Vai trò của SCADA và IoT trong lộ trình tiến đến công nghiệp 4.0

IoT và SCADA : Giống nhau hay là 1 phiên bản nâng cấp ?

Từ khóa “Cách mạng Công nghiệp 4.0” đã và đang có ý nghĩa quan trọng cũng như sự quan tâm của nhiều tổ chức. Nhiều tổ chức đang khám phá những cách thức mới để tận dụng IoT, tiềm năng, lợi thế của nó và với kỳ vọng để nâng cao thông lượng tổng thể của quá trình tự động hóa hiện có của họ, bằng cách vượt qua những thách thức hiện có và cũng tích hợp toàn bộ chuỗi giá trị của tổ chức.

Nhìn chung, mọi ngóc ngách của doanh nghiệp đều là các hòn đảo độc lập của các quy trình và thông tin với việc trao đổi dữ liệu chỉ diễn ra tại cơ sở cần biết, và vùng lớn nhất là SCADA đối với các doanh nghiệp sản xuất. Dân chủ hóa dữ liệu trong một doanh nghiệp liên kết nhiều là câu thần chú thời đại mới của số hóa.

Hiện tại trong các doanh nghiệp sản xuất và chế biến lớn như ngành Thép, Điện, Nhà máy lọc dầu, câu hỏi thường được đặt ra nhất “liệu IoT có thay thế Kiểm soát giám sát và Thu thập dữ liệu (SCADA) trong một kỷ nguyên mới cho sản xuất không?”, “IoT có thể giúp tôi tận dụng như thế nào? SCADA hiện có? ”,“ Tôi đã có tự động hóa quy trình, đã triển khai bất kỳ công nghệ mới nhất nào để nâng cao SCADA hiện có của tôi, tôi có còn cần IOT không? ”.

Các tổ chức tích hợp đang áp dụng các khối kỹ thuật số để thúc đẩy kỷ nguyên mới Doanh nghiệp kỹ thuật số thực sự. Sản xuất là một ngành công nghiệp có độ trưởng thành, tự động hóa cao, nơi đường cong áp dụng công nghệ OT nhiều, cũng là nơi mà các hệ thống tập trung tích hợp như SCADA đóng một vai trò quan trọng.

Do ảnh hướng cơn sóng thần dữ liệu mới được tạo ra từ IoT, khi được phân tích sẽ tạo ra một mô hình giá trị hoàn toàn mới, các hệ thống SCADA hiện tại cần phải phù hợp hơn để không chỉ chạy các quy trình một cách hiệu quả mà còn cho phép tạo ra giá trị mới hơn. Và hơn hết là tạo ra các hệ thống tự động, thông minh có thể tự học hỏi, thích ứng và có khả năng hoạt động tự chủ thay vì chỉ đơn giản thực hiện các chỉ dẫn được xác định trước là hướng mà hầu hết các doanh nghiệp đang hướng tới.

IoT giúp SCADA lên 1 tầm cao mới

Do đó, IoT đã mở ra một con đường mới và mở ra cánh cửa mới cho một doanh nghiệp kỹ thuật số thực sự bằng cách tận dụng internet, các hệ thống được kết nối với nhau và kín đáo, cho phép Interface mạnh mẽ giữa các ứng dụng và phần cứng. SCADA đã giúp các ngành sản xuất giám sát và kiểm soát các quy trình của họ và cung cấp một số loại điều khiển bán tích hợp, trong quá khứ khoảng hơn nhiều thập kỷ đã mang lại kết quả đáng kể trong việc giảm chi phí hoạt động và tăng hiệu quả. Hành trình thúc đẩy hiệu quả và hoạt động xuất sắc không bao giờ kết thúc. IoT tích hợp với SCADA chỉ cung cấp liên kết còn thiếu đó.

Hệ thống SCADA đã được sử dụng hơn 3 thập kỷ nay. Theo thời gian, hầu hết các nhà quản lý và người ra quyết định trong các ngành này đã không áp dụng công nghệ nhanh chóng những thay đổi đã diễn ra trong ngành sản xuất dạng quy trình. Tất cả dùng SCADA đã thực hiện một công việc tuyệt vời trong các ngành công nghiệp khác nhau trong việc cung cấp dữ liệu phù hợp để theo dõi và quản lý và các quy trình chủ yếu mang lại hiệu quả. Nó cũng giúp tăng hiệu quả hoạt động và giảm chi phí. Ngày nay chỉ tối ưu hóa hiệu quả là không đủ. Với những tiến bộ công nghệ mở rộng phạm vi của cả hệ thống và phương pháp giám sát, và khi thế giới kết nối thông qua điện thoại thông minh tốc độ cao, internet và các công nghệ đám mây liên quan, sự bùng nổ dữ liệu trên cơ sở thời gian thực trên mọi thành phần được kết nối trong chuỗi quy trình, một số người tin rằng có lẽ SCADA đã đến ngày cần nâng cấp lên 1 tầm cao mới.

Do đó, tự nhiên hơn là có sự nhầm lẫn giữa các cuộc thảo luận chuyên môn xung quanh vai trò của các ứng dụng Internet vạn vật công nghiệp (IIoT). Những câu hỏi như, “IoT có thể thay thế SCADA không?”, “Có thể tích hợp cả hai không?” và “Sự khác biệt giữa IoT, SCADA và PLC là gì?” luôn luôn phát sinh. Về cơ bản, IoT nên được xem như một công nghệ được thực hiện trên SCADA. IOT cung cấp các lợi thế cần thiết về khả năng mở rộng, phân tích dữ liệu, tiêu chuẩn hóa và các cơ hội khả năng tương tác giúp phù hợp với nhu cầu kinh doanh đang thay đổi nhanh chóng của ngành. IoT được coi là vượt ra ngoài SCADA đối với SCADA truyền thống.

SCADA trước đây và bây giờ

Trước hết, chúng ta hãy tóm tắt nhanh về cách hoạt động của một SCADA điển hình. Nó là một hệ thống end-to-end nhận dữ liệu từ Thiết bị điện thông minh (IED) hoặc Thiết bị đầu cuối từ xa (RTU), được kết nối với các cảm biến thông qua mạng truyền thông. SCADA có các tính năng tối thiểu sau:

Interface đồ họa
Quy trình tự động theo rule
Hệ thống báo động theo xu hướng thời gian thực và Historian
Thu thập và ghi dữ liệu Phân tích dữ liệu với module tạo báo cáo

Sau đó, hệ thống sẽ phân tích dữ liệu này và gửi các lệnh trở lại hiện trường, với các ứng dụng SCADA riêng lẻ thường hoạt động đồng thời. Hệ thống SCADA giao tiếp với phần cứng thường là hệ thống thiết bị đo đạc và hệ thống thu thập dữ liệu hiện trường và hệ thống đo từ xa.

Giao thức truyền thông tiêu chuẩn: Các giao thức truyền thông phổ biến được sử dụng trong lĩnh vực công nghiệp là: ARCNET, CAN bus, Modbus, PROFIBUS. Nếu phần mềm và thiết bị phần cứng SCADA sử dụng cùng một giao thức truyền thông, chúng có thể nói chuyện với nhau mà không cần bất kỳ driver phần mềm bổ sung nào khác.
Interface trao đổi dữ liệu tiêu chuẩn: -Interface trao đổi dữ liệu phổ biến được sử dụng trong lĩnh vực công nghiệp là: DDE (Dynamic Data Exchange), OPC (OLE for Process Control), Sử dụng Interface trao đổi dữ liệu tiêu chuẩn, phần mềm SCADA có thể giao tiếp gián tiếp với các thiết bị phần cứng thông qua trung tâm trao đổi dữ liệu của DDE và OPC. Ưu điểm là không phân biệt thiết bị phần cứng hỗ trợ giao thức truyền thông tiêu chuẩn, nhà sản xuất chỉ cần cung cấp một driver DDE hoặc OPC để hỗ trợ hầu hết phần mềm SCADA.
Native Driver.

Hệ thống SCADA chủ yếu bao gồm:

Bộ điều khiển logic có thể lập trình (PLC) và Thiết bị đầu cuối từ xa (RTU): Đây là các thành phần phần cứng giao tiếp với máy và điều khiển chúng. Chúng chịu trách nhiệm giao tiếp với các cảm biến trong máy. Tất cả các thông số yêu cầu giám sát đều có ở đây. PLC và RTU là (các) intergace chính trong tổ chức với thế giới máy móc.
Hệ thống thu thập dữ liệu: Đây là các hệ thống tập trung thu thập dữ liệu từ PLC và RTU. Kết nối có thể là có dây (Modbus, TCP) hoặc không dây. OPC (OLE for Process Control) là cách được khuyến nghị để kết nối với (các) phần cứng của tổ chức.
Hệ thống giám sát: Hệ thống cho phép người giám sát giám sát máy của họ. Các hệ thống này thực hiện theo dõi tình trạng thời gian thực, nâng cao cảnh báo khi các ngưỡng bị vi phạm và đảm bảo rằng (các) máy móc của tổ chức hoạt động tối ưu.
Một sơ đồ điển hình của SCADA như được hiển thị dưới đây :

Hệ thống SCADA hoạt động hoàn hảo cho những người giám sát với độ tin cậy rất cao, cung cấp khả năng giám sát hàng ngày các quy trình chính về những gì đang diễn ra trong nhà máy, trên cơ sở gần thời gian thực. Các hệ thống SCADA đã được localize nhiều và chuyên dụng với giao tiếp độc quyền, không có kết nối internet và tồn tại sự ngăn cách giữa phần mềm quản lý ứng dụng của máy tính lớn, nhiều ứng dụng doanh nghiệp khác, máy móc tại hiện trường và các hệ thống thượng nguồn và hạ nguồn khác. Tương tác của các hệ thống doanh nghiệp khác với SCADA ở chế độ hàng loạt và chủ yếu được can thiệp thủ công.

Hệ thống SCADA thực hiện một số chức năng chính cho phép một công ty tự động hóa thành công các quy trình công nghiệp phức tạp như giao diện người-máy (HMI), giao tiếp điện, thu thập dữ liệu, giám sát, điều khiển, thu thập dữ liệu, tính toán và tạo báo cáo. Đối với nhiều ngành công nghiệp, tất cả các chức năng này đều quan trọng để có thể kiểm soát chặt chẽ hơn các quy trình.

Với những thay đổi trong yêu cầu kinh doanh, những tiến bộ trong công nghệ, những thay đổi trong môi trường kinh doanh, sự sụt giảm đáng kể về khả năng lưu trữ và tính toán, đã có nhu cầu đáng kể về việc thúc đẩy các hệ thống tích hợp, phản hồi tự động và kiểm soát quyền ra quyết định kinh doanh.

Đây là lúc các giải pháp IoT xuất hiện khi các tổ chức có nhiều câu hỏi cấp vĩ mô hơn để hỏi. Những câu hỏi như:

Hiệu quả hoạt động của tôi trên các máy móc, dây chuyền lắp ráp và nhà máy là gì? Tôi có thể làm gì để cải thiện nó?
Điểm nghẽn trong quy trình của tôi là gì, chúng nằm ở đâu ?
Làm thế nào tôi có thể loại bỏ những tắc nghẽn này và tôi có thể chủ động và dự đoán nhiều hơn về những tắc nghẽn này không ?
Tôi có thể thực hiện những thay đổi quy trình nào để cải thiện hiệu suất, tôi có thể đưa ra các quyết định này dựa trên phân tích dữ liệu, biểu diễn, mô hình dự đoán và đòn bẩy, v.v.?
Làm cách nào tôi có thể thực hiện so sánh theo kế hoạch với thực tế dựa trên dữ liệu thực tế hơn và các quyết định được hỗ trợ bởi phân tích?
Tôi có thể dự đoán lỗi máy không? Làm cách nào để chuyển từ bảo trì dựa trên lịch sang bảo trì dự đoán?
Tôi có thể tận dụng internet và thực sự khiến toàn bộ việc đưa ra quyết định trở nên liền mạch, bất cứ lúc nào ở bất kỳ đâu không?
Tôi có thể có hệ thống an toàn và giao tiếp liền mạch không?
Tôi có thể kết nối hệ thống thượng nguồn với hệ thống hạ lưu theo thời gian thực qua internet và nâng cao chuỗi giá trị?

Những câu hỏi này cực kỳ liên quan đến các nhà quản lý nhà máy, giám sát sản xuất, nhân viên hoạch định năng lực và tư vấn tối ưu hóa năng suất. IoT trong sản xuất ra đời dành cho đối tượng này. Khi cuộc Cách mạng Công nghiệp lần thứ tư đang tạo ra những bước ngoặt đáng kể trong hành vi của người tiêu dùng và cách mua hàng, đã đến lúc phải điều chỉnh lại các quy trình sản xuất và tích hợp chúng một cách liền mạch. Việc triển khai SCADA thế hệ thứ tư với các khả năng đột phá của IoT dường như rất hữu ích.

IoT bắt đầu khi SCADA, DCS truyền thống đã bắt đầu lỗi thời. IoT không thay thế SCADA và DCS. Thay vào đó, IoT bổ sung giá trị cho SCADA và mở rộng SCADA và chuỗi giá trị của nó để làm cho hoạt động kinh doanh dễ dự đoán hơn, giảm chi phí, lãng phí và cải thiện lợi nhuận. Thông tin được tạo ra từ hệ thống SCADA hoạt động như một trong những nguồn dữ liệu cho IoT. Trọng tâm của SCADA là giám sát và kiểm soát. Trọng tâm của IoT là phân tích dữ liệu máy móc để cải thiện (các) năng suất và tác động của (các) tổ chức.

Bốn trụ cột của IoT là M2M, RFID, WSNs và SCADA. Bốn trụ cột khép kín này sẽ được bổ sung vào các thời điểm khác nhau, với sự ra đời của IoT, tất cả các hệ thống kín đáo này sẽ được tích hợp để cung cấp một chuỗi giá trị mở rộng cũng như nâng cao cho toàn doanh nghiệp.

4 trụ cột chính của IoT

Internet of Things (IOT)

Internet of Things là đỉnh cao của những tiến bộ trong phần cứng kết nối, mạng dữ liệu, điện toán cloud và xử lý dữ liệu lớn. IoT bắt đầu khi SCADA, DCS và Lịch sử kết thúc. Một nhà máy điển hình là một môi trường cực kỳ không đồng nhất đã phát triển hữu cơ trong vài năm và trong một số trường hợp là trong nhiều thập kỷ.

Một số thách thức được thấy là:

Các Máy có các loại PLC và RTU khác nhau hỗ trợ các giao thức kết nối khác nhau.
Nhiều hệ thống SCADA từ các nhà cung cấp khác nhau, mỗi hệ thống điều khiển một dòng cụ thể hoặc một tập hợp các dòng. Dữ liệu máy có sẵn nhưng có các ốc đảo dữ liệu. Hệ thống SCADA cũng lưu trữ một lượng dữ liệu hữu hạn nên dữ liệu lịch sử không được lưu trữ để phân tích sâu hơn.
Dữ liệu được lưu trữ nhưng ngữ cảnh của dữ liệu khác nhau không được ghi lại
Hệ thống SCADA luôn có dữ liệu tại một thời điểm, tích hợp và phân tích thúc đẩy dữ liệu từ SCADA, dữ liệu nhận thức, dữ liệu phi cấu trúc chỉ có thể có trong thế giới của công nghệ IoT.
Các máy cũ không được kết nối vì chúng thiếu loại thiết bị đo đạc và tích hợp phù hợp.
Các tài sản như Đồng hồ đo năng lượng, màn hình thời tiết, cách sử dụng, v.v. chưa bao giờ được kết nối do chi phí. Tuy nhiên, thông tin mà chúng đưa ra là rất quan trọng.
Dữ liệu hiện có lịch sử có thể là một nguồn dữ liệu quan trọng

Các nền tảng IoT hoạt động như một kho dữ liệu liên kết của tất cả các tập dữ liệu đa dạng này. Họ cung cấp cho (các) tổ chức một nguồn chân lý duy nhất để thúc đẩy các quyết định kinh doanh, điều chỉnh nhu cầu kinh doanh và bắt đầu các thay đổi sản xuất tự động cả bên trong và bên ngoài theo những cách nhanh chóng và thông tin nhiều hơn.

[et_bloom_locked optin_id=optin_6]

Các khả năng của 1 nền tảng IoT

Trong khi IoT đạt được nhiều sự tập trung và nhiều lực kéo, rất nhiều hệ thống SCADA và Historian Data hiện tại đang cung cấp các tính năng giống như IoT. Tuy nhiên, chúng không bao giờ có thể tái tạo lại được các khả năng của một nền tảng được xây dựng dựa trên IoT. Trên đường đi, các hệ thống SCADA đã tự thiết kế lại để theo kịp với tất cả các công nghệ mới nổi bao quanh mọi thứ. Câu hỏi lớn tiếp theo là làm thế nào các công ty, đã sử dụng các hệ thống SCADA truyền thống, sẽ chuyển sang các hệ thống hiện đại, bao gồm cả triển khai IoT.

Đúng vậy, cũng giống như bất kỳ công cụ chuyển đổi nào khác, cần phải có một chiến lược được lên kế hoạch cẩn thận.

Bước đầu tiên là xác định một nền tảng IoT phù hợp có khả năng cung cấp một bộ điều hợp và kết nối đa dạng có thể kết nối với nhiều máy khác nhau, SCADA, DCS và Historians.
Kiến trúc điều khiển Meta Data. (Các) tổ chức có thể kết nối bất kỳ thứ gì: máy móc, phương tiện, máy đọc mã vạch, tấm pin mặt trời, trạm thời tiết và có khả năng xử lý dữ liệu trên tất cả các nguồn này với nhau.
Xử lý sự kiện phức tạp (CEP): Khả năng xử lý luồng dữ liệu phức tạp theo thời gian thực từ nhiều nguồn khác nhau.
Xử lý dữ liệu lớn và Máy học : Khả năng phân tích lượng lớn dữ liệu máy. Khả năng áp dụng các thuật toán Máy học hiện đại có giám sát và không giám sát để dự đoán kết quả
Quy mô cực lớn và khả năng scale up vô hạn : Khả năng nhập và xử lý một lượng lớn dữ liệu máy. Điều này cho phép (các) tổ chức kết nối bất kỳ thứ gì có liên quan.
Cloud-first và SaaS đầu tiên: Được xây dựng trên nền tảng cloud và cung cấp các gói trả phí khi di chuyển linh hoạt, giá cả phải chăng. Các hệ thống cung cấp khả năng hoạt động riêng tư khi tình huống yêu cầu.
IoT có thể tạo ra các Interface với các hệ thống khác.

Dưới đây là một số yếu tố mà (các) tổ chức cần lưu ý khi chuyển sang hệ thống SCADA / IoT hiện đại.

Loại thiết bị – Điều đầu tiên cần làm là quyết định thiết bị IoT nào sẽ giữ lại và thiết bị nào sẽ được chuyển lên cloud . Vì hầu hết chúng đều lưu trữ thông tin và dữ liệu có giá trị, nên bảo mật là điều cần thiết ở bất cứ nơi nào đặt thiết bị.
Các tiêu chuẩn IoT – Có một số tiêu chuẩn IoT nhất định mà (các) tổ chức phải xem xét khi chuyển sang các hệ thống SCADA hiện đại. Một số trong số đó là các tiêu chuẩn IoT công nghiệp OMG, làm việc với Dịch vụ phân phối dữ liệu, tiêu chuẩn Mô hình Đe dọa và Rủi ro và các tiêu chuẩn liên quan đến IEEE IoT, xác định các khu vực chung giữa các miền IoT.
Phân đoạn mạng (Network Segment) – Đây là một bước quan trọng trong việc đảm bảo tính liên tục của hoạt động kinh doanh. Tất cả chúng ta đều biết rằng phân đoạn mạng có thể cứu một doanh nghiệp. Nếu có sự cố xảy ra, tốt hơn là bạn chỉ nên hạ một phân đoạn hơn là toàn bộ mạng.
Phân tích dự đoán – Công nghệ này đóng một vai trò quan trọng trong việc mang lại chức năng tốt nhất trong hệ thống SCADA. Việc lựa chọn các giải pháp phân tích dự đoán sẽ mang lại cho (các) tổ chức cái nhìn về tương lai và cái nhìn sâu sắc về (các) điểm yếu của hệ thống và giải quyết các vấn đề trước khi chúng trở thành một.
Các trường hợp sử dụng chính: – Xác định các trường hợp sử dụng chính có tác động cao nhất đến kết quả kinh doanh, mang lại lợi thế cạnh tranh đáng kể và cũng có ROI và lý do tài chính mạnh mẽ cho khoản đầu tư đó.
Xác định chiến lược cloud của doanh nghiệp – Trước khi quyết định chọn (các) tổ chức cloud nào, private hay public , (các) tổ chức cần cân nhắc xem cái nào là tốt nhất cho nhu cầu kinh doanh của (các) tổ chức. (Các) tổ chức có cần tăng cường bảo mật không? Sau đó, private cloud có thể là tốt nhất. (Các) tổ chức có cần tốc độ và khả năng mở rộng không? Sau đó, (các) tổ chức nên xem xét một cloud public . Nếu (các) doanh nghiệp tổ chức yêu cầu nhiều hơn chỉ là tốc độ hoặc bảo mật, thì (các) tổ chức nên xem xét cloud kết hợp bao gồm kết hợp của cả hai tùy chọn cloud .

Nếu xem xét kỹ hơn cách thức triển khai và hoạt động của SCADA hiện tại, chúng ta có thể thấy một số yếu tố sơ bộ của IoT – kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu. Chúng ta có thể xác định rằng SCADA đại diện cho một số trụ cột mà Internet of Things đã được xây dựng. Tuy nhiên, ở mỗi giai đoạn chuyển tiếp thời đại công nghệ mới, người ta cần nhận thức được các khả năng và hạn chế hiện tại của SCADA:

Hệ thống SCADA không thể mở rộng trong tương lai. Internet of Things có khả năng đưa vào và xử lý một lượng lớn dữ liệu từ mọi thứ và máy móc. IoT cho phép bất kỳ công ty nào kết nối bất kỳ thiết bị nào và các dịch vụ của bên thứ ba. Tất cả dữ liệu được thu thập vào nền tảng IoT, được truy cập an toàn bằng thông tin đăng nhập. Một số người từ các công ty và ngành có thể truy cập vào dữ liệu (hoặc tập con dữ liệu hoặc tập con thiết bị). Ngay cả trong cloud , các tài nguyên mới cũng có thể được tạo ra.
SCADA là một hệ thống được sử dụng cho các hoạt động hàng ngày trong một phòng điều khiển hoặc tương tự. Tuy nhiên, không có phân tích dữ liệu để kiểm tra hiệu suất, tích hợp với CRM hoặc ERP và cuối cùng là không có thông tin ngữ cảnh nào được kết nối với SCADA. Mặt khác, IoT là tất cả những gì về phân tích dữ liệu, xử lý Dữ liệu lớn trên đầu dữ liệu, chẳng hạn như thuật toán AI, ML và dự đoán.
Giao thức như OPC, OPC-UA và các giao thức khác là các tiêu chuẩn ngày nay trong ngành. Trên hết, trên IoT có hàng tá giao thức khác có thể giúp các ngành kết nối hoặc nhận thông báo theo thời gian thực. MQTTS, HTTPS hoặc CoaP với TLS có thể giúp các ngành công nghiệp mang lại một lớp bảo mật cần thiết để mã hóa các thông điệp và thông tin.
Việc tích hợp giữa các thiết bị và nhà sản xuất không dễ dàng trên hệ thống SCADA. Thông thường trong Tự động hóa, (các) tổ chức cần có thiết bị sử dụng từ cùng một nhà sản xuất với cùng một phiên bản (Vendor Lock-In). Nếu điều đó không xảy ra, hầu như không thể dễ dàng tích hợp các thiết bị trên SCADA hiện tại. Mặt khác trên IoT, đây là một trong những tính năng có lợi nhất cho một ngành công nghiệp: Các giao thức tiêu chuẩn như MQTT cho phép các nền tảng giao tiếp với nhau ngay cả khi có nhiều nhà cung cấp khác nhau.

Sự dễ dàng cài đặt, giảm chi phí, tăng độ chính xác của dữ liệu và điều khiển và giám sát từ xa trên toàn thế giới là tất cả những điều mà IoT mang lại cho các ngành tài sản nặng. Tuy nhiên, vì IoT là một công nghệ tương đối mới liên quan đến SCADA và PLC, các khả năng của nó có thể thích ứng một cách tự nhiên với nhu cầu của ngành công nghiệp hiện đại. Nói như vậy có nghĩa là khi SCADA bắt đầu, nó cho phép các hệ thống của các nhà sản xuất làm việc cùng nhau trong thời gian thực, giống như IoT đang làm hiện nay.

Do đó, rõ ràng là sức mạnh của hệ thống SCADA và khả năng công nghệ của nó vẫn phù hợp ngay cả trong nền công nghiệp 4.0. Tuy nhiên, điểm thiếu sót là đang xử lý phần còn lại của doanh nghiệp để tạo ra một hệ sinh thái kết nối thực sự.

Câu hỏi không phải là IoT sẽ loại bỏ hoặc thay thế SCADA, mà là mở rộng SCADA, thành cái gì ? Hiện tại, IoT đang cách mạng hóa SCADA bằng cách cung cấp nhiều tiêu chuẩn hóa và tính mở hơn. IoT cũng đang cung cấp khả năng mở rộng, khả năng tương tác và bảo mật nâng cao bằng cách giới thiệu khái niệm về nền tảng IoT. Về cơ bản, cả hai nền tảng đều được sử dụng để tăng năng suất tổng thể bằng cách tích hợp bảo trì thông minh. Cũng như giảm lãng phí, tăng hiệu suất, giảm thời gian chết và kéo dài tuổi thọ thiết bị.

Thông tin được tạo ra từ hệ thống SCADA hoạt động như một trong những nguồn dữ liệu cho IoT. Trọng tâm của SCADA là giám sát và kiểm soát. Trong khi đó, IoT tập trung hơn vào việc phân tích dữ liệu máy móc để cải thiện (các) năng suất của tổ chức và tác động đến lợi nhuận của (các) tổ chức. IoT thực chất là đỉnh cao của những tiến bộ trong kết nối phần cứng và mạng dữ liệu mà SCADA cung cấp.

Tóm lại, IoT bắt đầu từ nơi SCADA và PLC kết thúc. Vì vậy, trong khi thị trường IoT vẫn đang trong giai đoạn đầu, nó có thể cùng tồn tại với SCADA. IoT đang mang lại một làn sóng các mô hình kinh doanh và công nghệ mới đang thay đổi toàn cảnh của SCADA. Tuy nhiên, mô hình SCADA luôn là mô hình linh hoạt đối với sự thay đổi của ngành và có thể bị thay đổi hoàn toàn trong tương lai.

SCADA, IoT hiện tại và tương lai. Nguồn : Mc Kinsey

Giai đoạn sản xuất tiếp theo : SCADA sẽ kết thúc ?

Tin tốt là SCADA vẫn tồn tại ở đây và Internet of Things là giai đoạn tiếp theo của quá trình sản xuất thông minh nhằm nâng cấp SCADA bằng cách làm cho nó thông minh hơn và thông minh hơn. IoT bổ sung cho cả hệ thống điều khiển phân tán (DCS) và SCADA bằng cách mở rộng các khả năng hiện có như thu thập dữ liệu thời gian thực, cảnh báo sự cố máy / bất thường, điều khiển thời gian thực, ghi dữ liệu, phân tích dữ liệu và trực quan hóa.

Các hệ thống SCADA đã và đang làm rất tốt trong việc giám sát và kiểm soát các quy trình dựa trên cơ sở và công nghiệp tồn tại trong thế giới vật lý, nhưng IoT có thể xử lý (các) dữ liệu của tổ chức và mang lại trí thông minh và hiểu biết ẩn chứa bên trong nó.

Với số lượng thiết bị được kết nối ngày càng tăng, nhu cầu thu thập, trao đổi và phân tích dữ liệu đã tăng lên đáng kể. Các công ty công nghiệp đã bắt đầu nhận thấy nhu cầu ngày càng tăng về khả năng tương tác và tính minh bạch thông tin ngày càng tăng để dẫn đầu đối thủ và cắt giảm chi phí hoạt động.

Hiện tại, nhiều công ty cung cấp nền tảng IoT không có phần cứng và sử dụng SCADA cũng như các hệ thống truyền thống khác làm nguồn dữ liệu trong đó bảo mật và kiểm soát giám sát không bị xâm phạm mà được bổ sung thêm trong cơ sở hạ tầng hiện có.

Các tùy chọn kết nối mở và an toàn như AMQP, MQTT, REST và OPC UA Pub / Sub tạo nên một kiến trúc IoT hợp nhất như vậy. Trong khi trọng tâm của SCADA là kiểm soát và giám sát máy móc, trọng tâm của IoT là phân tích dữ liệu máy móc để tăng hiệu quả tác động trực tiếp đến lợi nhuận của công ty. SCADA hoạt động như 1 Gateway IoT an toàn (hoặc gọi nó là Phần mềm trung gian hướng thông điệp (MOM)), cho phép các công ty kết nối các thiết bị biên trên nhiều trang web và đưa dữ liệu trên một nền tảng duy nhất để thực hiện phân tích nhằm đưa ra quyết định tốt hơn.

Đồng thời, người ta cũng nên hiểu rằng SCADA có một số hạn chế và điều đó có thể được khắc phục với IoT. Ví dụ, các nhà máy là không đồng nhất về bản chất và rất khó để quản lý bản chất khác biệt của hệ sinh thái kỹ thuật số công nghiệp từ một nơi duy nhất. Đây là lúc IoT phát huy tác dụng vì nó thúc đẩy khả năng tương tác và tính minh bạch của dữ liệu.

Số hóa đang thay đổi cách thức hoạt động của các công ty sản xuất nhưng SCADA vẫn sẽ hữu ích trong việc thu thập và giám sát hoạt động hàng ngày của một nhà máy hoặc quy trình. IoT trao quyền cho các hệ thống SCADA và giúp các nhà sản xuất lưu trữ vô số dữ liệu lịch sử trên đám mây để phân tích sâu hơn, mang lại thông tin ẩn để giải quyết các vấn đề lâu nay chưa được giải quyết.

SCADA thế hệ thứ 4: Kết nối IoT

Thực tế thẳng thắn là SCADA với tư cách là interface giữa người vận hành và các tính năng bắt buộc phải có (chẳng hạn như trực quan hóa sơ đồ, báo động, ghi dữ liệu, kiểm soát thời gian thực và chuyển dữ liệu cho người sử dụng dữ liệu), SCADA sẽ không bị xóa bỏ hoàn toàn bằng công nghệ IoT.

Tuy nhiên điện toán biên (Edge Computing) sẽ bắt đầu sử dụng các tính năng điều khiển nhất định và hợp lý hóa lượng dữ liệu mà chúng ta chọn để đẩy vào đám mây theo thời gian, nhưng Internet of Things công nghiệp sẽ không phủ nhận nhu cầu mở và đóng van, khởi động hoặc dừng động cơ một cách an toàn hoặc đặt lại thiết bị truyền động. Ít nhất là không dành cho các mục đích và quy trình yêu cầu thu thập và kiểm soát dữ liệu tốc độ cao. Đây là chìa khóa quan trọng.

Một số công nghệ SCADA / Visualization (Ảo hóa) sẽ có xu hướng phát triển bên ngoài lĩnh vực SCADA / điều khiển quá trình truyền thống và đã hoạt động như vậy được một thời gian. Với tốc độ mà các thiết bị được kết nối đang thu thập, trao đổi và phân tích dữ liệu, nhu cầu về khả năng tương tác và tính minh bạch thông tin đã tăng lên. Một số tiến bộ nhất định và bất khả tri về phần cứng, các nhà cung cấp đã luôn chấp nhận nhu cầu này và hiện đang hỗ trợ các giao thức nguyên bản Internet of Things (IIoT) công nghiệp chính. Nền tảng của họ có thể hoàn thành vai trò của bộ công cụ phân tích và kiểm soát cấp vĩ mô có thể hợp nhất IT và OT. Kiểm soát giám sát và an ninh không bị hy sinh các cơ sở hạ tầng hiện có.

SCADA so với IoT Chính những công cụ này có thể và sẽ hoạt động như Cổng IoT an toàn (hoặc Phần mềm trung gian hướng thông điệp (MOM)), để hợp nhất liền mạch các thiết bị biên (có thể là nhiều trang) thành một góc nhìn phân tích duy nhất của thế giới. Cấu hình từ xa, các phương thức kết nối mở và an toàn như REST, MQTT, AMQP và OPC UA Pub – Sub là chìa khóa để thúc đẩy kiến trúc IoT hợp nhất này.

Bản chất không đồng nhất của nhà máy trong tương lai sẽ mở đường cho các nền tảng IoT bổ sung tính hợp nhất và quản lý các ốc đảo, giao thức khác nhau của hệ sinh thái kỹ thuật số công nghiệp. Xét cho cùng, khả năng tương tác, tính minh bạch thông tin và các quyết định phi tập trung là ba trong bốn nguyên tắc thiết kế làm nền tảng cho Công nghiệp 4.0:

Khả năng tương tác – Khả năng của máy móc, thiết bị, cảm biến và con người kết nối và giao tiếp với nhau thông qua Internet of Things (IoT)
Tính minh bạch của thông tin – Khả năng của hệ thống thông tin tạo ra một bản sao ảo của thế giới vật chất bằng cách làm phong phú các mô hình thực vật kỹ thuật số với dữ liệu cảm biến. Điều này yêu cầu tổng hợp dữ liệu cảm biến thô thành thông tin ngữ cảnh có giá trị cao hơn.
Hỗ trợ Kỹ thuật – Thứ nhất, khả năng của các hệ thống hỗ trợ hỗ trợ con người bằng cách tổng hợp và hình dung thông tin một cách dễ hiểu để đưa ra các quyết định sáng suốt và giải quyết các vấn đề khẩn cấp trong thời gian ngắn. Thứ hai, khả năng của các hệ thống vật lý mạng hỗ trợ con người về mặt vật lý bằng cách thực hiện một loạt các nhiệm vụ khó chịu, quá mệt mỏi hoặc không an toàn cho đồng nghiệp của họ.
Tính toán và Ra quyết định phi tập trung – Khả năng của các hệ thống vật lý mạng tự đưa ra quyết định và thực hiện các nhiệm vụ của chúng một cách tự chủ nhất có thể. Chỉ trong trường hợp ngoại lệ, can thiệp hoặc mục tiêu xung đột, nhiệm vụ mới được giao cho cấp cao hơn.