Tối ưu hóa hiệu suất sản xuất thông qua 5G, điện toán biên và thị giác máy

Thị giác máy là một nhiệm vụ điện toán chuyên sâu cần tài nguyên chuyên dụng và hỗ trợ ứng dụng phức tạp để đạt được dữ liệu có ý nghĩa từ việc phân tích hình ảnh tĩnh hoặc chuyển động. Trong một môi trường thương mại có nhịp độ nhanh, có một luồng hình ảnh gần như liên tục được yêu cầu phân tích để thực hiện các hành động khắc phục. Điều này có nghĩa là khả năng xử lý dữ liệu cần được đặt gần camera ghi hình để giảm thiểu độ trễ và đạt được kết quả gần với thời gian thực.

Chất lượng sản xuất là điều tối quan trọng đối với Haier. Tủ lạnh bằng thép không gỉ đứng đầu trong phạm vi của chúng, nhưng do bản chất của thép không gỉ, có thể bị trầy xước và móp méo trong quá trình sản xuất. Do đó, Haier kiểm tra thủ công mọi tủ lạnh xuất phát từ dây chuyền sản xuất để tìm các khuyết tật trên thép không gỉ, đây có thể là một công việc tốn thời gian.

Sử dụng Machine Vision để hoàn thành nhiệm vụ này có nghĩa là có thể thực hiện quy trình đảm bảo chất lượng kỹ lưỡng hơn, với ít nguy cơ bỏ sót lỗi hơn khi kiểm tra thủ công. Việc sử dụng điện toán biên và 5G có nghĩa là phân tích gần thời gian thực diễn ra để tủ lạnh có thể được đưa trở lại dây chuyền sản xuất gần như ngay lập tức.

Huawei và China Mobile đã triển khai kiến ​​trúc MEC (Mobile Edge Computing Platform) được kết nối 5G bên trong nhà máy Haier để cho phép xử lý hình ảnh khối lượng lớn với độ trễ tối thiểu nhằm đảm bảo dây chuyền sản xuất không bị chậm trễ. Máy chủ biên được sử dụng để lưu trữ ứng dụng thị giác máy từ Mstar và tất cả quá trình xử lý dữ liệu được thực hiện trong cơ sở sản xuất. Nền tảng Huawei MEC (MEP) hoạt động để phân bổ động và điều chỉnh các tài nguyên có sẵn để ứng dụng thị giác máy có thể hoạt động với hiệu suất tối đa trong mọi thời điểm và khối lượng công việc xử lý dữ liệu trên máy chủ có thể được quản lý hiệu quả. Ngoài ra, MEP gửi báo cáo phân tích dữ liệu cho người dùng cuối để có thể thực hiện theo dõi thích hợp.

5G cho phép triển khai MEC hiệu quả vì các chức năng của mặt phẳng người dùng và mặt phẳng điều khiển (UPF) có thể được tách biệt. Trong trường hợp người dùng này, điều đó có nghĩa là các chức năng mạng 5G có thể được di chuyển đến gần dây chuyền sản xuất hơn, giúp giảm độ trễ và cải thiện độ tin cậy của việc phân phối gói dữ liệu. Cơ sở hạ tầng MEC bao gồm cả UPF và MEP (Nền tảng cạnh đa truy cập) được triển khai trên một máy chủ, nghĩa là việc triển khai được đơn giản hóa hơn nữa và yêu cầu về không gian lưu trữ được giảm đáng kể.

Trước khi có thể bắt đầu môi trường sản xuất trực tiếp, trước tiên cần đào tạo thuật toán thị giác máy. Bằng cách thu thập các hình ảnh mẫu, ứng dụng thị giác máy có thể được ‘đào tạo’ để xác định các điểm bất thường trong hình ảnh từ môi trường sản xuất thời gian thực. Sau khi được đào tạo, thuật toán thích ứng có thể được tải lên kiến ​​trúc MEC. Khi nhiều hình ảnh được ứng dụng xử lý, độ chính xác của thuật toán tìm kiếm sự bất thường sẽ được cải thiện.

Cánh tay robot của Haier

Nhà máy Haier đã gắn một camera công nghiệp 500W lên một cánh tay robot, với ánh sáng cường độ cao, có thể quét các tủ lạnh khi chúng ra khỏi dây chuyền sản xuất. Bằng cách sử dụng thuật toán được đào tạo, ứng dụng cục bộ có thể xác định bất kỳ hư hỏng nào đối với bên ngoài tủ lạnh cần thay thế. Có thể dễ dàng xác định các vết trầy xước và vết lõm nhỏ mà mắt người có thể bỏ qua.

Vai trò chính của 5G

Cần có mạng 5G để truyền hình ảnh lớn do máy ảnh công nghiệp tạo ra trong khi vẫn duy trì độ trễ thấp. Yêu cầu mạng ở mức 42Mbit/s ngược dòng với quá trình phân tích hình ảnh hoàn thành trong khoảng 200-300 mili giây. Điều này có nghĩa là mạng 5G là mạng thực tế duy nhất có thể xử lý khối lượng dữ liệu này trong khi vẫn duy trì độ trễ thấp và khả năng hoạt động trong phạm vi nhỏ bên trong dây chuyền sản xuất của nhà máy.

kết quả

Một số lợi ích đã được ghi nhận trong suốt thời gian bằng chứng về khái niệm. Cải thiện thời gian thực hiện. Cơ sở hạ tầng 5G MEC đã được cài đặt và triển khai tại nhà máy Haier chỉ trong 1,5 ngày, so với tối đa 35 ngày đối với các hệ thống cũ. Điều này một phần là do đào tạo thuật toán mở rộng được thực hiện bên ngoài trang web. Ngoài ra, cơ sở hạ tầng MEC bao gồm thiết kế HPF và MEP tích hợp, giúp cho việc cấu hình và thiết lập cực kỳ đơn giản. Điều này có nghĩa là tiết kiệm thời gian hơn 100 ngày công mà lẽ ra phải dành để thiết lập và thử nghiệm hệ thống thị giác máy 5G MEC tại chỗ.

Giảm không gian và tài nguyên cần thiết, so với các giải pháp cũ. Cơ sở hạ tầng 5G MEC có thể hoạt động trong không gian hạn chế gần dây chuyền sản xuất nhờ tích hợp UPF và MEP trong một máy chủ và thiết bị viễn thông cục bộ. Điều này có nghĩa là cơ sở hạ tầng có thể được cài đặt theo nhiều cấu hình khác nhau cho nhiều trường hợp sử dụng khác nhau trong khi vẫn duy trì sự gần gũi với thiết bị công nghiệp cần giám sát, đảm bảo độ trễ thấp.

Tăng cường giám sát chất lượng sản phẩm. Cơ sở hạ tầng thị giác máy đã cải thiện chất lượng sản phẩm tổng thể của tủ lạnh trên dây chuyền sản xuất, vì có thể phát hiện chính xác nhiều lỗi hơn. Điều này lần lượt dẫn đến việc trả lại sản phẩm ít hơn và tăng sự hài lòng của khách hàng.

Haier Home Appliance là thương hiệu thiết bị gia dụng số 1 thế giới, chiếm 10,5% thị phần toàn cầu. Các thương hiệu của nó bao gồm Haier, Casarte và Leader ở Trung Quốc, GE Appliances ở Mỹ, Fisher & Paykel ở New Zealand và AQUA ở Nhật Bản.