơn nữa, UPS còn tối ưu hóa lộ trình vận chuyển bằng dữ liệu IIoT để giảm quãng đường đi tiết kiệm nhiên liệu. Theo báo cáo, nhờ ứng dụng IIoT, UPS đã giảm khoảng 10 triệu gallon nhiên liệu, giảm phát thải CO2 đến 100.000 tấn mỗi năm.
3.5. Y tế chăm sóc sức khỏe
IIoT cũng đã thay đổi cách chăm sóc sức khỏe y tế nhờ khả năng giám sát tình trạng bệnh nhân từ xa, quản lý các thiết bị y tế thông minh. Các thiết bị y tế được gắn cảm biến, kết nối mạng giúp theo dõi liên tục các chỉ số sức khỏe quan trọng như nhịp tim, huyết áp, mức oxy trong máu.
Ví dụ: Hệ thống HealthKit của Apple là một nền tảng sử dụng IIoT để hỗ trợ giám sát bệnh nhân từ xa. Các thiết bị đeo của bệnh nhân có thể thu thập truyền dữ liệu liên tục cho bác sĩ, giúp họ theo dõi tình trạng bệnh nhân ngay cả khi bệnh nhân không ở trong bệnh viện. Điều này đặc biệt hữu ích với những bệnh nhân mãn tính cần theo dõi dài hạn, giúp giảm tần suất nhập viện và cải thiện chất lượng sống của người bệnh. Một nghiên cứu của Mayo Clinic cho thấy việc áp dụng hệ thống giám sát từ xa giúp giảm tỷ lệ tái nhập viện đến 40%.
4. Lợi ích của IIoT
4.1 Tăng năng suất hiệu quả
Industrial Internet of Things cho phép thu thập phân tích dữ liệu liên tục, từ đó tự động hóa quy trình, tối ưu hóa hoạt động trong thời gian thực. Các thiết bị IIoT, nhờ kết nối liên tục, có thể phát hiện sự cố sớm thông báo để giảm thiểu thời gian chết của thiết bị.
Tại các nhà máy thông minh của Siemens, cảm biến IIoT được gắn trên dây chuyền sản xuất giúp theo dõi điều chỉnh các yếu tố như nhiệt độ, áp suất để đạt được điều kiện tối ưu nhất. Nhờ IIoT, năng suất tại một số nhà máy của Siemens đã tăng khoảng 30%, giúp tiết kiệm hàng triệu USD hàng năm.
4.2 Giảm chi phí
Nhờ khả năng giám sát liên tục, IIoT giúp giảm thiểu chi phí sửa chữa bảo trì. Các hệ thống này sẽ cảnh báo sớm về tình trạng của thiết bị, giúp các doanh nghiệp lên kế hoạch bảo trì chủ động và tránh được các sự cố lớn.
Ví dụ: Hãng sản xuất máy bay Boeing sử dụng IIoT để theo dõi bảo trì thiết bị từ xa. Việc phát hiện sửa chữa các vấn đề sớm đã giúp Boeing giảm chi phí bảo trì đến 25%, tăng độ an toàn hiệu quả trong sản xuất.
4.3 Cải thiện chất lượng sản phẩm
IIoT cung cấp thông tin chi tiết về quá trình sản xuất giúp giảm thiểu sai sót, tối ưu hóa chất lượng sản phẩm. Những dữ liệu thu thập từ các thiết bị IIoT giúp doanh nghiệp dễ dàng phát hiện điều chỉnh ngay khi có sai lệch trong quá trình sản xuất.
Ví dụ: Nestlé ứng dụng IIoT để giám sát toàn bộ quy trình sản xuất, từ nguyên liệu đến thành phẩm. Khi dữ liệu từ các cảm biến cho thấy độ ẩm hoặc nhiệt độ không đúng với yêu cầu, hệ thống sẽ tự động điều chỉnh. Nhờ vậy, Nestlé không chỉ nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn tối ưu hóa quy trình sản xuất.
4.4 Tăng khả năng giám sát bảo trì thiết bị
Industrial Internet of Things cung cấp khả năng giám sát từ xa liên tục, giúp doanh nghiệp có thể nắm bắt tình trạng hoạt động của thiết bị ở bất kỳ đâu và bất kỳ lúc nào. Điều này đặc biệt hữu ích với các doanh nghiệp hoạt động trong môi trường phân tán.
Ví dụ: Tại các trang trại dầu khí xa xôi, ExxonMobil sử dụng hệ thống IIoT để giám sát tình trạng của các giàn khoan dầu từ xa. Điều này giúp họ dễ dàng phát hiện xử lý kịp thời những vấn đề về thiết bị, giảm thiểu nguy cơ gián đoạn sản xuất, tăng cường hiệu quả khai thác.
5. Thách thức khi ứng dụng Industrial Internet of Things
Bảo mật dữ liệu: Một trong những thách thức lớn nhất của IIoT là bảo vệ dữ liệu, bảo mật thông tin. Các thiết bị IIoT thường kết nối trực tiếp với hệ thống sản xuất của doanh nghiệp khiến cho rủi ro bị tấn công xâm nhập mạng tăng cao. Việc bảo mật kém có thể dẫn đến mất dữ liệu và các rủi ro an ninh nghiêm trọng.
Ví dụ: Trong ngành y tế, các thiết bị IIoT có khả năng thu thập dữ liệu sức khỏe của bệnh nhân. Nếu không được bảo mật tốt, dữ liệu này có thể bị rò rỉ, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến quyền riêng tư của người dùng và uy tín của các tổ chức y tế.
Đầu tư hạ tầng ban đầu: Để triển khai IIoT, các doanh nghiệp cần phải đầu tư lớn vào hạ tầng, thiết bị, hệ thống kết nối, điều này đòi hỏi một khoản chi phí ban đầu đáng kể. Việc tích hợp IIoT vào các quy trình sản xuất truyền thống đôi khi gặp khó khăn do sự khác biệt về chuẩn giao thức và thiết bị.
Ví dụ: Một số công ty sản xuất tại Việt Nam muốn ứng dụng IIoT để tối ưu hóa hoạt động sản xuất đã phải chi hàng tỷ đồng cho việc nâng cấp hệ thống mạng, mua sắm cảm biến, đào tạo nhân viên.
Thiếu tiêu chuẩn hóa trong công nghệ IIoT: Hiện nay, IIoT chưa có một bộ tiêu chuẩn quốc tế chung, dẫn đến khó khăn trong việc tích hợp giữa các hệ thống IIoT khác nhau. Điều này gây ra sự phức tạp, chi phí cao trong việc thiết lập, bảo trì các hệ thống IIoT.
Ví dụ: Một công ty vận tải sử dụng các thiết bị IIoT từ nhiều nhà cung cấp khác nhau. Do không có sự thống nhất trong giao thức kết nối và truyền dữ liệu, công ty này gặp khó khăn khi tích hợp các thiết bị vào một hệ thống quản lý chung.
Industrial Internet of Things đã mở ra một chương mới cho các ngành công nghiệp giúp doanh nghiệp nâng cao hiệu suất và tối ưu hóa quy trình. Tuy nhiên, để ứng dụng IIoT thành công, doanh nghiệp phải vượt qua các rào cản về bảo mật, chi phí đầu tư và tiêu chuẩn công nghệ. Với những tiến bộ không ngừng trong công nghệ AI, mạng 5G, bảo mật dữ liệu, tương lai của IIoT hứa hẹn mang lại những thay đổi tích cực toàn diện. Các doanh nghiệp nào biết nắm bắt triển khai IIoT một cách hiệu quả sẽ không chỉ tối ưu hóa năng suất mà còn sớm giành lợi thế cạnh tranh trên thị trường. Theo dõi các tin tức công nghệ số khác trên trang tin công nghệ sô congnghesoAI.
