施耐德电气:AI 工业运用的规划化从视觉检测做起

来源:优游ub8     发布日期:2024-04-16 03:23:56

  在 施耐德电气 武汉工厂的出产车间,每一个微型断路器、接触器和各类工业操控小元器件在从产线下线之前,都要经过一位“特别质检员”的检测。一旦发现外表有任何污渍、划痕、破损或许印刷字体含糊、不清,产品就会被退回返工处理。

  这位“质检员”并不是人类,也不是传统的 CV 机器 视觉检测 体系,而是一个 AI 工业视觉检测渠道。

  一般来说,企业运用体系代替人工进行检测,意图都是为了进步产品品质、削减人工、进步功率。可是,质量检测又是一个十分难拿捏的作业——要么漏检率偏高,影响产品品质;要么过检率偏高,糟蹋人力物力——所以许多状况下,即使运用了 CV 机器视觉检测,产线上也不得不安排人工进行二次检测,这种方法既不行经济,也不行功率。

  而凭借 AI 工业视觉检测渠道,听说施耐德电气武汉工厂现已把产品的漏检率降到了 0,过检率则安稳操控到 0.5% 以内。

  “传统的 CV 机器视觉检测体系只能根据既定的规矩判别产品的缺点,可是产品出现瑕疵的状况十分多,许多时分咱们很难用一套规矩掩盖一切查验类别。而 AI 技能不一样,它可以经过机器学习触类旁通,不断优化算法模型,跟着它越来越见多识广,还会越来越聪明。”施耐德电气全球供应链我国区数字化处理方案担任人冒飞飞在日前承受 InfoQ 采访时解释道。

  据他介绍,AI 工业视觉检测是施耐德电气落地 AIoT 运用 一个要害的切入点,也是当下许多制作企业落地工业 AI 的首要运用场景。

  从技能视点而言,AIoT 可以视为是 AI 才干和 IoT 才干的交融——前者是技能升维,担任智能化;后者是技能底座,担任互联互通。

  其间,AI 技能尽管曩昔几年在消费级商场激起了不少浪花,可是由于前期投入高、短期报答难以评价,加上工业流程的复杂性,对精准度的要求十分高,AI 在工业场景的规划化一向还未能完结,企业实践大多仍是单点部分试水为主。而值得重视的是,哪怕关于试点的场景,企业也不能盲目挑选,找到适宜的场景才干保证运用的成功落地。

  那么,何为“适宜”?施耐德电气的判别根据是——事务有需求。以施耐德电气武汉工厂为例,据冒飞飞介绍,之所以上线 AI 工业视觉检测渠道,背面首要有三方面的原因:

  榜首,客户(尤其是 C 端顾客)近年来对产品质量的要求越来越高,除了保证功用完善,任何外观上的瑕疵都或许影响他们的消费挑选和体会;

  第二,全球制作职业遍及面对招工难的问题,在人员不足的状况下,急需自动化、智能化技能赋能职工、补偿用工缺口;

  第三,从以人为本的视点动身,施耐德电气武汉工厂期望运用技能把职工从疲惫繁琐的作业中释放出来,去做更具有创造力的作业,改进作业环境和体会。

  “曩昔人工去做检测,工人需求长期用眼,不只身心疲惫,而且功率低,失误率反而更高。哪怕是运用 CV 机器视觉检测,背面依然有许多作业需求人工二次检测。而根据 AI 机器视觉,可以经过图画检测算法辅佐工人对缺点定位和分类,削减繁琐操作的能耗、人力本钱,下降劳动强度的一起有用操控质量反常。”冒飞飞表明。

  当然,任何算法模型的准确性、有用性都会遭到样本数据的影响。冒飞飞告知 InfoQ,施耐德电气运用 AI 工业视觉检测渠道进程中遇到的应战之一,便是样本的问题。

  传统的 AI 检测模型一般都是运用“负样本数据”进行练习——也便是说,会先告知核算机什么是欠好的质量体现,然后再对应地去找质量残次品。可是,由于施耐德电气在过往的出产经营进程中堆集的“负样本数据”量不足以支撑模型练习,所以,只能“反其道而行”。

  “咱们的算法逻辑是,先根据‘正样本数据’进行练习,然后再用少部分的‘负样本’做验证。”冒飞飞解释道,“比方说,咱们针对产品质量好的状况会设定一个大约的阈值,假如逾越这个阈值就可以初步判别质量反常,然后把这个反常框出来,由人工再做一次二次检测。”

  尽管相同需求人工的二次干涉,可是和传统 CV 视觉检测方法下的人机联系不同,人在其间的人物和效果不再是替补,而是主力。“除了对 AI 检测出来的不合格产品做二次承认之外,人还需求定时对 AI 判别的成果进行抽检,而这些人工的检测成果反过来还会输入到模型中,对 AI 算法 的准确性再次进行验证和迭代,完结精度爬坡的进程。跟着精度越来越高,人的干涉还会越来越少。”冒飞飞表明。

  据了解,在施耐德电气武汉工厂先行投入运用的这一 AI 工业视觉检测渠道,现在现已在北京、上海、天津等地的 10 个工厂、20 条出产线布置运用,这些工厂散布于不同出产基地、掩盖各种类型的电气产品。

  “当一个产品或许处理方案的价值可以被咱们都认可的时分,它的规划化推行就会特别顺畅。”冒飞飞侧重,“可是,咱们在推行和仿制这一运用的时分也是有规范的。首要,布置的工厂要真的对质量进步有激烈需求;其次,产线的可仿制性也要比较强,举例来说,一般是优先在同类型的出产线横向推行,这样试错的本钱更低;除此之外,咱们还会看 AI 视觉关于 自动化改造 的难度,假如本来的工厂和产线现已有机器视觉设备,或许只需求优化一下算法而不是投入许多新的设备就能完结,这种咱们也会优先考虑。”

  可是,这种渠道的复用和推行并不是技能的简略“仿制粘贴”。冒飞飞表明,假如把 AI 视觉在工业场景完结度比较高的使命划分为几个类别——榜首种是做尺度丈量,第二种是做方位定位,第三种是做二维码 / 条码辨认,第四种是做外观质量检测。其间,前三类的参数规范、辨认规范相对简略,即使是不同的产品类型,差异也不会太大,反而质量检测的模型复用是最难啃的“骨头”,一旦产品发生变化,模型简直很难复用。

  “这便是为什么咱们谈 AI 工业运用的时分经常会说到‘一机一模型’,不仅仅一个产品要对应一个模型,乃至许多状况下,一个设备就要对应一个模型。由于 AI 是经过不断练习才干进步智能化才干的,一旦设备不一样,就要进行新的模型练习。”冒飞飞解释道。

  对此,施耐德电气的“折中”做法是先做到“一个基地一模型”,针对相同产品、类似产线直接快速复用,关于不同产品和产线,则经过中心化的渠道完结数据规范化和模型才干沉积。也便是说,不同基地和产线可以对相对规范化和通用的数据和模型进行调用,然后在这根底上根据特定产品需求做定制化装备——这能在必定程度上处理“重复造轮子”的问题,在削减技能重复投入的一起加快技能的立异运用。

  当然,视觉辨认检测仅仅施耐德电气切入 AIoT 的其间一个点,工业 AI 落地的中心运用场景还有许多。

  “比方设备的猜测性保护,关于咱们的工厂来说,真空炉、激光机、空压机等这些要害财物设备的投入往往就要几千万,为了延伸它们的运用寿命,保养保护修理就很重要;比方质量的自适应操控,在产品的出产制作进程中,结合 AI 技能,产线机床可以根据实时回传的质量数据自适应调整相关参数,不断优化和改进出产进程;再比方动力办理,经过把 AI、工业和动力结合起来,加上增强实际的出现方法、IPC 的进程操控,可以完结对能效、供应链等全体的优化。”冒飞飞表明。

  换句话说,但凡在工业场景的算法和数据密集区,AI 就会有比较大的用武之地。而究其意图,一方面是在设备全面互联根底上,完结降本增效;与此一起,弱化乃至提出出产进程中等不确定要素,完结出产的牢靠和可控。

  当然,这一切的条件离不开 AIoT 的另一个技能才干——IoT 做“打底”。

  详细而言,IoT 的效果之一是收集并回传制作出产中各个环节的数据,并聚集、存储到中控室;在此根底上,经过 大数据剖析 等技能,对数据进行可视化出现,为一线人员出产以及进行设备操控、保护改造供给根据。

  据冒飞飞介绍,施耐德电气一切工厂的根底架构规划都会遵从从底层数据收集、到中间层 边际核算、再到顶层剖析运用与服务的三层结构。其间,数据收集层会衔接各种互联互通的硬件设备,对一切结构化、非结构化的工业现场数据进行一致的汇总;边际核算层首要是对各环节的数据进行一致办理、存储和核算;运用剖析层便是对数据做进一步的剖析,并赋能给事务。

  而在详细的布置进程中,不同工厂之间既有共性的问题,也有个性化的场景。举例来说,仅仅是在我国商场,施耐德电气就有近 30 家工厂和物流中心,怎么做到一致布置,又能满意不同的事务和产品出产需求?这是绕不开的一个问题。

  “一般来说,咱们会依照一个中心渠道加多个散布式架构的方法来做布置。在中心渠道,会装备多个集中化练习迭代的办理模型,这些模型可以经过云的方法下发到边际,进行散布式布置;在每个工厂的边际,又会有他们自己独立运算的数据中心,装备 GPU 等 高性能核算 才干,可以完结边际的实时核算——终究做到云边端的交融”

  可是,并不是一切企业都能天然生成具有这种互联互通的技能才干,更切当来说,具有这种数字化原生才干的企业是极少数。冒飞飞坦言,尤其是在国内,许多传统工厂还有许多“聋哑设备”在运转。“关于这些存量的老旧设备,假如不能接入到数据通讯的主干道上来,它就无法发挥价值。所以,有必要想方法处理这些设备的联网问题,把它们变成感知设备。”

  其间,一种直接的方法,是对设备加设传感器、PLC、通讯接口,把没有数据收集和传输才干对设备,变成互联互通的设备;而关于衔接口都没有的设备,另一种直接的方法是经过摄像头 +OCR 的方法,收集仪表盘的数据。“比方真空炉,咱们要对它的温度进行监控,就可以在仪表盘前面加一个摄像头,让它读取上面的数据,然后经过光学自动辨认技能把图片的数值转化成数据。”冒飞飞举例。

  而除了对存量设备进行改造,新进增量设备的数据规范、接口规范也要归入到一致规划中来。也便是说,一切新设备的进场,都有必要契合一致的数据规范和通讯协议。可是,在这个进程中或许还会遇到另一个问题——设备有感知才干,数据也可以获取,可是设备商不允许运用者获取或许获取的费用特别大。

  “这时分,需求制作企业联合更多的生态合作伙伴,用规划和体量去感动设备原厂,包含从收购的初期,就把设备数据提取和接口的问题放在商洽进程中侧重评论。尤其是关于一些要害设备,一般财物价格特别贵重,不会容易替换,在收购时更要把这些问题归入进来考虑清楚。”冒飞飞侧重,“但总的来说,传统制作企业的设备改造和晋级,首要仍是要看出资报答,也便是看这个改造值不值当,投入产出比合不适宜。”

  在冒飞飞看来,AIoT 的理念现已逾越了技能与技能的交融,终究事实上是技能和场景的交融。“无论是工业自动化、AIoT 仍是 制作业数字化,其实归根到底,咱们讲的是一种面向未来的思想方法。在这个进程中,咱们遇到最大的应战并不来自于技能,而是来自企业文明、安排架构以及人才培养方面的应战。”

  举例来说,一个工厂即使装备了最先进的智能化设备,数据从收集到剖析的生命周期链路也十分完好,可是,缺少了要害决策者在终究一步做出及时的反应动作,那 AIoT 的闭环也无法构成。比方,数据剖析成果显现某个设备需求在某个时间段内进行保养修理,可是修理人员却对此视而不见,办理者也没有下达对应指令,那么这个数据剖析动作便是无效动作。终究,一切的设备和软硬件技能都会置之不理、成为铺排。

  要处理这个问题有两个要害点——一是进步职工认识,二是进步职工数字化才干。而冒飞飞以为,关于企业来说,可以从三个方面着手:

  榜首,办理层关于革新自身要有满足的决计,而且要对应地拟定自上而下的战略方针;

  第二,应该由事务部分主导推进数字化转型,他们来自工厂一线,可以更快捉住技能与场景结合的机会点;

  第三,需求与人力资源部分协同起来,对外招聘更适宜的 人才,一起,在内部经过练习、查核等方法进步全员的数字化才干。

  据冒飞飞介绍,在施耐德电气,每一次革新背面都对职工对才干进步有详细而且硬性的要求。比方,关于智能化设备,会拟定面向蓝领工人的 AI 技能才干开展计划,鼓舞职工学会与 AI 算法模型“共生”,更好地与智能机器进行协作,最少要做到会操作、会读、会修;而针对白领职工,就会对 AI 模型算法的练习才干,能不能辨认更多 AI 运用场景有要求。

  除此之外,施耐德电气还会经过举行一年一度的数字化比赛、筹办数字化相关的沙龙(比方 AI 沙龙、IoT 沙龙、BI 沙龙),经过继续影响每一个职工,终究完结文明改造和人才培养的意图。

  “总归,数字化这件事不是靠一两个人就能完结的,咱们现在要做的是让每位职工都成为数字化公民,从数字化认识到数字化才干全面进步,然后逐步树立从数字化公民到数字化专家,乃至是 Top 等级的数字化科学家的人才队伍。”冒飞飞表明。

  可见,这是支撑施耐德电气百年来继续立异,以及未来完结 AI 工业运用规划化的原动力,一起,也是支撑未来每一个企业加快革新和开展的驱动力。

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