Với trung tâm theo dõi nhà máy điện lớn nhất thế giới, “thầy phù thủy” GE luôn dự báo trước được những trục trặc của hơn 900 nhà máy điện đang phục 350 triệu người trên toàn thế giới. Họ làm được điều đó từ những dữ liệu mà người khác thường bỏ qua.
“Thuật toán của chúng tôi có thể phân tích những dữ liệu mà nhiều người chỉ xem là dữ liệu tạp”. Ảnh GIF: GE Power.
Một ngày như mọi ngày, Justin Eggart phát hiện ra một điều bất thường. Tín hiệu báo động phát ra từ một nhà máy điện Trung tâm Theo dõi và Chẩn đoán (Trung tâm M&D) của GE đang theo dõi. “Phía nhà máy không cảm nhận được, không nghe thấy và cũng không nhìn thấy điều gì bất thường cả,” Eggart kể. Nhưng với tư cách Trưởng bộ phận Công nghệ Quản lý các nhà máy tại Đơn vị Dịch vụ Điện của GE, Eggart khẳng định, “nhà máy đó có vấn đề”.
Các kỹ sư của trung tâm ở Atlanta đã gọi cho bên vận hành nhà máy và nhắc họ kiểm tra kỹ một vòng bi tua-bin vào lần bảo dưỡng định kỳ trong vài tuần tới. Phía nhà máy điện khá hoài nghi nhưng sau đó, họ đã gọi lại cho GE và thông báo rằng các kỹ sư của GE đã đúng; do không được tra đủ lượng dầu bôi trơn, một vòng bi trong tua-bin của nhà máy sắp hỏng.
Justin Eggart làm việc tại Trung tâm Theo dõi và Chẩn đoán (Trung tâm M&D) của GE Power tại Atlanta, Mỹ. Đây là trung tâm lớn nhất thế giới trong lĩnh vực này; nó khá giống một mô hình thu nhỏ của Trung tâm kiểm soát nhiệm vụ của NASA. Ở đây, các màn hình LED treo kín những bức tường hiển thị tình trạng vận hành thực của 5.000 máy phát điện và các thiết bị khác đang hoạt động tại 900 nhà máy điện ở 60 quốc gia.
Mỗi ngày, một triệu cảm biến gắn trên các thiết bị này gửi đi 200 tỷ điểm dữ liệu về những máy tính gắn trực tiếp với chúng và lên đám mây. Nhiệm vụ của Eggart và đồng nghiệp là “mổ xẻ” dữ liệu, sử dụng một phần mềm phức tạp và các “bản song sinh số” của thiết bị để phân tích và tìm kiếm tín hiệu bất thường.
“Các thuật toán của chúng tôi có thể phân tích những dữ liệu mà nhiều người chỉ xem là tạp nham,” Eggart giải thích. “Từ dữ liệu tạp này, chúng tôi có thể nhìn thấy các dấu hiệu để đưa ra dự báo”.
Phát hiện sớm có thể giúp nhà máy điện tiết kiệm rất nhiều tiền. Ở một số nơi, nhà máy điện sẽ bị phạt tới 50.000 đô la Mỹ, nếu “gặp trục trặc” và phải đột ngột ngắt kết nối lưới điện. Khoản phạt này cộng với việc mất doanh thu khi nhà máy tạm dừng hoạt động khiến phần thua thiệt của nhà máy càng lớn hơn. Đặc biệt, nếu một bộ phận bị hỏng mà không có sẵn linh kiện thay thế, nhà máy có thể phải dừng hoạt động hàng tuần, đẩy mức thiệt hại lên con số hàng triệu đô la Mỹ.
Công nghệ nhóm của Eggart đang sử dụng đủ thông minh để có thể phát hiện ra hàng trăm lỗi tương tự mỗi năm. Bắt đầu từ mùa thu 2017, công nghệ này sẽ có thêm một “bộ não” trên Predix – nền tảng phần mềm Internet công nghiệp do GE Digital phát triển. “Bộ não” này là ứng dụng Quản lý Hiệu suất Tài sản (APM) mới của GE. Nó sẽ nâng cao khả năng dự đoán của trung tâm bằng cách cảnh báo khách hàng sớm hơn về những vấn đề “có thể gây sự cố”. Nó cũng giúp các kỹ sư GE và khách hàng giao tiếp hiệu quả hơn và phát hiện vấn đề trước khi chúng xảy ra. Sử dụng phần mềm này, khách hàng có thể trực tiếp nhìn thấy những gì các chuyên gia của GE đang thấy.
“Trước đây, chúng tôi phải gọi điện hoặc gửi email cho đơn vị vận hành nhà máy,” Eggart nói. “Nhưng, giờ đây, họ và tôi có thể xem các dữ liệu giống nhau. Điều này cho phép chúng tôi trao đổi qua điện thoại thông minh, máy tính bảng hoặc máy tính cá nhân. Thuận tiện hơn rất nhiều”.
Trung tâm giám sát tình trạng vận hành thực của 5.000 tua-bin của 900 nhà máy điện hoạt động tại 60 quốc gia. Ảnh GIF: GE Power.
Hai thập kỷ trước, GE bắt đầu theo dõi các nhà máy điện từ xa và đã thu được một kho dữ liệu vận hành độc đáo. Máy phát điện do GE sản xuất đang tạo ra 1/3 sản lượng điện toàn cầu, mang lại cho GE thông tin chuyên sâu, chi tiết về cách lắp đặt và vận hành của các tua-bin và máy phát điện. Kiến thức nền này cho phép các kỹ sự tại trung tâm M&D có thể theo dõi cả những tua-bin của các hãng sản xuất khác như Alstom, Mitsubishi hay Siemens.
“Chúng tôi tin rằng mình nắm nhiều dữ liệu hơn bất kỳ ai, vì thế GE ‘thấy’ nhiều hơn tất cả mọi người,” Eggart cho biết. “Đồng thời, chúng tôi cũng thiết kế rất nhiều thiết bị và biết nên xem xét chỗ nào. Chúng tôi còn có thể tuỳ chỉnh thuật toán dựa trên kiến thức có được”.
Các thuật toán Predix hoạt động hiệu quả nhất trên đám mây. Sử dụng thông tin về độ rung, áp suất, nhiệt độ và các yếu tố khác, phần mềm sẽ kết hợp với bản song sinh số của thiết bị để dự đoán những gì sẽ xảy ra trong tương lai và đề xuất thời điểm bảo dưỡng phù hợp hoặc đề xuất cách vận hành nhà máy tối ưu.
Bên ngoài đám mây còn tồn tại một bộ thuật toán và bản song sinh số khác hoạt động trên máy tính kết nối trực tiếp với thiết bị ở nhà máy, hay còn gọi là “ranh giới”. “Ranh giới có xu hướng tập trung vào thời điểm hiện tại trong khi đám mây cho phép tôi nhìn xa hơn thế,” Eggart giải thích. “Ví dụ, điện toán ranh giới là việc đặt một ngón tay lên thiết bị để cảm nhận độ rung và nhiệt độ. Còn đám mây giống như bộ não, giúp tôi hiểu được ý nghĩa sâu xa và biết mình cần làm gì”.
Nhưng không phải máy móc mà chính con người mới là chủ thể đưa ra dự đoán và quyết định nên ứng phó thế nào. “Điện toán ranh giới và điện toán đám mây có thể chạy phần mềm dự đoán,” Eggart nói. “Nhưng chúng sẽ thông tin cho người cung cấp dịch vụ. Đây là một mối quan hệ hợp tác, chứ không phải cạnh tranh. Trí tuệ nhân tạo không chiếm quyền của chúng ta”.
Predix có thể hoạt động trong môi trường đám mây lớn như Microsoft Azure và Amazon Web Services. Theo Eggart, điều này giúp “đơn giản hoá” việc mở rộng hệ thống lên bất kỳ quy mô nào. “Tôi có thể mở rộng hệ thống chỉ bằng một nút bấm,” anh khẳng định.
Điều này sẽ rất thuận tiện cho các giải pháp như phần mềm APM, một công cụ có thể theo dõi tua-bin khí, chẩn đoán trục trặc, ngoài ra cũng có thể tối ưu chiến lược bảo dưỡng, quản lý an toàn và tuân thủ môi trường, điều chỉnh độ tin cậy và các tính năng khác. Eggart cho rằng “tất cả những phần mềm này đều bổ trợ cho nhau. […] Khách hàng có thể mua một bản quyền và chọn các quyền muốn sử dụng”.
Hiện Trung tâm M&D chỉ giám sát các nhà máy nhiệt điện chạy than và khí thiên nhiên. GE cũng có các trung tâm riêng theo dõi điện tái tạo, đóng tại New York và một số nơi khác. Trong tương lai, một trung tâm tương tự sẽ giám sát “toàn bộ mạng lưới điện”. Vị kỹ sư của GE cho rằng “không có lý do gì mà chúng ta không thể theo dõi cả các máy biến áp, bộ đổi nguồn, dây điện, pin và những thiết bị công nghệ khác đang kết nối nhà máy điện với người tiêu dùng”.
“Với Predix và công nghệ đám mây, chúng ta có thể làm được mọi thứ,” Eggart khẳng định.
Để xem các tin bài khác về ngành công nghiệp kỹ thuật số, hãy nhấn vào đây
(Nguồn: Tomas Kellner/ GE Reports)
