Trong bối cảnh Công nghiệp 4.0, các nhà máy thông minh đang đối mặt với áp lực ngày càng tăng về việc nâng cao chất lượng sản phẩm, tối ưu hóa chi phí vận hành và giải quyết tình trạng thiếu hụt lao động kỹ năng cao. Kiểm tra Quang học Tự động (Automated Optical Inspection – AOI) là một thành phần quan trọng trong các dây chuyền sản xuất hiện đại, nhưng các hệ thống AOI truyền thống đang dần bộc lộ nhiều hạn chế, đặc biệt là khi xử lý các lỗi phức tạp hoặc các biến thể sản phẩm.
Để giải quyết những thách thức này, ngành công nghiệp đang chuyển dịch sang ứng dụng Trí tuệ Nhân tạo (AI) ngay tại biên (Edge AI). Tuy nhiên, việc tích hợp AI vào các hệ thống điều khiển công nghiệp hiện có thường tạo ra sự phức tạp về kiến trúc, đòi hỏi nhiều hệ thống phần cứng riêng biệt và gây khó khăn trong việc quản lý dữ liệu.
Nhận thức rõ vấn đề này, ASRock Industrial đã phát triển một giải pháp kỹ thuật tiên tiến: Giải pháp Hợp nhất Tác vụ AI AOI (AI AOI Workload Consolidation Solution). Giải pháp này được thiết kế để giải quyết trực tiếp các điểm yếu của quy trình kiểm tra truyền thống, mang lại những cải tiến có thể định lượng về độ chính xác và hiệu quả chi phí.
Thách Thức Của Hệ Thống AOI Truyền Thống
Trong nhiều thập kỷ, AOI truyền thống hoạt động dựa trên các quy tắc (rule-based). Các hệ thống này so sánh hình ảnh của sản phẩm với một mẫu chuẩn và phát hiện các sai lệch. Mặc dù hiệu quả với các lỗi rõ ràng, phương pháp này gặp phải ba vấn đề lớn:
- Tỷ lệ Báo lỗi Sai (False Positives) Cao: Các hệ thống dựa trên quy tắc rất nhạy cảm với các biến thể nhỏ, không phải lỗi (như thay đổi nhẹ về ánh sáng, kết cấu bề mặt hoặc góc đặt sản phẩm), dẫn đến việc gắn cờ các sản phẩm tốt là bị lỗi.
- Chi Phí Lao Động Tăng Cao: Tỷ lệ báo lỗi sai cao đòi hỏi một bước kiểm tra lại thủ công tốn kém, làm chậm dây chuyền sản xuất và yêu cầu nhân sự có kinh nghiệm. Điều này đi ngược lại mục tiêu tự động hóa và làm trầm trọng thêm vấn đề thiếu hụt lao động.
- Hạ Tầng Kỹ Thuật Phân Tán: Việc triển khai AI cho AOI thường có nghĩa là thêm một máy tính hoặc máy chủ riêng biệt (thường chạy trên Linux để tối ưu cho AI) bên cạnh hệ thống điều khiển máy (thường chạy trên Windows). Kiến trúc “bolt-on” (gắn thêm) này tạo ra độ trễ, tăng chi phí phần cứng, tiêu thụ nhiều điện năng hơn và làm phức tạp đáng kể việc bảo trì.
Giải Pháp Hợp Nhất Tác Vụ: Một Kiến Trúc Tối Ưu
Giải pháp của ASRock Industrial tập trung vào khái niệm “Hợp nhất Tác vụ” (Workload Consolidation). Thay vì sử dụng nhiều thiết bị phần cứng cho các tác vụ khác nhau (như điều khiển HMI, thu thập dữ liệu, và suy luận AI), giải pháp này tích hợp tất cả các chức năng đó vào một nền tảng phần cứng duy nhất, mạnh mẽ.
Nền tảng này cho phép chạy đồng thời nhiều hệ điều hành và ứng dụng khác nhau một cách biệt lập nhưng vẫn có thể giao tiếp hiệu quả. Ví dụ, một hệ điều hành thời gian thực (real-time OS) hoặc Windows có thể quản lý các tác vụ điều khiển máy và giao diện người-máy (HMI), trong khi một máy ảo Linux chạy song song để thực thi các mô hình AI phức tạp.
Sự hợp nhất này không chỉ giúp giảm đáng kể chi phí phần cứng và không gian lắp đặt mà còn loại bỏ độ trễ mạng giữa các hệ thống, cho phép phân tích dữ liệu và ra quyết định ngay tại chỗ với tốc độ cao.
Phân Tích Kỹ Thuật Cốt Lõi
Trọng tâm của giải pháp này là sự kết hợp giữa phần cứng bền bỉ và một ngăn xếp phần mềm (software stack) được tối ưu hóa cao.
- Nền tảng Phần cứng: iEP-9020E Robust Edge AIoT Platform
Đây là một nền tảng máy tính công nghiệp được thiết kế để hoạt động trong các môi trường nhà máy khắc nghiệt. Nền tảng iEP-9020E được trang bị Bộ xử lý Intel® Core™ Thế hệ thứ 13 (Raptor Lake-S). Dòng CPU này cung cấp kiến trúc hybrid hiệu năng cao, kết hợp các lõi hiệu năng (P-cores) để xử lý các tác vụ AI nặng và các lõi hiệu quả (E-cores) để quản lý các hoạt động nền, đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và đáp ứng nhanh.
- Công nghệ Hợp nhất Tác vụ: Microsoft EFLOW
Để đạt được khả năng chạy song song Windows và Linux trên cùng một máy, giải pháp sử dụng Microsoft Azure IoT Edge for Linux on Windows (EFLOW). Công nghệ này cho phép triển khai và quản lý các tác vụ AI dựa trên Linux (đã được đóng gói) bên trong một máy ảo Linux được tối ưu hóa, chạy trực tiếp trên thiết bị chủ Windows. Điều này cho phép các nhà phát triển tận dụng hệ sinh thái AI phong phú của Linux mà không phải từ bỏ môi trường điều khiển công nghiệp dựa trên Windows quen thuộc.
- Tối ưu hóa AI: Intel® Edge Insights for Industrial và OpenVINO™
Để tăng tốc quá trình suy luận AI, giải pháp tích hợp bộ công cụ phần mềm của Intel:
- Intel® Edge Insights for Industrial (EII): Một bộ phần mềm được cấu hình sẵn giúp đơn giản hóa việc thu thập dữ liệu video và chuỗi thời gian, sau đó đưa dữ liệu này vào các ứng dụng phân tích và AI.
- Intel® OpenVINO™ Toolkit: Đây là công cụ then chốt giúp tối ưu hóa các mô hình học sâu (deep learning). OpenVINO cho phép các mô hình AI (được huấn luyện trên các framework phổ biến) chạy với hiệu suất cao trên phần cứng của Intel (bao gồm CPU và GPU tích hợp), giúp giảm đáng kể thời gian suy luận.
Kết Quả Định Lượng Từ Triển Khai Thực Tế
Khi được áp dụng tại nhà máy OEM, giải pháp AI AOI Hợp nhất Tác vụ của ASRock Industrial đã mang lại những kết quả ấn tượng, có thể đo lường được:
- Độ chính xác tăng lên 97.5%: Bằng cách sử dụng AI, hệ thống có khả năng “học” và xác định các lỗi phức tạp, lỗi bề mặt và các biến thể tinh vi mà các hệ thống dựa trên quy tắc bỏ lỡ hoặc báo sai. Điều này làm giảm đáng kể cả tỷ lệ lỗi âm tính (bỏ sót lỗi) và lỗi dương tính (báo lỗi sai).
- Giảm 50% chi phí lao động: Với độ chính xác cao, nhu cầu kiểm tra lại thủ công gần như được loại bỏ. Điều này cho phép nhà máy tái phân bổ các kỹ thuật viên lành nghề sang các nhiệm vụ có giá trị gia tăng cao hơn, trực tiếp cắt giảm một nửa chi phí lao động liên quan đến kiểm soát chất lượng.
- Hiệu quả tối ưu hóa 258.8%: Con số này thể hiện sự cải thiện tổng thể về hiệu quả hoạt động. Nó bao gồm việc tăng tốc độ kiểm tra (throughput), giảm thời gian dừng máy do các quy trình kiểm tra lại, và hiệu quả từ việc vận hành một hệ thống hợp nhất thay vì nhiều thiết bị riêng lẻ.
Kết Luận
Việc chuyển đổi sang tự động hóa nhà máy thông minh đòi hỏi các giải pháp không chỉ mạnh mẽ về mặt tính toán mà còn phải hiệu quả về kiến trúc. Giải pháp AI AOI Workload Consolidation của ASRock Industrial, với cốt lõi là nền tảng iEP-9020E và sự hỗ trợ từ hệ sinh thái Intel và Microsoft, đã chứng minh được giá trị thực tiễn.
Bằng cách hợp nhất các tác vụ AI và điều khiển công nghiệp trên một nền tảng duy nhất, giải pháp này giải quyết trực tiếp các thách thức cốt lõi về độ chính xác, chi phí và sự phức tạp trong vận hành. Các kết quả định lượng rõ ràng cho thấy đây là một bước tiến quan trọng, giúp các nhà sản xuất tăng cường khả năng cạnh tranh và tối ưu hóa hiệu suất trong kỷ nguyên sản xuất thông minh.
Là nhà phân phối chính thức của ASRock Industrial tại Việt Nam, Công ty Cổ phần Hệ thống AIoT cam kết mang đến không chỉ những sản phẩm phần cứng chất lượng cao mà còn cả sự tư vấn chuyên sâu và hỗ trợ kỹ thuật cần thiết để các doanh nghiệp có thể triển khai thành công những giải pháp công nghệ tiên tiến. Hãy liên hệ với chúng tôi để cùng thảo luận về những giải pháp công nghệ mới.