Trang chủ > Khoa học công nghệ, Tin tức > CONG NGHE TU DONG HOA VA XU HUONG PHAT TRIEN

CONG NGHE TU DONG HOA VA XU HUONG PHAT TRIEN

Biến động của kỷ nguyên mới đang viết lại các quy luật của sản xuất và kinh doanh. Sự phát triển công nghệ tạo nên sự thay đổi thế giới một cách mạnh mẽ với tốc độ nhanh hơn bao giờ hết. Trước kia quá trình toàn cầu hóa dựa trên giá nhân công rẻ thì ngày nay quá trình toàn cầu hóa lại dựa chủ yếu trên tri thức. Tri thức trở thành then chốt cho quá trình phát triển.

Đây không phải là sự tiến hóa dần dần mà là một cuộc cách mạng với tốc độ thay đổi rất nhanh. Kinh tế thị trường hiện nay thực chất là một cuộc cạnh tranh làm sao bán được các lợi thế tri thức tạo nên lợi nhuận lớn một cách nhanh chóng.

Vai trò của công nghệ tự động hóa trong nền kinh tế quốc dân và sự phát triển của xã hội là cực kỳ to lớn. Tự động hóa mang lại nhiều tiện ích trong muôn màu muôn vẻ của cuộc sống văn minh hiện đại. Chính vì thế Đảng và Nhà nước ta đã xác định tự động hóa là một trong bốn hướng công nghệ cao cần ưu tiên phát triển. Để có thể hội nhập và phát triển trong xu thế toàn cầu hóa hiện nay, lĩnh vực tự động hóa Việt Nam cần có một cộng đồng rộng lớn các chuyên gia tâm huyết, có môi trường học tập và nghiên cứu lành mạnh và một chính sách vĩ mô hỗ trợ tri thức phát triển thích nghi được với quá trình “phẳng” hóa thế giới hiện nay.
Báo cáo này phân tích sự thay đổi của sản xuất và kinh doanh trên thế giới hiện nay, đặc tính của thị truờng các sản phẩm và dịch vụ của tự động hóa, trình bày sự phát triển của công nghệ tự động hóa thời gian qua, xu thế phát triển trong thời gian tới và nêu một số nét cơ bản về cơ hội, thách thức và biện pháp cho sự phát triển của công nghệ tự động hóa Việt Nam
1. Các biến động của kỷ nguyên mới
Chúng ta đã bước vào thế kỷ 21 và sự biến động của một thời đại mới đang viết lại các quy luật của sản xuất và kinh doanh. Theo quy luật trước đây các tập đoàn, doanh nghiệp lớn với công nghệ hiện đại và các bí quyết (know-how) đột phá thường hình thành ở các nước phát triển như Mỹ, Đức, Nhật… Nhưng bây giờ quy luật này không phải hoàn toàn như vậy. Các tập đoàn lớn đồ sộ trước kia đang chết dần và những gương mặt đầu đàn mới với các ý tưởng và công nghệ đột phá đang xuất hiện ngay ở các nước đang phát triển. Sự phát triển công nghệ tạo nên sự thay đổi thế giới một cách mạnh mẽ với tốc độ nhanh hơn bao giờ hết. Trước kia quá trình toàn cầu hóa dựa trên giá nhân công rẻ thì ngày nay quá trình toàn cầu hóa lại dựa chủ yếu trên tri thức. Toàn cầu hóa và sự tự do thương mại đã làm gián đoạn lớn cách thức và nơi chế tạo các sản phẩm trên thế giới. Tri thức trở thành then chốt cho quá trình phát triển. Đây không phải là sự tiến hóa dần dần mà là một cuộc cách mạng với tốc độ thay đổi rất nhanh. Kinh tế thị trường hiện nay thực chất là một cuộc cạnh tranh làm sao bán được các lợi thế tri thức tạo nên lợi nhuận lớn một cách nhanh chóng.
Các nguồn lực tạo nên sự hưng thịnh của mỗi quốc gia bao gồm tài nguyên thiên nhiên, nhân lực và tri thức. Nguồn tài nguyên thiên nhiên gắn liền với vị trí địa lý và ngày càng càng cạn kiệt. Nguồn nhân lực cơ bắp ngày càng càng thu hẹp do quá trình phát triển của tự động hóa. Chỉ còn lại tri thức sẽ là nguồn lực then chốt tạo nên sự khác biệt và là động lực cho mọi sự phát triển của mỗi quốc gia và của nhân loại. Nguồn lực tri thức hiện nay không phụ thuộc vào vị trí địa lý. Với sự phát triển của Internet, vị trí địa lý trở nên không quan trọng. Internet còn hỗ trợ mạnh mẽ cho sự lan tỏa của tri thức một cách nhanh chóng. Trước kia tri thức là sức mạnh tạo nên quyền lực chi phối thế giới của các nước tư bản phát triển nhưng hiện nay các nước này đang mất dần lợi thế. Xuất phát từ giá nhân công rẻ ở các nước chậm phát triển mà các nước công nghiệp đã phải chuyển các nhà máy và thuê các nước kém phát triển thực hiện toàn bộ hay một phần của sản phẩm. Các việc thuê ngoài này đang chuyển công nghệ và know-how sang dần cho các nước khác và quá trình này tạo nên sự cạnh tranh trở lại như Trung Quốc, Ấn Độ với chính các nước phát triển.
Công nghệ tạo nên sự phát triển của xã hội đã trải qua quá trình tiến hóa từ khi hình thành xã hội loài người. Hàng triệu năm trước công nguyên, cuộc sống của con người chủ yếu dựa trên công nghệ thô sơ là hái lượm và săn bắn. Từ khỏang 10000 năm trước công nguyên đến thế kỷ thứ 18, loài người sống và làm việc dựa trên nền kinh tế nông nghiệp. Từ năm đầu thế kỷ 19 đến giữa thế kỷ 20 là giai đoạn phát triển của nền công nghiệp thế giới. Giai đoạn từ những năm 1960 đến nay (2010) là giai đoạn phát triển của công nghệ thông tin. Còn hiện nay chúng ta đang bước sang giai đoạn phát triển của công nghệ nano và thực tại ảo đang mang lại những sự thay đổi rất cơ bản trong xã hội loài người.
Bức tranh về công nghệ trên thế giới có nhiều biến động. Trung Quốc và Ấn Độ là các quốc gia gây ấn tượng nhất. Dân số thế giới khoảng 6,5 tỷ, trong đó Trung Quốc chiếm 1,4 tỷ và Ấn Độ chiếm 1,16 tỷ. Hai nước này có tổng dân số chiếm tới 40% dân số thế giới. Với 25% những người thông minh nhất của Trung Quốc cộng với 28% người thông minh nhất của Ấn Độ cho tổng số lớn hơn toàn bộ dân số châu Âu hoặc của Mỹ. Hệ thống các trường đại học của Trung Quốc cung cấp 700.000 kỹ sư hàng năm, của Ấn Độ là 500.000 kỹ sư hàng năm. Con số này lớn hơn số kỹ sư của cả Mỹ và châu Âu cộng lại. Mặt khác, các trường đại học của Trung Quốc và Ấn Độ ngày càng phát triển cả về số lượng và chất lượng tạo điều kiện để phát triển tri thức và nguồn nhân lực công nghệ cạnh tranh với các nước phát triển. Ngoài Trung Quốc và Ấn Độ, các nước khác như Nga, Braxin, Hàn quốc, Mexico và các nước phát triển Đông Âu cũng phát triển mạnh nguồn nhân lực tri thức. Các lợi thế công nghệ cao của các nước phát triển như Mỹ, Nhật, Đức, Pháp… đang mất dần. Thế giới đang “phẳng” dần theo Tom Friedman do sự phát triển của công nghệ và Internet sẽ dẫn đến một số cục diện mới như sau:
– Môi trường kết nối mạng toàn cầu sẽ tạo nên các hình thức hợp tác đa dạng, khả năng chia sẻ tri thức và công việc không phụ thuộc vào khoảng cách địa lý và ngôn ngữ.
– Các công ty xuyên quốc gia không còn cần nhưng tòa nhà đồ sộ. Nhân viên có thể là số lượng lớn các chuyên gia ở khắp thế giới và dễ dàng tập hợp khi cần thiết.
– Nhiều cơ hội được hình thành cho mọi cá nhân có thể cạnh tranh một cách bình đẳng với bất kỳ ai ở bất kỳ nơi nào trên thế giới.
Quá trình “phẳng” hóa thế giới là quá trình thay đổi nhanh và không thể đảo ngược. Cái cần phải làm cho mỗi quốc gia cầu tiến không phải là chống lại nó mà phải chấp nhận và thích nghi với môi trường cạnh tranh bằng việc đào tạo nguồn nhân lực tốt hơn, kết nối với mọi nguồn lực thế giới nhanh hơn và có các chính sách toàn cầu hóa tốt hơn. Đây là cuộc chơi mới ta phải hội nhập và tích cực tham gia. Nếu không ta sẽ bị loại ra cuộc chơi và đứng nhìn các nước khác tiến lên phía trước.
Mục tiêu của tự động hóa là tăng năng suất lao động trở nên một cuộc đua toàn cầu khốc liệt, đối đầu giữa các khu vực và giữa các dân tộc. Trong tương lai, ai có thể sản xuất vật tư và sản phẩm rẻ hơn, nhanh hơn và tốt hơn sẽ là người chiến thắng.
Sự phát triển của công nghệ tự động hóa thời gian qua không tách rời với sự phát triển của các công nghệ cao khác như công nghệ thông tin, công nghệ truyền thông và cơ điện tử. Các thành tựu của chip vi xử lý, mạng và truyền thông được áp dụng rộng rãi trong các sản phẩm và hệ thống tự động hóa. Ngược lại, nhiều nguyên lý của điều khiển tự động được sử dụng trong các sản phẩm công nghệ thông tin. Các sản phẩm công nghệ cao ngày càng thông minh hơn và đựoc thiết kế tích hợp tối ưu cả phần phần xác (cơ khí, linh kiện…) và phần hồn (software, thuật toán…) trên quan điểm cơ điện tử. Xu hướng này tạo nên các sản phẩm tích hợp trong nó chứa nhiều chức năng của nhiều lĩnh vực công nghệ. Sự hội tụ các công nghệ trong một sản phẩm làm ranh giới giữa công nghệ thông tin & truyền thông, công nghệ tự động hóa và cơ điện tử ngày càng thu hẹp.
2. Thị trường của công nghệ tự động hóa
Khác với thị trường của công nghệ thông tin, thị trường các sản phẩm và dịch vụ của lĩnh vực tự động hóa là một thị trường đa dạng, hỗn tạp với vô vàn các sản phẩm, chủng loại của thiết bị, đầu đo, đèn hiển thị, chỉ báo, cơ cấu chấp hành… Có thể nói mỗi một ứng dụng đo lường điều khiển đều có đặc thù riêng và cần một giải pháp riêng. Hàng triệu cặp nhiệt được sử dụng nhưng có nhiều loại, mỗi loại lại được chế tạo cho một lớp ứng dụng với các chỉ tiêu kỹ thuật về kích thước, hình dáng và chuẩn khác nhau. Khối lượng của mỗi chủng loại lại không cần nhiều. Nhu cầu của tự động hóa cao nhưng lại đa dạng ứng dụng, nên trên thế giới ta thấy có ít các doanh nghiệp tự động hóa có giá trị lớn tương đương với các doanh nghiệp khổng lồ của công nghệ thông tin như Intel, Microsoft, Cisco vv… Các doanh nghiệp tự động hóa thường khởi đầu bằng một ý tưởng tạo ra sản phẩm hoặc dịch vụ mới. Khi sản phẩm được sản xuất đến mức độ nào đó thì khó phát triển tiếp được do thị trường bị bão hòa. Để bảo đảm tăng trưởng doanh nghiệp phải tiếp tục đầu tư tạo ra sản phẩm dịch vụ mới tốt hơn. Điều này ít doanh nghiệp tự động hóa có thể duy trì được. Do vậy sự lớn mạnh của doanh nghiệp tự động hóa khó vượt qua một ngưỡng nhất định.
Các công ty tích hợp hệ thống tự động đảm nhiệm các chức năng làm dịch vụ khảo sát, thiết kế tích hợp phần cứng, phát triển phần mềm, lắp đặt và bảo hành hệ thống. Tuy nhiên thị trường tích hợp hệ thống rất đa dạng và đòi hỏi nhiều kiến thức công nghệ và các chuyên gia chuyên ngành. Các công ty này thường có tính chuyên nghiệp cao và chỉ phục vụ tốt cho một số lĩnh vực có kinh nghiệm như chuyên về tự động hóa quá trình sản xuất xi măng, thép, dầu khí… Sang lĩnh vực khác công ty cần đầu tư cả về trang thiết bị và con người mới triển khai được. Chính vì vậy các công ty tích hợp hệ thống tự động chỉ phát triển đến một chừng mực nhất định và khó mở rộng và phát triển lớn hơn. Mặt khác nhiều công ty sản xuất các sản phẩm, thiết bị, hệ thống tự động hóa cũng mở rộng hoạt động sang cả dịch vụ tích hợp hệ thống để cung cấp giải pháp tổng thể (total solution providers). Tuy nhiên việc này làm công ty trở thành đối thủ cạnh tranh với các khách hàng truyền thống chính là các nhà tích hợp hệ thống bản địa.
Sự lớn mạnh của doanh nghiệp tự động hóa phụ thuộc vào việc doanh nghiệp có tạo ra sản phẩm mới, hoặc tìm kiếm được thị trường mới hay không. Để tạo được ứng dụng mới với các sản phẩm cũ của mình, doanh nghiệp phải cải tiến được sản phẩm cũ và tiếp thị khả năng ứng dụng mới. Để phát triển được các sản phẩm mới, doanh nghiệp cần có đội ngũ nghiên cứu phát triển tài năng, có các sáng tạo mới. Đối với việc mở rộng hoạt động sang lãnh địa mới, doanh nghiệp cần có chiến lược tiếp thị toàn cầu mà ít công ty có thể làm được. Vì thị trường tự động hóa là đa dạng và hỗn tạp nên việc tăng trưởng cần thời gian, tiền bạc và tốn kém cho tiếp thị, nên ít doanh nghiệp có thể chịu được. Các quỹ đầu tư mạo hiểm cũng ít đầu tư vào thị trường tự động hóa do tiềm năng tăng trưởng kém, vốn đầu tư cần nhiều, thời gian thu hồi vốn lâu và lợi nhuận thấp. Mặc dù sự tăng trưởng hàng năm của thị trường tự động hóa công nghiệp là ổn định, nhất là ở các nước đang phát triển, nhưng nó chậm và ít nhà đầu tư có đủ kiên nhẫn chờ.
Các lý do cản trở sự lớn mạnh của doanh nghiệp tự động hóa đều xuất phát từ tính đa dạng, hỗn tạp của thị trường. Với sự phát triển của các công nghệ mới, thị trường tự động hóa sẽ chuyển sang một giai đoạn mới. Các doanh nghiệp dẫn dắt thị trường tự động hóa giai đoạn tới phải có công nghệ đặc thù tạo nên các lợi thế cạnh tranh, có các tính năng vượt trội. Các sản phẩm phải đáp ứng các yêu cầu đặc thù của thị trường bản địa. Các công ty tự động hóa tương lai sẽ là các công ty có khả năng cung cấp các giải pháp, tạo các giá trị gia tăng cho các nhu cầu bản địa. Khách hàng tự động hóa sẽ mua giải pháp chứ không mua sản phẩm. Với xu thế toàn cầu hóa, các công ty tự động hóa cần phải tìm nhiều phương thức để mở rộng thị trường toàn cầu, giảm bớt sự phụ thuộc công ty mẹ và tăng cường tối đa trách nhiệm đối với nhu cầu của các khách hàng bản địa.

3. Công nghệ Tự động hóa hiện nay
Các hệ tự động hóa hiện nay sử dụng các công nghệ PLC, DCS, SCADA, các đầu đo cơ cấu chấp hành và phần mềm của các hãng lớn trong các dây chuyền sản xuất.
– PLC (Programmable Logic Controller)
PLC được phát triển để thay thế các tủ điều khiển rơ le từ thập niên 70. PLC được ứng dụng rộng rãi trong mọi ngành công nghiệp và nhất là trong công nghiệp chế tạo ô tô, nơi cần thay đổi chương trình điều khiển thường xuyên theo mỗi loại ô tô. PLC có độ tin cậy cao và hiện nay đã trở thành loại hàng hóa thông dụng
– Hệ DCS (Distributed Control System)
Trước kia để điều khiển các quá trình công nghệ lớn như lò phản ứng trong công nghịệp hóa chất, quá trình lọc dầu, nhà máy nhiệt điện… cần phải có các máy tính lớn (main frame) với nhiều vòng điều khiển kín chạy đồng hành mới giải quyết được. Công nghệ DCS ra đời với việc sử dụng các máy tính mini được kết nối cả với PLC thành mạng thay thế các máy mainframe trong các phòng điều khiển trung tâm và đẩy khái niệm “hệ điều khiển phân tán” DCS lên. Dẫn đầu làn sóng này là hãng Honeywell với hệ TDC2000. Tuy nhiên thực tế các hệ này vẫn còn là một hệ tập trung có các máy tính mini là trung tâm với số các kết nối I/O. lớn từ các cảm biến và cơ cấu chấp hành. Khi khả năng tính toán của PC được tăng cường nhiều hệ DCS với số vòng điều khiển kín ít đã sử dụng Workstation hay mạng các PC mạnh thay thế máy tính mini. Các hệ DCS thực sự hình thành khi các thiết bị vào ra, cơ cấu chấp hành có khả năng tính toán và kết nối mạnh, nhanh tạo thành một nút điều khiển thông minh trong mạng kết nối phân tán.
– Hệ SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition System)
Với sự ra đời của PC, nhiều chức năng của hệ DCS đã được PC đảm nhiệm với giá thành rẻ hơn và giảm được độ phức tạp của hệ thống. Các hệ SCADA ra đời trong bối cảnh này. Tuy nhiên SCADA không phải là một sự đổi mới công nghệ cơ bản mà chỉ là một sự mở rộng của công nghệ DCS. Các hệ SCADA được phát triển cho các ứng dụng giám sát và điều khiển từ xa qua mạng truyền thông trải dài qua nhiều khu vực trên trái đất. Các hệ SCADA có khả năng sản xuất hàng loạt thích nghi với nhu cầu của tự động hóa nhiều lĩnh vực quan trọng như dầu khí, cấp nước, điều độ hệ thống điện quốc gia vv… – Phần mềm tự động hóa
Phần mềm đóng vai trò quan trọng trong các hệ điều khiển tự động. Các hãng lớn cung cấp các hệ PLC, DCS, SCADA đều có các phần mềm chuyên dụng đi theo các sản phẩm phần cứng của mình. Các hãng chuyên phần mềm tự động như Intellution, Wonderware phải nỗ lực liên tục tích hợp các module phần mềm phối ghép với nhiều sản phẩm phần cứng của nhiều hãng mới duy trì được sự tăng trưởng. Tuy nhiên, phần mềm tự động hóa cũng không tạo được sự tăng trưởng nhảy vọt có tính chuyển đổi giai đoạn. Trong tương lai nhiều chức năng của phần mềm tự động hóa sẽ nhúng vào trong các sản phẩm và hệ thống phần cứng. Phần mềm và dịch vụ phần mềm tự động hóa vẫn là một lĩnh vực quan trọng tạo nên phần hồn của hệ thống và giao diện thân thiện với người dùng.
– Đầu đo, cơ cấu chấp hành, các thiết bị chỉ báo
Các đầu đo nhiệt độ, áp suất, mức, nồng độ.., các cơ cấu chấp hành như động cơ, van, thiết bị đóng cắt.., các thiết bị chỉ báo như bảng LED, LCD có nhiều sự phát triển đa dạng, được tích hợp thêm các bộ vi xử lý làm thông minh hóa các chức năng đánh dấu một sự phát triển của công nghệ tự động hóa của thế kỷ 20.q

Xu thế phát triển của công nghệ tự động hóa giai đoạn tới

Xu thế phát triển của công nghệ tự động hóa không đơn thuần là cải tiến các công nghệ cũ như chế tạo các PLC, DCS, SCADA, đầu đo, cơ cấu chấp hành nhỏ và rẻ hơn, hoặc tích hợp những chức năng của các hệ này vào phần cứng và mềm của sản phẩm.

Bước sang thế kỷ 21, các sản phẩm này đã trở nên thông dụng như các sản phẩm tiêu dùng được bán trong các siêu thị. Xu thế phát triển của công nghệ tự động hóa sẽ chuyển sang các hướng công nghệ mới như công nghệ nano và cảm biến thế hệ mới, mạng không dây và hệ tự thích nghi phức hợp.
Công nghệ nano và cảm biến thế hệ mới
Công nghệ nano là công nghệ có khả năng làm việc với các vật chất kích cỡ nan nô mét để tạo ra các cấu trúc thông minh, làm tăng cường các tính năng của các tổ chức phân tử. Công nghệ nano còn cho phép tạo ra các cấu trúc phân tử mới với các tính chất mới. Ví dụ trong lĩnh vực dệt may có thể tạo ra các sợi nano có các tính chất khác biệt như khả năng kháng các vi khuẩn, khả năng chống các tia phóng xạ, khả năng tự tẩy các vết bẩn hay có khả năng gắn các cảm biến thế hệ mới trên vải nano để kiểm tra sức khỏe của con người. Với công nghệ nan nô ta có thể tạo ra các cảm biến, cơ cấu chấp hành mới tương tự như các cảm biến, cơ cấu chấp hành của các sinh vật sống. Công nghệ nano hiện nay còn đang ở những bước đi ban đầu nhưng đã có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực tự động hóa như các hệ vi cơ điện tử MEMS, nano cơ điện tử NEMS hay tạo ra các vật liệu mới, lớp phủ nano trên bề mạt vật liệu cho các đặc tính mới. Đặc biệt công nghệ nano có tác động mạnh mẽ trong việc phát triển các cảm biến thế hệ mới và trong truyền thông không dây. Tương lai của công nghệ nano sẽ làm thay đổi đáng kể các sản phẩm từ hàng tiêu dùng đến các sản phẩm công nghiệp và an ninh quốc phòng.

Cảm biến thế hệ mới: 

Cảm biến là thiết bị đo không thể thiếu trong tự động hóa. Nếu không đo được các đặc trưng cần thiết thì sẽ không điều khiển được. Cảm biến có thể chia ra làm 3 loại: cảm biến đo đo các đại lượng vật lý như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lưu lượng…, cảm biến hóa chất (chemical sensor) để đo hay phát hiện nồng độ các lọai khí, hóa chất và cảm biến sinh học (biosensor). Với công nghệ nano và vật liệu mới sẽ tạo nên sự thay đổi kỳ diệu trong công nghệ cảm biến.
Nhiều loại cảm biến mới được chế tạo bằng công nghệ vi gia công (microfabrication) tạo nên các loại cảm biến tiêu rất ít năng lượng, rất nhỏ và nhẹ. Ví dụ trong việc chế tạo các cảm biến nồng độ khí, công nghệ vi gia công có thể tạo nên các vi cấu trúc tối ưu phù hợp cho từng lọai khí. Cảm biến LOC (Lab on chip) là một hệ vi phân tích (micrototal analytical system) bao gồm tất cả các thành phần của một quá trình phân tích nồng độ (khí hoặc dung dịch) trên một chip. Mảng cảm biến (sensor array) là một hướng phát triển đầy tiềm năng mô phỏng theo nguyên lý của các tế bào giác quan, cảm nhận của con người như mắt cho xử lý tín hiệu quang học, mũi cho xác nhận nồng độ khí, tai cho xử lý tín hiệu âm học, da cho cảm nhận nhiệt độ và áp lực, lưỡi cho cảm nhận nồng độ dung dịch. Mảng cảm biến có thể là mảng các tế bào cảm biến đồng nhất hoạt động song song, phân bổ trong không gian 2D, 3D hay mảng của nhiều loại tế bào cảm biến. Các mảng cảm biến ngoài chức năng đo còn cho thêm thông tin về phân bố các điểm đo trong không gian.
Với công nghệ vi thủy khí (microfluidics) kết hợp với công nghệ quang khắc (photolithographic) cho phép tạo ra các vi cấu trúc 3D làm nền tảng cho các sắc ký (khí hoặc dung dịch) cực nhỏ tiêu tốn rất ít năng lượng với thời gian xử lý nhanh có thể ứng dụng cho các quá trình đo và điều khiển thời gian thực. Các cảm biến sinh học (biosensor) có khả năng nhận biết các chất enzyme, kháng thể, DNA, … được chế tạo từ công nghệ vi thủy khí hỗ trợ nhiều cho chuẩn đoán y tế.
Ngoài ứng dụng lớn trong ô tô, y tế và công nghiệp, dự báo cảm biến sẽ được được dùng nhiều trong đa dạng ứng dụng ở lĩnh vực truyền thông không dây và điện tử gia dụng. Cảm biến không dây là một mảng lớn của thị trường cảm biến trong tương lai. Thiết bị gia dụng như lò vi sóng, nồi cơm điện, tủ lạnh, điều hòa, máy xay sinh tố … là các sản phẩm được sản xuất hàng loạt cho mỗi hộ gia đình trên toàn cầu với số lượng lên hàng trăm triệu chiếc. Các thiết bị này ngày càng được cải tiến thông minh hơn nhờ áp dụng nhiều cảm biến. Thị trường cảm biến cho các thiết bị gia dụng sẽ bùng nổ trong tương lai.
Hiện nay, ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu là những vấn đề nhân loại đang phải đối mặt. Hệ thống kiểm soát các tham số ô nhiễm môi trường với một số cảm biến cố định hiện nay không thể nào đáp ứng được việc theo dõi hàng triệu nguồn ô nhiễm di động do ô tô và nông dân phun thuốc trừ sâu gây nên. Mạng cảm biến không dây và với việc bổ sung một vài cảm biến môi trường vào mobile phone, thiết bị tính toán cầm tay, đồ gia dụng kết nối mạng sẽ là giải pháp cho vấn đề kiểm soát ô nhiễm môi trường khi các thiết bị này thực hiện các phép đo, xử lý và gửi số liệu về trung tâm trong quá trình sử dụng. Mạng cảm biến không dây là một bước tiến lớn do nó cung cấp cả thông tin thời gian và không gian của các giá trị đo.
Mặc dù cảm biến đã được nghiên cứu và sử dụng lâu nhưng vẫn còn nhiều vấn đề cần giải quyết như việc dùng một cảm biến chất lượng cao đắt tiền tốt hơn hay dùng nhiều cảm biến chất lượng thấp rẻ tiền nhưng đo được ở nhiều vị trí khác nhau. Vấn đề nữa là việc các cảm biến được đặt ở mọi nơi hàng năm trời cần có được chức năng tự chuẩn định (selt-calibration) để bảo đảm giá trị đo gửi về là chính xác. Trong tương lai, các công dân số, những người lớn lên trong thế giới Internet, trò chơi trực tuyến, viết blog, sử dụng mobile phone sẽ là những người tạo nên cấu trúc hạ tầng cho mạng cảm biến không dây giám sát ô nhiễm môi trường của chúng ta.
Công nghệ micro và nano, các vật liệu mới, các hệ thống điện tử tinh vi, hiệu quả, nhỏ và thông minh sẽ đóng vai trò quan trọng trong tương lai của các cảm biến. Hướng phát triển của cảm biến thế hệ mới sẽ đi vào các nguyên lý và cấu trúc cho các chức năng cảm nhận và xử lý như các sinh vật sống.
Mạng công nghiệp không dây

Mạng công nghiệp hiện nay là mạng tạo nên các ốc đảo với các trang thiết bị được kết nối về trung tâm. Mạng thường có 3 lớp bao gồm lớp các thiết bị đo cơ cấu chấp hành ở dưới cùng, lớp điều khiển ở giữa và lớp mạng LAN quản lý xí nghiệp ở trên cùng. Chuẩn fieldbus sẽ bị thay thế bằng nhiều chuẩn tồn tại song song và chồng chéo nhau đáp ứng tính tiện ích của từng loại ứng dụng. Ethernet và TCP/IP sẽ trở thành chuẩn kết nối giữa các hệ thống và máy móc. Trong vài năm tới mạng Ethernet sẽ thống lĩnh trong cả 3 lớp mạng hiện nay.
Kết nối không dây sẽ nhanh chóng trở thành kết cấu hạ tầng cơ sở cho kết nối mọi người, mọi vật vào mạng Internet. Với công nghệ không dây thế hệ tốc độ cao hầu như mọi điểm I/O có thể được kết nối dễ dàng, hiệu quả và kinh tế tạo nền tảng cho sự ra đời của các hệ điều khiển tự thích nghi. Tuy nhiên còn nhiều lo ngại về tính bảo mật của các mạng không dây. Với các công nghệ mã hóa hiện đại đang được sử dụng trong các hệ thống ngân hàng, thị trường chứng khoán và nhiều hệ thống quân sự thì việc đưa các công nghệ mã hóa này vào mạng công nghiệp kết nối không dây sẽ không còn đáng ngại.
Mạng không dây sẽ tạo sự tăng trưởng của thị trường tự động hóa, dánh dấu một sự phát triển nhảy vọt. Mặc dù các chuẩn không dây còn lộn xộn nhưng sự phát triển của mạng không dây vẫn được duy trì. Mặc dù phần lớn các nhà tự động hóa chỉ chú trọng đến khả năng kết nối không dây của các thiết bị đo và điều khiển, thì tiềm năng ứng dụng của công nghệ không dây là rất lớn và sâu. Một bước đi khôn ngoan cho các doanh nghiệp tự động hóa ngày nay là phát triển các ứng dụng bảo đảm cho các khách hàng các lợi ích của công nghệ mạng không dây. Điều này sẽ mang lại sự tăng trưởng cho doanh nghiệp trong tương lai.
Một hướng phát triển mạnh khác của công nghệ không dây trong tự động hóa là việc áp dụng công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) trong quá trình sản xuất và phân phối sản phẩm. Công nghệ RFID không đơn thuần là việc thay thế mã vạch mà hơn thế nữa nó là một cuộc cánh mạng. Khác với mã vạch chứa thông tin cố định gắn liền với sản phẩm, thì chip RFID cho phép chứa luợng thông tin lớn, có thể thay đổi ở mỗi công đoạn của chuỗi cung. Với công nghệ RFID ta có thể theo dõi sự hình thành sản phẩm trong quá trình sản xuất cũng như quá trình vận chuyển, lưu kho, thương mại, sử dụng và bảo hành trong chuỗi cung. Cả vòng đời của sản phẩm được giám sát thống kê tạo dữ liệu cho các vấn đề họach định chiến lược phát triển sản xuất kinh doanh của dòng sản phẩm đáp ứng nhu cầu của thị trường.
Ưng dụng công nghệ mạng không dây không đơn thuần là việc thay thế dây dẫn trong kết nối mạng. Mạng cảm biến không dây sẽ xuất hiện ở mọi nơi và công nghệ không dây sẽ cung cấp sự kết nối thông minh cho mọi thứ từ thiết bị gia dụng, thiết bị cầm tay, các máy móc trong công nghiệp tới các hệ thống an ninh quốc phòng.
Các thiết bị vào/ ra thông minh

Các đầu đo và cơ cấu chấp hành hiện nay được kết nối với các thiết bị xử lý trung tâm như PCs, PLC, DCS và phần lớn tính toán, xử lý đều do các thiết bị xử lý trung tâm này đảm nhiệm. Với sự phát triển của công nghệ, giá thành của các chip vi xử lý và bộ nhớ giảm đáng kể cho phép ta dịch chuyển phần trí tuệ từ các PCs PLC, DCS vào các đầu đo, cơ cấu chấp hành tạo ra các thiết bị vào/ra thông minh. Các thiết bị vào/ra thông minh sẽ được trang bị các cảm biến và các chip vi xử lý mạnh để có thể có khả năng nhận biết điều kiện hoạt động, khả năng xử lý, suy diễn, khả năng hội thoại qua mạng và ra quyết định tối ưu cho các tình huống phức tạp. Ngoài ra các thiết bị vào/ra còn có khả năng tự chẩn đoán để cảnh báo trước các hỏng hóc có thể xảy ra và cung cấp các thông tin cần thiết cho công việc bảo hành bảo trì. Khả năng tự chẩn đoán sẽ là một phần quan trong trong các thiết bị mới. Công nghệ tự chẩn đoán của mỗi hãng sẽ tiếp tục mang lại thu nhập cho các hãng sản xuất và bảo trì sau khi bán hàng.

GS. TSKH Phạm Thượng Cát

Theo automation.net.vn

  1. Chưa có phản hồi.
  1. No trackbacks yet.

Gửi phản hồi

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Log Out / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Log Out / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Log Out / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Log Out / Thay đổi )

Connecting to %s

%d bloggers like this: