Tự động hóa công nghiệp và kiểm soát quy trình tạo thành nền tảng công nghệ của sản xuất hiện đại, chế biến hóa chất, sản xuất năng lượng và nhiều lĩnh vực công nghiệp khác. Các hệ thống này tích hợp các thành phần phần cứng và phần mềm để giám sát, quản lý và tối ưu hóa các quy trình công nghiệp với sự can thiệp tối thiểu của con người. Sự phát triển từ kiểm soát thủ công sang các hệ thống tự động hoàn toàn thể hiện một sự thay đổi đáng kể trong hoạt động công nghiệp, được thúc đẩy bởi những tiến bộ trong bộ điều khiển logic khả trình (PLC), hệ thống điều khiển phân tán (DCS), hệ thống thu thập và giám sát dữ liệu (SCADA) và cảm biến thông minh. Sự chuyển đổi này cho phép các ngành công nghiệp đạt được năng suất cao hơn, chất lượng sản phẩm được cải thiện, an toàn được nâng cao và giảm chi phí vận hành. Sự hội tụ của công nghệ vận hành (OT) và công nghệ thông tin (IT) đã mở rộng hơn nữa các khả năng, cho phép phân tích dữ liệu theo thời gian thực, bảo trì dự đoán và các chiến lược kiểm soát thích ứng phản ứng linh hoạt với các điều kiện quy trình thay đổi.
Các hệ thống tự động hóa công nghiệp dựa vào kiến trúc phân lớp bao gồm các thiết bị cấp trường, hệ thống điều khiển và nền tảng quản lý giám sát. Ở cấp trường, cảm biến và bộ truyền động giao tiếp trực tiếp với các quy trình vật lý, đo các biến số như nhiệt độ, áp suất, lưu lượng và mức trong khi thực hiện các lệnh điều khiển. Các thành phần cấp điều khiển bao gồm PLC và DCS, xử lý tín hiệu đầu vào từ cảm biến và thực hiện logic được lập trình sẵn để duy trì các biến số quy trình trong các điểm đặt đã chỉ định. Các hệ thống này cung cấp các khả năng kiểm soát thời gian thực mạnh mẽ, cần thiết cho các quy trình liên tục và theo lô. Các hệ thống cấp giám sát, chẳng hạn như SCADA và giao diện người-máy (HMI), cho phép người vận hành giám sát các quy trình, điều chỉnh các điểm đặt và phản hồi các cảnh báo. Các hệ thống hiện đại ngày càng kết hợp các công nghệ Internet of Things công nghiệp (IIoT), tạo điều kiện trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị và các hệ thống cấp doanh nghiệp thông qua các giao thức truyền thông tiêu chuẩn hóa như OPC UA, PROFINET và Modbus. Sự tích hợp này cho phép các chức năng nâng cao như giám sát từ xa, phân tích dữ liệu và các giải pháp điều khiển dựa trên đám mây.
Các hệ thống tự động hóa công nghiệp và kiểm soát quy trình được triển khai trên nhiều lĩnh vực khác nhau, mỗi lĩnh vực có các yêu cầu và phương pháp triển khai riêng. Trong sản xuất, các dây chuyền sản xuất tự động sử dụng robot và hệ thống điều khiển để thực hiện các tác vụ như lắp ráp, hàn và đóng gói với độ chính xác và hiệu quả cao. Ngành dầu khí sử dụng DCS và hệ thống thiết bị an toàn (SIS) để quản lý các quy trình lọc dầu, đảm bảo hoạt động an toàn trong môi trường nguy hiểm đồng thời tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng và thông lượng. Các nhà máy hóa chất và dược phẩm tận dụng tự động hóa để duy trì kiểm soát chặt chẽ các thông số phản ứng, đảm bảo tính nhất quán của sản phẩm và tuân thủ các tiêu chuẩn quy định. Chế biến thực phẩm và đồ uống sử dụng tự động hóa để theo dõi lô, kiểm soát chất lượng và tuân thủ các quy định về vệ sinh thông qua các hệ thống làm sạch tại chỗ (CIP) tự động. Các cơ sở xử lý nước triển khai các hệ thống SCADA để giám sát và kiểm soát quá trình lọc, định lượng hóa chất và phân phối, đảm bảo hoạt động đáng tin cậy và tối ưu hóa tài nguyên.
Việc triển khai thành công tự động hóa công nghiệp đòi hỏi phải lập kế hoạch và thực hiện cẩn thận trên nhiều giai đoạn. Quá trình này bắt đầu bằng việc đánh giá toàn diện các quy trình hiện có, xác định các cơ hội tự động hóa và xác định các mục tiêu rõ ràng về năng suất, chất lượng và cải thiện an toàn. Việc lựa chọn công nghệ nên xem xét các yếu tố như yêu cầu quy trình, khả năng mở rộng, khả năng tích hợp và tổng chi phí sở hữu. Ngày càng có nhiều tổ chức áp dụng các tiêu chuẩn và nền tảng tự động hóa mở tạo điều kiện cho khả năng tương tác và mở rộng trong tương lai. Việc triển khai thường tuân theo một phương pháp có cấu trúc bao gồm thiết kế hệ thống, cài đặt, vận hành và xác thực. Trong giai đoạn thiết kế, các thông số kỹ thuật chức năng ghi lại các chiến lược kiểm soát, yêu cầu phần cứng và kiến trúc truyền thông. Việc cài đặt và vận hành liên quan đến thiết lập vật lý, cấu hình và thử nghiệm nghiêm ngặt để đảm bảo hoạt động đúng trong điều kiện thực tế. Các phương pháp thực hành tốt nhất bao gồm việc thực hiện các biện pháp an ninh mạng ngay từ đầu, cung cấp đào tạo toàn diện cho người vận hành và nhân viên bảo trì, đồng thời thiết lập các quy trình bảo trì và tối ưu hóa hệ thống liên tục.
Tự động hóa công nghiệp tiếp tục phát triển với một số xu hướng chính định hình hướng đi trong tương lai của nó. Việc tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (ML) cho phép phân tích dự đoán, phát hiện bất thường và các chiến lược kiểm soát thích ứng tối ưu hóa các quy trình trong thời gian thực. Công nghệ song sinh kỹ thuật số tạo ra các bản sao ảo của các hệ thống vật lý, cho phép mô phỏng, thử nghiệm và tối ưu hóa mà không làm gián đoạn các hoạt động thực tế. IoT công nghiệp và điện toán biên cho phép trí thông minh phân tán, với việc xử lý dữ liệu xảy ra gần nguồn hơn để có thời gian phản hồi nhanh hơn và giảm độ trễ. Việc áp dụng công nghệ 5G hỗ trợ kết nối không dây cho thiết bị di động và các ứng dụng giám sát từ xa, trong khi robot tiên tiến kết hợp tầm nhìn AI và khả năng cảm biến xúc giác thực hiện các tác vụ ngày càng phức tạp với quyền tự chủ lớn hơn. Các hoạt động sản xuất bền vững đang được tăng cường thông qua tự động hóa giúp tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng, giảm thiểu chất thải và hỗ trợ các nguyên tắc kinh tế tuần hoàn. Những phát triển này cùng nhau hướng tới các hoạt động công nghiệp linh hoạt, hiệu quả và linh hoạt hơn, có khả năng thích ứng với nhu cầu thị trường thay đổi và các ràng buộc về tài nguyên.
Mặc dù có những lợi ích rõ ràng, việc triển khai tự động hóa công nghiệp đặt ra một số thách thức mà các tổ chức phải giải quyết. Việc tích hợp hệ thống kế thừa thường yêu cầu các giao diện và phần mềm trung gian tùy chỉnh để kết nối các thiết bị cũ hơn với các nền tảng tự động hóa hiện đại. Rủi ro an ninh mạng tăng lên khi các hệ thống trở nên kết nối hơn, đòi hỏi các biện pháp bảo mật mạnh mẽ bao gồm phân đoạn mạng, kiểm soát truy cập và đánh giá lỗ hổng thường xuyên. Tình trạng thiếu hụt nhân sự có kỹ năng với chuyên môn về cả công nghệ vận hành và công nghệ thông tin vẫn là một rào cản đáng kể, làm nổi bật sự cần thiết của các chương trình đào tạo toàn diện và các sáng kiến chuyển giao kiến thức. Các tổ chức cũng phải xem xét cẩn thận sự cân bằng giữa tự động hóa và sự giám sát của con người, xác định các tác vụ phù hợp nhất cho từng người để tối đa hóa hiệu quả tổng thể của hệ thống. Một phương pháp triển khai theo từng giai đoạn, bắt đầu với các dự án thí điểm thể hiện giá trị trước khi mở rộng sang các triển khai rộng hơn, giúp quản lý rủi ro và xây dựng sự hỗ trợ của tổ chức cho các sáng kiến tự động hóa.
Người liên hệ: Ms. Caroline Chan
Tel: 13271919169