隨著人工智能等新一代技術(shù)的逐步成熟,第四次工業(yè)革命的浪潮席卷全球,智能制造也已成為我國的重要方略。而汽車工業(yè)作為工業(yè)的關(guān)鍵領(lǐng)域之一,其智能化轉(zhuǎn)型也得到產(chǎn)業(yè)鏈上下游的重點(diǎn)關(guān)注。

近期,在汽車行業(yè)的“燈塔工廠”和“智能制造示范工廠”——福田康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)工廠的總裝車間里,響起了此起彼伏的快門聲。一聲聲的“咔嚓”,如同汽車工業(yè)在新時(shí)代的脈搏,展現(xiàn)了人工智能技術(shù)與汽車工業(yè)相結(jié)合而碰撞出的強(qiáng)大生命力。支持這份生命力的,是基于商湯SenseCore AI大裝置打造的光機(jī)電軟算一體化的深泉工業(yè)質(zhì)檢推訓(xùn)平臺(tái)(以下簡稱深泉平臺(tái))。依托這套平臺(tái),福田康明斯不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件的表面缺陷和裝配缺陷的自動(dòng)檢測(cè),大大提升了質(zhì)檢效率,更是提升了工人的能力,將工人從枯燥乏味的質(zhì)檢工作中解放了出來從事工藝等更高水平的工作,最終提升了企業(yè)整體的競爭力,邁出了向智能制造轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵一步。

福田康明斯的高級(jí)項(xiàng)目經(jīng)理表示:“商湯科技的深泉平臺(tái)與我司生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了多個(gè)場(chǎng)景下AI質(zhì)檢能力的快速上線,提升了質(zhì)檢效率,也幫助我們提高了智能制造的水平,為AI質(zhì)檢在汽車工業(yè)制造領(lǐng)域的敏捷創(chuàng)新和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。”

深泉平臺(tái)落地,賦能工業(yè)質(zhì)檢“質(zhì)”、“敏”、“柔”

在今天的汽車工廠里,機(jī)器人的應(yīng)用已經(jīng)隨處可見。但是在質(zhì)檢這個(gè)環(huán)節(jié),仍然對(duì)人工目檢存在巨大需求及挑戰(zhàn)。要解決好這個(gè)問題,需要演繹好“質(zhì)、敏、柔”三步曲,讓汽車生產(chǎn)動(dòng)作和音樂旋律一樣準(zhǔn)確、輕快、靈活。

“質(zhì)”,即要足夠的精準(zhǔn)。衡量精準(zhǔn)度的指標(biāo)一般有兩個(gè),漏檢率和誤檢率。漏檢率影響生產(chǎn)的良品率,而誤檢率影響生產(chǎn)的產(chǎn)能,只有漏檢率和誤檢率都足夠低,才意味著質(zhì)檢產(chǎn)品可以被實(shí)際應(yīng)用。

“敏”,即落地全流程要足夠的高效,讓工廠各個(gè)部門高效落地AI智能化應(yīng)用,充分利用產(chǎn)線上每一寸空間,并讓工人手眼與智能化應(yīng)用共同協(xié)作、完美配合,“人機(jī)協(xié)同”實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)。

“柔”,即缺陷檢測(cè)要具備足夠的柔性,隨著時(shí)代的發(fā)展,大規(guī)模生產(chǎn)的定義已經(jīng)從單件大批次已經(jīng)變?yōu)槎嗉∨?。要求在有限的產(chǎn)線空間內(nèi),能夠支持多種零件的生產(chǎn)。

可以說,深泉平臺(tái)在“質(zhì)”、“敏”、“柔”三個(gè)方面都表現(xiàn)出色,這也保證了深泉平臺(tái)能在福田康明斯諸多工位形成真正的落地實(shí)踐。

“質(zhì)”的提升:AI精度超過工業(yè)紅線

工業(yè)場(chǎng)景往往面臨零部件種類多、型號(hào)多、缺陷種類多的“三多”難題。一是零部件種類多,據(jù)統(tǒng)計(jì)一輛汽車上的零部件多達(dá)上萬種;二是零部件型號(hào)多,哪怕是同一種零部件,用到不同汽車上的型號(hào)往往千差萬別;三是零部件缺陷多,不同的生產(chǎn)工藝就會(huì)產(chǎn)生不同的缺陷。要想針對(duì)每種缺陷檢測(cè)的場(chǎng)景,均達(dá)到“質(zhì)”的要求,就變得極為困難。

為了解決這個(gè)問題,深泉平臺(tái)從多光學(xué)方案支持、多零部件形態(tài)支持、多重質(zhì)檢支持三個(gè)角度提供了解決方案。在多光學(xué)方案支持方面,平臺(tái)里支持了十余種不同的圖像處理方案,從明視場(chǎng)到暗視場(chǎng),從同軸光到穹頂彌散光,都可以很好的完成圖像的質(zhì)量檢測(cè)、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)增強(qiáng)等。工業(yè)成像特點(diǎn)是,整張圖像素范圍較大,但缺陷通常都較小。為了對(duì)這類缺陷進(jìn)行檢測(cè),在深泉平臺(tái)提供了高精度的圖像分割能力,可以在上億級(jí)像素分辨率的極端場(chǎng)景下,對(duì)僅有3-5個(gè)像素的缺陷實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)檢出,讓缺陷位置一目了然。

在多零件形態(tài)支持方面,平臺(tái)里支持凹型件、拱形件、多面體等多種零部形態(tài)。在復(fù)雜零部件拍攝時(shí)也會(huì)出現(xiàn)判斷是否是缺陷標(biāo)準(zhǔn)不清晰的問題,標(biāo)注出現(xiàn)錯(cuò)誤的情況較難避免。針對(duì)這一情況,深泉平臺(tái)提供了諸如Auto Denoise等技術(shù),能夠保證訓(xùn)練數(shù)據(jù)集件在有噪聲的情況下也能收斂到最優(yōu)點(diǎn)。

在多重質(zhì)檢支持方面,針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中的裝配類缺陷、生產(chǎn)工藝類缺陷,提供了無監(jiān)督、半監(jiān)督、強(qiáng)監(jiān)督完整的模型訓(xùn)練體系進(jìn)行了支持。并在推理時(shí)綜合使用,確保最低程度的漏檢和最高質(zhì)量的檢出。

“敏”的踐行:工藝提升進(jìn)入快速迭代模式

每一個(gè)AI質(zhì)檢的項(xiàng)目,都是一套系統(tǒng)化的工程,涉及光機(jī)電軟算的多個(gè)系統(tǒng),也會(huì)涉及原有質(zhì)檢流程的更新和重組,如何將智能化技術(shù)和產(chǎn)線完美融合提升產(chǎn)線效率,深泉平臺(tái)提供了完善的解決方案,將工藝的迭代從“月”為單位改變?yōu)?ldquo;周”為單位。真正踐行“敏”。

深泉平臺(tái)針對(duì)生產(chǎn)前-輕量化產(chǎn)線、生產(chǎn)中-軟硬一體高效推理、生產(chǎn)后-工藝快速迭代提供了多方面解決方案:

輕量化產(chǎn)線,深泉平臺(tái)提供了云化和輕量邊緣側(cè)兩種推理產(chǎn)品形態(tài),助力產(chǎn)線云化、輕量化、無線化。減少產(chǎn)線上繁雜的各種設(shè)備。讓工人生產(chǎn)時(shí)有一個(gè)一目了然的生產(chǎn)視野。打造智慧“生產(chǎn)艙”,為更快的生產(chǎn)節(jié)拍奠定基礎(chǔ)。也為產(chǎn)線未來換型等各種變化時(shí)夯實(shí)了基礎(chǔ)。

軟硬一體高效推理,結(jié)合公司自研AI芯片形成了軟硬一體高效推理方案,確保了商湯的學(xué)術(shù)和工業(yè)實(shí)踐成果可以最大化利用AI算力,實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的算法精度和速度。深泉平臺(tái)還打通了工業(yè)相機(jī)、PLC、機(jī)械臂等生產(chǎn)線上的端設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了多個(gè)設(shè)備的協(xié)同工作,從而保證AI質(zhì)檢能滿足生產(chǎn)線上幾百毫秒甚至幾十毫秒的極限節(jié)拍。

工藝快速迭代,通過對(duì)工藝生產(chǎn)缺陷進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析,將缺陷數(shù)量、類別、等級(jí)等信息以報(bào)表形式提供給企業(yè)生產(chǎn)管理者,使其對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量一目了然,實(shí)現(xiàn)以量化數(shù)據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn)工藝改進(jìn),大大提高生產(chǎn)質(zhì)量管理效率。

在福田康明斯的工位,隨著缺陷的精準(zhǔn)識(shí)別和缺陷匯總分析,讓工廠更快的區(qū)分關(guān)鍵缺陷和一般缺陷。關(guān)鍵缺陷的工藝迭代依托數(shù)據(jù),已經(jīng)在按周為單位在進(jìn)行工藝優(yōu)化。真正演繹了深泉平臺(tái)的效果之“敏”。

“柔”的追求:低代碼支撐柔性質(zhì)檢

傳統(tǒng)的汽車工業(yè)生產(chǎn)模式是“剛性”生產(chǎn),即以實(shí)現(xiàn)單一產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)為主。但隨著生產(chǎn)理念和技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在的工業(yè)企業(yè)開始轉(zhuǎn)向“柔性”生產(chǎn),強(qiáng)調(diào)要高質(zhì)量的生產(chǎn)小批量的產(chǎn)品,這無論對(duì)生產(chǎn)制造還是對(duì)質(zhì)量檢測(cè),都提出了更高的要求。

為了解決解決這個(gè)問題,深泉平臺(tái)提供了工業(yè)模型訓(xùn)練組件、推理工作流調(diào)度組件、報(bào)表配置組件。工業(yè)模型訓(xùn)練組件可以充分利用商湯SenseCore AI大裝置的能力,如同流水線工廠一般,實(shí)現(xiàn)不同場(chǎng)景的算法模型的底層抽象。深泉平臺(tái)不僅集成了SenseCore AI大裝置,更是在其之上打造了零代碼的工業(yè)模型生產(chǎn)平臺(tái),使用“授人以漁”的方式,將AI模型生產(chǎn)的能力全面賦能給工業(yè)開發(fā)者。深泉平臺(tái)中還集成了AutoML技術(shù),與常規(guī)AutoML不同,該技術(shù)專門針對(duì)工業(yè)小數(shù)據(jù)集設(shè)計(jì),以在工業(yè)質(zhì)檢這類細(xì)分場(chǎng)景中達(dá)到算力與精度的最佳平衡,以做到真正的不調(diào)一個(gè)參數(shù)。實(shí)踐表明,在福田康明斯的多個(gè)工位上,通過超參自動(dòng)搜索得到的AI模型,其漏殺率和誤殺率都明顯優(yōu)于普通模型。

推理工作流調(diào)度組件可以在完成 AI模型自由定制后,對(duì)質(zhì)檢工藝進(jìn)行靈活調(diào)整。質(zhì)檢工藝依賴于光機(jī)電軟算各部分的緊密配合,要實(shí)現(xiàn)有效調(diào)整,就需要統(tǒng)籌考慮。深泉平臺(tái)集成了業(yè)內(nèi)主流廠商的工業(yè)相機(jī),無論是百萬像素還是千萬像素,無論是面陣相機(jī)還是線陣相機(jī),均能即插即用。同時(shí),深泉平臺(tái)還支持多款PLC主流協(xié)議,可以實(shí)現(xiàn)與幾十款PLC的互聯(lián)互通。當(dāng)光機(jī)電設(shè)備充分連接之后,作為質(zhì)檢產(chǎn)線的中樞,深泉平臺(tái)將通過低代碼平臺(tái)來靈活設(shè)計(jì)質(zhì)檢工藝,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)流水線、機(jī)械臂等各類機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的控制,確保多設(shè)備的高效協(xié)同工作。在這套低代碼平臺(tái)中,工業(yè)相機(jī)、PLC、機(jī)械臂等均被抽象為一個(gè)個(gè)的節(jié)點(diǎn),用戶只需要通過可視化配置的方式,即可對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行不同的排列組合,從而輕松實(shí)現(xiàn)質(zhì)檢工藝的再定義。通過幾分鐘的重新配置,就可以實(shí)現(xiàn)質(zhì)檢工藝的快速切換,確保了對(duì)“柔”的支撐。

在報(bào)表配置組件中,深泉平臺(tái)提供了靈活的報(bào)表配置,采用橫縱表的設(shè)計(jì),確保了產(chǎn)線生產(chǎn)不同類型的設(shè)備,系統(tǒng)可以采用插件式裝載,報(bào)表會(huì)自動(dòng)顯示生產(chǎn)零部件的質(zhì)量情況,真正做到全方面的柔性生產(chǎn)。

以福田康明斯的質(zhì)檢場(chǎng)景為例,在軸瓦檢測(cè)工位,一次需要完成對(duì)兩片軸瓦表面的缺陷檢測(cè),由于軸瓦形狀為拱形,因此每個(gè)軸瓦需要兩個(gè)相機(jī)進(jìn)行拍攝,一個(gè)工位則會(huì)包含4個(gè)工業(yè)相機(jī)。這4個(gè)工業(yè)相機(jī)的工作模式、拍照順序、結(jié)果整合方式,都會(huì)影響給到PLC最終的質(zhì)檢結(jié)果,最終影響質(zhì)檢工藝。深泉平臺(tái)將各種設(shè)備和AI模型均抽象為節(jié)點(diǎn),用戶可以自行定義節(jié)點(diǎn)的工作順序和流程,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)質(zhì)檢業(yè)務(wù)流程的自定義。當(dāng)客戶的場(chǎng)景從使用4個(gè)相機(jī)的軸瓦檢測(cè)工位,變更為使用1個(gè)相機(jī)的飛輪殼涂膠工位時(shí),用戶只需要重新拖動(dòng)節(jié)點(diǎn),設(shè)計(jì)一個(gè)符合飛輪殼涂膠工位的質(zhì)檢業(yè)務(wù)流程,整個(gè)流程即可生效。

目前,基于商湯SenseCore AI大裝置打造的光機(jī)電軟算一體化的深泉平臺(tái),已經(jīng)在福田康明斯的多個(gè)工位落地。讓AI質(zhì)檢在百年汽車工業(yè)中找到了自己發(fā)光發(fā)熱的空間。隨著被評(píng)為“燈塔工廠”和“智能制造示范工廠”,福田康明斯也將持續(xù)推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)向智能制造的轉(zhuǎn)型升級(jí),而商湯科技也將持續(xù)通過強(qiáng)大的深泉平臺(tái),讓智能化助力汽車工業(yè)的發(fā)展,讓汽車工業(yè)的生產(chǎn)像華爾茲一樣優(yōu)美和輕快,助力汽車行業(yè)在工業(yè)4.0的浪潮中不斷前行。