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AI质检「从上往下」,制造业转型「脱虚向实」

作者:高秀松
2023/01/12 17:10

AI质检正在打通产品落地的“最后一公里”。

在一些制造业工厂产线上,以AI视觉检测缺陷已经开始代替人力,改变了传统只能通过人的眼睛及经验来检测缺陷的方式。

AI视觉通过设备可实现24小时无间断检测,不会产生人眼的视觉疲劳,因而在检测效率和质量上,都有质的提升。

IDC数据显示,到2025年,国内工业AI质检的市场规模达到62亿元。但同时,当前我国从事产线质量及效率的相关人员超过200万,每年劳动力成本高达1400亿元。

换句话说,工业AI质检市场有着高达千亿元的市场空间,而这部份恰好是”被忽略“的中小企业的质检需求。

“中小企业作为经济的毛细血管,他们的智能化转型非常重要,但却存在供需失衡的现象。”

微亿智造&智云天工CEO张志琦表示,许多制造业企业,尤其是中小企业,受限于自身的规模、资金等因素,加上此前AI质检落地成本高、柔性差等问题,其质检需求迟迟得不到满足。

因此,必须要改变工业AI质检原来的落地路径,从技术和产品两端来解决AI质检对于中小企业落地难、成本高的问题,才能进一步打开质检市场,甚至推动中小企业智能化转型。

AI质检难落地中小企业:柔性差、成本高

作为品控的最后一道关口,质检的重要性不言而喻:产品合格就可以出货,不合格就回炉重铸,质检的质量关系到产品的良率以及品牌形象。

过去,产品质检主要依靠人力,需要质检员具备敏锐的视力以及丰富的经验,才能检测出缺陷的类型。

这种模式的缺点在于,一个经验丰富的质检员本身人力成本并不低,而且质检员的经验很难复制,加上人本身有生理疲劳,长时间工作对人体的损耗极大。对于中小企业来说,养一支经验丰富的质检团队,无异于大大增添了人力成本。

因此很多中小企业直接选择缩减质检团队,在业务侧选择“只换不修”的经营策略,节约的人力成本甚至能 cover 直接换新品的成本。不过,这虽然短期能有效节约成本,但降低了产品良率;从长远来看,对品牌伤害太大,属于饮鸩止渴的行为。

“实际上质检是可以被数字化的。”张志琦认为,质检是人工智能落地工业的最佳场景之一。

人工智能可以通过数据进行大量的训练,将以前“质检老师傅”的经验沉淀为模型,然后让机器设备去做大量的缺陷检测。一方面,这直接节约了人力成本;另一方面,机器设备可以24小时无间断工作,从而提高检测效率。

但是传统的AI质检解决方案,在张志琦看来,存在两大问题。

“传统的AI质检方案,需要大量的数据做模型训练,也需要大量的算法工程师前往产线与客户沟通,将经验沉淀下来,然后进行算法模型的调优,才能满足客户需求。”

类似的质检方案,单是前期的产线改造,成本就要几十万元,后续运维也要大量的人力物力。其主要客户只能是像华为、比亚迪、富士康等大厂,对于更多的中小企业而言,基本难以承受。

张志琦表示,中小企业生产柔性很强、现金流很弱,多品种、少批量、季节性等特点十分鲜明;而部署一套方案,从需求到布置成功,就需要几个月。在这几个月时间里,市场需求可能已经发生变化,等产线改造完毕,可能工厂都已接近倒闭。

除此之外,对于中小企业而言,一套质检方案可能只会用到几次,更换频率很快,部署传统的AI质检方案并不划算。

“传统的AI质检部署流程,以产品表面外观缺陷为例:设备导入周期平均 6 个月,单产品模型训练周期 2 个月,每个项目平均要有 5 位工程师驻场实施,整套成本高达 40~100 万元;更不用提部分柔性制造业频繁的换线需求。”

张志琦认为,传统的AI质检方案由于成本、部署柔性的问题,导致国内大量的中小企业买不起、用不上,但中小企业的质检需求非常强烈。一边是高昂的落地成本,一边是大量中小企业的质检需求得不到满足,这对供需矛盾严重掣肘着中小企业的智能化转型。

因此,在张志琦看来,要改变AI质检落地路径,从而解决成本高、柔性差的难题。

新解法:AI质检回归本源,轻部署、低成本

此前的AI质检方案落地,需要大量算法工程师驻守一线,搭建算法模型、训练调优,然后应用到产线上,基本上只能定制开发,无法实现复用,并且存在换线慢、维护成本高等问题。

这不单带来了高昂的定制成本,对于中小企业生产的“少批量”产品,样本数据或许都不够用于质检模型的开发。

此外,在模型的训练效果方面,由于前端设备集采到的数据,要经过工程师的“翻译”才能被使用,并不能完全如实反映真实数据,不但会造成部份数据失真,影响到模型优化、质检效果,还会造成数据浪费。

“我们以前做AI质检项目,更多是为了满足项目空间要求,依靠程序员、算法专家翻译,通过模型将经验转化为生产力。”

这种方法增添了中间环节,带来人力成本增加,和模型效果的损耗。如果能直接将一线工人的经验直接传递给模型,让模型自主训练,就能减少中间环节的各项成本。

张志琦认为,人工智能落地的“本”是人的经验和数据,因此要“让现场生产人员深度参与到AI模型的生产过程,让他们‘作为人的经验’被沉淀下来”;而工业AI的本是现场的人的生产经验和海量的生产数据,要“以生产现场为中心,围绕生产现场数据流的采集、定标、传输和迭代,沉浸到制造场景里。”

这相当于重构了工业AI“从数据采集,到模型训练,再到落地部署”的整个业务流程,改变原来AI质检的落地路径。

举个例子:

对于一些数码产品的质检,前端采集到数据之后,对于常见的缺陷类型,设备会直接匹配算法库,对比标记;如果算法库里没有对应的缺陷,系统会主动标记,然后由一线工人进行标注,当系统再次检测到类似缺陷之后,就可以直接标注缺陷。

整个过程中,没有专业化部署的环节,相关的算法模型直接沉淀在设备中,模型导入生产现场的过程迅速且轻量,实现经验可复制;系统也会基于现场生产的实时数据进行优化学习。同时,一线工人从费神费力的质检工作中解脱出来,做类似于标注师的工作,也能减轻工作负担。

这种轻部署、低成本、柔性强的模式,更适合规模不大但又有质检需求的大量中小企业。

AI质检向下:从大厂拓展至中小企业

AI质检正在由定制化向轻量化部署转变,从大厂的专属变得更加‘亲民’

张志琦认为,这种变化,反映出国内制造业企业智能化转型趋势:从少数高端制造业拓展至更广阔的中低端制造业。

作为前SAP中国区副总裁,张志琦是最早接触德国工业化4.0的人之一,曾试着将德国工业化4.0引入到国内。

在此过程中,张志琦发现,由于工业化4.0标准化程度太高,只有少数高端制造业、大厂,如富士康、比亚迪等大厂才愿意做投入。并且投入之后,短期内看不到业务结果,ROI周期太长,中小企业完全做不到。

2017年10月,张志琦加入百度,任百度云副总经理,负责整个百度的AI商业化。在此期间,百度开始寻找人工智能在工业的落地场景,最终以AI质检为切入点,并推出了“百度天工物联网平台”。

2020年7月,张志琦从百度离职,加入钉钉,负责钉钉商业化。不久,张志琦选择自主创业,并成立了智云天工,一家做企业数智化转型的公司。

2022年底,智云天工与微亿智造完成合并,张志琦出任CEO。

微亿智造成立于2018年,以工业AI质检为核心,利用AI+机器视觉,做工厂的智能化改造。

张志琦认为,工业制造智能化转型,只聚焦大企业、高端制造业,而忽略中小企业,这种思路并不正确。中小企业在经济结构中起着基础性作用,中小企业智能化转型成功,整个产业才能得到升级。

从商业角度看,中小企业的智能化转型需求很大,即便客单价低,但市场规模也非常大。其中,AI质检作为产品走向市场的“最后一公里”,如果能做到将AI质检让更多中小企业“买得起、用得上”,一定程度上也推动着制造业的智能化转型。

因此,智云天工与微亿智造选择合并,并且推出了“工”“灵”两个系列的产品。

具体来看,“工”系列包括工小匠、工小智和工小汇。

工小匠定义为“AI数字质检员”,旨在替代传统人力质检,可实现柔性部署;工小智则是“AI产线管理员“,旨在实现生产过程的可视化管理;而工小汇是“AIoT数字工厂管理员”,用于整个工厂的智能化管理。

以工小匠为例,其具备快速切线的能力,对企业已经部署的不同类型的光源、镜头、机械臂均可实现兼容,以应对不同的检测需求。在软件功能上,也具备在不同产品的检测模型中进行一键切换。

“灵”系列包括灵眸OCT缺陷检测仪、灵镜PMD高反表面检测仪、灵阵OMX复眼阵列模组,适用于3C、半导体、精密光学等行业,以及光学镜片、晶圆等高反光材质。

张志琦表示,两个系列都是模块化设计,可实现即插即用;硬件产品可以兼容中小企业已有的信息系统,而工小智、工小汇这类 SaaS软件,也能接入企业已有的硬件设备,并与信息化系统实现横向拉通。

“工系列是软硬结合的解决方案,灵系列则是缺陷检测的硬件产品,两者相互配合,并且都具备柔性化部署能力,成本上远低于定制化AI质检方案,适应中小企业‘多品类、小批量’的质检需求。”

张志琦认为,AI质检的柔性化部署已经是不可逆转的趋势。以前提制造业转型,只有少数大企业愿意去做尝试,中小企业有需求没资金,制造业转型更像是一个方向,一句口号。

但伴随着人工智能落地、各种技术的突破和产品迭代,AI质检的落地成本进一步下探,越来越多的中小企业能够买得起、用得上。

“制造业智能化转型正逐渐落地为实际。”雷峰网(公众号:雷峰网)雷峰网

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