Như đã giới thiệu ở bài “Từng bước chuyển đổi sang nhà máy Thông Minh”, Kiến trúc tiếp cận nhà máy Thông Minh bao gồm 3 khối chính : Thiết bị Thông Minh kết nối internet (Smart Sensors), Hệ sinh thái tích hợp liền mạch : MDM-ERP-PLM-MES-SCADA cùng 1 IoT Platform có tính năng Phân tích dữ liệu nâng cao.
Xem thêm : Chuyển đổi sang nhà máy thông minh như thế nào ?
Phần này không đi sâu vào Phân tích các giải pháp ERP, MES, PLM , bạn đọc có thể tìm hiểu kỹ hơn ở những mục khác trong website.Chúng chúng tôi chia sẻ 1 phần quan trọng không thể thiếu của Smart Factory là IoT platform bởi vì nếu không có nó, chúng ta sẽ thiếu đi các công cụ thu thập và xử lý dữ liệu thời gian thực cùng các ứng dụng AI, ML sau này để tạo ra 1 mô hình nhà máy tự học, tự vận hành không cần người.
IoT platform là gì ?
Để nhận được những giá trị từ Internet of Things (IoT) , chúng ta cần có một Platform để tạo và quản lý các ứng dụng, chạy phân tích và lưu trữ và bảo mật dữ liệu của bạn. Giống như một hệ điều hành cho máy tính xách tay, một Platform thực hiện rất nhiều thứ trong nền giúp cuộc sống dễ dàng hơn và ít tốn kém hơn cho các nhà phát triển, người quản lý và người dùng cuối. IoT platform là một khung phần mềm đầu – cuối. Đây là chất keo kết hợp thông tin từ các cảm biến, thiết bị, mạng và phần mềm hoạt động cùng nhau để mở khóa dữ liệu có thể thực hiện được các dự án IoT.
Một Platform IoT sẽ có các khả năng:
- quản lý thiết bị
- cho phép kết nối từ xa đến tất cả các đối tượng hoặc thiết bị có liên quan
- thu thập và quản lý dữ liệu và giúp bạn xác định quy tắc kinh doanh
- cho phép phân tích và trực quan hóa
- tích hợp với IT và Cloud Service. Platform đóng vai trò quan trọng trong hành trình phát triển giải pháp IoT cho các doanh nghiệp để tạo ra giá trị cho doanh nghiệp và khách hàng của mình.
Platform IoT là một công nghệ nhiều lớp cho phép cung cấp, quản lý và tự động hóa đơn giản các thiết bị được kết nối trong thế giới Internet of Things. IoT Platform cung cấp một tập hợp các tính năng sẵn sàng để tăng tốc độ phát triển ứng dụng cho các thiết bị được kết nối cũng như chăm sóc khả năng mở rộng và khả năng tương thích giữa các thiết bị.
Chúng ta còn 1 khái niệm là IoT Platform công nghiệp. Platform IoT công nghiệp (IIoT) đề cập đến việc ứng dụng công nghệ IoT trong các lĩnh vực công nghiệp, đặc biệt là liên quan đến thiết bị và điều khiển các cảm biến và thiết bị tham gia vào công nghệ đám mây. Gần đây, các ngành công nghiệp đã sử dụng giao tiếp giữa máy với máy (M2M) để đạt được điều khiển và tự động hóa không dây. Nhưng với sự xuất hiện của đám mây và các công nghệ thông minh (như phân tích và Máy học ), các ngành công nghiệp có thể đạt được một lớp tự động hóa mới và cùng với nó tạo ra các mô hình kinh doanh và doanh thu mới. IIoT đôi khi được gọi là làn sóng thứ tư của cuộc cách mạng công nghiệp, hay Công nghiệp 4.0.
Sau đây là một số ứng dụng phổ biến cho IIoT:
- Sản xuất thông minh
- Bảo trì phòng ngừa và dự đoán
- Lưới điện thông minh
- Những thành phố thông minh
- Kết nối và hậu cần thông minh
- Chuỗi cung ứng kỹ thuật số thông minh
Các thành phần chính của 1 IoT Platform
Ở cấp độ cao, chúng ta có thể xác định các giải pháp IoT bao gồm bốn khối chức năng chính.
Thiết bị (còn gọi là “things) là cảm biến vật lý và thiết bị truyền động. Họ đo các thông số khác nhau và chuyển chúng thành dữ liệu điện hoặc dữ liệu kỹ thuật số. Các cảm biến này được kết nối với thiết bị chủ (điển hình cho các bản nâng cấp cũ) hoặc được tích hợp vào thiết bị chủ (hiện đại). Các thiết bị này là các nút quan trọng của ứng dụng IoT và được yêu cầu cung cấp chức năng giải pháp đầy đủ bằng cách hoạt động như đầu vào, đầu ra hoặc cả hai. Ví dụ điển hình của các thiết bị như vậy là máy điều nhiệt, bẫy chuột thông minh, tủ lạnh được kết nối, v.v.
Gateway là các thiết bị biên có thể giao tiếp với hệ thống ngược dòng theo một trong hai cách: có hoặc không có Gateway. Một số thiết bị có khả năng giao tiếp trực tiếp qua Giao thức Internet (IP) bằng cách sử dụng các giao thức truyền thông khác nhau, chẳng hạn như REST, MQTT, AMQP, CoAP, v.v. Những khả năng này thường là kết quả của các mô-đun giao tiếp tích hợp, chẳng hạn như chip Wi-Fi hoặc GSM, cho phép thiết bị kết nối với các Gateway mạng, chẳng hạn như bộ định tuyến Wi-Fi và tháp di động và giao tiếp trực tiếp với lớp thượng nguồn. Trong những trường hợp này, bộ định tuyến và tháp di động thực hiện công việc của Gateway.
Tuy nhiên, không phải thiết bị nào cũng có khả năng kết nối Internet trực tiếp và không có phần cứng cần thiết được tích hợp sẵn. Trong những trường hợp này, chúng cần phải kết nối một số thiết bị khác để giúp dữ liệu của chúng được đẩy lên lớp thượng nguồn. Gateway giúp thiết bị thực hiện điều này. Thông thường, các Gateway phần cứng được xây dựng với công nghệ truyền thông kép, cho phép chúng giao tiếp với các thiết bị hạ nguồn bằng một loại kênh và với các lớp ngược dòng với một loại kênh khác. Ví dụ điển hình về các khả năng của Gateway như vậy bao gồm GSM và RF, GSM và Bluetooth, Wi-Fi và Bluetooth, Wi-Fi và XBee, LoRaWAN và Ethernet, v.v. Trong một số trường hợp, điện thoại thông minh được sử dụng làm Gateway kết nối, điều này nổi bật hơn với các thiết bị Bluetooth Low Energy (BLE).
Ngoài việc cung cấp cơ chế truyền tải, một IoT gateway cũng có thể cung cấp các chức năng tùy chọn, chẳng hạn như phân tách dữ liệu, dọn dẹp, tổng hợp, khử trùng lặp và tính toán biên. Platform IoT là bộ điều phối của toàn bộ giải pháp IoT và thường được lưu trữ trên đám mây. Khối này chịu trách nhiệm giao tiếp với các thiết bị hạ lưu và tiêu thụ một lượng lớn dữ liệu với tốc độ rất cao. Platform này cũng chịu trách nhiệm lưu trữ dữ liệu theo chuỗi thời gian và định dạng có cấu trúc để xử lý và phân tích thêm.Tùy thuộc vào sự tinh vi được tích hợp trong nó, một Platform có thể hỗ trợ phân tích dữ liệu sâu và các hoạt động khác. Tuy nhiên, cốt lõi của Platform IoT là như một người điều phối của toàn hệ thống.
Ứng dụng IoT
Trong hầu hết các tình huống, các ứng dụng là mặt trước của toàn bộ giải pháp; nó phải được trình bày cho người dùng cuối một cách có ý nghĩa. Các ứng dụng này dựa trên máy tính để bàn, dựa trên thiết bị di động hoặc cả hai. Các ứng dụng cũng làm phong phú dữ liệu từ Platform theo nhiều cách khác nhau và hiển thị cho người dùng ở định dạng có thể sử dụng được.
Ngoài ra, các ứng dụng này tích hợp với các hệ thống và ứng dụng khác ở cấp giao diện và cho phép trao đổi dữ liệu giữa các ứng dụng. Một ví dụ điển hình của hoạt động như vậy là thiết bị theo dõi hàng tồn kho được trang bị ứng dụng di động theo dõi người dùng và dữ liệu được cung cấp cho hệ thống ERP để lưu kho.
Các thành phần chính bên trong IoT Platform bao gồm :
Edge Interface, Message Broker, and Message Bus
Mô-đun này giao tiếp và trò chuyện với thế giới vật chất, đặc biệt là các thiết bị và cảm biến không đồng nhất. Vì các thiết bị có thể giao tiếp qua vô số công nghệ truyền thông, chẳng hạn như như Wi-Fi, Bluetooth, LoRaWAN, GPRS, v.v., mô-đun này cần để phục vụ cho tất cả chúng. Chúng ta có thể đạt được điều này trong một định dạng mô-đun trong đó mỗi loại giao thức truyền thông được xử lý riêng biệt.
Ví dụ: một thiết bị hỗ trợ Wi-Fi có thể là một API REST, phục vụ cho các thiết bị bị hạn chế. Nó có thể là một nhà môi giới tin nhắn dựa trên MQTT, cho phép giao tiếp theo cách pub / sub. Đối với các thiết bị dựa trên LoRaWAN (Long Range Wide Area Network), có một plugin khác cho trình môi giới thông báo chính, nó nói chuyện với các máy chủ mạng LoRaWAN và thực hiện giải mã các gói tin.
Bộ định tuyến tin nhắn và quản lý truyền thông
Khi các thông báo có sẵn trên Alert Bus chính, thông báo có thể cần phải bao gồm nhiều ngữ cảnh hơn hoặc sàng lọc để hữu ích cho các mô-đun khác. Một số thông báo cần bổ sung hoặc bổ sung thông tin để bổ sung hoặc thêm thông tin riêng, tùy thuộc vào bối cảnh triển khai thiết bị và yêu cầu ứng dụng. Chức năng làm phong phú thêm các thông điệp dữ liệu hiện có, phát lại chúng đến bus tin nhắn, xuất bản thông tin ngữ cảnh bổ sung và các thông điệp khác sau khi thông điệp chính đến và gắn thẻ chúng khi thích hợp là công việc của mô-đun quản lý truyền thông. Các chức năng quản lý giao tiếp phối hợp với trình môi giới thông báo và khối công cụ quy tắc và tương tác với trình quản lý thiết bị, theo yêu cầu.
Ngoài ra, phân hệ quản lý truyền thông thực hiện các nhiệm vụ chuyển đổi định dạng; ví dụ: nó dịch dữ liệu từ CSV sang JSON hoặc nhị phân sang định dạng văn bản, v.v. Chúng ta cũng có thể điều khiển nó để thực hiện một số hoạt động nhất định, chẳng hạn như khử trùng lặp các thông báo. Sao chép mới là quá trình loại bỏ hoặc loại bỏ nhiều thông báo trùng lặp hoặc các gói dữ liệu dư thừa từ các thiết bị, vì chúng có thể không có ích gì. Các lược đồ trùng lặp phụ thuộc vào loại thiết bị hoặc cảm biến và chúng chúng tôi cần triển khai chúng trên cơ sở từng trường hợp cụ thể, mặc dù phương pháp vẫn giữ nguyên. Là một bộ định tuyến truyền thông, mô-đun này có thể kiểm soát việc nhắn tin và giao tiếp trên Platform .
Quản lý cơ sở dữ liệu và lưu trữ dữ liệu chuỗi thời gian (Time Series Database)
Như tên cho thấy, khối này lưu trữ tất cả dữ liệu đã nhận và đã phân tích cú pháp có sẵn trên bus thông báo theo trình tự (tức là kiểu chuỗi thời gian). Trong khi lưu trữ dữ liệu không phải là chức năng cốt lõi của Platform IoT, các mô-đun bên ngoài Platform xử lý nó; mặc dù, nó là một hoạt động cần thiết cho quan điểm phối hợp và lưu trữ. Thông thường, các mô-đun giao tiếp và định tuyến, hoặc chính trình môi giới thông báo, cần dữ liệu gần đây cho các mục đích chức năng cụ thể; bộ nhớ này có ích cho tất cả các trường hợp như vậy. Đối với nhiều ứng dụng IoT, người dùng thích trích xuất dữ liệu ra khỏi Platform IoT và lưu trữ trong kho dữ liệu ứng dụng để xử lý thêm. Do đó, nó thường được sử dụng để lưu trữ tạm thời dữ liệu thiết bị và không dành cho lưu trữ tập dữ liệu kích thước lớn.
Rule Engine – Công cụ quy tắc
Theo quan điểm của chúng tôi, đây là một khối rất mạnh mẽ và cung cấp các khả năng nâng cao cho Platform . Công cụ quy tắc là khối thực thi giám sát Alert Bus và các sự kiện trên Platform và thực hiện hành động dựa trên các quy tắc đã đặt ra. Ví dụ, một chức năng công cụ quy tắc điển hình có thể giống như sau: “Kích hoạt và phát thông báo cảnh báo khi thiết bị hạ lưu gửi một gói dữ liệu có chứa từ khóa ka-boom.” Công cụ quy tắc liên tục lắng nghe các chương trình phát sóng thông báo trên bus . Khi khối truyền thông đưa một gói dữ liệu đã giải mã từ thiết bị xuôi dòng vào Alert Bus , một quy tắc sẽ kích hoạt. Công cụ quy tắc phát một thông báo khác (cảnh báo) tới Alert Bus. Vì điều này xảy ra tất cả trong Platform IoT và giữa các mô-đun được phối hợp chặt chẽ, nên tốc độ thực thi khá nhanh.
REST API Interface
Các API khôi phục hữu ích cho các chức năng và tiện ích hỗ trợ không cần kết nối và truy cập liên tục hoặc theo thời gian thực. Mặc dù thường được sử dụng bởi các chương trình và ứng dụng ngược dòng, các thiết bị xuôi dòng cũng có thể truy cập các API này khi cần.
Khối API này cũng có thể hỗ trợ tổng hợp dữ liệu và các chức năng hoạt động hàng loạt, chẳng hạn như truy vấn nhiều bản ghi bởi ứng dụng ngược dòng. Bằng cách này, các ứng dụng và hệ thống ngược dòng vẫn được tách biệt khỏi các khối Platform cốt lõi, do đó duy trì phân vùng chức năng và đảm bảo an ninh. Nhiều xác thực dựa trên vai trò khác nhau có thể được tích hợp để truy cập vào API.
Khối API REST cũng có thể đưa vào công cụ quy tắc và cho phép các ứng dụng định cấu hình hoặc kích hoạt các quy tắc cụ thể tại bất kỳ thời điểm nhất định nào. Điều này cũng giúp các thiết bị hạ nguồn có thể sử dụng cùng một chức năng, điều này có thể hữu ích khi các thiết bị cần tự động bắt đầu một số quy trình công việc thay cho các trình kích hoạt ứng dụng. Một ví dụ điển hình là khóa thông minh; chẳng hạn, khi có hoạt động ở cửa trước cần sự chú ý của chủ nhà khi cô ấy vắng nhà.
Microservices
Bên cạnh các chức năng quản lý, thao tác và trao đổi dữ liệu, Platform IoT cũng cần các chức năng hỗ trợ nhất định để hoạt động hiệu quả. Các dịch vụ như nhắn tin văn bản hoặc thông báo qua email, xác minh, hình ảnh xác thực, xác thực mạng xã hội hoặc tích hợp dịch vụ thanh toán là một vài ví dụ về các dịch vụ phụ trợ này. Các dịch vụ này được đóng gói trong khối microservices.Trong trường hợp sử dụng thường xuyên các chức năng nhất định trong Platform , nó có thể được đóng gói và đóng gói trong khối này để tách nó khỏi Platform chính. Sau khi được tách và đóng gói, nó có thể được tiếp xúc với các khối bên trong và bên ngoài Platform để tái sử dụng.
Quản lý thiết bị
Khi Platform bắt đầu lưu trữ khoảng 50 thiết bị trở lên, mọi thứ có thể trở nên khó quản lý. Cần thiết phải có một số loại điều khiển trung tâm để quản lý mọi thứ (còn gọi là thiết bị). Đây là nơi giúp khối quản lý thiết bị. Về cơ bản, nó cung cấp chức năng chung là quản lý thiết bị dưới dạng nội dung. Điều này bao gồm liệt kê tất cả các thiết bị, trạng thái không hoạt động, mức pin, điều kiện mạng, khóa truy cập, số đọc, quyền truy cập dữ liệu được lưu trữ, chi tiết thiết bị, thông tin phiên và những thứ tương tự khác.
Trình quản lý thiết bị cũng giúp quản lý các bản cập nhật qua mạng cho một nhóm thiết bị hoặc chức năng giám sát trung tâm cho quản trị viên hệ thống. Trong một số trường hợp sử dụng nhất định, thiết bị cũng cần có quyền truy cập và người dùng có thể được chỉ định một số quyền truy cập nhất định cho một nhóm thiết bị. Quản lý ma trận trợ năng như vậy trở nên dễ dàng với trình quản lý thiết bị.
Quản lý ứng dụng và người dùng
Khối này cung cấp các chức năng tương tự như trình quản lý thiết bị. Sự khác biệt là nó cung cấp các chức năng cho các ứng dụng ngược dòng và người dùng. Các chức năng quản lý người dùng điển hình, chẳng hạn như mật khẩu và thông tin đăng nhập, khóa truy cập, thông tin đăng nhập và quyền được quản lý thông qua khối này. Đối với các ứng dụng ngược dòng và nhiều hệ thống tích hợp khác, khóa API, thông tin xác thực và quyền truy cập có thể được quản lý thông qua cùng một khối.
Các yếu tố cần xem xét 1 IoT Platform
Doanh nghiệp có thể gặp khó khăn trong việc xác định điều gì tạo nên một Platform IoT tốt và Platform nào có thể giúp giải quyết các vấn đề kinh doanh của mình. Có vô số sự lựa chọn trên thị trường, khiến cho khách hàng càng khó hiểu hơn khi đưa ra lựa chọn đúng đắn.
Để giúp bạn tìm kiếm, đây là một số yếu tố chính cần xem xét:
- Liệu nó có cung cấp kết nối mạng bất khả tri?
- Liệu nó có cung cấp kết nối bất khả tri?
- Liệu nó có cung cấp các tính năng quản lý dữ liệu và thiết bị?
- Liệu nó có cung cấp triển khai toàn cầu và khả năng mở rộng?
- Liệu nó có cung cấp bảo mật đầu cuối?
Một yếu tố quan trọng khác để xem xét là dễ sử dụng.
Sử dụng IoT platform Mã nguồn mở
Theo cách tiếp cận này, Phần mềm nguồn mở (OSS) được sử dụng để thiết lập tất cả các thành phần cần thiết trong trung tâm dữ liệu của tổ chức. Khung ứng dụng Hadoop của OSS , cùng với rất nhiều mô-đun, được sử dụng để thiết lập IoT Platform . Hệ thống tệp phân tán Hadoop (HDFS), cơ sở dữ liệu HBase và NoQuery (Cassandra hoặc MongoDB) là lựa chọn thông thường để lưu trữ dữ liệu.
Để tính toán dữ liệu, Apache Spark và MapReduce được sử dụng. Apache Flume và Sqoop được sử dụng để di chuyển dữ liệu và kết nối từ các nguồn khác nhau như nhật ký máy, cơ sở dữ liệu doanh nghiệp và ứng dụng IT .
Apache Kafka và Storm được sử dụng để truyền dữ liệu thời gian thực từ các cảm biến. Apache Mahout, MLLib và Spark ML được sử dụng để áp dụng các thuật toán Machine Learning. Ngoài các sản phẩm này, còn có các sản phẩm bổ sung cho quản trị, lập lịch, bảo mật, quản lý siêu dữ liệu, triển khai, v.v.
Cách này đòi hỏi vô số sản phẩm và công nghệ để thiết lập một IoT Platform ở quy mô này. Nó đòi hỏi chuyên môn rộng trong các bộ dữ liệu lớn khác nhau của các sản phẩm và nhiều kỹ năng lập trình như java, scala, python, R, v.v.
Ưu điểm:
- Có thể đạt được giải pháp cụ thể cho yêu cầu của tổ chức
- Cung cấp mức độ linh hoạt cao về việc đạt được các mục tiêu, thay đổi và tùy chỉnh dự án
- Hoàn thành quyền sở hữu dữ liệu, ngăn xếp sản phẩm và quy trình
- Hoàn toàn được thúc đẩy bởi tầm nhìn, chuyên môn và thực hiện của tổ chức
- Hưởng lợi từ việc áp dụng sớm các xu hướng công nghệ, nâng cao vị thế dẫn đầu về công nghệ và nắm bắt các cơ hội thị trường trước khi phần còn lại của ngành và các đối thủ cạnh tranh bắt kịp
Nhược điểm:
- Yêu cầu chuyên môn vững vàng trong nhiều công nghệ và kỹ năng.
- Liên quan đến mức độ phức tạp cao và đòi hỏi nỗ lực rất lớn vì giải pháp hoàn toàn được build in house.
- Bị cản trở bởi những thách thức của việc trở thành người tiếp nhận sớm và chuẩn bị phát hiện ra các vấn đề khi sản phẩm trưởng thành.
- Sẽ bị choáng ngợp bởi các vấn đề ngay cả như sự không tương thích về phiên bản giữa vô số sản phẩm hoặc hỗ trợ sản phẩm. Yêu cầu nỗ lực đáng kể để chỉ xây dựng Platform .
- Phải có khả năng và sẵn sàng thử nghiệm và chịu đựng các rủi ro được tính toán/
- TTM (Time-to-Market) chậm hơn trừ khi tổ chức có sự trưởng thành về khả năng cao, liên quan đến các nhóm phát triển lớn và thực hiện dự án trong các lần chạy nước rút song song
Loại thiết lập này chỉ có thể đạt được trong những tổ chức lớn. Nó đòi hỏi nỗ lực đáng kể, kỹ năng, tài nguyên, thời gian và ngân sách để xây dựng một giải pháp nội bộ. Rất dễ mất tập trung khi sử dụng các công nghệ thích hợp đa dạng như vậy và có được các tài nguyên liên quan, điều này có thể khiến dự án gặp rủi ro. Cách tiếp cận này có thể không phù hợp với các doanh nghiệp vừa và nhỏ (với các doanh nghiệp vừa và nhỏ) với các nhóm IT tương đối nhỏ hơn. Trong một số trường hợp nếu chỉ dùng các ứng dụng đơn giản như visualization, monitoring thì OSS sẽ ít chi phí hơn, Tuy nhiên về lâu dài sẽ tốn nhiều nguồn lực để giải quyết các vấn đề phát sinh và mở rộng.
Sử dụng IoT platform bản Thuơng mại
Các phiên bản IoT platform phân phối thương mại và công nghệ đám mây sẽ giảm thiểu đáng kể một số thách thức được nêu bật trong phương pháp trước đây. Hầu hết các thành phần được đề cập trong kiến trúc IoT tham chiếu dưới đây có thể được thay thế bằng các giải pháp đám mây thích hợp.
Toàn bộ Platform IoT, hoặc các bộ phận của nó, có thể được duy trì trong đám mây. Lợi ích thường cao trong việc duy trì dưới dạng Platform đám mây hoặc lai thay vì xây dựng từ đầu trong các trung tâm dữ liệu riêng của tổ chức.
Có một số bản phân phối thương mại sẵn sàng cho doanh nghiệp giúp đơn giản hóa các vấn đề tích hợp giữa vô số sản phẩm trong hệ sinh thái Hadoop và cung cấp Dữ liệu lớn dưới dạng giải pháp đóng gói đảm bảo dễ dàng, linh hoạt và bảo mật. Các bản phân phối này được triển khai chủ yếu on-premise hoặc trong các đám mây riêng. Các giải pháp đám mây dựa trên đăng ký và triển khai có thể mở rộng quy mô cũng có sẵn.
Tuy nhiên, các tổ chức cần lưu ý rằng không có nhà cung cấp phần mềm duy nhất nào cung cấp các giải pháp IoT từ đầu đến cuối. Họ phải thực hiện thẩm định kỹ lưỡng để đánh giá nhiều nhà cung cấp phần mềm. Họ phải lựa chọn cẩn thận các sản phẩm từ nhiều nhà cung cấp và tích hợp chúng để đáp ứng yêu cầu cụ thể của họ.
Các tổ chức phải chọn phần mềm không chỉ dựa trên hỗ trợ kỹ thuật, chức năng, khả năng mở rộng và hiệu suất của nhà cung cấp mà còn dựa trên chuyên môn, khả năng, thực thi và mục tiêu của tổ chức.
Ưu điểm:
- Mục tiêu kinh doanh được đáp ứng nhanh hơn phương pháp 1, nhưng có 1 thách thức về Platform và cơ sở hạ tầng là thuê ngoài cho các nhà cung cấp phân phối phần mềm nên chi phí sẽ cao về license.
- Quyền sở hữu một phần dữ liệu và quy trình, sử dụng đám mây để triển khai
- Không tương thích phiên bản Platform và phần mềm nợ kỹ thuật được giảm thiểu
- Cung cấp mức độ linh hoạt cao trong phát triển và triển khai, với TTM nhanh hơn.
Nhược điểm
- Tăng rủi ro về việc lệ thuộc vào nhà cung cấp, với tính linh hoạt so với OSS
- Platform phân phối phần mềm được cung cấp như mục đích chung. Các tính năng cụ thể của ngành và tổ chức cần được phát triển.
- Vẫn đòi hỏi chuyên môn rộng về nhiều công nghệ, tài nguyên có kỹ năng cao, đội ngũ phát triển lớn hơn và khả năng thực hiện các dự án lớn
- TTM vẫn chậm hơn, mặc dù nhanh hơn cách tiếp cận 1, vì các tiện ích chung và cụ thể của ngành cần được phát triển
- Cách tiếp cận này được sử dụng rộng rãi không chỉ bởi các tổ chức lớn mà còn bởi các doanh nghiệp vừa và nhỏ (Doanh nghiệp vừa và nhỏ).
Dùng IoT Platform dưới dạng dịch vụ PaaS
Hai cách tiếp cận trên đòi hỏi nỗ lực và thời gian đáng kể trong việc thiết lập một IoT Platform nội bộ cụ thể. Theo cách tiếp cận này, toàn bộ sự phức tạp liên quan đến Platform và vô số sản phẩm được gia công cho các công ty cung cấp phần mềm, sử dụng IoT, điện toán đám mây, Machine Learning và phân tích dữ liệu lớn làm dịch vụ của nó.
Ngoài ra, các tổ chức cũng sẽ được hưởng lợi từ các sự tăng tốc dành riêng cho từng ứng dụng hoặc theo ngành cụ thể có thể được chấp nhận. Big Data-as-a-Service được gói thêm một lớp gia tốc dành riêng cho ứng dụng và được cung cấp dưới dạng Dịch vụ Platform (PaaS) để áp dụng nhanh hơn. T
hông thường, các nhà cung cấp IoT hàng đầu có các IoT Platform PaaS cụ thể theo miền ứng dụng. Họ cung cấp các giải pháp IoT công nghiệp (IIoT) hoặc các Platform đám mây công nghiệp có lợi cho các tổ chức có TTM nhanh hơn để áp dụng Công nghiệp 4.0. Các nhà cung cấp phần mềm này cho phép các tổ chức đưa dữ liệu của riêng họ vào Platform PaaS của họ để họ có thể dễ dàng cung cấp các tính năng phong phú cho doanh nghiệp và các phân tích cụ thể trong ngành.
Ưu điểm:
- Các giải pháp IoT được triển khai với tốc độ nhanh hơn nhiều và các tổ chức có thể hưởng lợi từ các tính năng được triển khai dễ dàng.
- Hầu hết sự phức tạp của IT là thuê ngoài: không chỉ độ phức tạp của Platform và cơ sở hạ tầng mà còn cả độ phức tạp triển khai.
- Các công ty sản phẩm có thể cung cấp các nguồn lực có kỹ năng cần thiết để thực hiện dự án.
- Các mục tiêu kinh doanh được đáp ứng nhanh hơn nhiều so với cách tiếp cận 2, vì các tổ chức có thể được hưởng lợi từ các mẫu hoặc trình tăng tốc cụ thể của miền ứng dụng, dẫn đến TTM nhanh hơn.
Nhược điểm:
- Nguy cơ bị lệ thuộc nhà cung cấp cao
- Yêu cầu các kỹ năng chuyên môn cao liên quan đến sản phẩm phần mềm và bộ kỹ năng đó không có sẵn rộng rãi ngay cả trong số các công ty tích hợp hệ thống
- Sự phụ thuộc lớn vào các nhà cung cấp sản phẩm để thực hiện, thường được cung cấp ở mức giá cao
- Giảm tính linh hoạt cho các tùy chỉnh và thường phải chờ nhà cung cấp sản phẩm phát hành các tính năng cần thiết.
Lựa chọn IoT platform nào ?
Có nhiều cân nhắc thúc đẩy việc áp dụng giải pháp dựa trên IoT của một tổ chức. Phần sau đây liệt kê một vài điều quan trọng cần cân nhắc khi lựa chọn IoT platform cho SmartFactory.
- Mindset về IoT : Các giải pháp dựa trên IoT có thể được triển khai thông qua cách tiếp cận của Plug Plug và Play. Có nhiều điều kiện tiên quyết cần được đáp ứng trước khi bắt đầu Hành trình IoT của Nhật Bản. Đối với một công ty sản xuất tập trung, Thiết bị sẵn sàng là động lực chính. Các thiết bị phải có khả năng giao tiếp với các hệ thống cũng như với các thiết bị thông qua các giao thức tiêu chuẩn công nghiệp như TCP / IP, SECS / GEM, v.v. Mạng phải được thiết kế để xử lý lượng dữ liệu khổng lồ được truyền bởi hàng trăm, thậm chí hàng nghìn thiết bị. Các hệ thống chính như hệ thống OLTP (Xử lý giao dịch trực tuyến), công cụ Quản lý vòng đời sản phẩm (PLM), hệ thống POS (Điểm bán hàng), Hệ thống hậu cần, Hệ thống kế hoạch, v.v … phải được tích hợp liền mạch thông qua giải pháp middleware. Lý tưởng nhất là các hệ thống nhà máy như Hệ thống thực thi sản xuất (MES) phải được tích hợp với PLC (Điều khiển logic được lập trình) thông qua một lớp giữa như OPC-UA.
- Chi phí thực hiện triển khai, bao gồm chi phí để phát triển các Trường hợp sử dụng cụ thể. Các vấn đề khác bao gồm Chi phí hỗ trợ liên tục, Chi phí liên quan đến nhóm sẽ tăng cường giải pháp và chi phí để thuê các doanh nghiệp vừa và nhỏ (Chuyên gia về vấn đề) sẽ thúc đẩy giải pháp. Lợi ích cần được đo lường về tiềm năng tăng doanh thu và giảm chi phí. Tăng doanh thu có thể thông qua việc giảm chi phí khách hàng hoặc tăng chi tiêu của người tiêu dùng. Giảm chi phí có thể là về giảm chi phí, giảm thời gian xuống ngoài dự kiến (DT), v.v … Thời gian hoàn vốn được tính dựa trên các chi phí này cũng như lợi ích phải tuân thủ các nguyên tắc của công ty. Tuy nhiên, trong khi đưa ra quyết định, chúng ta cần có một cái nhìn dài hạn hơn, điều đó có nghĩa là chúng ta có thể cần phải cung cấp một số delay trong thời gian hoàn vốn.
- Hiệu suất hệ thống : Hiệu suất hệ thống là một khía cạnh quan trọng của một giải pháp IoT tốt vì khối lượng dữ liệu lớn cần được trích xuất, phân tích và hiểu rõ. Kế hoạch cơ sở dữ liệu, Quy hoạch mạng và Kiến trúc hệ thống mạnh mẽ là một số yếu tố chính thúc đẩy hiệu suất.
- Edge Analytics đóng vai trò chính trong việc quản lý khối lượng dữ liệu được trích xuất. Các thiết bị phải tuân thủ các tiêu chuẩn ngành và phải tương thích với nhau. Các phương pháp tối ưu hóa cơ sở dữ liệu truyền thống cũng như tiên tiến nên được tận dụng để cải thiện hiệu suất. Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, kiến trúc mạng phải hỗ trợ hàng tấn trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị và hệ thống.
- Tính mạnh mẽ của hệ thống: Đây là một phần nào đó được kết nối với điểm trước đó. Như đã thảo luận trong các phần trước, các khối xây dựng chính của kiến trúc hệ thống (như OLTP / ERP, MES, PLM, SCADA, v.v.) phải có khả năng mở rộng cũng như linh hoạt để phù hợp với việc tăng khối lượng dữ liệu cũng như giới thiệu các giải pháp mới. Họ nên hỗ trợ các dịch vụ khác nhau và trao đổi dữ liệu giao dịch.
- Quản lý sự phức tạp của các phức hợp của tích hợp: Nói rộng ra có hai nhóm tích hợp trong một giải pháp IoT. Đầu tiên liên quan đến việc tích hợp giữa các khối xây dựng cơ bản của Nhà máy thông minh. Như đã gọi ra trong phần trước, OLTP / ERP, MES, PLM, SCADA là một số khối xây dựng chính. Bước đầu tiên, chúng cần được tích hợp liền mạch với nhau. Trong khi thiết kế tích hợp, sẽ có những thách thức về hỗ trợ trao đổi giao dịch thời gian thực, vấn đề hiệu suất, quản lý ngoại lệ, v.v. Do đó, bắt buộc phải thiết kế một kiến trúc hệ thống mạnh mẽ và có thể mở rộng, có thể hỗ trợ các tích hợp này và đáp ứng mong đợi về hiệu suất. Khía cạnh khác là có các sản phẩm phù hợp on-premise cho từng khối xây dựng.
- Sự tích hợp giữa Hệ thống, máy và Thiết bị. Các hệ thống bao gồm IoT Platform có thể có nhiều phức tạp như thiết bị có thể không tuân thủ các giao thức truyền thông tiêu chuẩn công nghiệp hoặc thiết bị có thể không đồng nhất hoặc cơ sở hạ tầng mạng có thể không thể hỗ trợ luồng dữ liệu khối lớn. Những khía cạnh này cần được ghi nhớ trong khi thiết kế lớp tích hợp. Thiết kế chi tiết của Edge Analytics đôi khi có thể khó khăn. Một trong những phần khó khăn là đưa ra chiến lược Nén dữ liệu tối ưu để tiết kiệm băng thông mạng.
- Chọn đúng Platform IoT : Thị trường IoT là một thị trường phân mảnh cao. Có các Platform Nguồn mở cũng như các Platform thương mại. Mỗi loại đều có điểm mạnh và điểm yếu riêng như được đề cập trước đây. Vì các IoT Platform còn khá mới trên thị trường, không có nhiều tài liệu có thể cung cấp Phân tích so sánh chi tiết. Do đó, có thể khó khăn để xác định một Platform phù hợp cho một nhà máy. Các yếu tố như số lượng khách hàng trong cùng một miền hoặc tương tự, các tính năng vượt trội, bằng chứng về khái niệm, hệ sinh thái TCO và IoT nên được xem xét khi chọn một Platform .
- Chọn đúng Đối tác tích hợp: Điều này cũng khó khăn không kém. Vì IoT trong nhà máy thông minh vẫn là một lĩnh vực thích hợp, không có nhiều Nhà tích hợp hệ thống đã phát triển đủ chuyên môn về ngành sản xuất và tích hợp. Nó có thể là một ý tưởng tốt để phát triển năng lực nội bộ. Chuyên môn nội bộ cùng với một đối tác tích hợp hệ thống vững chắc có thể mang lại kết quả mong muốn
- Chọn ứng dụng sử dụng: Trong sản xuất, các case study phổ biến nhất là Bảo trì Dự đoán, Phân tích & Ngăn ngừa Khiếm khuyết, Tối ưu hóa Năng lượng, Quản lý Tài sản và Quản lý tài nguyên cơ sở.
- Sẵn sàng hỗ trợ nhiều loại thiết bị: Nhiều nhà máy hiện không có thiết bị thông minh. Chúng không được trang bị cảm biến và không tương thích với các giao thức truyền thông tiêu chuẩn công nghiệp. Trang bị thêm cho họ có thể là một thách thức
- Chi phí mua hàng của các bên liên quan: Nhiều lần, lợi ích từ IoT Platform được nhận ra trong một khoảng thời gian tương đối dài hơn. Chi phí trả trước có thể cao. Do đó, nó có thể là một cuộc trò chuyện khó khăn với các bên liên quan và mua bên liên quan điều hành là phải.
