Tính thống nhất của hoạt động đo lường trong thế giới số hóa có tác động lớn đến phát triển kinh tế-xã hội. Ví dụ, chuyển đổi số trong lĩnh vực điện. Hệ thống lưới điện thông minh có vai trò quan trọng trong tương tác với nguồn cung cấp năng lượng, qua đó bảo đảm tính khả thi cho quá trình chuyển đổi số trong lĩnh vực điện. Các phép đo chính xác về tiêu thụ điện năng, thông số lưới điện và quy trình “giao tiếp” số là cấu phần quan trọng trong quá trình chuyển đổi số lĩnh vực điện. 

Dự án điển hình của PTB là dự án Cổng kết nối thông minh (Smart Meter Gateways, SMGW) trong cuộc cách mạng số hóa năng lượng. PTB là tổ chức hỗ trợ thiết kế SMGW với yêu cầu của các giá trị đo với độ chính xác và tin cậy rất cao. Các SMGW đầu tiên đã được PTB phê duyệt thông số kỹ thuật đo lường.

Yếu tố quan trọng nhất của SMGW là năng lực giao tiếp dữ liệu đo và thu thập thông tin của các phương tiện đo thông qua Internet. Đặc biệt, việc giao tiếp với các phương tiện đo thông qua SMGW cũng hướng tới thực hiện trên EMC. Để đạt được mục tiêu này, PTB đã tham gia các ủy ban liên quan về hệ thống đo lường thông minh (do BMWi và Cơ quan an toàn thông tin liên bang Đức), hợp tác chặt chẽ với DKE, các nền kinh tế và Hiệp hội thương mại Châu Âu hoạt động trong lĩnh vực này. 

SMGW được phát triển dựa trên sự kết hợp giữa các yêu cầu kỹ thuật đo lường, yêu cầu bảo mật và các quy định của luật pháp. Điều này thể hiện sự hợp tác hiệu quả, liên ngành trong quá trình chuyển đổi số. SMGW, hệ thống đo lường thông minh được coi là “trái tim” của quá trình chuyển đổi số trong lĩnh vực điện.

Hệ thống đo lường thông minh không chỉ đáp ứng yêu cầu về hoạt động đo lường mà còn đáp ứng yêu cầu về “giao tiếp” với doanh nghiệp, hộ gia đình tiêu thụ điện. SMGW bao gồm thiết bị đo và một bộ phận liên lạc (chính là Cổng kết nối thông minh). Trong khi công tơ điện đo số điện tiêu thụ, SMGW mã hóa dữ liệu và chuyển dữ liệu đó đến nhà khai thác mạng, nhà cung cấp điện hoặc cơ quan có liên quan khác.

Vì vậy, SMGW trở thành sản phẩm cốt lõi cần thiết cho việc đo lường và kiểm soát các điểm đo hiện đại. SMGW được trang bị một mô-đun bảo mật tích hợp để lưu trữ dữ liệu đo.

Tính thống nhất của hoạt động đo lường trong thế giới số hóa còn được thể hiện trong việc phát triển các DCC. PTB đã phát triển một hệ thống DCC ổn định, tạo nền tảng hợp tác với các đối tác quốc tế về hoạt động R&D về đo lường, đo lường pháp định và đo lường công nghiệp. 

Các chứng chỉ hiệu chuẩn thông thường có thể sớm bị “lạc hậu”. Trong tương lai, NMI và phòng thí nghiệm hiệu chuẩn trên toàn thế giới có thể sử dụng DCC thay vì các phiên bản chứng chỉ hiệu chuẩn bằng giấy thông thường. Thông qua dữ liệu, “Năng lực đọc” của máy (Machine Readability) sẽ hỗ trợ các quy trình sản xuất và giám sát chất lượng được số hóa. Mục đích của DCC là phát triển nền tảng thống nhất về định dạng trao đổi trong quá trình số hóa hoạt động hiệu chuẩn. 

Chứng chỉ hiệu chuẩn thông thường hiện nay thể hiện năng lực cốt lõi trong hệ thống phân cấp hiệu chuẩn cũng như hoạt động quản lý chất lượng và công nhận. Tuy nhiên, việc sử dụng thông tin có trong chứng chỉ được thực hiện theo cách thủ công, in ấn trên các bản giấy. Thông tin về quy trình sản xuất và giám sát chất lượng… được mã hóa trong DCC, đều có thể đọc được bởi con người và máy. 

Vào cuối năm 2017, một lược đồ XML sơ lược đã được sử dụng trong DCC. Phiên bản đầu tiên được đề xuất trong khuôn khổ các cuộc thảo luận của PTB với DAkkS. Vào cuối năm 2018, một DCC hoàn chỉnh được thiết kế cho các thử nghiệm thực tế trong công nghiệp. Phiên bản lược đồ XML hiện tại đã được số hóa theo tiêu chuẩn DIN EN ISO/IEC 17025, bao gồm dữ liệu của quy trình hiệu chuẩn. Do đó, về nguyên tắc, các hiệu chuẩn trước đây cũng có thể được thực hiện trong DCC. 

Một trong những thách thức tiếp theo là việc xác định kết quả đo với các sai số phức tạp (như trong các dải tần số cao), cũng như việc điều chỉnh DCC để phù hợp hơn với yêu cầu đo lường riêng biệt. Trong nhóm công tác tiêu chuẩn “Plattform Industrie 4.0” của Đức, PTB có vai trò quyết định trong việc thiết kế và triển khai lược đồ XML. Trong khuôn khổ hội thảo quốc gia về DCC vào năm 2019, DCC được giới thiệu rộng rãi tới công chúng và sau đó trong một hội thảo quốc tế vào giữa năm 2020, DCC được giới thiệu trên toàn thế giới. 

PTB thúc đẩy hợp tác quốc tế mạnh mẽ về DCC. Trong dự án SmartCom, PTB triển khai các cuộc thảo luận về DCC với các NMI khác nhau, trong và ngoài Châu Âu. PTB đã thực hiện dự án EURAMET có tên là TC-IM 1448-Phát triển DCC (Development of Digital Calibration Certificates) nhằm tăng cường trao đổi với đối tác Châu Âu. Ngoài ra, PTB còn có kế hoạch song phương cụ thể với ROSSTANDART về các vấn đề này.

Dự án GEMIMEG do BMWi tài trợ tập trung vào kiểm tra việc sử dụng DCC như một công cụ quản lý định dạng số an toàn trong cách mạng Công nghiệp 4.0; thảo luận các vấn đề liên quan đến ứng dụng 5G và đo lường dựa trên hình ảnh. Dự án xác định yêu cầu về “Hệ thống đo lường hiệu chuẩn an toàn và mạnh mẽ cho chuyển đổi số”.

Cấu trúc cơ bản của DCC chứa các dữ liệu có liên quan. Các trường dữ liệu thông tin được sắp xếp cố định. 

Phạm vi kết quả đo dựa trên SI của DCC gồm các thông tin: định danh (Identifier), giá trị đo (Measured Value), độ không đảm bảo đo mở rộng (Expanded Uncertainty), hệ số mở rộng (Expansion Factor), đơn vị và thời gian (tùy chọn) (Unit and Time (Optional)). Các đơn vị đo của thông tin này có thể được thể hiện ngoài SI (như: hải lý (Nautical Miles), milimét thủy ngân (Millimeters of Mercury), độ Oechsle. Tuy nhiên, các thông số kỹ thuật đo lường của DCC luôn được thể hiện trong SI. 

Trong DCC, các dữ liệu về nhận xét và hình ảnh có thể được lưu trữ. Định dạng trao đổi dữ liệu được lưu trữ có thể đã được (hoặc chưa) thiết lập. Dữ liệu “cần đọc” trong DCC có thể được mô hình hóa dựa phiên bản chứng chỉ hiệu chuẩn (bản cứng) thông thường. 

DCC dựa trên định dạng trao đổi XML (Ngôn ngữ đánh dấu có thể mở rộng) (Extensible Markup Language) được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Định dạng này giúp thông tin được số hóa của DCC có thể “được đọc” và chuyển trực tiếp, tự động.

Đồng thời, chữ ký mật mã sử dụng để bảo mật tính toàn vẹn và tính xác thực của DCC. Quy trình mã hóa của DCC đã được thử nghiệm một thời gian dài trong các lĩnh vực khác như: văn bản về hộ tịch, trong quản lý chất thải, trong hệ thống mua sắm của Chính phủ… Hơn nữa, DCC đáp ứng yêu cầu đối với các phòng thí nghiệm được công nhận theo tiêu chuẩn DIN EN ISO/IEC 17025: 2018-03.

Doanh nghiệp có thể tự đăng ký và tham gia vào hệ thống DCC bằng cách gửi e-mail đến điều phối viên phụ trách DCC. Quá trình xây dựng và phát triển DCC được thực hiện dưới sự hợp tác của nhiều tổ chức và cá nhân bên trong và ngoài PTB trên nền tảng GitLab (Gitlab Opens External Link). Vào tháng 10 năm 2020, một nhóm công tác đã được thành lập để thúc đẩy sự phát triển và sử dụng DCC với một số yêu cầu sau:

- Đề nghị hiệu chuẩn số (Digital Calibration Request, DCR); Đáp ứng hiệu chuẩn số (Digital Calibration Answer, DCA).

- Phần mềm mã nguồn mở.

- Nhận dạng phòng thí nghiệm hiệu chuẩn.

- Dữ liệu đầu ra có thể đọc được.

- Phần mềm trung gian.

- Quy trình mã hóa.

- Hạ tầng DCC.

Một yêu cầu quan trọng của DCC là việc thể hiện chính xác đơn vị đo, dữ liệu đo và độ không đảm bảo đo. Để đáp ứng yêu cầu này, PTB đã phát triển mô hình dữ liệu dựa trên sáng kiến (Digital System of Units, D-SI), được thực hiện trên nền tảng GitLab. 

Một trong các dự án nghiên cứu và phát triển (R&D) về DCC là dự án BMWi GEMIMEG-II. Để triển khai Chương trình “Sản xuất tại Đức” (Made in Germany), PTB cùng các đối tác và doanh nghiệp khởi động dự án GEMIMEG-II về “Hệ thống đo lường hiệu chuẩn an toàn cho chuyển đổi số”.

Dự án được tài trợ bởi Bộ Kinh tế Liên bang và Năng lượng Đức (Federal Ministry for Economic Affairs and Energy, BMWi) với 12 triệu Euro. Dự án sẽ thực hiện trong ba năm, bắt đầu vào tháng 8 năm 2020. Mục tiêu bao trùm là thúc đẩy quá trình chuyển đổi số và củng cố nước Đức.

 Doãn Trung (thiết kế)