Từ khi ra đời cách đây 20 năm, các tiêu chuẩn tích hợp hệ thống kiểm soát doanh nghiệp ISA95 đã tìm cách giải quyết một vấn đề kinh doanh công nghiệp quan trọng: chuẩn hóa các hoạt động tích hợp giữa các hệ thống kiểm soát và doanh nghiệp biệt lập. Hiện đã được thiết lập và áp dụng rộng rãi, ISA95 tiếp tục cung cấp một hệ thống phân cấp chức năng xác định các hoạt động trong một tổ chức sản xuất. Mô hình phân cấp đó theo truyền thống có dạng kim tự tháp hay là kim tự tháp tự động hóa. Kim tự tháp tự động hóa đại diện cho các lớp tự động hóa trong một nhà máy điển hình.
I. Kim tự tháp tự động hóa là gì?
Automation Pyramid hay là kim tự tháp tự động hóa là mô hình trực quan hóa bằng hình ảnh, thể hiện các mức độ tự động hóa của doanh nghiệp hoặc nhà máy.
Mô hình kim tự tháp tự động hóa được giới thiệu lần đầu vào năm 1995 trong bộ tiêu chuẩn ISA – 95 bởi Hiệp hội Tự động hóa Quốc tế (ISA) tại Hoa Kỳ và sau đó là bộ tiêu chuẩn IEC 62264 bởi IEC, mô hình này trở thành thước đo cho bất kì doanh nghiệp nào đã và đang xây dựng tiến trình tự động hóa mô hình kinh doanh.
Automation Pyramid – Kim tự tháp tự động hóa phân tầng mức độ tự động hóa doanh nghiệp dựa trên công nghệ/phần mềm được sử dụng, giúp doanh nghiệp tự đánh giá cấp độ hiện tại và có kế hoạch phù hợp để triển khai các cấp độ tự động hóa cao hơn. Hiện tại, mô hình này đang được nhiều doanh nghiệp sản xuất ứng dụng để xây dựng nhà máy thông minh.
II. Các lớp của kim tự tháp tự động hóa (Automation Pyramid)
Kim tự tháp tự động hóa phân loại các lớp công nghệ thông tin (CNTT) khác nhau của các nhà máy sản xuất tự động hóa công nghiệp. Mỗi lớp hoặc cấp độ đều có nhiệm vụ riêng và cơ sở hạ tầng CNTT trong các nhà máy sản xuất. Nhìn chung, kim tự tháp tự động hóa được chia thành 5 lớp.
1. Lớp 5 – Tầng sản xuất
Hãy bắt đầu từ dưới lên, trên sàn sản xuất. Lớp này, hoặc trường này, được tạo thành từ nhiều loại thiết bị cảm biến và công nghệ, bao gồm:
- Các thiết bị đo lường như lưu lượng kế, công tắc mức, công tắc tiệm cận, v.v. Nói tóm lại, bất kỳ thứ gì cung cấp dữ liệu đầu vào bằng cách đo các biến số trên sàn sản xuất.
- Các bộ truyền động như van, máy bơm và các dụng cụ khác giúp duy trì các biến số như lưu lượng, nhiệt độ và áp suất trong phạm vi cho phép.
- Giao thức truyền thông cho phép lớp Trường giao tiếp với lớp tiếp theo: Điều khiển
2. Lớp 4 – Lớp điều khiển hoặc PCL
Lớp điều khiển, hay lớp PCL, là bộ não đằng sau các quy trình sản xuất của bạn. PCL là viết tắt của ‘bộ điều khiển logic lập trình’, nhưng khi các quy trình liên quan rất phức tạp, thì PCL có thể không đủ thông minh. Trong trường hợp đó, các PCL được thay thế bằng ‘hệ thống điều khiển phân tán’ (DCS). Các thiết bị ở cấp độ điều khiển nhận đầu vào từ các thiết bị ở cấp độ hiện trường và sử dụng đầu vào đó để tạo đầu ra điều khiển quy trình sản xuất. Ví dụ, nhiều quy trình sản xuất yêu cầu kiểm soát nhiệt độ nghiêm ngặt. PID (tích phân tỷ lệ-đạo hàm), thường được tích hợp vào PCL, sử dụng đầu vào từ các cảm biến cấp độ hiện trường để theo dõi nhiệt độ xung quanh điểm đặt, nhằm duy trì nhiệt độ không đổi trong suốt quá trình sản xuất.
3. Lớp 3 – Hệ thống giám sát điều khiển và thu thập dữ liệu (SCADA)
Lớp tiếp theo là nơi bạn tìm thấy các hệ thống giám sát điều khiển và thu thập dữ liệu (SCADA), cũng như giao diện người-máy (HMI). Trong lớp này, dữ liệu quy trình được giám sát thông qua giao diện người dùng và được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu. SCADA thường được sử dụng để điều khiển nhiều máy trong các quy trình phức tạp, bao gồm các quy trình liên quan đến nhiều địa điểm.
Khi lần đầu tiên tôi gặp SCADA, tôi hơi bối rối – sự khác biệt thực sự giữa cấp độ SCADA và cấp độ Kiểm soát là gì? Cả hai cấp độ đều nhận đầu vào từ xưởng sản xuất và trả lại đầu ra cho các quy trình kiểm soát. Một điểm khác biệt là SCADA thường được sử dụng để tinh chỉnh hoặc đặt lại các giá trị ở cấp độ Kiểm soát. Ví dụ, nếu quy trình sản xuất của bạn thường làm nóng các tiện ích ở nhiệt độ 400 độ, SCADA có thể được sử dụng để thay đổi giá trị đó, có thể là 500 độ.
4. Lớp 2 – Cấp độ lập kế hoạch bao gồm MES và MOM
Cuối cùng, chúng ta đến với cấp độ lập kế hoạch của kim tự tháp. Đây là cấp độ yêu thích của tôi, vì nó chứa hệ thống thực hiện quản lý (MES). Ví dụ, SYSPRO MOM giám sát toàn bộ quy trình sản xuất của bạn, từ nguyên liệu thô đến thành phẩm. Điều này cung cấp cho các nhà quản lý khả năng hiển thị 360 độ theo thời gian thực, cũng như các công cụ tiên tiến để theo dõi các số liệu quan trọng của xưởng, chẳng hạn như sử dụng lao động và thiết bị và hiệu suất, có thể được sử dụng để tối ưu hóa hiệu quả sản xuất và giảm hoặc loại bỏ lãng phí.
5. Lớp 1 – Lớp ra quyết định quản lý
Lớp trên cùng, Quản lý, được xây dựng xung quanh ERP của công ty bạn, cung cấp thông tin cho người ra quyết định của công ty từ mọi cấp độ của Kim tự tháp Tự động hóa. Trong khi MOM/MES giám sát và kiểm soát một nhà máy duy nhất, ERP cung cấp giám sát, báo cáo và kiểm soát cho toàn bộ tập đoàn.
III. Các thiết bị của Vũ Lê trong kim tự tháp tự động hóa:
Với dịch vụ tư vấn chuyên nghiệp, hỗ trợ kỹ thuật và lắp đặt nhanh chóng, VULETECH cam kết cung cấp các giải pháp an toàn tối ưu cho doanh nghiệp, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và bảo vệ nguồn lực lao động lâu dài.
