Hội tụ IT-OT luôn là con đường phía trước

Khi các khái niệm Công nghiệp 4.0 và Internet vạn vật công nghiệp (IIoT) trở thành ứng dụng thực tế, chúng đã tạo ra nhiều cuộc trò chuyện thú vị. Một đã tập trung vào việc tích hợp Công nghệ thông tin (CNTT) với công nghệ vận hành (OT). Các công ty CNTT lớn đã tích cực thúc đẩy các ý tưởng như hợp nhất khối lượng công việc cho các doanh nghiệp để tối ưu hóa tất cả các loại quy trình và cạnh tranh hơn trong các ngành tương ứng của họ. Sự phấn khích này, được thúc đẩy bởi một số người chơi lớn nhất trong công nghệ tự động hóa (AT), những người đang tham gia, rất xứng đáng. Tính mở của hệ thống lớn hơn, khả năng kiểm soát xác định theo thời gian thực với bộ xử lý nhiều lõi, sự kết hợp của công nghệ web và máy học, trong số những tiến bộ khác, đều có thể thực hiện được thông qua việc áp dụng các công nghệ phổ biến vào các ứng dụng công nghiệp.

Sự hội tụ của CNTT và OT mang lại những lợi ích đáng kinh ngạc cho các kiến ​​trúc điều khiển máy ngày nay—giống như nó đã có trong hơn 30 năm qua. Mặc dù nhiều nhà cung cấp mới bắt đầu tích hợp công nghệ dựa trên PC vào tự động hóa công nghiệp, nhưng điều này không có gì mới. Lịch sử của sự hội tụ IT-OT trong bối cảnh công nghệ tự động hóa bắt đầu từ đầu những năm 1980 với sự ra đời của PC hiện đại và những người đã nhìn thấy tiềm năng sử dụng công nghiệp của nó. Tất nhiên, sự thích ứng của những ý tưởng này tuân theo lý thuyết phổ biến đổi mới, mô tả cách các ý tưởng và công nghệ mới được áp dụng theo thứ tự bởi những người đổi mới (2,5%), những người chấp nhận sớm (13,5), đa số sớm (34%), đa số muộn ( 34%) và cuối cùng là nhóm tụt hậu (16%). Mặc dù rất khó để đưa ra ngày chính xác khi nhiều người chơi tham gia, nhưng không khó để cho thấy bức tranh toàn cảnh hơn về sự hội tụ IT-OT đã phát triển như thế nào trong những thập kỷ trước.

Đổi mới tập trung vào PC vào những năm 1980

Trong thời đại này, thế giới công nghệ rộng lớn hơn đã thực sự bắt đầu phát triển máy tính cá nhân (PC) và các công nghệ liên quan để phục vụ nhu cầu sử dụng của người tiêu dùng và doanh nghiệp rộng rãi hơn, vượt xa mức đã thấy trong những năm 1970. Những nỗ lực này đã dẫn đến những chuyển đổi trong bộ chip được tiêu chuẩn hóa, thiết kế bo mạch và cuối cùng là các hệ điều hành phức tạp. Vào thời điểm đó, hầu hết các công ty công nghệ công nghiệp đều tránh xa con đường PC. Các nền tảng PLC lớn, chủ yếu là sử dụng các bộ chip độc quyền, thiết kế bo mạch và trong hầu hết các trường hợp là phần mềm lập trình. Công nghệ PLC truyền thống để điều khiển máy công nghiệp phát triển chậm hơn nhiều so với mức cần thiết do sự ác cảm trong toàn ngành đối với sự thay đổi. Do đó, đường dẫn của PLC phần cứng và PC dành cho người tiêu dùng và doanh nghiệp sẽ không bắt đầu hội tụ trong nhiều thập kỷ.

Trong khi ban đầu, phần lớn các nhà cung cấp và nhà sản xuất công nghiệp xa lánh công nghệ CNTT trong nhà máy, thì các công ty mới thành lập nhỏ hơn đã nhận ra rằng cả hai công nghệ có thể cùng tồn tại. Những nhà đổi mới này đã thấy trước cách mà sự kết hợp đó có thể tận dụng lợi thế công nghệ của cả hai bên và cung cấp một nền tảng phổ quát, hiệu suất cao cho các nhà sản xuất và chế tạo máy. Sử dụng các tiêu chuẩn công nghiệp đã được chứng minh và các đổi mới khoa học máy tính mới nổi, các công ty AT nhỏ hơn đã bắt đầu hội tụ CNTT và OT trong sản xuất.

Những người sớm chấp nhận những năm 1990

Trong những năm 1990, cả hai công nghệ tiếp tục phát triển, với những người tiên phong CNTT chạy vòng quanh OT truyền thống. Sự phổ biến của Windows bùng nổ và nó trở nên phổ biến trong hầu hết mọi lĩnh vực công nghệ. Bằng cách ra mắt Visual Studio vào năm 1997, Microsoft đã kết hợp một số ngôn ngữ lập trình trong một môi trường thuận tiện, duy nhất, tiếp tục phát triển và vẫn còn quan trọng cho đến ngày nay. Các nhà cung cấp công nghiệp bắt đầu triển khai các công nghệ tự động hóa dựa trên PC trong thập kỷ trước đã đạt được những thành tựu đáng kể về cả hiệu suất phần cứng và phần mềm, vượt xa các PLC truyền thống. Các công ty thành công đã tạo ra các công cụ mới để kiểm soát xác định, thời gian thực có thể chạy trên các bộ điều khiển PC công nghiệp với các hệ điều hành được tiêu chuẩn hóa.

Nhiều nhà cung cấp tự động hóa đã nhìn thấy cơ hội, vì vậy họ đã nghiên cứu và đưa ra các điều khiển dựa trên máy tính. Tuy nhiên, những người dùng đầu tiên này nhận ra rằng việc phát triển phần mềm của riêng họ từ đầu và duy trì nó khá tốn kém. Họ bắt đầu sử dụng một số hệ điều hành thời gian thực có sẵn, nhưng thường không quảng bá rộng rãi các giải pháp. Đôi khi điều này xảy ra do nhà cung cấp không thực sự tin tưởng vào công nghệ và những lần khác là do công nghệ không đáng tin cậy. Một số sự cố và cháy nổ đáng chú ý đã mang tiếng xấu cho tất cả các nền tảng dựa trên PC trong thời gian này. Tuy nhiên, trên thực tế, nhiều nền tảng đã mang lại kết quả đáng kinh ngạc trong lĩnh vực này và mở rộng vị trí dẫn đầu về hiệu suất so với các công nghệ PLC truyền thống.

Phần lớn sớm từ năm 2000 trở đi

Bước sang thiên niên kỷ đã mang đến những bước phát triển hơn nữa trong phần mềm và bộ xử lý đa lõi. Những công ty lớn về phía người tiêu dùng, như Intel®, IBM và Microsoft, đã tích cực mở rộng sang lĩnh vực OT. Tương tự như vậy, một tập hợp con xác định của không gian tự động hóa tiếp tục tích hợp CNTT với các khả năng thời gian thực tăng lên. Điều này đã xảy ra khi IoT phổ biến vẫn chỉ là một ý tưởng. Cùng với những tiến bộ về tự động hóa và điều khiển, một bước phát triển lớn là kết nối mạng.

Việc giới thiệu các giao thức Ethernet công nghiệp, chẳng hạn như EtherCAT, đã tạo ra những cải tiến lớn về hiệu suất và một con đường chuyển tiếp từ các fieldbus kế thừa. Ethernet công nghiệp là một ví dụ khác về hội tụ CNTT và AT, với Ethernet hợp nhất với công nghệ bus trường. Những người khác chỉ đơn giản là cố gắng chuyển công nghệ bus trường kế thừa để chạy trên Ethernet và cuối cùng đã không thành công. Ví dụ, các công nghệ TCP/IP, được tạo ra để điều khiển các mạng quy mô lớn, không xác định, yêu cầu các thành phần phụ trợ mở rộng và cấu hình phức tạp để tạo ra một bus trường xác định, tốc độ cao. Tuy nhiên, EtherCAT đã loại bỏ sự phức tạp và chi phí của các thiết bị chuyển mạch và phần cứng bổ sung trong khi cung cấp khả năng kiểm soát xác định với tối đa 65.535 thiết bị trên mỗi mạng. Điều này là kết quả của việc các nhà đổi mới điều khiển dựa trên PC đã xem xét cẩn thận những gì Ethernet công nghiệp có thể cung cấp bằng cách kết hợp tính mở và sự chấp nhận của Ethernet với chức năng mong đợi của bus trường công nghiệp. Đây là một cách tiếp cận khá khác so với việc tạo ra các giải pháp thay thế, chẳng hạn như các bộ chuyển mạch được quản lý đắt tiền, để kéo các giao thức bus trường cũ càng lâu càng tốt mà không cần quan tâm đến việc sử dụng băng thông, hiệu suất khung Ethernet hoặc số lượng địa chỉ IP trên sàn nhà máy.

Đa số muộn ngày nay trong sự hội tụ IT-OT

Từ các ứng dụng phần mềm tự động hóa trên điện thoại thông minh đến CPU nhiều lõi với bộ xử lý Intel® Xeon® trong vỏ công nghiệp, sự hội tụ IT-OT tiếp tục tăng tốc trong thời đại IIoT và Công nghiệp 4.0. Ví dụ khác, các HMI hiện đại thường dựa vào công nghệ web và các tiêu chuẩn như MQTT và JSON đang được triển khai nhanh chóng trong bối cảnh IIoT. Các công nghệ Gigabit Ethernet như EtherCAT G cũng đang trở thành chìa khóa khi các máy trở nên phức tạp hơn và Mạng nhạy cảm với thời gian đang được phát triển để cung cấp khả năng liên lạc theo chiều dọc xác định nhằm giải quyết các hạn chế của bus trường không phải EtherCAT. Ngoài ra, ngành công nghiệp đang bắt đầu nghiêm túc áp dụng công nghệ máy học (ML) và trí tuệ nhân tạo (AI) khác, vốn đã thúc đẩy trải nghiệm mua sắm trực tuyến của người tiêu dùng, chỉ đường trên điện thoại và “cuộc sống ứng dụng” của họ nói chung. Những tiến bộ nhanh chóng trong công nghệ tiêu dùng mang đến cơ hội triển khai các công nghệ công nghiệp mới nhanh hơn, nhưng cũng tạo ra rủi ro tụt hậu lớn hơn khi một số nhà cung cấp dịch vụ kiểm soát chậm thích ứng hơn. Việc không tích cực tìm kiếm các công nghệ giúp thúc đẩy sự hội tụ IT-OT sẽ dẫn đến những bất lợi về mặt chiến lược cho những người tụt hậu trong tương lai.

May mắn thay, sự miễn cưỡng trước đây của các nhà sản xuất và nhà chế tạo máy trong việc triển khai các công nghệ dựa trên PC tiếp tục biến mất khi họ nhận thấy lợi ích của việc áp dụng các công nghệ CNTT khi nó có ý nghĩa. Trong bất kỳ lĩnh vực công nghệ nào, đây luôn là một mục tiêu di động, nhưng các công ty đã thúc đẩy sự hội tụ này trong nhiều thập kỷ hiểu được rủi ro. Các nhà cung cấp tự động hóa và nhà chế tạo máy không thể đơn giản quyết định đưa các công nghệ CNTT chưa được thử nghiệm vào một thiết bị trị giá hàng triệu đô la và hy vọng điều tốt nhất. Đối với các công ty đã xem sự hội tụ này như một triết lý thiết kế cơ bản trong nhiều năm, rõ ràng là bất kỳ nguyên tắc CNTT nào được chuyển sang các sản phẩm OT đều phải mang tính quyết định, cực kỳ đáng tin cậy, có sẵn trong nhiều năm và được triển khai theo phương pháp hiệu quả nhất có thể. Nếu được thực hiện đúng cách, tích hợp IT-OT sẽ tạo ra kết quả vượt xa những gì mà các nền tảng truyền thống có thể thực hiện một mình.

Điều quan trọng cần nhớ là sự tích hợp IT-OT này không bắt đầu với IIoT—và nó sẽ không kết thúc ở đó. Khi kiến ​​trúc kết nối với đám mây và các khái niệm về Công nghiệp 4.0 trở nên phổ biến trong các nhà máy trên toàn thế giới, điều quan trọng là phải nhận thức được điều gì đang ở đỉnh cao và những nhà lãnh đạo công nghệ có thành tích thúc đẩy đổi mới trong ngành.

Đọc thêm