Khi sinh viên kỹ thuật học cách "giao việc" cho máy móc

Tại các hội đồng bảo vệ đồ án tốt nghiệp của sinh viên trường Cao đẳng FPT Polytechnic, hình ảnh những cuốn báo cáo dày cộp nằm trên giấy đã được thay thế bằng hàng loạt cỗ máy vận hành thực tế. Đằng sau những chuyển động đó là bài toán khắt khe mà nhà trường đặt ra cho thế hệ kỹ sư trẻ: Không chỉ dừng lại ở việc làm cho máy chạy, mà phải "dạy" nó hiểu quy trình, ra quyết định và biết phối hợp trong môi trường sản xuất thực tế.

Từ việc "làm ra máy" đến giao việc cho máy

Với một hệ thống tự động, điều quan trọng không nằm ở việc các bộ phận có thể hoạt động riêng lẻ, mà ở việc chúng có thể phối hợp để hoàn thành một quy trình.

Đó là bài toán được đặt ra trong đồ án "Thiết kế và thi công mô hình lắp ráp và phân loại sản phẩm theo mã QR được giám sát qua hệ thống SCADA". Nhóm sinh viên đến từ FPT Polytechnic cơ sở TP. Hồ Chí Minh xây dựng mô hình có khả năng nhận diện sản phẩm theo mã QR, thực hiện phân loại và theo dõi quá trình vận hành trên màn hình. Hệ thống có hai chế độ Manual và Auto, cho phép người vận hành lựa chọn cách điều khiển.

Nhìn từ bên ngoài, công việc của dây chuyền khá đơn giản: nhận diện, phân loại và đưa sản phẩm đến đúng vị trí. Nhưng để một cỗ máy có thể làm đúng từng bước, sinh viên phải kết nối nhiều phần việc: cảm biến để nhận biết, cơ cấu để thực hiện thao tác, chương trình điều khiển để đưa ra lệnh và hệ thống SCADA để giám sát.

Từ một mã QR, hệ thống phải "hiểu" sản phẩm nào đang đi qua, tiếp theo cần thực hiện thao tác gì và thông tin đó được hiển thị cho người vận hành như thế nào.

Sự tham gia của người làm trong ngành đưa sản phẩm của sinh viên vào một bối cảnh cụ thể hơn: một hệ thống tự động không chỉ cần hoạt động, mà còn phải được nhìn dưới góc độ quy trình và yêu cầu kỹ thuật.

Đồ án được đánh giá với sự tham gia của đại diện SMC Corporation Việt Nam là ông Phạm Huy Hoàng- Engineering Supervisor và ông Phạm Duy Khương -Senior Product Promotion Engineer

Cách tiếp cận này cũng tương đồng với định hướng đào tạo của FPT Polytechnic ở lĩnh vực Điều khiển và Tự động hóa, nơi sinh viên được học qua các dự án, thực hành PLC, cảm biến, robot, hệ thống điều khiển và các nội dung liên quan đến AI.

Bài học từ những lần rơi drone

Nếu dây chuyền phân loại đặt ra bài toán làm sao để máy thực hiện đúng quy trình, dự án Drone kết hợp AGV (Automated Guided Vehicle - xe tự hành hoặc robot vận chuyển hàng hóa không người lái) lại đưa yêu cầu lên một bước khác: làm sao để nhiều thiết bị cùng hoàn thành một nhiệm vụ?

Nhóm sinh viên gồm Lê Minh Cảnh, Lý Hoàng Gia Mẫn, Hồ Võ Minh Thiện, Trần Ngọc Gia Hoàng, Phan Tuấn Phát và Hoàng Trọng Nghĩa lựa chọn đề tài "Thiết kế hệ thống Drone vận chuyển kết hợp AGV"

Trong ý tưởng của nhóm, drone đảm nhiệm vận chuyển trên không, còn AGV thực hiện nhiệm vụ dưới mặt đất, hỗ trợ đưa drone về vị trí cần thiết để tiếp tục quá trình vận chuyển. Từ đó, câu hỏi kỹ thuật cũng thay đổi. Drone cần biết khi nào cất cánh, thực hiện nhiệm vụ và quay về. AGV phải biết vị trí cần di chuyển tới. Các thiết bị phải trao đổi thông tin theo đúng trình tự để toàn bộ quy trình không bị ngắt quãng.

Nhưng giữa ý tưởng và một hệ thống có thể vận hành ổn định là một khoảng cách không dễ vượt qua. Đại diện nhóm chia sẻ rằng trong quá trình thiết kế và thử nghiệm, không ít lần drone rơi hoặc va chạm, khiến linh kiện phải thay thế, quá trình thử nghiệm phải thực hiện lại. Áp lực đến với các sinh viên khi chi phí phát sinh dành cho dự án vượt hơn 15 triệu đồng, nhưng các bạn nhận lại được những bài học vô giá. Sau quá trình thử nghiệm, điều nhóm tự tin nhất không phải là khả năng khiến drone bay, mà là khả năng đọc datasheet, lựa chọn và tính toán linh kiện theo mục đích sử dụng cũng như yêu cầu của khách hàng, doanh nghiệp.

Với một người làm kỹ thuật, đó là một năng lực quan trọng: không chỉ biết một thiết bị hoạt động như thế nào, mà phải biết lựa chọn đúng thứ cần thiết để giải quyết một yêu cầu cụ thể.

Tích hợp trí tuệ nhân tạo vào không gian thực

Ở một đồ án khác, nhiệm vụ được giao cho một cỗ máy có hình dáng của một robot bốn chân. Với đề tài "Thiết kế, lập trình robot bốn chân tự hành sử dụng trí tuệ nhân tạo cho nhận dạng đối tượng", nhóm sinh viên FPT Polytechnic cơ sở Hà Nội xây dựng robot có khả năng nhận diện người và vật thể, đồng thời di chuyển theo lệnh hoặc điều khiển từ xa.

Nếu phần cơ khí giúp robot di chuyển, AI giúp robot nhận biết những gì xuất hiện trước nó. Hai phần việc phải được kết nối để thông tin mà robot "nhìn thấy" có thể trở thành cơ sở cho hoạt động tiếp theo.

Nhóm định hướng robot cho những tình huống như tìm kiếm, cứu hộ, an ninh và giám sát. Vì vậy, AI trong đồ án không đứng riêng như một phần mềm xử lý hình ảnh, mà trở thành một thành phần nằm trong cả hệ thống gồm cơ khí, điều khiển, lập trình và chuyển động.

Đây cũng là một hướng đang được thể hiện ngay trong ngành Điều khiển và Tự động hóa tại FPT Polytechnic, khi nội dung đào tạo kết hợp giữa điện - điện tử, lập trình, hệ thống điều khiển, robot di động và AI.

Từ một dây chuyền biết phân loại sản phẩm, một hệ thống drone biết phối hợp với AGV đến robot có khả năng nhận diện người và vật thể, điểm chung của những đồ án này nằm ở một câu hỏi: làm thế nào để giao cho máy một công việc và khiến nó hoàn thành công việc đó theo đúng cách con người mong muốn?

Để trả lời, sinh viên phải đi qua nhiều lớp công việc: dạy máy nhận biết bằng cảm biến và camera, lập trình để máy đưa ra phản ứng, tính toán để máy có thể di chuyển, xây dựng hệ thống để nhiều thiết bị phối hợp và liên tục thử nghiệm để xử lý những tình huống phát sinh.

Đây cũng là tinh thần của đào tạo theo dự án mà FPT Polytechnic theo đuổi: người học tiếp cận kiến thức thông qua việc giải quyết vấn đề và tạo ra sản phẩm cụ thể, thay vì chỉ dừng lại ở việc ghi nhớ kiến thức. Nhà trường xác định "Thực học – Thực nghiệp" là định hướng đào tạo, đồng thời ngành Điều khiển và Tự động hóa được thiết kế theo hướng kết hợp kiến thức kỹ thuật với thực hành và dự án.

Với những đồ án như vậy, sinh viên không chỉ đứng ở vị trí người lắp ráp một mô hình. Các bạn phải thử đặt mình vào vai trò của người thiết kế một hệ thống: nhận yêu cầu, chia nhỏ nhiệm vụ, lựa chọn giải pháp, lập trình, thử nghiệm, xử lý lỗi và tìm cách để các bộ phận cùng hoàn thành mục tiêu.