Sản xuất thông minh có thể sẽ có một “bộ não” mới

Tự động hóa công nghiệp là “nền tảng” của ngành công nghiệp, nhưng trong cuộc cạnh tranh quốc tế, trình độ tự động hóa công nghiệp của Trung Quốc vẫn còn hạn chế. Để phát triển lực lượng sản xuất mới và nâng cao năng lực công nghiệp, việc làm chủ các thiết bị tự động hóa công nghiệp là con đường không thể bỏ qua.

Nhằm phá vỡ sự chi phối của các thương hiệu nước ngoài trên thị trường công nghiệp trung và cao cấp, máy tính thông minh công nghiệp – thiết bị tích hợp cả năng lực tính toán và điều khiển – đã tạo được bước đột phá, đạt được những tiến bộ quan trọng về công nghệ trong lĩnh vực tính toán và điều khiển công nghiệp cao cấp.

“Tôi tin rằng máy tính thông minh công nghiệp sẽ trở thành một sản phẩm thiết yếu trong ngành công nghiệp. Trong tương lai, cơ sở hạ tầng tính toán công nghiệp lấy thiết bị này làm trung tâm sẽ có không gian phát triển rất lớn.” Viện sĩ Viện Kỹ thuật Trung Quốc Li Guojie phát biểu tại Hội nghị công bố chiến lược sản phẩm của Zhongke Times và Diễn đàn cấp cao về sản xuất có khả năng tính toán được tổ chức tại Thâm Quyến gần đây.

Đón đầu xu hướng, hướng tới vị trí dẫn đầu

Cùng với việc công nghệ thông tin thế hệ mới nhanh chóng được ứng dụng vào nhiều ngành nghề, sản xuất thông minh đang phát triển mạnh trong nhiều lĩnh vực và kịch bản khác nhau.

Tuy nhiên, trong quá trình phát triển sản xuất thông minh, nhiều vấn đề cũng dần xuất hiện. Chẳng hạn, tầng điều khiển công nghiệp truyền thống khó theo kịp tốc độ thông minh hóa ngày càng nhanh của các ứng dụng và thuật toán, dẫn đến sự không tương thích rõ rệt giữa các hệ thống.

CEO Zhongke Times, ông Ma Jun, cho biết: “Trước đây, các thuật toán điều khiển và phần mềm ứng dụng tương đối đơn giản, nhưng hiện nay chúng ngày càng phức tạp, tích hợp nhiều thuật toán liên quan đến quy trình công nghệ, trí tuệ nhân tạo cũng như các thuật toán điều khiển chuyển động nhiều trục phức tạp hơn. Điều này đòi hỏi một thiết bị đầu cuối tính toán mạnh hơn, có khả năng đáp ứng những ứng dụng này.”

Ông ví điều này tương tự như việc WeChat cần chạy trên điện thoại thông minh mới có thể phát huy đầy đủ các chức năng.

Hiện nay, công nghệ tự động hóa công nghiệp đang được nâng cấp nhanh chóng. Phạm vi ứng dụng ngày càng rộng hơn, đồng thời tập trung nhiều hơn vào các hệ thống điều khiển tự động hóa thông minh.

Viện sĩ Viện Kỹ thuật Trung Quốc, đồng thời là Giám đốc Trung tâm Kỹ thuật Quốc gia về Công nghệ Điều khiển và Cảm nhận Thị giác Robot, ông Wang Yaonan, cho rằng trọng tâm ứng dụng của tự động hóa thông minh hiện nay nằm ở lĩnh vực sản xuất thiết bị cao cấp.

Ông cho rằng để phát triển lực lượng sản xuất mới, Trung Quốc cần đi theo hướng cao cấp hóa, thông minh hóa và xanh hóa, trong đó sản xuất thiết bị cao cấp sẽ là một hướng phát triển quan trọng trong tương lai.

Viện sĩ Li Guojie nhận định rằng trí tuệ nhân tạo đang rất phổ biến trong những năm gần đây chủ yếu được thể hiện thông qua tương tác với người tiêu dùng trong thế giới ảo. Các mô hình lớn hiện chủ yếu được sử dụng để tạo văn bản, hình ảnh và video.

Tuy nhiên, theo ông, làn sóng công nghệ trong 5–10 năm tới sẽ tập trung nhiều hơn vào thế giới thực, với ngành sản xuất là một lĩnh vực tiêu biểu. Mục tiêu là xây dựng hệ thống trí tuệ trong không gian vật lý và đưa công nghệ này vào nhiều kịch bản của nền kinh tế thực.

“Chúng ta cần xây dựng một nền tảng tích hợp ‘năng lực tính toán – dữ liệu – tri thức – mô hình’, rút ngắn đáng kể chu kỳ nghiên cứu, phát triển và sản xuất các sản phẩm phức tạp, cao cấp, qua đó nâng cao năng lực cạnh tranh của nền kinh tế thực.” Li Guojie nhấn mạnh. “Trong làn sóng lần này, chúng ta cần đón đầu và phấn đấu chiếm vị trí dẫn đầu.”

Máy tính thông minh công nghiệp chính thức ra mắt

Công nghệ công nghiệp vốn có rào cản kỹ thuật và yêu cầu kiến thức chuyên môn cao. Sau nhiều năm nghiên cứu, Viện Công nghệ Máy tính thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã tích lũy được nhiều công nghệ trong các lĩnh vực như nhân hệ điều hành thời gian thực, ảo hóa, thuật toán và bộ xử lý chuyên dụng, qua đó chế tạo những nguyên mẫu ban đầu của máy tính thông minh công nghiệp.

Ông Ma Jun giới thiệu: “Trên nền tảng những thành quả công nghệ này, công ty Zhongke Times được thành lập vào năm 2022. Tương tự như quá trình máy tính hóa điện thoại và ô tô, điều chúng tôi đang thực hiện là máy tính hóa tự động hóa công nghiệp. Đây là một cơ hội để tạo ra bước chuyển lớn cho ngành công nghiệp. Thiết bị đầu cuối tính toán công nghiệp có thể trở thành thiết bị tính toán lớn thứ ba sau điện thoại và ô tô.”

Tại diễn đàn, Zhongke Times đã công bố thế hệ máy tính thông minh công nghiệp mới. Thiết bị này tích hợp các chức năng của PLC, máy tính công nghiệp, bộ điều khiển chuyển động, card điều khiển chuyển động, gateway công nghiệp và máy chủ biên.

Hệ thống chuyển từ mô hình “phần cứng tùy chỉnh + phần mềm đóng” sang “phần cứng thống nhất + phần mềm thông minh”.

Cụ thể, trên nền tảng phần cứng thống nhất, hệ thống xây dựng một hệ điều hành hai miền. Miền không thời gian thực đảm nhiệm các chức năng tính toán của máy tính cấp trên, trong khi miền thời gian thực thực hiện các ứng dụng điều khiển của máy tính cấp dưới. Nhờ đó, hoạt động tính toán và điều khiển có thể được thực hiện trên cùng một nền tảng.

So với kiến trúc truyền thống, máy tính thông minh công nghiệp được giới thiệu với nhiều ưu điểm. Theo ông Ma Jun, thiết bị có thể thực hiện điều khiển chuyển động cơ khí với tốc độ cao và độ chính xác cao, đồng thời giúp giảm đáng kể chi phí phần cứng.

Khả năng lập trình mở cũng có thể nâng cao hiệu quả phát triển phần mềm, trong khi miền thời gian thực giúp bảo vệ các chương trình quan trọng khỏi bị gián đoạn.

Ông Li Xiaoning, Giám đốc sản phẩm cấp cao của Zhongke Times, cho biết hệ thống máy tính thông minh công nghiệp có thể mang lại ba giá trị chính cho người dùng:

• Đơn giản hóa hệ thống điều khiển.
• Rút ngắn chu kỳ phát triển.
• Nâng cao hiệu quả vận hành và bảo trì từ xa thông qua việc tích hợp sâu công nghệ Internet vạn vật.

Nhu cầu lớn, triển vọng phát triển rộng

Công nghệ tự động hóa là một trong những công nghệ quan trọng thúc đẩy tiến bộ của xã hội. Trong toàn bộ lĩnh vực công nghiệp, tự động hóa thông minh đang ngày càng đóng vai trò quan trọng.

Ông Wang Yaonan cho rằng máy tính thông minh công nghiệp có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như điện lực, luyện kim, hàng không vũ trụ, nông nghiệp và giao thông. Vì vậy, vai trò của loại thiết bị này trong tương lai được đánh giá là đáng chú ý.

Ông Han Yinhe, đồng sáng lập Zhongke Times và là nghiên cứu viên của Viện Công nghệ Máy tính thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, cho rằng việc tích hợp tính toán và điều khiển trong cùng một thiết bị giúp hoạt động sản xuất trở nên thông minh hơn, đáng tin cậy hơn và có độ chính xác cao hơn.

Theo ông, máy tính thông minh công nghiệp có tiềm năng trở thành “bộ não” của sản xuất thông minh.

Đổi mới khoa học và công nghệ là một trong những động lực quan trọng của quá trình công nghiệp hóa thế hệ mới. Trong làn sóng cách mạng khoa học công nghệ và chuyển đổi công nghiệp mới trên toàn cầu, khả năng làm chủ đổi mới công nghệ có thể tạo ra lợi thế trong quá trình phát triển công nghiệp.

Ông Wang Yaonan chỉ ra rằng các hệ thống điều khiển công nghiệp hiện nay chủ yếu bao gồm điều khiển chuyển động và điều khiển quá trình. Phần lớn các hệ thống mới chỉ đạt đến mức điều khiển điện khí hóa 2.0 và đang chuyển sang điều khiển mạng máy tính 3.0.

Trong tương lai, ngành công nghiệp hướng tới điều khiển tự chủ thông minh 4.0 để đáp ứng tốt hơn yêu cầu của xã hội thông minh và thiết bị thông minh.

Tuy nhiên, đổi mới công nghệ trong lĩnh vực tính toán và điều khiển công nghiệp cao cấp vẫn còn một chặng đường dài phía trước.

Trong quá khứ, ngành công nghiệp thường đề cập đến tình trạng OT và IT hoạt động như “hai hệ thống riêng biệt”. Việc tích hợp hai lĩnh vực này từ lâu đã là một bài toán khó.

Trong đó, OT trong điều khiển thông minh chủ yếu giải quyết vấn đề về tính nhất quán, còn IT tập trung vào tính đầy đủ của hệ thống. Viện sĩ Li Guojie cho biết hiện nay một số nhà máy không người trong ngành sản xuất vẫn phải dựa vào con người để vận hành, cho thấy khả năng đảm bảo tính đầy đủ của hệ thống vẫn còn hạn chế.

Đây cũng là một trong những vấn đề mà máy tính thông minh công nghiệp cần tiếp tục giải quyết trong quá trình phát triển.

Nguồn: Báo Khoa học Trung Quốc. Nội dung được dịch và biên tập từ bài viết tiếng Trung.