Ý tưởng nghiên cứu đến từ bài toán thực tế trong sản xuất
Chia sẻ về lý do chọn đề tài, sinh viên Dương Văn Tân - đại diện cho nhóm nghiên cứu cho biết, ngay từ năm thứ 2, các thành viên trong nhóm đã tiếp cận với các hệ thống tự động hóa trong doanh nghiệp thông qua các chuyến tham quan tại nhà máy sản xuất ở Hà Nội và các tỉnh lân cận do Khoa Điện tử viễn thông tổ chức. Trong một lần nhóm được tới tham quan Nhà máy MCNEX Ninh Bình và qua trao đổi với các kỹ sư nhà máy, nhóm nghiên cứu nhận thấy bài toán kiểm tra linh kiện lệch trên bộ phận kiểm tra camera là rất quan trọng và ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác cũng như chi phí sản xuất của doanh nghiệp. Sau khi các thành viên đưa ra ý kiến về vấn đề trên, nhà máy MCNEX Ninh Bình đã đặt hàng nhóm nghiên cứu Phòng thí nghiệm Bộ môn Vi cơ điện tử và Vi hệ thống về việc xây dựng hệ thống Robot gắp và đặt kiểm tra linh kiện tự động.
Ý tưởng nghiên cứu đến từ bài toán sản xuất trong một lần nhóm được tới tham quan Nhà máy MCNEX Ninh Bình.
Khi bắt tay vào nghiên cứu và chế tạo hệ thống, các thành viên trong nhóm ngẫu nhiên đều là sinh viên năm thứ 3, năm 4 và đang trong chương trình đào tạo kỹ thuật Robot của Khoa Điện tử Viễn thông. Áp dụng các mô hình phân loại phổ biến, nhóm đã đánh giá các mô hình dựa trên tập dữ liệu thực tế thu được từ Robot kiểm tra linh kiện, từ đó lựa chọn được mô hình tối ưu, hiệu quả nhất, phù hợp với yêu cầu của doanh nghiệp, giúp doanh nghiệp tối ưu hóa được chi phí sản xuất.
Đề tài này được thực hiện do đặt hàng từ doanh nghiệp, nên các thành viên trong nhóm đánh giá tính ứng dụng thực tiễn và quy mô của dự án rất cao. Đây là một cơ hội tốt đối với tất cả các thành viên khi được áp dụng những kiến thức liên quan đến Robot để xây dựng hệ thống và phát triển đề tài dựa trên đề bài được đặt ra bởi doanh nghiệp. Dự án đã tạo cho nhóm nhiều kinh nghiệm để vững bước hơn trên con đường sự nghiệp tương lai của mỗi thành viên nói riêng và trong lĩnh vực Robot nói chung.
Ưu điểm và tính ứng dụng của Hệ thống
Hệ thống gắp đặt linh kiện tự động do nhóm xây dựng đã giúp tự động hóa quy trình sản xuất của nhà máy, công suất của mỗi máy tương đương với 10 công nhân làm việc, có thể làm việc liên tục và ổn định. Đề tài đã giải quyết được bài toán chính bên trong máy kiểm tra linh kiện mà nhóm xây dựng, giúp giảm thiểu tối đa số camera trong quá trình kiểm tra bị làm hỏng một cách không mong muốn. Giá thành của mỗi linh kiện camera tùy thuộc mỗi dòng lên tới vài chục USD, nếu không có hệ thống thị giác máy kiểm tra sự sai lệch khi thao tác, các linh kiện sẽ dễ dàng bị hỏng hóc, gãy vỡ. Giảm thiểu vấn đề này đã giúp cho hệ thống máy gắp thông minh hơn, giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí sản xuất hơn.
Thông thường, các doanh nghiệp nước ngoài có nhà máy sản xuất tại Việt Nam đặt hàng các hệ thống tương tự từ các nhà cung cấp của nước ngoài, điều này khiến chi phí mua bán, lắp đặt, sửa chữa và bảo trì rất lớn. Do vậy, phần lớn các doanh nghiệp hiện nay đều đang mong muốn tìm kiếm những giải pháp thay thế ngay tại Việt Nam.
Nắm bắt tình hình thực tế và mong muốn đưa những kết quả nghiên cứu khoa học hàn lâm tới ứng dụng cho doanh nghiệp, nhóm nghiên cứu đã phát triển hệ thống tự động hóa đảm bảo các yêu cầu của nhà máy, nhưng với chi phí nhỏ hơn gấp nhiều lần. Hệ thống tập trung vào việc lựa chọn mô hình tối ưu cho bài toán cụ thể với yêu cầu khắt khe mà doanh nghiệp đã đề ra. Bài toán đi từ nghiên cứu đánh giá sơ bộ đến đánh giá thực tiễn bằng các phương pháp khoa học và cuối cùng đi tới kết luận.
Ưu tiên các ý tưởng sáng tạo - một trong những yếu tố dẫn đến thành công
Đại diện nhóm nghiên cứu chia sẻ: trong quá trình xây dựng, tuy tình hình dịch bệnh Covid-19 phức tạp, giãn cách xã hội làm các thành viên không thể họp mặt trực tiếp để trao đổi dự án, vì đặc thù là cần xây dựng hệ thống phần cứng, lấy mẫu kiểm tra trên hệ thống thực nên vẫn có những công đoạn yêu cầu phải thực hiện ở phòng nghiên cứu. Tuy nhiên, với sự quan tâm sát sao của GS.TS Chử Đức Trình và ThS Phan Hoàng Anh, cùng tinh thần nghiên cứu miệt mài của các thành viên, nhóm đã chủ động chuẩn bị trước các phần thuật toán, xây dựng mô hình kiểm tra và làm những công việc liên quan đến phần mềm để sẵn sàng cho ngày quay lại phòng thí nghiệm hoàn thành đề tài. Các cuộc họp trực tuyến hàng tuần được thực hiện để cập nhật tiến độ và đảm bảo đề tài sẽ hoàn thành đúng thời hạn. Khi triển khai đề tài, tinh thần làm việc của nhóm là vừa học vừa làm, xây dựng lý thuyết gắn với thực hành. Trong khi đó, yêu cầu của nhà máy rất gắt gao cộng thêm đây là bài toán còn nhiều điểm cần phải giải quyết nên nhóm luôn ưu tiên các ý tưởng sáng tạo về một thuật toán mới hay cải tiến thuật toán cũ của các thành viên trong nhóm. Qua quá trình triển khai, nhóm đã họp nhiều lần và rất vui khi ý tưởng về việc sử dụng biểu đồ tần suất mức độ ánh sáng (histogram) đã đáp ứng các yêu cầu của bài toán và đem đến kết quả tích cực.
Công ty Phát triển phần mềm Toshiba trao giải thưởng cho đề tài vì có khả năng cao trong áp dụng vào thực tiễn.
Từ thành công về việc sử dụng biểu đồ tần suất mức độ ánh sáng đáp ứng được các yêu cầu, nhóm đã quyết định viết một bài báo đăng trên tạp chí quốc tế. Khó khăn có lẽ thực sự bắt đầu từ quá trình viết báo, nhóm gặp rất nhiều vấn đề khi xây dựng mô hình đánh giá chuẩn cũng như triển khai lý thuyết và kết quả. Để được công nhận bài báo, nhóm đã học hỏi rất nhiều kinh nghiệm viết một công trình nghiên cứu, hiểu được về các chuẩn đánh giá, tham khảo các tài liệu khác nhau… Cuối cùng thì cùng với sự giúp đỡ của các thầy cô, bài báo của nhóm được công bố trên tạp chí quốc tế Scopus.
Nói về dự định trong thời gian tới, sinh viên Dương Văn Tân cho biết, nhóm sẽ mở rộng và kết hợp các nghiên cứu gần đây để thực hiện các bài báo khoa học đăng trên các tạp chí chuyên ngành quốc tế có uy tín khác nhau. Bên cạnh đó giải thưởng là một sự khích lệ to lớn, giúp nhóm tiếp thêm động lực với dự định xây dựng hệ thống Robot gắp đặt có thể làm việc đối với các linh kiện khác nhau có kích thước nhỏ hơn, khó nhận biết hơn, tiến tới là xây dựng hệ thống tự động hóa ứng dụng trong những lĩnh vực y tế, nông nghiệp, xây dựng…
Vũ Hưng