Trạm lắp ráp thông minh tùy biến theo nhân trắc học, tích hợp giám sát thao tác và hỗ trợ đào tạo phục vụ cải tiến nâng cao hiệu suất làm việc cho công nhân “Smart Workstation - operator 4.0”

Nhóm: HCS (Human-Centric Solutions)

Lĩnh vực Khác

Lượt bình chọn:

Bình chọn

Chia sẻ:

Copy link thành công

Giới thiệu sản phẩm:

Trong bối cảnh Việt Nam hướng đến mục tiêu phát triển bền vững và thúc đẩy chuyển đổi số toàn diện, sản phẩm "Trạm lắp ráp thông minh tùy chỉnh theo thông số nhân trắc học, tích hợp hệ thống giám sát thao tác và hỗ trợ đào tạo nhằm nâng cao năng suất và cải thiện điều kiện lao động" thể hiện rõ nét giá trị xã hội, hướng tới con người, góp phần quan trọng vào phát triển kinh tế - xã hội.
Về khía cạnh kinh tế - xã hội, sản phẩm đã chứng minh khả năng nâng cao đáng kể năng suất lao động. Việc cải thiện năng suất lao động không chỉ gia tăng sản lượng và chất lượng sản phẩm mà còn góp phần cải thiện thu nhập cho công nhân.
Xét trên phương diện phát triển kinh tế địa phương, chi phí hợp lý của sản phẩm cho phép dễ dàng triển khai và áp dụng vào thực tế sản xuất. Đồng thời, việc triển khai sản phẩm tạo ra cơ hội việc làm trực tiếp và gián tiếp cho người lao động, giúp giảm tỷ lệ thất nghiệp và thúc đẩy sự ổn định xã hội.
Sản phẩm cũng trực tiếp giải quyết các vấn đề tồn tại trong ngành sản xuất thủ công hiện nay, bao gồm việc cải thiện sức khỏe nghề nghiệp nhờ thiết kế nhân trắc học linh hoạt và giám sát tư thế làm việc, từ đó giảm nguy cơ chấn thương và bệnh nghề nghiệp, đặc biệt quan trọng đối với các nhóm lao động yếu thế như phụ nữ. Hệ thống hướng dẫn trực quan cũng giúp rút ngắn đáng kể thời gian đào tạo, qua đó nhanh chóng nâng cao tay nghề và hiệu quả lao động.
Giá trị thiết thực đối với cộng đồng còn thể hiện ở việc nâng cao chất lượng cuộc sống thông qua việc tạo ra thu nhập ổn định và môi trường làm việc an toàn hơn. Sản phẩm cũng thúc đẩy bình đẳng giới và hội nhập xã hội khi hỗ trợ các nhóm yếu thế như lao động nữ, người khuyết tật và đồng bào dân tộc thiểu số tham gia bình đẳng vào thị trường lao động. Đồng thời, sản phẩm góp phần phát triển bền vững cộng đồng thông qua tối ưu hóa việc sử dụng nguồn lực sẵn có, giảm lãng phí và bảo vệ sức khỏe của người lao động.

Xuất xứ sản phẩm:

Do nhóm sinh viên chuyên ngành Quản lý kỹ thuật công nghiệp - Khoa Máy tàu biển - Trường Đại học Hàng hải Việt Nam nghiên cứu và phát triển

Tính sáng tạo và đổi mới:

Trong bối cảnh Cách mạng công nghiệp lần thứ tư đang tác động sâu rộng đến lĩnh vực sản xuất toàn cầu, sản phẩm "Trạm lắp ráp thông minh tùy biến theo nhân trắc học, tích hợp giám sát thao tác và hỗ trợ đào tạo nhằm nâng cao hiệu suất làm việc cho công nhân" (Smart Workstation – Operator 4.0) là giải pháp có tính sáng tạo và khả năng ứng dụng cao tại Việt Nam. Sản phẩm hướng đến mục tiêu hiện đại hóa môi trường sản xuất, đồng thời giải quyết các thách thức đặc thù của ngành sản xuất thủ công trong nước. Thông qua việc tích hợp công nghệ nhận dạng hình ảnh, giao diện người – máy và hỗ trợ đào tạo, hệ thống góp phần nâng cao năng suất lao động, cải thiện sức khỏe người vận hành và thúc đẩy sản xuất bền vững.
Sản phẩm đã được cộng đồng khoa học và công nghệ ghi nhận thông qua nhiều giải thưởng danh giá, phản ánh rõ tính mới, khả năng ứng dụng và giá trị thực tiễn. Cụ thể, sản phẩm đã đạt: Giải Nhất Giải thưởng Khoa học và Công nghệ dành cho sinh viên các cơ sở giáo dục đại học năm 2024; Giải Nhất Giải thưởng Nghiên cứu Khoa học Euréka lần thứ 26 năm 2024; Bằng khen cho công trình sáng tạo tiêu biểu toàn quốc do Trung ương Đoàn TNCS Hồ Chí Minh trao tặng; Giải Nhất nghiên cứu khoa học cấp Trường (năm học 2023–2024); và được công nhận là đề tài xuất sắc tại Hội nghị "Sinh viên với công trình nghiên cứu khoa học phục vụ phát triển kinh tế – xã hội TP. Hải Phòng".
Sản phẩm tận dụng hiệu quả các thành tựu của Cách mạng công nghiệp 4.0, bao gồm trí tuệ nhân tạo (AI), thị giác máy tính và cảm biến thông minh, nhằm chuyển đổi trạm lắp ráp thủ công truyền thống thành một hệ thống hiện đại, linh hoạt và hiệu quả. Camera Kinect được sử dụng để giám sát thao tác của người lao động theo thời gian thực, nhận diện tư thế và đưa ra cảnh báo kịp thời khi phát hiện sai lệch. Phần mềm xử lý hình ảnh Spyder, phát triển dựa trên nền tảng OpenCV, ứng dụng các thuật toán AI để nâng cao độ chính xác và giảm thiểu nguy cơ chấn thương nghề nghiệp. Bên cạnh đó, hệ thống còn tích hợp máy chiếu nhằm hiển thị hướng dẫn thao tác trực tiếp trên bề mặt làm việc, giúp công nhân thực hiện thao tác trực quan và giảm thiểu sai sót. Thiết kế mô-đun hóa của trạm cho phép dễ dàng tích hợp Internet of Things (IoT) trong tương lai, phục vụ thu thập dữ liệu, điều khiển và giám sát từ xa.
Sản phẩm thể hiện nhiều điểm khác biệt so với các trạm lắp ráp truyền thống. Cấu trúc mô-đun bằng nhôm định hình cho phép dễ dàng tháo lắp, thay đổi thành phần và tiết kiệm chi phí bảo trì, đồng thời tăng tính linh hoạt trong triển khai. Mô hình sản xuất tùy chỉnh hàng loạt (Mass Customization) được áp dụng nhằm cá nhân hóa trạm theo chỉ số nhân trắc học của công nhân, giúp giảm mệt mỏi và tăng hiệu quả lao động. Việc tích hợp đồng thời các chức năng giám sát thao tác và hướng dẫn trực quan trên bề mặt làm việc đã tạo nên một hệ thống hỗ trợ toàn diện, góp phần nâng cao năng suất và sức khỏe công nhân. Ngoài ra, việc sử dụng phần mềm mã nguồn mở OpenCV không những giúp giảm chi phí bản quyền mà còn tăng khả năng tùy biến và mở rộng hệ thống.
Trạm lắp ráp được thiết kế phù hợp với thực tế sản xuất và điều kiện kinh tế – xã hội tại Việt Nam, đặc biệt là đối với các doanh nghiệp vừa và nhỏ. Sản phẩm có chi phí đầu tư hợp lý, sử dụng linh kiện phổ biến trên thị trường nội địa, dễ dàng tìm kiếm và thay thế. Đội ngũ kỹ sư trong nước hoàn toàn có thể đảm nhiệm việc chế tạo, lắp đặt và bảo trì hệ thống. Cấu trúc mô-đun linh hoạt giúp doanh nghiệp nhanh chóng điều chỉnh quy trình sản xuất theo đơn hàng, đồng thời rút ngắn thời gian đào tạo công nhân. Tính năng tùy chỉnh theo nhân trắc học góp phần cải thiện điều kiện làm việc và sức khỏe nghề nghiệp.

Tính ứng dụng:

Sản phẩm đã nhận được sự quan tâm và hỗ trợ từ cộng đồng doanh nghiệp. Cụ thể, hai đơn vị đồng tài trợ chính trong giai đoạn phát triển gồm Công ty Cổ phần Công nghệ cao và Dịch vụ phần mềm FaceNet và Công ty Cổ phần Tư vấn cải tiến đầu tư và kết nối Việt-Nhật (VJIP). Đồng thời, Công ty LG Electronics Việt Nam Hải Phòng tài trợ bổ sung để phát triển hệ thống cấp liệu tinh gọn theo nguyên lý Karakuri nhằm nâng cao hiệu quả tích hợp vận hành. Sản phẩm cũng được đánh giá tích cực bởi các doanh nghiệp FDI tại Hải Phòng như Công ty TNHH Universal Scientific Industrial Việt Nam (USI Việt Nam) và Công ty TNHH Điện khí WOLONG Việt Nam. Bên cạnh đó, FaceNet và VJIP cam kết hỗ trợ quảng bá và kết nối sản phẩm đến tệp khách hàng trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp. Ngoài ra, dự án còn nhận được hỗ trợ khởi nghiệp từ Công ty Cổ phần Giải pháp Cảng và Hậu cần PORTLOGICS, Chi nhánh Hải Phòng.
Với thiết kế thân thiện và dễ sử dụng, sản phẩm phù hợp với cả công nhân mới và người có kinh nghiệm. Hệ thống hướng dẫn thao tác trực quan, khả năng tùy chỉnh theo nhân trắc học, tính năng giám sát tư thế tự động và phần mềm hỗ trợ đào tạo giúp giảm thời gian làm quen và nâng cao hiệu quả vận hành. Cấu trúc mô-đun cho phép triển khai nhanh, không yêu cầu hạ tầng phức tạp và dễ tích hợp với hệ thống quản lý hiện có. Điều này đặc biệt phù hợp với các doanh nghiệp SME hoặc cơ sở đào tạo có nguồn lực hạn chế.
Nhờ tính linh hoạt và khả năng điều chỉnh, sản phẩm có thể được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm sản xuất cơ khí, điện tử, đào tạo nghề, và các dây chuyền lắp ráp quy mô nhỏ. Việc tích hợp các công nghệ mới và khả năng nhân rộng giúp trạm lắp ráp thông minh trở thành một giải pháp thực tiễn và hiệu quả, góp phần thúc đẩy quá trình chuyển đổi số trong sản xuất công nghiệp tại Việt Nam.

Tính hiệu quả:

Trong bối cảnh ngành công nghiệp sản xuất toàn cầu đang chịu ảnh hưởng sâu sắc từ Cách mạng công nghiệp lần thứ tư, Việt Nam – một quốc gia đang phát triển với lực lượng lao động dồi dào – vẫn phụ thuộc đáng kể vào các phương pháp lắp ráp thủ công. Phương thức này tiếp tục được ưa chuộng nhờ vào chi phí đầu tư ban đầu thấp, tính linh hoạt cao và khả năng thích ứng với nhiều loại hình sản xuất, đặc biệt trong các doanh nghiệp vừa và nhỏ (SME) cũng như các ngành công nghiệp yêu cầu độ chính xác cao như cơ khí và điện tử. Tuy nhiên, các hạn chế về hiệu suất lao động, tỷ lệ lỗi sản phẩm và nguy cơ chấn thương nghề nghiệp đã và đang đặt ra yêu cầu cấp thiết cho quá trình cải tiến phương pháp sản xuất.
Hệ thống được thiết kế để hỗ trợ quá trình lắp ráp thủ công thông qua tích hợp các thành phần công nghệ như camera Kinect, phần mềm xử lý hình ảnh và thiết bị trình chiếu. Nhờ đó, công nhân được hỗ trợ thao tác chính xác, duy trì tư thế làm việc phù hợp và tiếp cận quy trình đào tạo hiệu quả hơn. Các yếu tố công thái học và kỹ thuật được kết hợp nhằm tạo ra môi trường làm việc thân thiện, khoa học và chuyên nghiệp.
Một trong những ưu điểm nổi bật của hệ thống là khả năng tối ưu chi phí, đặc biệt phù hợp với các SME. Với mức đầu tư từ 28 đến 35 triệu đồng, sản phẩm có chi phí thấp hơn nhiều so với các hệ thống tự động hóa toàn phần. Hệ thống trình chiếu và giám sát thao tác giúp rút ngắn thời gian đào tạo và giảm chi phí nhân lực. Thiết kế mô-đun với linh kiện phổ thông dễ thay thế cũng góp phần giảm chi phí bảo trì. Bên cạnh đó, việc ứng dụng phần mềm mã nguồn mở OpenCV giúp tiết kiệm chi phí bản quyền và tạo điều kiện thuận lợi cho doanh nghiệp trong việc tùy biến và cập nhật hệ thống theo nhu cầu thực tế.
Về hiệu quả hoạt động, dữ liệu khảo sát và thử nghiệm thực tế cho thấy năng suất lao động, mức độ hài lòng và thoải mái của công nhân tăng lên. Khả năng tùy chỉnh theo nhân trắc học và hệ thống hướng dẫn thao tác giúp người lao động dễ dàng thích nghi với các yêu cầu sản xuất thay đổi, đồng thời rút ngắn đáng kể thời gian đào tạo.
Ngoài việc nâng cao năng suất, sản phẩm còn cải thiện chất lượng quy trình sản xuất thông qua tính nhất quán và độ chính xác cao trong thao tác. Hệ thống ghi nhận và phân tích dữ liệu thao tác nhằm hỗ trợ công tác giám sát và cải tiến, giúp nhà quản lý đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu định lượng thay vì kinh nghiệm chủ quan.
Tính khả thi và hiệu quả của sản phẩm đã được minh chứng qua sự đồng hành và tài trợ của nhiều doanh nghiệp trong và ngoài nước, bao gồm FaceNet, VJIP, LG Electronics Việt Nam Hải Phòng và PORTLOGICS. Ngoài ra, sản phẩm đã được ghi nhận thông qua các giải thưởng học thuật danh giá như Giải Nhất Giải thưởng Khoa học và Công nghệ sinh viên toàn quốc năm 2024 và Giải Nhất Euréka lần thứ 26.

Tiềm năng phát triển:

Năng lực của đội ngũ tác giả trong việc hiện thực hóa ý tưởng được thể hiện rõ qua quá trình nghiên cứu, thiết kế và chế tạo sản phẩm một cách khoa học và có hệ thống. Với nền tảng chuyên môn từ lĩnh vực Kỹ thuật công nghiệp (IE), đội ngũ nghiên cứu đã tích hợp và ứng dụng hiệu quả các kiến thức liên ngành, từ thiết kế cơ khí tùy chỉnh đến phát triển các phần mềm phân tích dữ liệu sử dụng thư viện mã nguồn mở OpenCV. Quá trình này không những giúp các thành viên bổ sung và hoàn thiện kiến thức chuyên môn mà còn tăng cường khả năng xử lý các vấn đề kỹ thuật phức tạp liên quan đến sản phẩm.
Phương pháp nghiên cứu khoa học được nhóm áp dụng một cách thận trọng và kỹ lưỡng thông qua hai đợt khảo sát thực tế quan trọng. Đợt khảo sát đầu tiên thực hiện trên hơn 150 công nhân tại sáu tỉnh, thành phố công nghiệp lớn của Việt Nam nhằm thu thập dữ liệu nhân trắc học và nhận diện những hạn chế của các trạm lắp ráp truyền thống. Đợt khảo sát thứ hai được tiến hành trên 160 công nhân giả định nhằm đánh giá hiệu quả và xác định các điểm cần cải tiến của sản phẩm sau khi hoàn thành chế tạo. Cách tiếp cận khoa học và thực tiễn này đã phản ánh rõ khả năng thích ứng và tư duy thực nghiệm của đội ngũ.
Về kỹ năng công nghệ, sản phẩm đã tích hợp thành công các công nghệ tiên tiến bao gồm camera Kinect để giám sát thao tác, hệ thống hướng dẫn trực quan thông qua máy chiếu và phần mềm Spyder sử dụng OpenCV để phân tích dữ liệu. Việc sử dụng công nghệ mã nguồn mở này không chỉ góp phần tối ưu hóa chi phí sản xuất mà còn thể hiện rõ khả năng lập trình, sáng tạo và tùy chỉnh công nghệ theo đặc điểm và nhu cầu cụ thể của ngành sản xuất Việt Nam.
Thành quả thực tế mà đội ngũ nghiên cứu đạt được cũng rất đáng ghi nhận. Sản phẩm đã hoàn thiện và nhận được sự chấp thuận đơn đăng ký bảo hộ kiểu dáng công nghiệp (số đơn: 3-2024-01024, ngày 31/5/2024), đồng thời nhóm đang trong quá trình hoàn tất hồ sơ đăng ký bằng sáng chế. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu luôn nhận thức rõ các thành công bước đầu này là nền tảng để tiếp tục phát triển và hoàn thiện hơn nữa trong tương lai, đảm bảo tính bền vững và khả năng ứng dụng rộng rãi của sản phẩm trên thị trường thực tế.
Xét về khía cạnh kinh tế, dự án có những lợi thế nhất định để thu hút đầu tư và mở rộng thị trường. Với tổng chi phí cố định ban đầu dự kiến ở mức hợp lý khoảng 1,23 tỷ VNĐ và chi phí biến đổi chỉ khoảng 19÷24,5 triệu VNĐ mỗi trạm, sản phẩm được định giá bán trong khoảng 28÷35 triệu VNĐ tùy phiên bản, tạo điều kiện thuận lợi cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ tiếp cận giải pháp với chi phí hợp lý. Theo kế hoạch sản xuất dự kiến ban đầu là 600 trạm trong 15 tháng đầu tiên, sản phẩm được kỳ vọng đạt doanh thu lên đến 21 tỷ VND và lợi nhuận khoảng 5,07 tỷ VNĐ, tương đương tỷ suất lợi nhuận 24,1%. Giải pháp nghiên cứu chế tạo trạm lắp ráp thông minh và phương án kinh doanh đã thuyết phục được Hội đồng giám khảo vòng bán kết cuộc thi "Học sinh, sinh viên với ý tưởng khởi nghiệp" do Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức. Hiện tại, dự án đã lọt vào Top 10 lĩnh vực công nghiệp. Vòng chung kết dự kiến sẽ diễn ra từ 18-20/4/2025 tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh. Điều này khẳng định tiềm năng kinh tế hấp dẫn, đủ sức thuyết phục các nhà đầu tư quan tâm đến lĩnh vực sản xuất công nghiệp tiên tiến tại Việt Nam.

Tiêu chí về cộng đồng:

Cơ sở hạ tầng:

Máy tính: Core i5, RAM 8GB, SSD 256GB.
Hệ điều hành: Windows 10/11
Internet: ≥ 10 Mbps
Không gian: ≥ 2 m²/trạm

Khoảng thời gian triển khai: 1-3 năm

Website: https://humcensolutions.com/

Số người tham gia: 3