Nhà cung cấp giải pháp tự động hóa Eberle Automatische Systeme đã phát triển một bước đột phá trong kiểm soát chất lượng, tập trung vào quá trình trưởng thành phô mai, tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) với phần mềm thị giác máy từ MVTec.
Ngành công nghiệp thực phẩm đang trải qua một sự chuyển đổi mang tính cách mạng trong kiểm soát chất lượng, nhờ vào những tiến bộ trong trí tuệ nhân tạo (AI). Khi kết hợp với công nghệ thị giác máy dựa trên quy tắc, AI cho phép tự động hóa các quy trình trước đây không thể thực hiện được, mở ra các mức độ mới về năng suất và đảm bảo chất lượng.
Tiêu thụ phô mai đang tăng trưởng mạnh mẽ trên toàn cầu, đồng thời các nhà sản xuất phải đối mặt với thách thức gia tăng khi mở rộng quy mô sản xuất. Thiếu hụt lao động, đặc biệt tại châu Âu, đang thúc đẩy các cơ sở chế biến sữa áp dụng tự động hóa nhằm nâng cao hiệu quả. Song song đó, sự bền vững trở thành trọng tâm với mục tiêu giảm lãng phí và tiết kiệm tài nguyên. Thêm vào đó, người tiêu dùng đang yêu cầu các sản phẩm chất lượng cao hơn và đa dạng hơn, làm gia tăng áp lực lên các nhà sản xuất.
Như kỹ sư Thị giác Máy của Eberle, ông Dorian Kopfle, chia sẻ: “Quá trình trưởng thành phô mai, kéo dài đến 14 tháng, đòi hỏi giám sát liên tục để tránh nấm mốc và đảm bảo chất lượng. Việc kiểm tra thủ công hàng nghìn bánh phô mai là điều gần như không thể, đó là lý do Gebr. Baldauf, một cơ sở sản xuất truyền thống, đã lựa chọn chúng tôi để phát triển giải pháp tự động hóa.”
Tự động hóa với thị giác máy và AI
Gebr. Baldauf, đặt tại vùng Allgau, đã ủy thác cho Eberle giải quyết các thách thức này. Kết quả là một hệ thống giám sát hoàn toàn tự động, kết hợp robot chăm sóc di động, camera và xử lý hình ảnh ngay trên thiết bị.
Quá trình bắt đầu với việc kiểm tra các bánh phô mai nhằm phát hiện các khuyết tật như vết mốc hay vết bẩn. Camera 4K ghi lại hình ảnh độ phân giải cao và các ảnh này được phân tích bằng thuật toán thị giác máy tiên tiến từ MVTec HALCON. Phần mềm ứng dụng các phương pháp học sâu để phát hiện sớm các bất thường, giảm thiểu sai lệch quy trình và lãng phí. Dữ liệu được lưu trữ và truy cập thông qua giao diện web, cho phép giám sát và điều khiển từ xa. Đồng thời, robot chăm sóc di động thực hiện chức năng điều trị các bánh phô mai, đảm bảo sự hình thành vỏ bánh đúng chuẩn và loại bỏ lớp màng bẩn không mong muốn.
Hệ thống này không chỉ nâng cao hiệu quả bằng cách giảm thiểu kiểm tra thủ công mà còn cải thiện sự đồng đều và chất lượng sản phẩm cuối cùng.
Kết quả chính và tác động kinh doanh
Việc triển khai hệ thống tự động này đã đem lại nhiều lợi ích quan trọng cho Gebr. Baldauf, bao gồm:
- Tăng hiệu quả: Robot chăm sóc di động hoạt động tự chủ, giảm bớt lao động thủ công đồng thời đảm bảo mỗi bánh phô mai được kiểm tra và chăm sóc kỹ lưỡng.
- Giảm lãng phí: Việc phát hiện sớm nấm mốc và khuyết tật cho phép can thiệp kịp thời, ngăn ngừa phô mai bị loại bỏ và giảm thiểu thất thoát.
- Cải thiện kiểm soát chất lượng: Hệ thống đảm bảo kết quả kiểm tra nhất quán và khách quan hơn bằng cách thay thế phương pháp thủ công bằng AI. Nhờ đó, tỷ lệ kiểm tra đạt 100%, áp dụng tiêu chí kiểm tra đồng nhất.
- Truy xuất nguồn gốc đầy đủ: Việc tích hợp xử lý hình ảnh công nghiệp đảm bảo truy vết sản phẩm toàn diện. Tất cả kết quả kiểm tra được lưu trữ số hóa, dễ dàng truy cập, giúp nâng cao khả năng ra quyết định và tối ưu quy trình lâu dài.
Vượt qua thách thức kỹ thuật bằng AI
Một thử thách lớn trong phát triển hệ thống là tính biến đổi tự nhiên của phô mai. Mỗi bánh phô mai mang đặc điểm khác biệt và trải qua nhiều biến đổi trong quá trình trưởng thành, khiến các phương pháp thị giác máy dựa trên quy tắc kém hiệu quả hơn. Để giải quyết vấn đề này, Eberle đã ứng dụng AI và học sâu nhằm tạo ra hệ thống thích nghi với đặc tính riêng biệt của từng bánh phô mai.
Phần mềm MVTec HALCON đóng vai trò then chốt trong quá trình này. Qua việc huấn luyện mạng học sâu với bộ dữ liệu lớn về hình ảnh phô mai, hệ thống có thể phát hiện chính xác các khuyết tật như vết nứt, nấm mốc và biến đổi màu sắc, trong khi bỏ qua sự khác biệt tự nhiên vốn có của quá trình. Công nghệ này đảm bảo các bất thường nhỏ nhất cũng được phát hiện kịp thời, mở rộng khả năng can thiệp sớm và nâng cao kiểm soát chất lượng.
Eberle không chỉ nhắm đến tự động hóa quá trình kiểm tra, mà còn hướng tới tích hợp hoàn toàn AI vào quy trình trưởng thành phô mai. Hiện tại, hệ thống có khả năng kiểm tra theo thời gian thực và chăm sóc tự động với sự tham gia tối thiểu của con người. Tuy nhiên, công ty đang tiếp tục hoàn thiện hệ thống để xử lý mọi loại phô mai và giai đoạn trưởng thành khác nhau, với mục tiêu dài hạn tạo ra hệ thống tự động hoàn toàn, vận hành bởi AI mà không cần sự can thiệp của con người.
Hệ thống cũng tạo nền tảng vững chắc cho các nỗ lực số hóa tương lai, có tiềm năng tích hợp vào các nền tảng kỹ thuật số lớn hơn như hệ thống ERP và điện toán đám mây, nhằm tối ưu hóa quy trình sản xuất hơn nữa.
Mở rộng quy mô và tăng cường số hóa
Dựa trên thành công của dự án, Eberle hiện tập trung vào việc mở rộng giải pháp để phục vụ toàn ngành công nghiệp phô mai. Công ty dự định chuẩn hóa hệ thống và tích hợp vào cả robot chăm sóc di động và cố định cho sản xuất phô mai trên toàn cầu.
Hơn nữa, năng lực AI của hệ thống sẽ liên tục được nâng cấp. Eberle hướng tới việc tinh chỉnh các mô hình học sâu để xử lý đa dạng các loại phô mai và giai đoạn trưởng thành, cho phép phân loại và kiểm tra hoàn toàn tự động. Điều này sẽ giúp nhà sản xuất giảm sự can thiệp của con người trong khi vẫn duy trì tiêu chuẩn chất lượng cao nhất.
Như ông Christoph Muxel từ Eberle tổng kết, “Giải pháp dựa trên thị giác máy của chúng tôi minh chứng cách tự động hóa có thể bền vững nâng cao chất lượng, hiệu quả và khả năng cạnh tranh trong ngành thực phẩm. Dự án này chỉ là khởi đầu, và chúng tôi rất háo hức đưa những đổi mới này tới quy mô toàn cầu.”