29590 ban_at_semiconductor_540x150

Hiểu đúng và chọn bước đi phù hợp trong “cơn bão” cách mạng công nghiệp 4.0

Hiểu đúng và chọn bước đi phù hợp trong “cơn bão” cách mạng công nghiệp 4.0

Lời Tòa soạn 

Khái niệm Industrie 4.0 hay là cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư (CMCN4) lần đầu tiên đề cập trong bản Kế hoạch hành động chiến lược công nghệ cao được chính phủ Đức thông qua vào năm 2013. Tiếp đến, ngày 20/01/2016, tại Thụy Sĩ, Diễn đàn kinh tế thế giới được khai mạc với chủ đề “Làm chủ cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư”. Từ đó đến nay, thông tin về cMcn4 luôn tràn ngập trên nhiều diễn đàn, ở nhiều lĩnh vực trong đời sống kinh tế - xã hội, ở nhiều nước trên thế giới. Ở Việt nam thậm chí còn được cho là “nghe nói nhiều hơn ở các nước phát triển”.

Vấn đề quan trọng là chúng ta hiểu rõ về cMcn4 đến đâu và lựa chọn của chúng ta như thế nào là hợp lý để nắm bắt được cơ hội mà thành quả của CMCN4 mang lại?
Trong số Tạp chí tháng 7 này, Ban biên tập Tạp chí Tự động hóa ngày nay đăng tải một số bài báo, một số ý kiến trả lời phỏng vấn xung quanh câu chuyện của cMcn4 để có thêm góc nhìn hữu ích 

Bài trả lời phỏng vấn của PGS.TS.Hoàng Minh Sơn, Hiệu trưởng Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
 
PV: Thưa PGS.TS. Hoàng Minh Sơn, ông nhìn nhận như thế nào đối với cách hiểu về CMCN4 trên nhiều diễn đàn tại Việt Nam hiện nay?

PGS.TS. Hoàng Minh Sơn: Hiện nay các diễn đàn về công nghiệp 4.0 rất nhiều, nếu chúng ta đọc và nghe nhiều sẽ có được cái nhìn khá toàn diện. Có những bài viết tổng quan khá sâu, cũng có bài viết hời hợt. Có người chỉ đi sâu về một thứ, chẳng hạn như có người nói về IoT, có người nói về khoa học dữ liệu, có người nói về trí tuệ nhân tạo. Để hiểu được một cách toàn diện phải xuất phát từ nguồn gốc của khái niệm và xem xét quá trình phát triển về sau của nó như thế nào.

PGS.TS.Hoàng Minh Sơn, Hiệu trưởng Trường Đại học Bách khoa Hà Nội (Ảnh nguồn CCPR-HUST

PV: Cụ thể là như thế nào, thưa ông? 

PGS.TS. Hoàng Minh Sơn: Về cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 có thể khái quát như sau: Công nghiệp 4.0 xuất phát từ chữ Industrie tại Đức và bắt nguồn từ sản xuất công nghiệp. Ở đây chúng ta không bàn đến cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất, thứ hai mà lấy xuất phát điểm từ cách mạng công nghiệp lần thứ ba. Trước năm 1968, khi nói đến công nghệ tự động hóa, hầu hết các hệ thống điều khiển sử dụng các bộ điều khiển tương tự (cho điều khiển liên tục) cũng như các thiết bị PLD và rơ le (cho điều khiển rời rạc, điều khiển logic). Nhưng từ năm 1969 và những năm sau chúng ta đã biết đến tự động hóa ứng dụng công nghệ số, gắn liền với nó là các hệ thống điều khiển phân tán tích hợp cao DCS (Distributed Control System) và thiết bị điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller).

Tín hiệu điều khiển lúc này đã được số hóa và được xử lý trong các bộ điều khiển dưới dạng dữ liệu (nhị phân). Với sự phát triển của công nghệ bus trường, thiết bị điều khiển được kết nối trực tiếp với các thiết bị đo và thiết bị chấp hành qua công nghệ truyền thông số. Các bộ điều khiển cũng được kết nối với cấp điều khiển giám sát và cấp điều hành sản xuất qua mạng LAN. Có thể nói các chức năng tự động hóa đã được tích hợp toàn diện, nhưng đây chưa phải là bước nhảy để đi đến công nghệ 4.0. Vậy bước đột phá đánh dấu CMCN4 ra đời là từ khi nào? 

Trước đây, chúng ta nói tới hệ thống tích hợp toàn diện tuy nhiên chỉ là tích hợp về mặt chức năng và về mặt không gian, giữa các thiết bị điều khiển, thiết bị chấp hành, các thiết bị đo, chứ chưa nói đến tích hợp về mặt thời gian và quy trình. Để có hệ thống sản xuất khép kín phải bắt nguồn từ khâu thiết kế sản phẩm, lập kế hoạch sản xuất; thiết kế chi tiết cho hệ thống máy móc đến đưa vào vận hành hệ thống, bảo trì hệ thống; sản xuất xong đến khâu dịch vụ sản phẩm, rồi quay lại cải tiến sản phẩm để phát triển sản phẩm.

Sự đột phá chính là người ta đã tích hợp được các bước này với nhau. Trước đây, khi thiết kế dùng máy tính để tạo nên bản vẽ, việc số hóa là chỉ phục vụ cho thiết kế trên máy tính và chỉ phối hợp giữa những người trong cùng nhóm thiết kế. Hay nói cách khác, máy tính chỉ hỗ trợ khâu thiết kế (Computer Aided Design - CAD). Các dữ liệu đó chưa đủ khả năng truyền tải để máy móc hiểu các quy trình tiếp theo. Hay máy tính hỗ trợ chúng ta trong quá trình sản xuất tự động hóa (Computer Aided Manufacturing - CAM). Nhưng các bước này vẫn rời rạc, con người vẫn phải hỗ trợ cho nhau. Nhưng hiện nay, giao diện giữa các quy trình này không còn là các bản cứng nữa mà được số hóa thực sự giúp giảm rất nhiều công sức, thời gian, chuyển đổi. Ví dụ dữ liệu thiết kế đã được số hóa để đưa vào lập kế hoạch, từ lập kế hoạch lại được số hóa để đưa vào lập trình tự động hóa khâu sản xuất, cùng từ dữ liệu đó để được đưa vào bảo trì hệ thống, dịch vụ cho sản phẩm. Tất cả các cơ sở dữ liệu đó đã được đưa vào nền tảng chung để giảm thời gian, công sức và quan trong hơn nữa là giảm sai sót. Hệ thống sản xuất ngày nay không những được tích hợp theo không gian mà còn theo thời gian, tích hợp giữa các công đoạn trong chu trình sản phẩm.

Số hóa không chỉ là để lưu trữ, truyền tải và xử lý thông tin trên máy tính, trên các bộ điều khiển, mà ở đây thực sự là tương tác thông tin giữa con người với máy, giữa máy với máy. Ở đây, máy tính, bộ điều khiển hay robot có thể diễn giải được, có thể hiểu được thông tin chứa đựng trong khối lượng rất lớn dữ liệu trao đổi từ nhiều thiết bị kết nối với nhau và từ các quy trình khác nhau để đưa ra các quyết định, các thao tác cần thiết. Và khi đó những công nghệ như Big Data, IoT, trí tuệ nhân tạo bắt đầu được nói tới hay được quan tâm trở lại nhiều hơn. Đây chính là xuất phát điểm cho các nền tảng công nghệ của CMCN4. 

PV: Vậy theo ông, Việt Nam nên tiếp cận thành quả của CMCN4 như thế nào cho hiệu quả?

PGS.TS. Hoàng Minh Sơn: Công nghiệp 4.0 xuất phát từ sản xuất công nghiệp nhưng thực tế của thế giới cho thấy dựa trên nền tảng công nghệ của công nghiệp sản xuất thì thành quả của nó đã được mở rộng ra ngoài tầm công nghiệp và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống kinh tế - xã hội như Y tế,du lịch, nông nghiệp, giao thông,...

Với Việt Nam, chúng ta nên lựa chọn phát triển những lĩnh vực công nghệ nền tảng có thế mạnh, đồng thời đầu tư không quá lớn, ví dụ như Toán học, Công nghệ thông tin và Truyền thông, Điều khiển học để đi vào khoa học dữ liệu, trí tuệ nhân tạo,... để tạo ra những phần mềm làm cho các hệ thống thông minh hơn. Tôi tin là những lĩnh vực này có thể giúp Việt Nam tiến nhanh trong xu thế của CMCN4.

PV: Để tham gia vào CMCN4 đòi hỏi nguồn nhân lực đủ đáp ứng, vậy thì ở góc độ của một người quản lý về đào tạo, ông thấy chúng ta cần làm gì?
PGS.TS. Hoàng Minh Sơn: Để tiếp cận tốt với CMCN4 thì cốt lõi vẫn phải là nguồn nhân lực chất lượng cao. Vấn đề mấu chốt trong đào tạo là phải trang bị cho người học kiến thức nền tảng vững chắc và khả năng thích ứng, do đó chúng ta phải chú trọng những môn khoa học nền tảng chứ không thể chỉ cung cấp những kiến thức công nghệ mới, đồng thời tạo điều kiện cho sinh viên trải nghiệm với thực tế công nghiệp chứ nhất định không thể đào tạo chay.

Bên cạnh những lĩnh vực khoa học kỹ thuật truyền thống, ta cũng cần xác định các lĩnh vực ưu tiên để đầu tư tập trung cho đào tạo chất lượng cao gắn kết với nghiên cứu, coi trọng cả nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng. Để bắt nhịp được với lĩnh vực khoa học thế mạnh của đất nước, trong các cơ sở đào tạo cũng nên có hướng đầu tư và xây dựng chương trình nghiên cứu, chương trình đào tạo theo lĩnh vực ưu tiên đó. Chương trình đào tạo phải đi đôi với công nghệ đào tạo, cần kêu gọi sự tham gia đầu tư cơ sở vật chất của doanh nghiệp và nhà nước.

PV: Cảm ơn PGS về các thông tin hữu ích trên!

TRÀ GIANG (thực hiện)


Thận trọng hiểu rõ CMCN4.0

PGS.TS. Nguyễn Ái Việt, nguyên Viện trưởng Viện Công nghệ thông tin, 

Đại học Quốc gia Hà Nội (ảnh NVCC) 

Có CEO của một tập đoàn viễn thông cho rằng Việt Nam có thể dẫn đầu CMCN4.0 trên thế giới. Hai chữ “có thể” ở đây được sử dụng như là gợi nhắc đến một cơ hội, song nó cũng gây khá nhiều hiểu lầm trong số ít ỏi những người thực sự hiểu cuộc CMCN4.0 là gì. Thực chất, khái niệm CMCN4.0 đã được nhắc tới từ nhiều thập niên trước. Việc nhắc đến Cách mạng công nghiệp 4.0 vào những thời điểm đó được coi như một dự báo về viễn cảnh phát triển trong tương lai. Đến năm 2011, vào đúng dịp Hội chợ Hannover, khái niệm đó đã được “hồi sinh” bởi nhiều tuyên bố khác nhau xoay quanh vấn đề này.

Kể từ sau dấu mốc ấy, CMCN4.0 đã bắt đầu phát triển mạnh hơn nữa và bắt đầu vượt ra ngoài nền tảng ban đầu là cyber - physical systems (Các hệ thống tự động hoá sử dụng trí thông minh nhân tạo). Sự bùng nổ của nó ban đầu tưởng như chỉ là những lĩnh vực thuộc về trí thông minh nhân tạo đơn thuần, nhưng càng về sau, nó càng cho thấy sức ảnh hưởng lan tỏa đến nhiều lĩnh vực khác, thậm chí có những lĩnh vực nghe ra có vẻ không liên quan.

Báo chí, truyền thông hiện nay đưa tin rất nhiều về CMCN4.0. Họ thông tin rằng, Việt Nam có thể trở thành một trong những quốc gia đi đầu trong cuộc cách mạng này. Tuy nhiên, chúng ta cần phải thận trọng trước khi đưa ra những quan điểm về CMCN4.0 để có cái nhìn đúng đắn nhất, tránh sự lầm tưởng, hiểu sai bản chất vấn đề. 

Hãy nhìn vào bản chất ban đầu của CMCN4.0, tức là ứng dụng công nghệ sử dụng trí tuệ nhân tạo, chúng ta sẽ nhận ra rằng Việt Nam chưa có điều kiện để tham gia thực sự vào sân chơi công nghệ 4.0 trong thời điểm hiện tại với vai trò sáng tạo. Chúng ta chỉ có thể tham gia ở vai trò ứng dụng và ngay bản thân chuyện ứng dụng thế nào để mang lại hiệu quả kinh tế xã hội đã là một câu hỏi hóc búa, một vấn đề nan giải đối với những nhà quản lý. 

Hơn thế nữa, trong các đòi hỏi cho một cuộc CMCN4.0 nói chung luôn tồn tại 4 yếu tố rất quan trọng bao gồm: Vận hành, điều khiển qua internet; tính minh bạch thông tin; sự hỗ trợ của công nghệ và yêu cầu phân quyền quyết định. Các yếu tố nghe có vẻ đơn giản nhưng thực chất không hề dễ dàng thực hiện được ở Việt Nam lúc này (trừ yếu tố đầu tiên và yếu tố thứ ba) nếu như không đòi hỏi những cải cách rất mạnh mẽ trong xã hội. 

Vấn đề nữa không kém phần quan trọng tôi muốn lưu tâm đến đó chính là dữ liệu siêu lớn (Big Data). Thế giới hôm nay được quyết định bởi những người nắm giữ Big Data bởi họ có thể nắm bắt cụ thể hành vi của cộng đồng cũng như bẻ lái xu hướng cộng đồng từ đó một cách dễ dàng, biểu hiện rõ qua facebook, youtobe,... Và trí thông minh nhân tạo trong CMCN4.0 không phải là cuộc chơi của những người máy đơn thuần kỹ nghệ như chúng ta hình dung mà là cuộc chơi của những bộ não nhân tạo có thể học được hành vi người dùng để tạo tập quán riêng cho chính nó, thứ mà bản thân các cường quốc công nghệ trên thế giới cũng không dám mạnh dạn tuyên bố mình có khả năng dẫn đầu. 

Như vậy, trước làn sóng CMCN4.0, chúng ta nhất thiết phải quan tâm, nhưng không thể nào vội vã với những tuyên ngôn, những công bố ầm ĩ nhưng thiếu cơ sở thực chất. Bởi không thận trọng, chúng ta rất dễ trở thành nạn nhân thực sự của “con quái vật công nghệ”.


Tôi giật mình khi nghe nhiều tuyên bố lạc quan rằng Việt nam đi đầu trong cuộc CMCN4.0. 

TS. Lê Đăng doanh, nguyên Viện trưởng Viện Quản lý Kinh tế Trung ương 

Giới khoa học và các cơ quan truyền thông cần “tỉnh táo” để thông tin đúng cho giới làm chính sách và người dân về CMCN4.0. Đặc biệt, nên tránh “thổi phồng” khả năng Việt Nam sẽ “dẫn đầu” CMCN4.0 hoặc đưa ra các dự đoán “mông lung” khiến người dân rơi vào tình trạng “bị tung hỏa mù”. Cần kiểm chứng thông tin, thậm chí là phải đính chính lại thông tin sai lệch theo hướng tiêu cực khiến dư luận hoang mang. Ví dụ, về tỉ lệ tự động hóa, báo chí đã từng đăng báo cáo của ILO về nguy cơ 80% lao động trong ngành may mặc sẽ bị thay thế bởi robot. Nhưng thực ra ILO quốc tế không làm báo cáo này, mà do ILO Thái Lan thuê một công ty máy tính để làm báo cáo đó. Và báo cáo đó không có căn cứ, không chính xác và không nên quá lo ngại về điều đó. Trong khi đó, Liên đoàn quốc tế về người máy tự động đưa ra số liệu về tỉ lệ thay thế này là 10%, nhưng việc thay thế lao động bằng người máy cũng phải nhận được sự chấp nhận của xã hội.

Chúng ta có thể sẽ tiếp tục ở lại “bên lề lịch sử” trước cuộc cách mạng công này bởi vì khu vực kinh tế tư nhân, nhân tố giữ vai trò chính trong các cuộc cách mạng công nghiệp vẫn đang rất yếu ớt và nhiều khi phải dựa vào vốn thân hữu nhiều hơn là ưu tiên đầu tư vào khoa học và công nghệ.

Chính phủ cần phải ngồi lại với giới doanh nghiệp để phân tích điểm mạnh, điểm yếu, cơ hội, thách thức và đưa ra chương trình hành động mới, trong đó có giao “đầu bài” cho các doanh nghiệp. Vì cách mạng công nghiệp diễn ra ở phía doanh nghiệp chứ không diễn ra trong các “chỉ thị”.


Bộ KH và CN sẽ phối hợp với các Bộ, ban ngành liên quan tham mưu cho chính phủ các chính sách hỗ trợ doanh nghiệp hiểu đúng về CMCN4.0. cùng với đó là khuyến khích doanh nghiệp có những bước đi cần thiết để tiếp cận thành công CMCN4.0.

Thứ trưởng Bộ Khoa học & Công nghệ Trần Văn Tùng 

Đến nay khái niệm CMCN4.0 đã nhanh chóng lan rộng trong xã hội. Mặc dù khái niệm này đã trở nên quá phổ biến trong các lĩnh vực ngành nghề khác nhau nhưng từng ngành một lại không biết chắc mình phải làm gì để vươn lên trong cuộc cách mạng này.

Khắc phục tình trạng trên, Thủ tướng Chính phủ Nguyễn Xuân Phúc đã có chỉ đạo “Tránh tình trạng chỗ nào cũng nói Cách mạng công nghiệp 4.0 nhưng hỏi làm gì cho ngành mình thì không ai biết rõ ràng”. Cùng với đó, các nhà hoạch định chính sách, doanh nghiệp cho đến mỗi người dân cần phải có cái nhìn đa chiều và thật sự hiểu đúng về cuộc cách mạng này.

Thực tế cho thấy, CMCN4.0 đã và đang mang lại nhiều thành quả lớn từ trí tuệ nhân tạo cho đến sự kết nối, số hóa,... Tuy nhiên, nếu chúng ta không tỉnh táo, rất có thể CMCN4.0 sẽ bị biến thành một trào lưu kinh doanh của các ông lớn trong làng công nghệ. Những đơn vị này có xu thế đánh đồng các công nghệ nói chung với công nghệ 4.0.

Sắp tới, Việt Nam sẽ tập trung thực hiện các chương trình khoa học công nghệ quốc gia, đổi mới công nghệ, phát triển công nghệ cao, sản phẩm quốc gia. Các doanh nghiệp trong nước phải là nơi ứng dụng nhiều nhất khoa học công nghệ, cạnh tranh trong nước và quốc tế. Để tránh tình trạng trên, Bộ Khoa học và Công nghệ sẽ phối hợp với Bộ Thông tin & Truyền thông và các Bộ, ban ngành có liên quan tham mưu cho Chính phủ các chính sách hỗ trợ doanh nghiệp hiểu đúng về CMCN4.0. Cùng với đó là khuyến khích doanh nghiệp có những bước đi cần thiết để tiếp cận thành công CMCN4.0, cách thức để doanh nghiệp triển khai, ứng dụng công nghệ nhằm khai thác các nguồn lực một cách hiệu quả nhất.


“...tạo điều kiện thuận lợi cho thế hệ trẻ có cơ hội trở thành lực lượng lao động sáng tạo thay vì để họ thụ động bị cuộc cách mạng này cuốn đi không để lại dấu vết”. 

Ông Nguyễn Thái Hưng, Phó Tổng thư ký Hội Tự động hóa Việt Nam, Tổng Giám đốc Công ty AMECO 

Xin không đề cập lại các khái niệm và công nghệ liên quan đến cuộc cách mạng lần thứ 4, vì đã có hàng trăm tài liệu tổng hợp nói về đề tài này trên Internet, tôi chỉ muốn làm một sự so sánh nhỏ đầy ấn tượng về thời gian xâm nhập của các cuộc các mạng công nghiệp vào nước ta. Nếu như CMCN lần thứ nhất phải mất đến 54 năm kể từ khi phát minh ra máy hơi nước (1784) thì mãi đến năm 1838 (cuối thời vua Minh Mạng) xưởng đóng tàu Huế mới cho ra 3 chiếc tàu đầu tiên chạy bằng hơi nước; CMCN lần thứ hai kể từ khi Edison phát minh ra bóng đèn điện cũng phải mất 25 năm (1/4 thế kỷ) mới du nhập vào Việt Nam vào tháng 1/1895, lúc đó chính quyền Pháp cho xây nhà máy điện đầu tiên ở Hà Nội gần Hồ Gươm (thường được gọi là Nhà máy đèn Bờ Hồ) với hai tổ máy phát điện một chiều công suất 50 KW. Còn nếu xác định CMCN lần thứ ba hình thành từ khi phát minh ra bộ PLC đầu tiên vào năm 1970 và du nhập vào Việt Nam thông qua sự kiện mẻ Clanh-ke đầu tiên ra lò tại Nhà máy Xi măng Hoàng Thạch vào năm 1983, thì thời gian xâm nhập cũng phải mất 13 năm. Sau khi Tổng thống Bill Clinton thông báo quyết định dỡ bỏ lệnh cấm vận thương mại kéo dài 19 năm đối với nước CHXHCN Việt Nam, các hãng lớn chính thức được bật đèn xanh để thâm nhập thị trường, tạo ra làn sóng các sản phẩm công nghệ cao và giải pháp tự động hóa được chuyển giao và hiện diện ngày càng nhiều ở nước ta. Tiếp theo nếu chúng ta xác định mốc hình thành cuộc CMCN lần thứ tư là ngày 8 tháng 4 năm 2013, khi báo cáo cuối cùng của Nhóm Công tác 4.0 (CHLB Đức) được trình bày tại Hội chợ Hannover và 2 năm sau Giáo sư Klaus Schwab cho ra mắt cuốn sách “Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư“ tại diễn đàn kinh tế thế giới năm 2016 như một sự tuyên ngôn về CMCN lần thứ tư thì sự xâm nhập của cuộc cách mạng công nghiệp lần này vào Việt Nam mất chỉ đúng 4 năm (chốt thời điểm ban hành chỉ thị 16/CT-TTg ngày 4-5-2017).

Đã đến lúc cần nhìn thẳng vào sự thật khách quan để nhận thức rõ ràng về làn sóng cuộc CMCN 4 hiện nay đang diễn ra với tốc độ cao ở khắp mọi nơi đặc biệt có cường độ rất lớn ở các nước phát triển, đã xuất hiện các sản phẩm và mô hình doanh nghiệp mới chưa từng tồn tại trong lịch sử nhân loại, tạo ra động lực mạnh mẽ, gia tăng về qui mô tác động trực tiếp đến kinh tế - xã hội, dẫn đến thay đổi phương thức sản xuất và lực lượng sản xuất toàn xã hội.

Là một trong những người tham gia trực tiếp vào sự nghiệp thúc đẩy phát triển ngành tự động hóa, tôi nhận thức rằng CMCN 4 mở ra cho Việt Nam một số cơ hội sau đây: Nâng cao trình độ công nghệ quốc gia, tăng cường năng lực sản xuất, cải thiện năng lực cạnh tranh trong chuỗi sản phẩm toàn cầu, kích thích đổi mới mô hình kinh doanh, giảm đáng kể chi phí dịch vụ và hậu cần, thúc đẩy đổi mới thể chế và hình thành nền tảng quản trị thông minh.

Tôi rất hy vọng Hội Tự động hóa Việt Nam sẽ nhiệt tình tham gia vào quá trình nâng cao nhận thức cộng đồng về Cơ hội - Nguy cơ - Thách thức của cuộc cách mạng này, để qua đó tham mưu cho Chính Phủ ban hành các quyết sách kịp thời về đào tạo nguồn nhân lực tương thích Industry 4.0, khuyến khích khởi nghiệp sáng tạo, xây dựng và cập nhật tiêu chuẩn mới về công nghiệp, đầu tư đi thẳng vào các lĩnh vực chúng ta còn có lợi thế như phát triển nông nghiệp thông minh, du lịch thông minh, thành phố thông minh, công nghiệp chế biến thông minh, đột phá phát triển ngành công nghiệp phần mềm, làm chủ công nghệ lõi trí tuệ nhân tạo, phân tích dữ liệu lớn, an ninh thông tin, thúc đẩy mạnh mẽ ứng dụng công nghệ tự động hóa tích hợp điện toán đám mây, IoT,... tạo điều kiện thuận lợi cho thế hệ trẻ có cơ hội trở thành lực lượng lao động sáng tạo thay vì để họ thụ động bị cuộc cách mạng này cuốn đi không để lại dấu vết.

Tôi tin rằng ở đâu có lý trí, ở đấy có con đường dẫn tới thành công, cho dù phía trước phải đối mặt với vô vàn thách thức. Thật đáng trách nếu ai đó còn mơ hồ và thờ ơ về các tác động tích cực của cuộc cách mạng công nghiệp này, và thật nguy hiểm nếu các lãnh đạo bộ, ngành và địa phương không nhận thức sớm những tác động tiêu cực có thể xảy ra, thì hậu họa là nền kinh tế chúng ta sẽ bị nhấn chìm trong bẫy thu nhập thấp.


Doanh nghiệp số - Đường tới Cách mạng công nghiệp 4.0

Doanh nghiệp số - Đường tới Cách mạng công nghiệp 4.0

Ngày 20/7/2017 tại Hà Nội, Bộ Công thương cùng Đại sứ quán Đức tại Việt Nam đã cùng phối hợp tổ chức Hội thảo “Doanh nghiệp số - Đường tới Cách mạng công nghiệp 4.0” nhằm trao đổi thông tin và chia sẻ kinh nghiệm của Chính phủ cũng như doanh nghiệp Đức trong việc thúc đẩy phát triển công nghiệp 4.0. Hội thảo đã thu hút hơn 130 đại biểu tham dự, bao gồm các nhà quản lý và hoạch định chính sách, lãnh đạo các doanh nghiệp và các chuyên viên cao cấp đến từ hai nước.

Ông Nguyễn Phú Cường, đại diện Bộ Công thương phát biểu khai mạc hội thảo

Trình bày tham luận tại hội thảo, ông Trần Việt Hoà, Phó Vụ trưởng Vụ Khoa học và Công nghệ, Bộ Công thương đã nhấn mạnh đến những cơ hội cũng như thách thức mà các doanh nghiệp Việt Nam sẽ phải đối mặt trong bối cảnh của Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0. Cuộc cách mạng này có thể mang lại những lợi ích to lớn đối với Việt Nam, đặc biệt là hoạt động của doanh nghiệp: Các doanh nghiệp lớn có cơ hội đầu tư công nghệ hiện đại để tạo ra những bước phát triển nhảy vọt, còn các doanh nghiệp vừa và nhỏ sẽ có cơ hội phát triển các mô hình sản xuất, kinh doanh dịch vụ mới trên nền tảng công nghệ số. Tuy nhiên, hiện nay ở Việt Nam các doanh nghiệp vừa và nhỏ chiếm tỉ lệ quá lớn (97% tổng số doanh nghiệp) cùng thiết bị máy móc lạc hậu, lao động trình độ thấp, tỷ lệ ứng dụng công nghệ thông tin trong tự động hoá và quản lý sản xuất còn rất hạn chế. Do đó, cùng với những định hướng, chính sách, hỗ trợ từ Chính phủ, các doanh nghiệp Việt Nam cần phải tìm hiểu sâu sắc bản chất của cuộc cách mạng này, học hỏi kinh nghiệm của các nước tiên phong và xây dựng cho mình hướng đi cụ thể, vững chắc nếu không muốn tụt lại phía sau.

Về phía Đức, ông Martin Hoppe, Tham tán thứ nhất, Đại sứ quán Đức tại Việt Nam cho biết nước Đức sẵn sàng hỗ trợ các nỗ lực cải cách của Chính phủ Việt Nam trên phương diện chính sách và thể chế: “Nước Đức duy trì các cam kết hỗ trợ hiện đại hoá hệ thống giáo dục và đào tạo nghề kỹ thuật thông qua chương trình hợp tác tài chính và kỹ thuật, giúp Việt Nam đáp ứng được các nhu cầu của nền kinh tế”.

Đại diện cho các doanh nghiệp Đức, Tập đoàn Siemens cũng khẳng định, họ sẽ đồng hành cùng các doanh nghiệp Việt Nam trên con đường phát triển “doanh nghiệp số”. Nhà máy điện tử Amberg Siemen được xem là một trong những mẫu hình Nhà máy số đầu tiên nơi mà máy móc và máy tính đã xử lý tới 75% chuỗi giá trị sản phẩm. Chia sẻ kinh nghiệm của mình, đại diện Bộ phận Nhà máy số Siemens khu vực Đông Nam Á đã trình bày phương pháp tiếp cận bản sao số của toàn bộ chuỗi giá trị sản xuất bao gồm 5 khâu: thiết kế sản phẩm, lập kế hoạch sản xuất, thực hiện kỹ thuật cho dự án, tiến hành sản xuất và dịch vụ. Trong chuỗi giá trị này, tuỳ điều kiện thực tế mà các doanh nghiệp vừa và nhỏ ở Việt Nam có thể tuỳ chọn phù hợp các khâu trong nhà máy số và cải thiện một vài khâu trong tự động hoá.

Trong khuôn khổ hội thảo, các khách mời đã tham gia toạ đàm và đối thoại cởi mở với các đại biểu đến từ Bộ Công thương, Siemens, Tập đoàn FPT Group và Tập đoàn Polyco. Các nội dung trao đổi tại toạ đàm, ngoài việc đưa ra các giải pháp công nghệ, các đại biểu cũng tập trung đến vấn đề đẩy mạnh sự hợp tác giữa doanh nghiệp với cơ sở đào tạo nhằm nâng cao chất lượng đào tạo nguồn nhân lực công nghệ thông tin và nhân lực tự động hoá.

Các đại biểu tham dự toạ đàm

Kết thúc hội thảo, các bên đã có những ý kiến đề xuất về khả năng hợp tác nhằm thúc đẩy từng bước quá trình chuyển đổi sang Nhà máy số của các doanh nghiệp Việt Nam.

PV

Tạp chí Tự động hoá ngày nay tháng 7/2017

Hội thảo cách mạng công nghiệp 4.0 và Ứng dụng IoT vào sản xuất thông minh diễn ra tại TP HCM

Hội thảo cách mạng công nghiệp 4.0 và Ứng dụng IoT vào sản xuất thông minh diễn ra tại TP HCM

Ngày 10 tháng 5 năm 2017, Hội thảo cách mạng công nghiệp 4.0 và Ứng dụng IoT vào sản xuất thông minh lần thứ 4 do Cục Ứng dụng và Phát triển công nghệ, Văn phòng Hội đồng Chính sách khoa học và công nghệ (KH&CN) quốc gia phối hợp với Công ty TNHH Thương mại và Đầu tư phát triển công nghệ (TECHPRO) và Tập đoàn Advantech tổ chức đã diễn ra tại Khách sạn InterContinental Asiana Saigon – Hai Bà Trưng, Quận 1, TP. Hồ Chí Minh.

Hội thảo đã quy tụ diễn giả là đại diện các Bộ Khoa học và Công nghệ, Bộ Thông tin và Truyền thông, Hội tự động hóa Việt Nam, trường Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh; các chuyên gia công nghệ hàng đầu đến từ các công ty, tập đoàn trong nước và quốc tế tham gia. Hội thảo thu hút sự tham dự của hơn 360 đại biểu đến từ các cơ quan quản lý nhà nước trung ương và địa phương các đơn vị nghiên cứu, đơn vị truyền thông, hiệp hội và cộng đồng doanh nghiệp.

Thứ trưởng Trần Văn Tùng cho biết doanh nghiệp sẽ là trung tâm chia sẻ chuyển giao kết quả nghiên cứu trong Cách mạng Công nghiệp 4.0.

Phát biểu khai mạc hội thảo, Thứ trưởng bộ Khoa học và Công nghệ Trần Văn Tùng cho biết làn sóng công nghệ mới sẽ tạo ra các nền tảng mới, thay thế dần cấu trúc ngành công nghiệp hiện có. Bên cạnh đó, sự gia tăng tỉ lệ tự động hóa giúp các công ty sản xuất toàn cầu có cơ hội đưa sản xuất về lại nước mình, giành lại công việc từ các nước có giá nhân công thấp. Bên cạnh đó, Thứ trưởng cũng đưa ra những chủ trương, chính sách hỗ trợ doanh nghiệp khi đổi mới công nghệ và ứng dụng IoT vào sản xuất thông minh.

PGS.TS Thượng tướng Nguyễn Văn Thành ủy viên trung ương đảng, thứ trưởng bộ Công an

Tại hội thảo, PGS. TS. Thượng tướng Nguyễn Văn Thành, Ủy viên Trung ương Đảng, Thứ trưởng bộ Công An đã chia sẻ về bối cảnh và tác động của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, thế nào là thành phố thông minh? Thượng tướng Nguyễn Văn Thành cho biết, cách mạng công nghiệp lần thứ 4 có đặc trưng là điều khiển hệ và robot, kết nối hệ thống thế giới thực và thế giới áo. Cũng theo PGS.TS. Thượng tướng Nguyễn Văn Thành để có khái niệm đầy đủ về thành phố thông minh thích ứng với cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, chúng ta cần nhận thức thành phố là một hệ sinh thái. Theo đó, thành phố thông minh là thành phố sử dụng công cụ điều khiển hệ tích hợp kết nối giữa hệ thống thế giới thực và thế giới ảo, chủ đạo là tư duy hệ thống, phương tiện là sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông. Mục tiêu xây dựng thành phố là có giá trị, có sức sống, có khả năng phục hồi và cạnh tranh, thước đo là sự hài lòng của cộng đồng dân cư. Thành phố thông minh phải đạt chuẩn một số tiêu chí về các chỉ số an ninh, an sinh, an toàn về kinh tế, xã hội và môi trường...

Trong bài Tham luận tại hội thảo, Ông Liang, Kuang Chung – Tổng giám đốc văn phòng kinh tế và văn hóa Đài Bắc tại VN nhận định về xu hướng công nghệ thông tin trong công nghiệp và nhấn mạnh năng lực và sự đóng góp Tập đoàn Advantech vào sự phát triển thịnh vượng của Đài Loan.

Ông Chaney Ho – Chủ tịch tập đoàn Advantech trình bày tham luận tại hội thảo

Tiếp nối là bài phát biểu của Ông Chaney Ho Chủ tịch tập đoàn Advantech – Đơn vị hàng đầu về tự động hóa & máy tính công nghiệp trên thế giới, một lần nữa khẳng định năng lực của Advantech trong kỷ nguyên của Industry 4.0, sẵn sàng hợp tác với Việt Nam trong công cuộc nghiên cứu, tiếp cận cuộc CMCN 4.0. Ông cũng nhấn mạnh TECHPRO là đơn vị đại diện chính thức của Advantech tại Việt nam hơn 14 năm liền.

PGS.TS Tạ Cao Minh- phó chủ tịch, kiêm tổng thư ký hội tự động hóa VN

Cũng tại hội thảo, PGS.TS Tạ Cao Minh Phó chủ tịch, kiêm Tổng thư ký Hội Tự động hóa Việt Nam cho rằng, với Industry 4.0, viễn cảnh các nhà máy thông minh trong đó các máy móc được kết nối Internet và liên kết với nhau qua một hệ thống có thể tự hình dung toàn bộ quy trình sản xuất rồi đưa ra quyết định có vẻ sẽ không còn xa xôi nữa. PGS.TS Tạ Cao Minh cũng đã đưa ra 6 định hướng phát triển ngành tự động hóa trong kỷ nguyên Industry 4..0: Đẩy mạnh nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng, Ưu tiên tài trợ cho các tổ chức, cá nhân có thành tích khoa học công nghệ xuất sắc; Đẩy mạnh nghiên cứu phát triển (R&D), và có chính sách khuyến khích R&D; Hợp tác mạnh mẽ giữa khoa học công nghệ và sản xuất, kinh doanh; Đẩy mạnh đổi mới công nghệ trong khu vực doanh nghiệp tư nhân; Triển khai ứng dụng mạnh mẽ và rộng rãi các công nghệ mới; Hợp tác quốc tế trong nghiên cứu phát triển và chuyển giao công nghệ.

Toàn cảnh hội thảo 

Trong bài tham luận buổi chiều, Ông Trần Ngọc Tuấn - Phó giám đốc Công ty Cổ phần Tin học Viễn thông Petrolimex cũng đã chia sẻ ứng dụng thành công và lợi ích đạt được từ ứng dụng IoT vào quản lý và kinh doanh xăng dầu tại hệ thống chuỗi cửa hàng bán xăng dầu của Petrolimex.

Các diễn giả trao đổi tại tọa đàm 1 của hội thảo

Trong khuôn khổ Hội thảo đã diễn ra hai tọa đàm với nội dung của tọa đàm 1: "Làm thế nào để nền công nghiệp Việt Nam tăng tốc hướng tới kỷ nguyên Industry 4.0" có sự tham gia của các khách mời cấp cao đến từ Bộ khoa học & Công nghệ, Trường đại học Quốc gia TP HCM, Tập đoàn Advantech. Các diễn giả đã tập trung thảo luận vào một số vấn đề nổi trội hiện nay là: Chính sách và chủ trương hỗ trợ của nhà nước cho các doanh nghiệp đầu tư đổi mới công nghệ thông minh; Xây dựng cộng đồng doanh nghiệp trong nước để nghiên cứu, tiếp cận và làm chủ công nghệ; xây dựng nguồn nhân sự 4.0"

Các diễn giả trao đổi tại tọa đàm 2 của hội thảo

Trong tọa đàm 2 diễn ra tại buổi chiều của hội thảo "Hướng tới sự thành công cùng cộng đồng nhà cung cấp" đã thu hút sự chú ý của các kỹ sư ngành Tự động hóa, ICT, các đơn vị sản xuất. Tại phiên tọa đàm này, các diễn giả đến từ các tập đoàn lớn như: Advantech, Intel, Microsoft đã tham luận và trao đổi cùng khán giả các vấn đề mấu chốt mà việt Nam sẽ gặp phải trong CMCN 4.0 bao gồm: Việc ứng dụng các công nghệ hiện đại vào sản xuất thông minh, cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin; năng lực các nhà cung cấp công nghệ, thiết bị, giải pháp.

Thông qua 2 tọa đàm giúp các doanh nghiệp nhìn nhận rõ hơn về làn sóng công nghệ mới và con đường để ứng dụng thành công công nghệ vào sản xuất tại doanh nghiệp.

Các doanh nghiệp tham dự sự kiện giới thiệu sản phẩm, giải pháp công nghệ

Hội thảo "Các mạng công nghiệp 4.0 và ứng dụng IoT vào sản xuất thông minh" do Công ty TNHH Thương mại và đầu tư phát triển công nghệ (TECHPRO) phối hợp với Cục Ứng dụng và Phát triển công nghệ (Bộ Khoa học và Công nghệ) tổ chức nhằm đưa ra góc nhìn toàn cảnh và xu thế ảnh hưởng của cách mạng công nghiệp 4.0 với nền công nghiệp Việt Nam, trong lĩnh vực sản xuất thông minh. Đây là cơ hội để các doanh nghiệp Việt Nam nhận thức rõ hơn về việc đổi mới công nghệ và triển khai ứng dụng các công nghệ phù hợp với doanh nghiệp của mình để khai thác các nguồn lực một cách hiệu quả nhất nhằm nâng cao tính cạnh tranh và tối đa hóa lợi nhuận.

Hội thảo “Cách mạng công nghiệp 4.0 và ứng dụng IoT vào sản xuất thông minh”

Hội thảo “Cách mạng công nghiệp 4.0 và ứng dụng IoT vào sản xuất thông minh”
Ngày 10/5 tới, tại Khách sạn InterContinental Asiana Saigon – Hai Bà Trưng, Quận 1, TP. Hồ Chí Minh, Cục Ứng dụng và Phát triển công nghệ, Văn phòng Hội đồng Chính sách khoa học và công nghệ (KH&CN) quốc gia phối hợp với Công ty TNHH Thương mại và Đầu tư phát triển công nghệ (TECHPRO) và Tập đoàn Advantech (Đài Loan) sẽ tổ chức Hội thảo “Cách mạng công nghiệp 4.0 và ứng dụng IoT vào sản xuất thông minh”.

Hội thảo với sự tham dự của trên 200 khách mời. Đây là cơ hội để các doanh nghiệp trong lĩnh vực sản xuất tại Việt Nam tiếp cận xu hướng Industry 4.0 với những ưu điểm, lợi ích và những thách thức, cùng với những chính sách của Nhà nước sẽ hỗ trợ doanh nghiệp khi đổi mới công nghệ để ứng dụng Industry 4.0 trong sản xuất.

Tham gia thuyết trình và chia sẻ tại Hội thảo bao gồm các khách mời cấp cao đến từ Bộ KH&CN; Bộ Thông tin và Truyền thông, các cơ sở nghiên cứu, các hiệp hội, các chuyên gia công nghệ hàng đầu đến từ các công ty, tập đoàn danh tiếng như Intel, Microsoft, Sigfox… và các CEO, CTO của các doanh nghiệp trong khối sản xuất trong và ngoài nước.

Trong khuôn khổ Hội thảo sẽ diễn ra 2 toạ đàm về “Làm thế nào để nền công nghiệp Việt Nam tăng tốc hướng tới kỷ nguyên Industry 4.0” và “Hướng tới sự thành công cùng cộng đồng nhà cung cấp” với sự tham gia của nhà quản lý, nhà khoa học và đại diện doanh nghiệp.

Trải qua chiều dài lịch sử, các cuộc cách mạng công nghiệp (CMCN) đã tạo ra những thay đổi sâu sắc trong sản xuất, tiêu dùng và kết cấu xã hội trên toàn thế giới. Giờ đây, nhân loại đang bước vào cuộc CMCN lần thứ tư (Fourth Industrial Revolution, viết tắt là FIR). Trong đó, máy tính và tự động hóa được kết hợp theo cách thức hoàn toàn mới. Trong cuộc cách mạng này, robot kết nối từ xa với hệ thống máy tính được trang bị thuật toán máy học (machine learning). Hệ thống này có thể học và kiểm soát robot mà không cần sự can thiệp quá nhiều của con người.

Nói cách khác, FIR là sự kết hợp giữa các hệ thống thực - ảo (cyber-physical system - CPS), Internet kết nối vạn vật (IoT) và hệ thống kết nối Internet (IoS). CMCN dẫn đến sự ra đời của “nhà máy thông minh”, nơi CPS giám sát những tiến trình diễn ra ngoài đời thực và tự đưa ra quyết định. Các hệ thống sản xuất sẽ trở thành IoT, có khả năng giao tiếp và cộng tác với nhau cũng như với con người thông qua web không dây theo thời gian thực.

Giải pháp tốt nhất cho bài toán rút ngắn thời gian sản xuất, giảm chi phí và cải thiện chất lượng sản phẩm là sử dụng những công nghệ mới - một sự khởi đầu của nền công nghiệp lần thứ tư.

Vậy thực chất xu hướng cuộc CMCN lần thứ tư bao gồm những nội dung gì và Việt Nam có thể tận dụng những gì để tạo ra những cơ hội cho con đường hiện đại hóa, công nghiệp hóa đất nước? Những nội dung đó sẽ được các chuyên gia và khách mời chia sẻ tại Hội thảo “Cách mạng công nghiệp 4.0 và ứng dụng IoT vào sản xuất thông minh”.

THÔNG TIN CHI TIẾT XIN LIÊN HỆ

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI VÀ ĐẦU TƯ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ
Trụ sở chính: Số 51/39 Hào Nam – phường Ô Chợ Dừa – quận Đống Đa – TP.Hà Nội
Địa điểm kinh doanh:
Tầng 6-7- 9 tòa nhà Sáng Tạo số 17 ngõ 15 Tạ Quang Bửu, Bách Khoa, Hai Bà Trưng, Hà Nội
Điện thoại: 04.3623 0669 - Fax: 04.3623 0670
Email: info@techpro.com.vn
Chi nhánh Hồ Chí Minh: Tầng 5, tòa nhà 132 Cộng Hòa, phường 4, quận Tân Bình, Tp. Hồ Chí Minh, Việt Nam
Điện thoại: 08.6296 8159 - Fax: 08.6296 8160

Triển lãm RE & EE Vietnam 2016 – Nhịp cầu đầu tư trong ngành Năng lượng Tái tạo tại Việt Nam

Triển lãm RE & EE Vietnam 2016 – Nhịp cầu đầu tư trong ngành Năng lượng Tái tạo tại Việt Nam

Hướng đến mục tiêu cung cấp năng lượng tái tạo 5% cho thành phố Hồ Chí Minh vào năm 2020, triển lãm về ngành Tiết kiệm Năng lượng và Năng lượng Tái tạo tại Việt Nam – RE & EE Vietnam 2016 lần đầu tiên được tổ chức tại tại Trung tâm Hội chợ và Triển lãm Sài Gòn (SECC), Hồ Chí Minh từ ngày 09 – 11 tháng 11 năm 2016.

 

Triển lãm RE & EE Vietnam 2015 tại Hà Nội

RE & EE Vietnam 2016 tiếp tục nhận sự hỗ trợ từ các đơn vị uy tín hàng đầu trong ngành như: Hội Khoa học Công nghệ Sử dụng Năng lượng Tiết kiệm và Hiệu quả Việt Nam (VECEA), Hội Tự động hóa Việt Nam (VAA) và Mạng lưới các doanh nghiệp Châu Âu tại Việt Nam (EVBN). Và, lần đầu tiên, triển lãm RE & EE Vietnam nhận được sự hỗ trợ từ Trung tâm Tiết kiệm Năng lượng Hồ Chí Minh (ECC-HCMC), đơn vị triển khai “Chương trình thí điểm xây dựng cơ chế hỗ trợ đầu tư điện mặt trời trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh”. Chương trình hỗ trợ các doanh nghiệp, hộ gia đình và cơ quan ban ngành tại thành phố Hồ Chí Minh. Trong đó, cơ quan ban ngành sẽ được lắp đặt một hệ thống điện mặt trời nối lưới 20kWp. Đối với doanh nghiệp và hộ gia đình sẽ hỗ trợ bằng cách mua lại lượng điện hòa lưới với giá là 2.000đ/kWh.

Trên định hướng đó, Triển lãm sẽ mở ra Diễn đàn Kinh doanh chuyên ngành giúp kết nối các doanh nghiệp trong ngành năng lượng mới, tái tạo và tiết kiệm năng lượng quốc tế với các doanh nghiệp trong nước. Theo bà Eliane Vandoorn, Giám đốc Phát triển Kinh doanh khu vực Đông Nam Á, UBM Asia cho biết “Việt Nam đang là thị trường tiềm năng cho đầu tư ngành năng lượng mới. Theo như Chiến lược Phát triển Năng lượng Tái tạo Việt Nam, Năm 2020 sẽ tăng 7% điện tạo ra từ năng lượng tái tạo và tăng 10% vào năm 2030. Do đó, sẽ có nhiều doanh nghiệp trên thế giới muốn đầu tư vào thị trường Việt Nam. Theo xu hướng đó, chúng tôi tiếp tục tổ chức Triển lãm RE & EE Vietnam 2016 nhằm tạo ra cầu nối kinh doanh giúp các doanh nghiệp nước ngoài tìm hiểu về thị trường việt nam, cũng như tạo cơ hội để họ có thể kết nối và hợp tác kinh doanh với các doanh nghiệp trong nước.”

Triển lãm RE & EE Vietnam năm nay sẽ đồng diễn ra với Triển làm Quốc tế Hàng đầu về ngành Cấp Thoát Nước, Công nghệ Lọc Nước và Xử lý Nước Thải tại Việt Nam – Vietwater 2016. Tại Triển lãm, 400 doanh nghiệp đến từ 35 quốc gia sẽ tham gia và trưng bày các công nghệ, giải pháp và sản phẩm hàng đầu trong ngành nước và năng lượng. Đồng thời, các doanh nghiệp cũng tham gia và chia sẻ những kinh nghiệm thực tiễn hữu ích tại các Hội thảo chuyên đề.

Để biết thêm thông tin chi tiết hơn về Triển lãm, vui lòng truy cập website: www.renergyvietnam.com, hoặc liên hệ:

- Ms. Dung, ĐT: +84 4 6294 3860, email: Vicky.vu@ubm.com (VP Hà Nội)

- Ms. Toàn, ĐT: +84 8 5401 2718, email: toan.ho@ubm.com (VP Hồ Chí Minh).

Nghiên cứu chế tạo thiết bị cầm tay xác định dư lượng thuốc bảo vệ thực vật tích hợp cảm biến nano sinh học và công nghệ truyền dữ liệu không dây GPRS

Nghiên cứu chế tạo thiết bị cầm tay xác định dư lượng thuốc bảo vệ thực vật tích hợp cảm biến nano sinh học và công nghệ truyền dữ liệu không dây GPRS

Tóm tắt
Trong sản xuất nông nghiệp, tình trạng sử dụng thiếu kiểm soát và sai mục đích các chất BVTV gây ra những ảnh hưởng tiêu cực tới môi trường sinh thái và sức khỏe của con người. Hầu hết các loại thuốc BVTV đều là những hợp chất hữu cơ khó phân hủy, có khả năng tích lũy sinh học, tham gia vào chuỗi thức ăn. Do đó, việc kiểm soát sử dụng thuốc BVTV đặc biệt trong các sản phẩm nông sản đã trở thành một vấn đề có tính toàn cầu. Do đó, bài viết này trình bày kết quả nghiên cứu phát triển thiết bị cầm tay xác định dư lượng thuốc bảo vệ thực vật tích hợp cảm biến nano sinh học và công nghệ truyền dữ liệu không dây GPRS.

Hình 1. Mô tả một số kit thử nhanh

1. Cảm biến sinh học là gì?

Năm 1962, lần đầu tiên khái niệm về cảm biến sinh học hiện đại đã được Giáo sư L.C. Clark và C. Lyons đề cập đến trong báo cáo về chế tạo điện cực dùng enzym glucozơ oxidaza để định lượng glucozơ. Từ đó tới nay, chủ điểm cảm biến sinh học đã trở thành một trong những nội dung nghiên cứu nổi bật thu hút được nhiều nhóm nghiên cứu và phát triển công nghệ thuộc nhiều lĩnh vực tham gia.

Một cách cơ bản có thể hiểu cảm biến sinh học hoạt động dựa trên việc đo (trực tiếp hoặc gián tiếp) các tương tác giữa thành phần sinh học (phần từ dò) được gắn kết trên bề mặt cảm biến với tác nhân cần phát hiện (phần tử đích). Thành phần sinh học được sử dụng chủ yếu là enzym, ADN, ARN, kháng nguyên-kháng thể. Mỗi phần tử nhận biết sinh học khác nhau chỉ cho phép nhận biết một loại đối tượng phân tích; nếu không phù hợp với thành phần cảm nhận sinh học thì không có sự thay đổi tín hiệu ở đầu ra của cảm biến. Chính vì vậy mà cảm biến sinh học có độ chọn lọc rất cao. Dựa vào bản chất của thành phần nhận biết sinh học mà có thể phân biệt các loại cảm biến đó là cảm biến enzym (enzyme sensor), cảm biến ADN (DNA sensor), cảm biến miễn dịch (immunosensor) hay cảm biến aptame (aptasensor). Tương tác giữa thành phần sinh học và tác nhân cần phát hiện sẽ gây ra sự thay đổi các tín hiệu hoá-sinh và được nhận biết bằng các kỹ thuật vật lý khác nhau như quang học, điện hóa, khối lượng, từ trường... Đây là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ nhạy và tính hiệu quả của cảm biến. Mỗi kỹ thuật đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, tùy thuộc vào những điều kiện cụ thể mà có thể áp dụng riêng rẽ các kỹ thuật hoặc kết hợp chúng lại để đem lại hiệu quả tối ưu [1].

Nguyên lý đo điện hóa và nguyên lý quang học là hai cách tiếp cận khá thành công trong chế tạo cảm biến sinh học dân dụng. Sản phẩm que thử nhanh dựa theo nguyên lý chỉ thị màu có thể quan sát được bằng mắt thường là một dạng cảm biến đơn giản mà hiệu quả đã được ứng dụng như sản phẩm thương mại. Que thử dạng kiểm tra nhanh có cấu tạo và cách sử dụng rất đơn giản chỉ dưới dạng một “que nhúng” có kích thước 2x7cm, cho kết quả nhanh từ 5-10 phút, có thể sử dụng để kiểm tra tại hiện trường.

2. Ứng dụng cảm biến nano sinh học trong xác định dư lượng thuốc bảo vệ thực vật

Việc kiểm soát dư lượng thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) bằng các phương pháp và dụng cụ thích hợp không những góp phần đảm bảo an toàn cho sức khỏe con người mà cũng góp phần thúc đẩy việc sử dụng thuốc hợp lý hơn. Về cơ bản, phương pháp phân tích định lượng tiêu chuẩn được sử dụng hiện nay để xác định dư lượng chất BVTV trong các sản phẩm nông sản là phương pháp phân tích sắc ký khí hoặc sắc ký lỏng, sắc ký lỏng hiệu năng cao kết hợp khối phổ (GC/MS, LC/MS hoặc HPLC/MS-MS) sắc ký lỏng kết hợp UV-Vis. Tuy nhiên, các phương pháp này có đặc điểm là thời gian phân tích lâu, phức tạp, đòi hỏi nhiều kỹ năng khi phân tích, không thể thực hiện được ngoài hiện trường. Gần đây, xét nghiệm hấp thụ miễn dịch liên kết với enzyme - ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) đã được ứng dụng để xác định dư lượng các chất BVTV dựa trên nguyên lý kháng nguyên - kháng thể. Kỹ thuật ELISA có độ nhạy cao, thao tác tương đối đơn giản, thời gian phân tích nhanh nhưng nhược điểm đó là kém chính xác trong các nền phức tạp, kém linh hoạt vì phải phụ thuộc vào hóa chất của nhà sản xuất. Do vậy, việc tìm ra các phương pháp phân tích mới thuận tiện hơn là mục tiêu của nhiều nghiên cứu trên thế giới. Các thiết bị cảm biến nói chung và cảm biến sinh học nói riêng với kích thước nhỏ gọn, có độ nhạy, độ đặc hiệu và độ ổn định cao ứng dụng trong phân tích Hóa học và Sinh học đã và đang được kỳ vọng có thể thay thế một phần hay hoàn toàn các phương pháp phân tích truyền thống.

Hình 2. Mô hình nguyên lý của cảm biến sinh học

Năm 1962, mô hình cảm biến sinh học (biosensor) đầu tiên được giáo sư L.C. Clark và C. Lyons giới thiệu ứng dụng trong phân tích hàm lượng glucose. Mô hình cảm biến sinh học (hình 2) có thể được mô tả gồm 2 thành phần cốt lõi đó là phần tử nhận biết sinh học  (bio-regconition elements) được gắn kết với phần tử chuyển đổi tín hiệu vật lý (transducer). Phần tử nhận biết sinh học ở đây có thể là enzyme, kháng nguyên-kháng thể hoặc axit nucleic.

Ưu điểm nổi bật của cảm biến sinh học đó là khả năng phân tích nhanh chóng, có độ nhạy, độ đặc hiệu cao, kích thước nhỏ gọn, tiện dụng, có thể không cần sử dụng chất đánh dấu (label-free), rất ít hoặc không cần sử dụng thêm dung môi-hóa chất khi tiến hành phân tích, đặc biệt thích hợp trong phân tích hiện trường.

Nếu dựa trên sự phân loại phần tử nhận biết sinh học (bio-recognition elements) thì cảm biến sinh học gồm: cảm biến với đầu dò enzyme, cảm biến với đầu dò tế bào, cảm biến với đầu dò kháng thể (cảm biến miễn dịch) và cảm biến với đầu dò ADN. Trong đó, cảm biến với đầu dò enzyme và cảm biến miễn dịch được quan tâm nhiều hơn cả, trong đó cảm biến miễn dịch được chú trọng phát triển bởi tính đặc hiệu cao của liên kết kháng nguyên-kháng thể; từ đo thiết bị phân tích có độ chọn lọc cao, độ nhạy cao và dễ dàng giảm kích thước hoạt động.

Cảm biến miễn dịch: sử dụng kháng thể để nhận biết và liên kết đặc hiệu với từng nhóm chất BVTV giúp khắc phục các nhược điểm trên của cảm biến enzyme. Hơn nữa, phức hợp kháng-nguyên kháng thể có thể phân ly khi sử dụng tác nhân thích hợp; vì vậy, giống như enzyme, thành phần sinh học của cảm biến có thể phục hồi, cho phép giám sát môi trường liên tục theo thời gian thực.

Hình 3. Sơ đồ nguyên tắc của cảm biến miễn dịch

Nguyên lý hoạt động của cảm biến miễn dịch trong phân tích chất BVTV là dựa trên cơ chế chọn lọc hoặc thay thế, trong đó các phân tử chất BVTV tự do sẽ cạnh tranh hoặc thế chỗ các cơ chất khi tương tác với kháng thể hoặc enzyme. Một số kết quả nghiên cứu gần đây liên quan đến cảm biến miễn dịch phân tích thuốc BVTV đó là phân tích thuốc diệt cỏ atrazine, hoạt chất Paraoxon, chlorpyrifos, carbaryl.

Nguyên lý đo tương tác sinh học của cảm biến:  Để đo các tín hiệu tạo ra do sự tương tác của các chất BVTV (chất phân tích) với thành phần sinh học (enzyme, kháng thể,…) cần thông qua bộ phận chuyển đổi tín hiệu (hình 8). Dựa trên nguyên lý của bộ phận chuyển đổi tín hiệu có thể phân biệt dưới dạng điện hóa, quang học, vi cân khối lượng hoặc nhiệt lượng… Trong đó, cảm biến sinh học phân tích chất BVTV theo nguyên lý điện hóa và quang học thường được sử dụng. Một số lượng lớn nghiên cứu đã chọn nguyên lý điện hóa để dò tìm tín hiệu sinh học bởi thiết kế đơn giản, giá thành chế tạo thấp, dễ dàng tích hợp và thu gọn thiết bị [2].

Các nghiên cứu trên thế giới chế tạo các hệ cảm biến nhỏ gọn ứng dụng trong phân tích nhanh tại hiện trường thường sử dụng nguyên lý điện hóa để đo tín hiệu. Các điện cực điện hóa chế tạo ngày một nhanh, rẻ và đồng nhất hơn. Tuy nhiên, để ứng dụng trong cảm biến sinh học đòi hỏi phải biến tính điện cực bằng các vật liệu tương tích sinh học. Đây là một trong những tiêu điểm quan trọng quyết định độ nhạy và độ ổn định của cảm biến sinh học.

3. Thiết kế module truyền dữ liệu không dây GPRS

Một trong những ưu điểm của thiết bị xác định dư lượng thuốc BVTV là khả năng truyền dữ liệu không dây theo thời gian thực (online) về máy chủ webserver. Do đó, module truyền dữ liệu GPRS được thiết kế gọn nhẹ, tiêu thụ năng lượng thấp và tin cậy phù hợp với ứng dụng thiết bị cầm tay. Trong đó, module GPRS được tích hợp vào hệ thiết bị như sau [3]:

Hình 4. Sơ đồ khối tích hợp module GPRS trong thiết bị xác định dư lượng thuốc BVTV

Trong đó, các thành phần chính của module GPRS gồm:

- Khối nguồn (PS): cung cấp các điện áp một chiều (DC) với khả năng cấp dòng điện phù hợp cho các linh kiện điện tử trên mạch

- Khối xử lý trung tâm (CPU): thực hiện các chức năng điều khiển và xử lý trung tâm cho toàn bộ thiết bị. Khối vi điều khiển có hạt nhân là chíp vi điều khiển PSOC CY8C29466.

- Module SIM900A: kết hợp với IC PSOC CY8C29466 tạo thành  DCE của thiết bị Client do đó phần mạch điều khiển ghép nối với mạch SIM900A sẽ đảm nhận việc chuyển đổi tín hiệu từ người sử dụng thành tín hiệu vật lý sẽ được gửi đi trên đường truyền GPRS

- Khối giao tiếp UART: 02 khối UART của PSoC được nối với IC MAX232 nhằm kết nối với hai đối tượng: Cổng RS232 của thiết bị đo, cổng RS232 của module SIM900A

Thông số kỹ thuật
+ Nguồn cung cấp: 5V
+ Hỗ trợ 3 băng tần: EGSM 900, DCS 1800 và PCS 1900
+ Công suất phát: Class 4 (2W) ở dải tần EGSM900,
Class 1 (1W) ở dải tần DCS1800 và PCS 1900
+ Kết nối dữ liệu kiểu GPRS
+ Tốc độ đường xuống của dữ liệu (data downlink
transfer): tối đa là 85,6 kbps  
+ Cổng kết nối truyền thông ngoại vi: chuẩn nối tiếp RS232
+ Kích thước: 10 cm x 10 cm x 3 cm
Hình 5. Module GPRS

4. Phát triển thiết bị xác định dư lượng thuốc BVTV

Hình 6. Mô hình truyền dữ liệu không dây GSM/GPRS của thiết bị xác định dư lượng thuốc BVTV
Hình 7. Sơ đồ khối hệ thống

Thiết bị xác định dư lượng thuốc BVTV được thiết kế với  cảm biến sinh học cung cấp tín hiệu điện thông qua các cực R, C, E của Potentiostat. Potentiostat tổng hợp và tính toán ra nồng độ thuốc trừ sâu, sau đó truyền kết quả ra module GPRS, module này sẽ phát tín hiệu vào không gian. Ta có thể trích xuất số liệu đo thông qua một phần mềm chạy trên máy tính có kết nối internet. Trong đó, mô hình hệ thống kết nối như sau [4]:

Trong đó, thiết bị phần cứng có thể hoạt động độc lập tại hiện trường theo thời gian thực và có khả năng tích hợp với các thiết bị số, khả năng tùy biến cấu hình - nâng cấp đa dạng theo yêu cầu. Trong đó, thông số kỹ thuật của thiết bị xác định dư lượng thuốc BVTV như sau:
- Kích thước: 15x19x26 (cm).
- Khối lượng: 2Kg.
- Dải đo: 1nA ÷ 1000µA.
- Dải điện áp làm việc: -2V ÷ 2V.
- Tốc độ quét : có thể điều chỉnh trong khoảng 10-1000 mV/s với bước quét 10 mV/s.
- Thời gian trễ : có thể điều chỉnh trong khoảng 0-3600 s với bước 1s.
- Lựa chọn được 3 thang hệ số khuếch đại
Gain1: dải đo từ 100µA ÷ 850μA
Gain2: dải đo từ 1A ÷ 100μA
Gain3: dải đo từ 1nA ÷ 1000nA
- Tính năng: Thiết bị dùng để quét CV, nguyên lý cơ bản của kỹ thuật Von-Ampe vòng (CV, Cyclic Voltammetry) là áp một điện thế thay đổi tuyến tính vào điện cực làm việc. Đặc trưng cho sự thay đổi điện thế là vận tốc quét v (V/s). Điện thế điện cực được so sánh với một điện cực chuẩn, phụ thuộc vào thế ban đầu Ei (initial potential), thế kết thúc Ef (final potential) và vận tốc quét v.

5. Kết luận
Bài báo trình bày các kết quả ban đầu về nghiên cứu chế tạo hệ thiết bị phân tích dư lượng thuốc BVTV nhỏ gọn, có khả năng tích hợp 3 modun: cảm biến; xử lý và khuếch đại tín hiệu;  truyền dẫn tín hiệu không dây GSM/GPRS và xây dựng phần mềm thu thập, xử lý số liệu từ trạm quan trắc. Đây có lẽ là 1 trong những đề tài đầu tiên nghiên cứu ứng dụng công nghệ vật liệu, kỹ thuật điện tử-viễn thông trong việc ghép nối cảm biến sinh học với các modun khác để đưa ra được bộ thiết bị phân tích nhanh dư lượng thuốc BVTV trong các sản phẩm nông sản tại Hà Nội.

Lời cảm ơn

Các tác giả xin gửi lời cảm ơn Sở Khoa học và Công nghệ Hà Nội đã tài trợ kinh phí cho đề tài 01C-02/03-2014-2 “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ cảm biến sinh học trên cơ sở vật liệu cácbon nano, có khả năng truyền dữ liệu không dây để phân tích nhanh dư lượng một số thuốc bảo vệ thực vật trong nông sản” cùng sự hỗ trợ nghiên cứu của các đơn vị trực thuộc Viện Hàn lâm KH và CN VN: Viện Khoa học vật liệu, Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Công nghệ thông tin, Trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội đã giúp đỡ chúng tôi hoàn thành sản phẩm này.

Hình 8. Thiết bị xác định dư lượng thuốc BVTV

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Hải Bình, Nguyễn Lê Huy, Nguyễn Văn Chúc, Ngô Thị Thanh Tâm, Nguyễn Văn Tú, Mai Thị Thu Trang, Nguyễn Tuấn Dung, Nguyễn Vân Anh, Đỗ Phúc Quân, Vũ Đình Lãm, Trần Đại Lâm, Cảm biến sinh học: Một số kết quả nghiên cứu bước đầu tại Viện Khoa học vật liệu. Tạp chí Khoa học và Công nghệ, 2013. 51(2A): p. 128-148.
2.    Dermot Diamond, Shirley Coyle, Silvia Scarmagnani, Jer Hayes, Wireless Sensor Networks and Chemo-Biosensing. Chemical Reviews, 2008. 108(2): p. 652-679.
3.    Thái Quang Vinh, Phạm Ngọc Minh, Nguyễn Tiến Phương, Đỗ Anh Tuấn, Nguyễn Đăng Chung, Nguyễn Thành Long, Chu Ngọc Liêm, “Nghiên cứu hệ thống giám sát môi trường khí từ xa qua mạng điện thoại di động GSM/GPRS”, Hội thảo quốc gia lần thứ XV: Một số vấn đề chọn lọc của Công nghệ thông tin và truyền thông- Hà Nội, 03-04/12/2012.
4. Cảm biến sinh học điện hoá: Nguyên lý, vật liệu và ứng dụng,  NXB Khoa học tự nhiên và Công nghệ, 2014. ISBN: 978-604-913-220-9 (Bộ sách chuyên khảo: Ứng dụng và phát triển Công nghệ cao).

Vũ Thị Thu1, Phạm Quang Ngân, Phạm Ngọc Minh, Phạm Hồng Nam, Đỗ Thị Anh Thư, Trần Đại Lâm
Viện Hàn lâm KH và CN Việt Nam
Tác giả liên hệ: lamtd@ims.vast.ac.vn">lamtd@ims.vast.ac.vn (Trần Đại Lâm)

Số 183 (5/2016)♦Tạp chí tự động hóa ngày nay