Tin chuyên ngành

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 21.

Tạp chí tự động hóa ngày nay