Evaluación del lavado de manos con inteligencia artificial para una producción alimentaria más segura
Contec Co., Ltd., miembro del Grupo Daifuku, ha desarrollado un sistema de evaluación del lavado de manos basado en IA, diseñado para su uso en plantas de producción de alimentos y restaurantes. El sistema guía a los usuarios a través de los procedimientos adecuados de lavado de manos y registra el cumplimiento. Hablamos con Ryota Inoue y Takamichi Yuasa, de la División de Tecnología de Contec, sobre el desarrollo de esta innovadora solución.
Comenzando con las necesidades operativas
El lavado de manos es vital para la salud pública y forma parte esencial de las operaciones diarias en los sectores de la atención médica, la enfermería y los servicios de alimentación. En la industria alimentaria, la revisión de junio de 2020 de la Ley de Higiene Alimentaria de Japón convirtió la gestión de la higiene según el sistema HACCP (Análisis de Peligros y Puntos Críticos de Control), según la definición de la Comisión del Codex Alimentarius, en un requisito legal, además de las prácticas existentes. Para promover el cumplimiento, el Ministerio de Salud, Trabajo y Bienestar Social publicó un manual que describe los procedimientos correctos para el lavado de manos y las recomendaciones. Sin embargo, en la práctica, el enjuague a veces es incompleto, se pueden pasar por alto las muñecas y los empleados, en ocasiones, recurren a métodos improvisados. Como resultado, muchas empresas establecen normas formales de lavado de manos y encargan a sus supervisores que verifiquen su cumplimiento. Sin embargo, este enfoque también planteó desafíos.
“Una empresa nos comentó que los empleados completaban listas de verificación en papel cada vez que se lavaban las manos, y que los supervisores luego ingresaban los datos manualmente en el sistema”, recuerda Yuasa. “Como el proceso dependía de la autoevaluación, no había forma de confirmar si el lavado de manos se realizaba correctamente. La gestión en papel también generaba omisiones e ineficiencia. Los supervisores también mencionaron que la carga de trabajo de ingreso de datos era excesiva. Queríamos mejorar el control de calidad del lavado de manos y reducir esa carga, y esa idea se convirtió en el punto de partida para nuestro desarrollo”.
El sistema de evaluación de lavado de manos con IA IVA-HW100 de Contec utiliza una computadora periférica con cámara instalada en la estación de lavado para supervisar el lavado y determinar, mediante reconocimiento de imágenes, si se realiza correctamente. El monitor del sistema también muestra imágenes en tiempo real de los usuarios lavándose las manos, junto con imágenes de referencia de los movimientos correctos. Cuando un paso se completa correctamente, el sistema avisa a los usuarios. Seguir estas instrucciones en pantalla ayuda a los empleados a interiorizar el método correcto con el tiempo. Una vez completada la secuencia completa, los resultados se registran automáticamente, lo que facilita a los supervisores el acceso a los datos de cumplimiento sin necesidad de introducirlos manualmente.
Monitoreo y evaluación de muestras del sistema de evaluación del lavado de manos con inteligencia artificial
Garantizar un reconocimiento preciso de la IA en diferentes manos
La base del sistema de evaluación del lavado de manos es la IA de reconocimiento de imágenes. Inicialmente, el equipo consideró extraer y modelar las características de los dedos de forma similar a lo que se hace en la captura de movimiento, utilizando una cámara 3D para el reconocimiento. Sin embargo, la presencia de burbujas de jabón y agua corriente durante el lavado hizo que este método fuera poco fiable.
“Casi al mismo tiempo, la investigación en IA cobraba impulso dentro de la empresa”, recuerda Inoue. “Pensamos que, si la IA había avanzado tanto, quizás una cámara 2D estándar con reconocimiento de imágenes podría ser eficaz. Esa fue la pista que impulsó el desarrollo”.
Reconocimiento de lavado de manos basado en cámara
Para ejecutar la IA de reconocimiento de imágenes se requiere una GPU de alto rendimiento, pero las limitaciones de coste descartaron componentes costosos. El sistema también debía ser lo suficientemente compacto para entornos de lavado variados, donde el espacio de instalación suele ser limitado. Considerando el rendimiento, el precio y el tamaño, el equipo optó por NVIDIA. El uso de una GPU NVIDIA también facilitó la transición del entrenamiento de IA basado en servidor a la ejecución en el edge computer.
“El siguiente paso fue preparar un conjunto de datos para el entrenamiento”, explica Inoue. “Al principio, usamos nuestras propias manos, variando la cantidad de agua y jabón y filmando desde diferentes ángulos. Esto nos permitió construir un modelo de IA base, pero como las formas de las manos pueden variar tanto, tuvimos que ampliar aún más el conjunto de datos”.
“La diversidad va más allá de la forma; el tono de piel también varía”, añade Yuasa. “Al ajustar el brillo, el contraste, la saturación y el tono, multiplicamos el conjunto de datos. Y para garantizar que el sistema funcionara con ambas cámaras colocadas frontal y lateralmente, entrenamos la IA con unas 100.000 imágenes para cada posición. El resultado fue un modelo robusto capaz de reconocer los gestos de lavado de manos en una amplia gama de personas, sin necesidad de costosas cámaras 3D”.
Para garantizar el correcto funcionamiento de la IA, el equipo también perfeccionó el sistema. Al principio, la alta carga de procesamiento de la pantalla de lavado de manos en tiempo real causaba retrasos e interrupciones en la transmisión de video.
“En una PC estándar, el entorno de escritorio se inicia al iniciar el sistema”, explica Inoue. “En su lugar, adoptamos una interfaz de línea de comandos (CUI), lo que redujo significativamente el consumo de recursos. Como resultado, el sistema de lavado de manos funciona con mucha más fluidez”.
Ajuste para uso en el mundo real
Además de las funciones básicas de evaluación basada en IA y registro automático, el sistema también incluye funciones personalizables. Si bien el manual del Ministerio de Salud, Trabajo y Bienestar Social sirve como referencia predeterminada para los movimientos y pasos del lavado de manos, las prácticas reales varían según el sector. Muchas empresas tienen sus propias directrices, y el IVA-HW100 permite a los usuarios ajustar la secuencia de pasos, las posturas requeridas y la duración de cada etapa. También se tuvieron en cuenta los factores ambientales. Dado que la iluminación y las condiciones de la estación de lavado varían, el sistema incluye ajustes de cámara para minimizar los falsos positivos y las detecciones no detectadas.
Acérquese para ver más de cerca.
“Si bien podemos corregir automáticamente el balance de blancos, el brillo y los reflejos pueden requerir un ajuste más preciso”, señala Yuasa. “Por lo tanto, desarrollamos una aplicación de configuración de la cámara para que los usuarios ajusten el brillo y el color según sus necesidades. La transmisión de video en vivo también resalta el área de reconocimiento con un marco rojo, y el tamaño del marco también se puede ajustar”.
También están previstas nuevas funciones para futuras actualizaciones, una de las cuales es la autenticación de usuarios.
“Muchos clientes han solicitado una forma precisa de rastrear quién se lavó las manos y cuándo”, dice Yuasa. “Dado que las cámaras del sistema están orientadas hacia las manos, el reconocimiento facial no es una opción. Consideramos la autenticación con tarjeta IC, pero en algunos lugares de trabajo, las normas de higiene prohíben el uso de tarjetas. En su lugar, estamos desarrollando un sistema de autenticación sin contacto que utiliza el reconocimiento de las venas de la palma de la mano. Planeamos seguir añadiendo funciones y perfeccionando el sistema, aplicando lo aprendido al desarrollo de futuros productos”.
Hasta el momento, el IVA-HW100 se ha desarrollado principalmente para plantas de alimentos congelados, fábricas de comidas preparadas y cadenas de restaurantes. De cara al futuro, Contec planea expandirse a industrias donde la gestión de la higiene es igualmente crucial, como la farmacéutica y la cosmética. Contec también está ampliando su alcance internacional, y ya se han recibido consultas de regiones donde la gestión de la higiene supone un reto apremiante.
Al aplicar la tecnología de IA, que avanza rápidamente, a algo tan rutinario como lavarse las manos, este proyecto ha generado un nuevo valor social al mejorar la gestión de la higiene. Contec y el Grupo Daifuku, en su conjunto, mantienen su compromiso de explorar nuevas fronteras y ofrecer dicho valor a toda la sociedad.
Contec Co., Ltd.
Ryota Inoue, División de Tecnología, Departamento de Tecnología de IoT, Grupo de Desarrollo de Comunicaciones
Takamichi Yuasa, División de Tecnología, Grupo de Desarrollo Aplicado