- Trình diễn điều khiển nhà máy từ xa của NTT và Toshiba sử dụng mạng quang tử cho các địa điểm sản xuất phân tán.
- Công nghệ IOWN đáp ứng chu kỳ điều khiển 20ms theo tiêu chuẩn ngành trong khi chạy kiểm tra trực quan bằng AI.
Việc điều khiển nhà máy từ xa trong phạm vi 300 km không còn là lý thuyết nữa – Tập đoàn NTT và Tập đoàn Toshiba đã chứng minh rằng thiết bị sản xuất ở vùng Tokai, miền trung Nhật Bản có thể được vận hành theo thời gian thực từ khu vực Tokyo rộng lớn hơn, duy trì thời gian chính xác để đáp ứng các tiêu chuẩn sản xuất.
Cuộc trình diễn ngày 18 tháng 11 tại Diễn đàn R&D của NTT ở Tokyo thể hiện điều mà các công ty gọi là ứng dụng “đầu tiên trong ngành” của Mạng toàn quang tử IOWN (Mạng quang và không dây đổi mới) của NTT để kiểm soát sản xuất. Hệ thống duy trì chu kỳ điều khiển 20 mili giây – tiêu chuẩn ngành cho hoạt động của nhà máy theo thời gian thực – và thực hiện kiểm tra trực quan bằng AI đồng thời ở tốc độ 4 khung hình/giây trên mỗi thiết bị.
Theo tài liệu báo chí, “Trong một bước đột phá về đổi mới nhà máy thông minh, NTT và Toshiba đã kiểm soát thiết bị sản xuất trong chu kỳ điều khiển 20 ms từ khoảng cách khoảng 300 km, đồng thời thực hiện kiểm tra trực quan bằng AI ở tốc độ 4 khung hình/giây trên mỗi thiết bị – đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn của ngành”.
Tại sao khoảng cách lại quan trọng đối với ngành sản xuất của Nhật Bản
Khoảng cách 300 km giữa vùng Tokai và Kanto có ý nghĩa quan trọng đối với ngành sản xuất của Nhật Bản, quốc gia đang phải đối mặt với tình trạng thiếu lao động trầm trọng do dân số già đi và tỷ lệ sinh giảm.
Hoạt động của nhà máy truyền thống yêu cầu nhân viên tại chỗ để kiểm soát thiết bị, kiểm tra trực quan và quản lý chất lượng – tạo ra áp lực củng cố cơ sở vật chất hoặc sao chép các hệ thống đắt tiền ở nhiều địa điểm.
Điều khiển nhà máy từ xa bằng mạng quang tử cung cấp tùy chọn thứ ba: duy trì các cơ sở được phân bổ theo địa lý trong khi tập trung các hoạt động, xử lý AI và nhân sự lành nghề. Về mặt lý thuyết, một nhóm duy nhất ở Tokyo có thể giám sát và quản lý các nhà máy ở miền trung và miền tây Nhật Bản, từ Nagoya đến Osaka và xa hơn nữa.
Trường hợp kinh doanh tập trung vào việc tối ưu hóa nguồn lực. Các hệ thống AI và tài nguyên GPU kiểm tra trực quan – có thể tốn hàng trăm nghìn đến hàng triệu đô la cho mỗi lần cài đặt – có thể được tập trung tại các trung tâm dữ liệu và chia sẻ ở nhiều địa điểm nhà máy thay vì trùng lặp ở mỗi địa điểm. Tiêu chí kiểm soát chất lượng có thể được chuẩn hóa tại cơ sở, giảm sự khác biệt và nâng cao tính nhất quán.
Ưu điểm của quang tử: Tại sao các mạng thông thường không thể làm được điều này
Thành tựu kỹ thuật của cuộc trình diễn nằm ở việc khắc phục các hạn chế về độ trễ khiến các mạng thông thường không phù hợp để kiểm soát sản xuất theo thời gian thực. Tự động hóa nhà máy yêu cầu phản hồi trong tích tắc – 20 mili giây thể hiện ngưỡng mà người vận hành con người không thể nhận thấy độ trễ.
Vượt quá ngưỡng này có nguy cơ xảy ra sự cố an toàn, khiếm khuyết về chất lượng hoặc hư hỏng thiết bị. Mạng toàn quang tử của IOWN thay thế việc xử lý tín hiệu điện tử bằng truyền quang tử, giảm đáng kể độ trễ. Thay vì chuyển đổi giữa các tín hiệu quang và điện tại nhiều nút mạng – mỗi lần chuyển đổi sẽ tạo ra độ trễ – mạng quang tử duy trì tín hiệu dưới dạng ánh sáng trong suốt quá trình truyền.
Hệ thống được trình diễn tại diễn đàn đã xử lý đồng thời hai khối lượng công việc: gửi lệnh điều khiển đến thiết bị sản xuất và nhận video độ phân giải cao để kiểm tra trực quan bằng AI. Việc duy trì 4 khung hình/giây để kiểm tra AI trong khi điều khiển thiết bị thể hiện khả năng đa nhiệm mà môi trường sản xuất yêu cầu.
NTT đã phát triển IOWN từ năm 2019 như một cơ sở hạ tầng đạt được “công suất cực cao, độ trễ cực thấp và mức tiêu thụ điện năng cực thấp” thông qua công nghệ quang tử quang học. Cuộc trình diễn nhà máy thông minh đánh dấu sự chuyển đổi của IOWN từ khái niệm nghiên cứu sang ứng dụng thương mại với giá trị kinh doanh có thể đo lường được.
Ý nghĩa thương mại: Từ trình diễn đến triển khai
Câu hỏi mà các nhà sản xuất phải đối mặt là liệu cuộc trình diễn này có chuyển thành triển khai thực tế trên quy mô lớn hay không. Một số yếu tố sẽ quyết định khả năng tồn tại về mặt thương mại:
Đầu tư cơ sở hạ tầng: Các nhà máy sẽ cần kết nối mạng tương thích với IOWN, hiện có tính khả dụng hạn chế so với mạng cáp quang thông thường. Trường hợp kinh doanh phụ thuộc vào việc tiết kiệm từ tài nguyên AI và GPU tập trung có bù đắp được chi phí cơ sở hạ tầng hay không.
Yêu cầu về độ tin cậy: Sản xuất không thể chịu đựng được sự cố mất mạng. Bất kỳ hệ thống điều khiển từ xa nào cũng yêu cầu dự phòng, cơ chế chuyển đổi dự phòng và khả năng dự phòng cục bộ – làm tăng thêm độ phức tạp và chi phí ngoài mạng quang tử lõi.
Các cân nhắc về quy định và an toàn: Điều khiển từ xa thiết bị sản xuất đặt ra câu hỏi về các giao thức an toàn, trách nhiệm của người vận hành và việc tuân thủ quy định. Các tiêu chuẩn an toàn công nghiệp của Nhật Bản có thể yêu cầu cập nhật để phù hợp với các hoạt động từ xa trên quy mô lớn.
Kỹ năng và thay đổi tổ chức: Hoạt động tập trung đòi hỏi cơ cấu tổ chức, chương trình đào tạo và phương pháp quản lý khác nhau so với hoạt động tại chỗ truyền thống. Yếu tố con người có thể tỏ ra khó khăn hơn việc triển khai kỹ thuật.
NTT chưa tiết lộ những nhà máy nào đã tham gia vào cuộc trình diễn hoặc thông báo về việc triển khai thương mại ngoài bằng chứng khái niệm này. Công ty cho biết mục tiêu là “hợp lý hóa các hoạt động bảo trì phần cứng để giải quyết tình trạng thiếu lao động và tiêu chuẩn hóa các tiêu chí kiểm tra trực quan ở nhiều nhà máy”, nhưng không cung cấp lịch trình hoặc kế hoạch triển khai.
Bối cảnh khu vực và cạnh tranh
Khái niệm kiểm soát nhà máy từ xa có ý nghĩa rộng hơn ở châu Á-Thái Bình Dương đối với sự lan rộng sản xuất ở Thái Lan, Việt Nam, Indonesia và Malaysia. Tuy nhiên, chất lượng cơ sở hạ tầng điện và độ tin cậy của mạng lưới trong khu vực đang đặt ra những thách thức.
Những gì hiệu quả giữa Tokyo và Nagoya có thể gặp khó khăn ở những thị trường có hệ thống viễn thông kém mạnh mẽ hơn hoặc nguồn cung cấp điện không đáng tin cậy. Tuy nhiên, công bằng mà nói cần lưu ý rằng hiệu quả sử dụng năng lượng của IOWN có thể thu hút các thị trường nơi năng lượng sản xuất hạn chế, nhưng việc triển khai mạng lưới quang tử đòi hỏi phải đầu tư trả trước, điều này có thể bị cấm ở các thị trường nhạy cảm về giá.
Các tập đoàn đa quốc gia có thể được hưởng lợi nhiều nhất, tiêu chuẩn hóa các hoạt động trong mạng lưới khu vực – giả sử cơ sở hạ tầng IOWN có sẵn trên phạm vi quốc tế thông qua quan hệ đối tác của NTT với các nhà cung cấp viễn thông khu vực.
NTT không đơn độc trong việc theo đuổi nhà máy thông minh. Các công ty tự động hóa công nghiệp như Siemens, Rockwell Automation và Schneider Electric cung cấp các giải pháp giám sát từ xa, thường nhấn mạnh vào nền tảng phần mềm và điện toán biên thay vì thiết kế lại cơ sở hạ tầng mạng.
Các công ty Trung Quốc, bao gồm cả Huawei, nhấn mạnh mạng 5G hơn là quang tử – đặt ra câu hỏi liệu độ trễ 10-20 mili giây của 5G có đủ hay liệu quang tử có mang lại những lợi thế cần thiết hay không.
Các chương trình sản xuất thông minh của Công nghiệp 4.0 của Đức và Mỹ thường nhấn mạnh vào điện toán biên cục bộ với kết nối đám mây thay vì điều khiển từ xa tập trung. Cách tiếp cận của NTT thể hiện một giải pháp rõ ràng của Nhật Bản cho vấn đề suy giảm nhân khẩu học.
Việc nó có đạt được sức hút quốc tế hay không phụ thuộc vào việc liệu các thị trường khác có gặp phải những hạn chế tương tự hay không và liệu cơ sở hạ tầng IOWN có mở rộng ra ngoài Nhật Bản hay không.
Kiểm tra thực tế thương mại
Cuộc trình diễn chứng minh việc điều khiển nhà máy từ xa ở những khoảng cách đáng kể là khả thi về mặt kỹ thuật. Điều vẫn chưa rõ ràng là con đường dẫn đến việc áp dụng thương mại rộng rãi.
Đối với các nhà sản xuất đánh giá các chiến lược điều khiển từ xa, cuộc trình diễn sẽ thiết lập các tiêu chuẩn hiệu suất: chu kỳ điều khiển 20 mili giây và kiểm tra AI 4 khung hình/giây trong 300 km. Liệu những khả năng này có phù hợp với việc đầu tư vào cơ sở hạ tầng IOWN hay không tùy thuộc vào hoàn cảnh tổ chức, đầu tư vào mạng lưới hiện có và tình trạng thiếu lao động cấp bách.
Câu hỏi không còn là liệu điều đó có thể thực hiện được hay không mà là liệu có đủ nhà sản xuất phải đối mặt với những vấn đề đủ nghiêm trọng để biện minh cho việc đầu tư cơ sở hạ tầng cần thiết để thực hiện điều đó trên quy mô lớn hay không.
Bạn muốn trải nghiệm toàn bộ quá trình đổi mới công nghệ của doanh nghiệp? Tham gia TechEx ở Amsterdam, California và London. Bao gồm AI, Dữ liệu lớn, An ninh mạng, IoT, Chuyển đổi kỹ thuật số, Tự động hóa thông minh, Điện toán biên và Trung tâm dữ liệu, TechEx tập hợp các nhà lãnh đạo toàn cầu để chia sẻ các trường hợp sử dụng trong thế giới thực và hiểu biết sâu sắc. Bấm vào đây để biết thêm thông tin.
Tech Wire Asia được cung cấp bởi TechForge Media. Khám phá các sự kiện và hội thảo trực tuyến về công nghệ doanh nghiệp sắp tới khác tại đây.
