Mọi sự chú ý tập trung vào AI

Tác giả: Chris Kiddle, Công ty AVEVA
Đăng trên Tạp chí World Cement số tháng 5/2024, Tr.31-34
Người dịch: Nguyễn Thị Kim Lan.

Trong bài viết này, Chris Kiddle, Công ty AVEVA, tìm hiểu vai trò ngày càng tăng của AI trong ngành xi măng và xem xét những lợi ích và các rủi ro.

Một số ngành công nghiệp không bị ảnh hưởng bởi làn sóng trí tuệ nhân tạo (AI) đang càn quét khắp môi trường kỹ thuật số. Ngành xi măng không phải là một ngoại lệ khi ngành này nhận ra sức mạnh của AI và cơ hội mà AI mang lại cho ngành. Những trường hợp sử dụng sớm hứa hẹn mang lại hiệu suất lâu dài. Các tác động tích cực đang được biết đến qua công đoạn sản xuất xi măng trong chuỗi cung ứng nhờ hiệu quả về năng lượng, cải thiện khả năng thu gom carbon, nâng cao hiệu suất tự động hóa trong quá trình điều khiển nhà máy, sử dụng hiệu quả các ứng dụng trong tối ưu hóa chuỗi cung ứng thông qua lập kế hoạch tích hợp và các đề suất của AI cho các biến công suất để nêu ra một số ví dụ sử dụng.
Với sự hứa hẹn của việc tối ưu hóa các quá trình sản xuất, giảm bớt tiêu hao năng lượng, nâng cao chất lượng và cải thiện quản lý chuỗi cung ứng thông qua AI, các công ty xi măng thực sự có phải đang đạt được hiệu quả vận hành cao hơn, tiết kiệm được nhiều chi phí hơn, và tính bền vững môi trường cao hơn không?
Bài viết này dự định tìm hiểu các cơ hội AI có mặt trong quá trình sản xuất xi măng; coi đây là một sự kết xuất nhanh về thời gian, với AI đặt ra một số cơ hội đầy hứa hẹn cho các ứng dụng trong tương lai.
Tại sao lại là AI?
Tuy nhiên, trước hết, tại sao AI lại quan trọng đối với ngành sản xuất xi măng? McKinsey đã lưu ý rằng các công ty có một vài lựa chọn để khử carbon cho xi măng: “Lạc quan mà nói, các phân tích của chúng tôi cho thấy rằng phát thải khí CO₂ có thể giảm đi 75% vào năm 2050. Tuy nhiên, chỉ một phần nhỏ (khoảng 20%) sẽ đạt được từ những tiến bộ trong vận hành, trong khi phần còn lại sẽ cần phải đạt được từ đổi mới công nghệ và những tầm nhìn tăng trưởng mới.”¹
Tuy nhiên, đây không phải là lý do duy nhất, mọi người đều đồng ý là không có con đường nào dẫn thẳng tới thuần bằng 0 cho ngành xi măng lúc này; vì vậy, trong khi đầu tư công nghệ đang chạy đua để giải quyết vấn đề nan giải này, thì điều quan trọng là phải đáp ứng được những kỳ vọng xã hội và áp lực đang gia tăng như giảm bớt hàm lượng carbon trong ngành xây dựng. Để tiếp tục là loại vật liệu xây dựng được lựa chọn, nâng cao công suất sản xuất đồng thời giảm bớt tiêu hao năng lượng thông qua các phương tiện như gia tăng hiệu quả sản xuất là quan trọng.
Từ góc độ kiến trúc hoạt động, ngành xi măng đang được định hình lại nhờ ứng dụng AI cho lớp điều khiển quá trình.
Điều này có thể là do sức mạnh tính toán được nâng cao và tốc độ đào tạo tăng lên của mạng nơ-ron thần kinh nhiều tầng, và việc khai thác IIOT trong ngành, mà đang thúc đẩy sự phát triển của dữ liệu sẵn có và các cơ sở lưu trữ dữ liệu rộng lớn, sử dụng sự kết hợp các lựa chọn kiến trúc tại chỗ, hỗn hợp, và đám mây.
Các thuật toán phù hợp với mục đích, kết hợp với các hành động thời hiệu, đã đề xuất để biến các phân tích dựa vào AI thành một hoạt động hợp thức trong các hoạt động giám sát. Tối ưu hóa xảy ra khi có nhiều quyền truy cập vào dữ liệu hơn.

Việc áp dụng các quy trình thực hành an toàn tốt nhất và các yêu cầu đối với môi trường IT đã được áp dụng đối với các hệ thống AI. Tuy nhiên, cơ hội để tận dụng các mô hình AI mở (vẫn được coi là đang trong giai đoạn trứng nước) và việc kết nối công nghệ này với các hệ thống sản xuất và các dữ liệu doanh nghiệp nhạy cảm mà có thể phải đối mặt với các cuộc tấn công mạng độc hại không phải là một quy trình thực hành được ủng hộ như AVEVA đã thấy.
Việc sử dụng AI mở thu hút nhiều nhà khoa học hơn trong số chúng ta, còn chất lượng của dữ liệu nguồn và các mối quan tâm liên quan tới sở hữu trí tuệ chỉ là một số vấn đề đã biết trong số hàng loạt vấn đề phải đối mặt với trường hợp sử dụng đang dần hoàn thiện nhanh chóng này.
Có một rủi ro mà “việc áp dụng, triển khai, và sử dụng nhanh chóng khả năng của AI có thể khiến cho chúng trở thành các mục tiêu có giá trị cao của những kẻ tấn công mạng độc hại. Những kẻ tấn công, những kẻ mà trước đây đã sử dụng hành vi trộm cắp dữ liệu thông tin nhạy cảm và sở hữu trí tuệ để nâng cao lợi ích của họ, có thể tìm cách hợp tác với các hệ thống AI đã triển khai và áp dụng chúng vào các mục đích độc hại.” ²
Vì vậy, khi ngành này nắm bắt được các cơ hội đưa ra bởi AI, điều quan trọng phải nhớ là các khối cấu trúc kích hoạt cơ bản; thậm chí vượt ra ngoài vấn đề bảo mật, lĩnh vực quan trọng hàng đầu là thiết lập cơ sở hạ tầng dữ liệu vững chắc. Điều này là quan trọng để giải phóng sức mạnh của AI. Thách thức mà AI đặt ra liên quan đến việc tích hợp vào cơ sở hạ tầng dữ liệu của công ty đang trở nên độc đáo hơn công việc của kỹ sư hệ thống điều khiển hoặc thậm chí cả những gì mà người dùng doanh nghiệp sẽ phải trải qua khi xác định mức độ phù hợp với các tiêu chuẩn ngành như ISA95. Dự kiến sẽ có một thế giới khác biệt lớn trong tương lai, và các khái niệm như Công nghệ 4.0/Kiến trúc mạng lưới sản xuất thông minh nên được xem xét đến.
Các trường hợp sử dụng AI trong ngành xi măng
Các trường hợp sử dụng AI bao gồm các ví dụ như Nuvoco Vistas Corp, đã nhận thấy rằng nhờ “phân tích dữ liệu từ các bộ cảm biến và camera, các thuật toán AI có thể xác định được các sai số so với các thông số tiêu chuẩn như cỡ hạt, thành phần hóa học, và màu sắc. Phân tích theo thời gian thực này có thể giúp các nhà cung cấp xi măng điều chỉnh quá trình sản xuất của họ, đảm bảo chất lượng sản phẩm ổn định.”³
Cùng với sự chuyển động của vật chất, người ta cũng đã nhìn thấy những tiến bộ trong các sản phẩm phần cứng và phần mềm của nhà cung cấp như các bộ điều khiển nhà máy: “Các bộ điều khiển nhà máy hiện có thể quản lý đồng thời rất nhiều biến số điều khiển để tối ưu hóa hiệu suất nhà máy. EcoStruxure Plant Advisor – Process Intelligence vượt xa bảng điều khiển thông tin kinh doanh (BI) tiêu chuẩn bằng cách kết hợp khả năng tự học để đề xuất các hành động phù hợp nhằm giúp tối ưu hóa quá trình. Kết quả là, quá trình khai thác mỏ và các nhà máy xi măng có thể cải thiện hiệu suất thiết bị toàn phần (OEE) và mức tiêu hao năng lượng và nước, đồng thời cũng nâng cao được sản lượng.”⁴
Khi xem xét phân tích hành vi dự đoán tài sản và kết quả tối ưu hóa theo quy định, Votorantim Cimentos đã mong muốn hiểu rõ hơn hiệu suất tài sản của họ và thực hiện một chương trình bảo trì dựa vào điều kiện bằng cách sử dụng khả năng học bằng máy để dự đoán tập tính tài sản.
“Sử dụng Phân tích Dự đoán AVEVA, chúng tôi mong muốn hiện thực hóa tầm nhìn của các hoạt động nhà máy thế hệ tiếp theo của chúng tôi, sử dụng các dữ liệu để định hình việc đưa ra quyết định của chúng tôi. Vì phần mềm của AVEVA là phần mềm chẩn đoán, chúng tôi đã có thể nhấp chuột vào các hệ thống trong vòng vài ngày, và xem những lợi ích trong vòng vài tuần, thúc đẩy các hoạt động tối ưu hóa tuyệt vời trải rộng trên toàn bộ các hoạt động và mạng lưới các nhà máy của chúng tôi.”⁵
Công ty Tư vấn Boston lưu ý rằng một lợi thế cạnh tranh tồn tại cho những người đi đầu trong việc áp dụng Công nghệ 4.0 và hai trong số 5 bước xác định bao gồm:
► Bảo trì dự đoán dựa vào kết quả phân tích
► Phân tích dự đoán chất lượng.
Liên quan đến các mô hình phân tích dự đoán mà sử dụng các thuật toán học bằng máy để liên hệ chất lượng của từng lô sản xuất với các thông số sản xuất liên quan, có thể tạo ra một “mô hình dự đoán biến chất lượng cần thiết của sản phẩm cuối cùng từ đầu ra quá trình thành đầu vào chỉ dẫn việc đưa ra quyết định ở mỗi bước quá trình.”⁶
Căn cứ vào sức mạnh của lợi thế cạnh tranh này, S&P Global dự tính rằng những công ty dẫn đầu về khử giảm phát thải khí carbon sẽ ưu thế hơn so với các đối thủ cạnh tranh kém hiệu quả hơn của họ vì chi phí giới hạn của họ trong quá trình sản xuất xi măng sẽ thấp hơn, nhờ vậy tăng lợi thế cạnh tranh của họ trong ngành.
Tóm lại
Các vấn đề đã bàn luận trong bài viết này chỉ là một phần nhỏ trong các ứng dụng AI đã thấy trong quá trình sản xuất xi măng. Chuỗi cung ứng rộng lớn hơn đang trải qua quá trình thích ứng tương tự với các giải pháp AI đang phát triển.
Trích dẫn ý kiến của Milan Kundera, “Người công nhân có thể là chủ của chiếc búa, nhưng chiếc búa vẫn thắng thế. Một công cụ biết chính xác nó được dùng để xử lý như thế nào, trong khi người sử dụng công cụ chỉ có thể có được một ý tưởng ước lượng.”
Việc áp dụng AI nên được thực hiện với những công cụ đã phát triển nó và theo những cách thức mà nó được chủ định hướng tới, để mang lại giá trị cao nhất. Việc phát triển sự hiểu biết về năng lực của công cụ là một yếu tố quan trọng cho thành công của AI. AI đang cách mạng hóa ngành công nghiệp xi măng bằng cách nâng cao hiệu suất, giảm bớt chi phí, và hỗ trợ phát triển một lộ trình bền vững phía trước. Bài viết này đã tìm hiểu các ứng dụng AI khác nhau trong quá trình sản xuất xi măng, như tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng, tăng cường kiểm soát chất lượng, và dự đoán các nhu cầu bảo trì. Ngoài ra, người ta nhấn mạnh vào tầm quan trọng của các biện pháp an ninh mạng chắc chắn và hạ tầng cơ sở dữ liệu để hỗ trợ thực hiện AI thành công.
Nhìn chung, tiềm năng chuyển đổi của AI trong sản xuất xi măng và vai trò của nó trong việc giải quyết những thách thức của ngành được điều chỉnh hoàn hảo. Việc áp dụng AI theo cách thức có kiểm soát nên xúc tiến quá trình hiện thực hóa giá trị cho ngành ở các cấp độ tài chính, xã hội và môi trường.
Tài liệu tham khảo

1. ‘Laying the foundation for zero-carbon cement’ – https://www.mckinsey.com/industries/chemicals/our-insights/laying-the-foundation-for-zero-carbon-cement.
2. ‘Deploying AI Systems Securely’ – https://www.cyber.gov.au/resources-business-and-government/governance-and-user-education/artificial-intelligence/deploying-air-systems-securely.
3. ‘The Role of Artificial Intelligence in Cement Industry Transformation’ – https://nuvoco.com/blog/blog-the-role-of-artificial-intelligence-in-cement-industry-transformation.
4. ‘Schneider Electric launches new scalable IioT and AI solution for mining and cement industries’ – https://www.se.com/ww/en/about-us/newsroom/news/press-releases/schneider-electric-launches-new-scalable-iiot-and-ai-solution-for-mining-and-cement-industries-6279c9a3cd0c7b34f370a374.
5. ‘Votorantim Cimentos – Cement Producer Transforms Operations Within One Year’ – https://www.aveva.com/en/perspectives/success-stories/votorantim/
6. ‘Why Cement Producers Need to Embrace Industy 4.0’ – https://www.bcg.com/publications/2018/why-cement-producers-need-embrace-industry-4?linkld=61303862.