Giảng viên làm "nhà máy thuốc" mini, sinh viên vào xưởng học như đi làm

Ở đó sinh viên được nhìn máy chạy, thấy rõ từng chai thuốc được chiết rót, đóng nắp, dán nhãn, đưa vào kho và giám sát như trong một nhà máy thật.

Vận hành như sản xuất thật

Từ nhu cầu đào tạo thực tế, các giảng viên nhận ra sinh viên các ngành kỹ thuật ngày càng cần môi trường học sát sản xuất. Tuy nhiên việc đưa sinh viên vào nhà máy dược gặp nhiều rào cản về chi phí, an toàn và quy trình. Vậy là nhóm quyết định "kéo nhà máy về lớp học" để sinh viên bước vào xưởng thực hành học là giống như vô ca sản xuất.

Bước vào xưởng thực hành của trường, người xem dễ có cảm giác như đang đứng trước một dây chuyền sản xuất mini. Những băng tải nối tiếp nhau, tay gắp nhịp nhàng chuyển sản phẩm, màn hình hiển thị liên tục các thông số vận hành. Nhưng đằng sau kích thước gọn gàng ấy là một hệ thống được thiết kế theo đúng logic của nhà máy dược.

Đây là công trình của nhóm giảng viên Trường cao đẳng Công nghệ cao Đồng An (TP. Hồ Chí Minh), vừa đoạt giải 3 toàn đoàn tại Hội thi thiết bị đào tạo tự làm do Sở GD-ĐT TP. Hồ Chí Minh tổ chức.

Thầy Lý Sợi - giảng viên khoa công nghệ điện Trường cao đẳng Công nghệ cao Đồng An, chủ nhiệm đề tài - mô tả dây chuyền này mô phỏng trọn vẹn quá trình sản xuất từ chiết rót "thuốc" vào chai, đóng nắp, dán nhãn cho đến đưa sản phẩm vào khu vực lưu kho và giám sát tập trung. 

Mỗi công đoạn là một trạm riêng biệt, có thiết bị điều khiển, cảm biến, cơ cấu vận hành và giao diện độc lập.

Tuy nhiên từng phần liên thông chặt chẽ với nhau. Khi một chai thuốc bắt đầu chạy trên băng tải, toàn bộ dây chuyền phía sau buộc phải ăn khớp. Nếu một trạm gặp lỗi, hệ thống sẽ dừng hoặc cảnh báo, giống hệt cách một nhà máy thực xử lý sự cố. Nhờ vậy người học hiểu vì sao máy phải chạy theo trình tự đó.

Thầy Lý Sợi giải thích cụ thể ở từng trạm trong dây chuyền. Ở trạm chiết rót, từng chai được đưa vào đúng vị trí, mâm xoay hoạt động theo nhịp đã lập trình để thuốc rơi vào chai. Sang trạm đóng nắp, chai được giữ cố định, động cơ thực hiện thao tác vặn nắp với lực và thời gian xác định.

Đến trạm dán nhãn, con lăn và xilanh ép đảm bảo nhãn bám đều, không lệch. Mỗi thao tác đều gắn với cảm biến và điều kiện kiểm soát để sinh viên thấy rõ sự phối hợp giữa cơ khí, điện và điều khiển.

Thầy Nguyễn Hồng Hoanh - giảng viên nhà trường, thành viên đề tài - nói thêm mọi dữ liệu từ các trạm được đưa về phần mềm giám sát, hiển thị trạng thái vận hành, số lượng sản phẩm, lỗi phát sinh theo thời gian thực.

Chỉ cần nhìn vào màn hình, người vận hành có thể biết dây chuyền đang 'khỏe' hay 'trục trặc' ở đâu. Đặc biệt, nhóm giảng viên còn đưa vào mô hình hướng tiếp cận mới với trí tuệ nhân tạo. Camera và thuật toán xử lý hình ảnh được nghiên cứu để nhận diện nhãn, phát hiện lỗi trong quá trình sản xuất.

Từ tư duy đơn lẻ sang hệ thống

Để dây chuyền thu nhỏ này vận hành trơn tru, nhóm giảng viên đã mất gần một năm từ khâu ý tưởng, nghiên cứu đến hoàn thiện. Công việc đầu tiên là thiết kế tổng thể dây chuyền. Nhóm phải tính toán xem nên mô phỏng những công đoạn nào, giản lược ra sao để vừa sát thực tế vừa phù hợp với không gian xưởng và mục tiêu đào tạo. 

Sau đó là hàng loạt bản vẽ, sơ đồ nguyên lý, lựa chọn thiết bị điều khiển, cảm biến, động cơ, khí nén sao cho sinh viên có thể tiếp cận và học tập.

Theo thầy Lý Sợi, khâu chế tạo và lắp đặt là giai đoạn tốn nhiều công sức nhất. Từ khung mô hình, băng tải, tay gắp đến mâm xoay chiết rót, mỗi chi tiết đều phải thử nghiệm nhiều lần. Có những lúc hệ thống chạy được nhưng chưa ổn định hoặc các trạm chưa "nói chuyện" được với nhau, buộc nhóm phải chỉnh sửa, lập trình lại từ đầu.

Ngoài ra, khâu tích hợp cũng đầy thách thức bởi làm cho từng trạm hoạt động đã khó, làm cho cả dây chuyền vận hành đồng bộ còn khó hơn. Chỉ cần một cảm biến đặt chưa đúng vị trí hoặc thuật toán điều khiển chưa tối ưu, cả hệ thống có thể dừng lại. Quá trình ấy là chuỗi ngày thử - sai - điều chỉnh.

"Nhưng chính quá trình đó lại mang giá trị đặc biệt bởi dây chuyền hoàn thiện là 'bài giảng sống'. Sinh viên có thể học từ chính những lỗi đã từng xảy ra trong quá trình chế tạo, hiểu vì sao trong sản xuất mọi chi tiết nhỏ đều quan trọng", thầy Sợi nói.