Hiện nay, trong ngành sản xuất, nhu cầu cấp thiết là phải chuyển đổi sang các nhà máy thông minh để hợp lý hóa hoạt động và tăng năng suất nhằm ứng phó với tình trạng lây nhiễm vi-rút Corona mới và tình trạng thiếu nhân lực thường xuyên Trong các nhà máy thông minh sử dụng đám mây, lượng dữ liệu và thiết bị được kết nối với internet sẽ tăng lên đáng kể, do đó, kỳ vọng rất cao vào việc giới thiệu 5G, cho phép giao tiếp tốc độ cao, dung lượng lớn và điện toán biên, xử lý dữ liệu theo cách phân tán

Những lợi ích cần có của điện toán biên để sử dụng 5G trong ngành sản xuất

5G, có khả năng truyền dữ liệu tốc độ cực cao và dung lượng lớn, cho phép trao đổi dữ liệu có độ tin cậy cao với độ trễ thấp và có thể kết nối đồng thời một số lượng lớn thiết bị IoT Nó thực sự là một cơ sở hạ tầng mạng cần thiết để hiện thực hóa một nhà máy thông minh

Mặt khác, nếu dữ liệu từ một số lượng lớn thiết bị IoT được xử lý trên đám mây thì cần phải sử dụng điện toán biên Điện toán ranh giới là một hệ thống trong đó các thiết bị đầu cuối xử lý thông tin được cài đặt ở mỗi cạnh gần nguồn dữ liệu và việc xử lý thông tin ở mỗi cạnh được thực hiện một cách tự động và phi tập trung để việc xử lý không tập trung vào đám mây

Trong quá trình xử lý thông tin tại chỗ, chẳng hạn như trong ngành sản xuất, nếu quá trình xử lý tập trung trên đám mây và hiệu suất cũng như tính đồng bộ hóa theo thời gian thực bị suy giảm thì điều đó có thể gây tử vong Ngoài ra, việc xử lý tất cả thông tin được gửi từ các thiết bị IoT trên đám mây sẽ là một gánh nặng lớn, do đó, phía biên chỉ nên chọn những thông tin cần thiết hoặc xử lý thông tin trước khi gửi lên đám mây Bằng cách sử dụng điện toán biên theo cách này, các nhà máy thông minh cũng có thể giảm chi phí liên lạc và chi phí mở rộng lưu trữ không cần thiết Từ góc độ bảo mật, dữ liệu có thể được chọn và xử lý ở biên ngay cả khi dữ liệu bị rò rỉ, do đó bạn có thể yên tâm sử dụng dữ liệu

Thu thập dữ liệu tại nhà máy và gửi về trung tâm để giảm chi phí

Ví dụ: tại một nhà máy sản xuất lốp xe ở nước ngoài, quy trình xác minh chất lượng được thực hiện độc lập với nhà máy và việc kiểm tra chất lượng tại nhiều nhà máy được tiến hành cùng lúc tại trung tâm dữ liệu của trụ sở chính Điều này giúp giảm chi phí liên quan đến việc xác minh chất lượng tại nhiều nhà máy

Trên thực tế, tại nhà máy, mỗi chiếc lốp xe đều được chụp ảnh trên dây chuyền sản xuất, dữ liệu hình ảnh được tích lũy và gửi đến trung tâm dữ liệu trụ sở chính thông qua xử lý hàng loạt Dựa trên dữ liệu này, hệ thống trụ sở chính thực hiện phân tích hình ảnh để xác minh chất lượng và cung cấp phản hồi cho nhà máy trước khi chuyển sang quy trình tiếp theo Trước đây, việc triển khai quy trình như vậy gặp phải các vấn đề như không thể xác minh chất lượng theo thời gian thực, chi phí truyền tải lượng lớn dữ liệu ảnh cao và nhu cầu truyền dữ liệu bí mật liên quan đến sản xuất bên ngoài nhà máy, đòi hỏi thời gian và chi phí để đảm bảo an ninh và tuân thủ

Bằng cách sử dụng điện toán biên, quá trình xử lý hình ảnh được thực hiện ở phía nhà máy và chỉ dữ liệu cần thiết tối thiểu mới được gửi đến trụ sở chính Việc truyền dữ liệu trong nhà máy được thực hiện cục bộ bằng 5G, do đó, việc xác minh chất lượng theo thời gian thực có thể được thực hiện từ mọi nơi, ngay cả khi bố cục có thể thay đổi linh hoạt theo hệ thống sản xuất

Xử lý dữ liệu hình ảnh độ phân giải cao bằng điện toán biên

Có một số quy trình có thể được hoàn thành bằng điện toán biên mà không cần sử dụng đám mây Tại nhà máy Oyama, cơ sở sản xuất thiết bị mạng, Fujitsu đặt mục tiêu sử dụng lượng dữ liệu khổng lồ như dữ liệu cảm biến và video độ phân giải cao thông qua điện toán biên và trao đổi dữ liệu qua 5G cục bộ để chuyển giao công nghệ một cách hiệu quả, cải thiện độ chính xác trong công việc và tự động hóa công việc

Điện toán biên hỗ trợ 5G cục bộ tại nhà máy Oyama của Fujitsu
(trích từ trang chủ của Fujitsu)

Tại nhà máy Koyama, điện toán biên được sử dụng với ba vai trò: ``đào tạo công việc và hỗ trợ từ xa'', ``đánh giá công việc bằng cách sử dụng phân tích video AI'' và ``lái xe AGV tự động'' Ví dụ: đối với "đào tạo công việc và hỗ trợ từ xa", điện toán biên lần đầu tiên được sử dụng để tạo mô hình 3D của sản phẩm Công nhân tiến hành công việc của họ dựa trên hình ảnh mô hình 3D và hướng dẫn công việc được gửi đến thiết bị MR (thực tế hỗn hợp), trong khi các chuyên gia và nhà phát triển giám sát từ xa và cung cấp hướng dẫn cũng như hỗ trợ

Đào tạo có gắn thiết bị MR
(trích từ trang chủ của Fujitsu)

"Đánh giá công việc bằng cách sử dụng phân tích video AI" liên quan đến việc liên kết điện toán biên với MES (Hệ thống thực thi sản xuất), hệ thống này hiểu rõ quy trình sản xuất và cung cấp hướng dẫn cho công nhân Sau đó, AI sẽ nhận dạng bàn tay và các bộ phận của công nhân từ cảnh quay công việc lắp ráp được ghi lại bằng nhiều camera độ phân giải cao và xác định xem công nhân có hoàn thành nhiệm vụ hay không dựa trên quy trình Bằng cách cung cấp phản hồi theo thời gian thực về kết quả đánh giá cho người vận hành thông qua màn hình hoặc giọng nói, hệ thống hỗ trợ công việc chính xác, tiết kiệm nhân công trong quá trình kiểm tra và cải thiện chất lượng

Màn hình đánh giá công việc lắp ráp bằng phân tích video AI
(trích từ trang chủ của Fujitsu)

Trong ``Lái xe tự động của AGV'', hình ảnh từ camera độ phân giải cao được lắp đặt trong và ngoài nhà máy cũng như trên AGV (phương tiện dẫn đường tự động) được truyền tới điện toán biên với độ trễ thấp và phân tích AI được thực hiện để nhận ra vị trí của AGV với độ chính xác cao ở chế độ 3D và kiểm soát chuyển động Điều này sẽ tự động hóa công việc vận chuyển trong và giữa các tòa nhà cũng như việc bốc dỡ các bộ phận và sản phẩm, giảm chi phí vận chuyển

Việc hỗ trợ sử dụng điện toán biên bằng truyền thông tốc độ cao, dung lượng lớn và độ trễ thấp của 5G sẽ giúp hiện thực hóa các nhà máy thông minh