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案例酷|正泰新能源:AI質檢讓瑕疵一秒現身

2019-11-10 18:10:02

崩壞學園2

原標題:案例酷|正泰新能源:AI質檢讓瑕疵一秒現身

引言:

正泰新能源是正泰集團旗下集清潔能源開發、建設、運營、管理于一體的能源解決方案提供商,致力于光伏組件的的生產和銷售,光伏電站、儲能、配網售電、微電網、多能互補等綜合能源的投資建設,全球累計投資建設光伏電站3500兆瓦,光伏組件產能達到2500兆瓦。

正泰新能源的發展有很強的行業代表性。一方面,光伏發電成本正快速逼近化石能源。一旦成本持平,憑借其在綠色發電上的絕對優勢,光伏產業將迎來市場拐點。但現實依然很嚴峻。正泰新能源副總裁黃海燕女士表示,當前中國光伏產業主要有三大難局。一是利潤微薄,光伏企業嚴重依賴國家補貼。企業市場行為受補貼政策影響巨大。二是經常成為國家間貿易壁壘的受害者。全球60%的硅料,85%的硅片以及70%的電池片都來自中國。歐洲“地板價”、美國“雙反稅”等地貿易保護政策嚴重影響到中國光伏企業在國際市場的競爭力。三是客戶對產品品質的要求更為“苛刻”,間接增加企業的生產與運營成本。

自身能力的提升才能從容應對外界市場環境的波動。正泰新能源多年來,一直是智能制造的最佳實踐者。從引進先進的自動化生產線,到自行開發MES系統(生產執行系統),隨著大數據、人工智能、云計算等新一代數字技術的產業化落地,正泰嗅到了新的機會。

面對新技術,正泰新能源質檢經理羅剛表示,公司在選擇大數據與AI落地場景上,并不是一上來挑戰高難度,而是從復雜度相對較低、數據采集難度較小、數據質量能夠得到保證且收益明顯的場景入手,這樣才能確保項目的成功率,起到示范作用。而對正泰來講,電池片和組件的質量檢測環節正好滿足上述條件。

質檢素來是生產環節中占用人工多、耗時長、且不產生直接價值,但又無法忽視的環節。在光伏行業,車間質檢人員都是通過EL設備對產品進行檢測,再用肉眼尋找瑕疵判定產品等級。辨認每張EL照片一般耗時在2秒以上,遇到難以判斷的圖片,甚至要花上更多功夫,即低效又低質。而為了控制勞動力成本,正泰同其它多晶電池生產企業一樣,不得已采用抽檢方式,這就導致出現漏網之魚,影響客戶滿意度。正泰新能源寄希望利用AI圖像技術,由人工抽檢變為機器全檢,提升產品出廠合格率。

何為AI圖像質檢?簡單地講,就是將一塊電池片放到一個與計算機相連接的攝像頭下面,由計算機來識別產品是否存在缺陷。其實正泰多年前就已經利用該技術代替人力做單晶電池片的自動檢測。然而多晶電池片的復雜程度遠高于單晶,多晶中每個晶粒的大小和形狀都各不相同,即便當前行業中最聰明的算法也難以在密密麻麻的晶粒中,準確捕捉到細小瑕疵。因此,當看到了阿里云工業大腦在協鑫集團、天合光能等光伏企業上的成功,正泰新能源副總裁黃海燕女士毅然決定與阿里云AI專家合作,借助阿里云ET工業大腦AI圖像質檢技術,共同攻克多晶電池片及組件瑕疵檢測這一難題。

其實AI質檢的思考邏輯與人類質檢員相似,都是在大腦中形成對缺陷產品的記憶,并通過記憶與所檢測產品的比對,判定產品缺陷。而AI的優勢在于遠超人類的記憶力與推算能力,且不受外界干擾,也毫無疲憊感,毫秒間便能做出判斷。以下四個步驟是工業大腦的正確打開方式:

記憶植入–記憶是決策的依據。項目首要任務就是要為工業大腦植入記憶。正泰質檢部門將過去兩三年中收集到的帶有產品缺陷的5萬多張圖片上傳到算法服務器中。圖片涵蓋20余種的缺陷類型,例如隱裂、缺角、黑斑、黑點、黑線、舟印、指紋印、區域發暗、燒結不良等。

智力訓練-大腦雖然有了記憶,但智力仍處于嬰兒水平,并無判斷對錯的能力。因此,需要在每一張圖片中,把不同缺陷類型都清晰地標注出來,再輸入到云計算平臺,通過深度學習與圖像處理技術做算法訓練。算法就好比是數學公式,相同的答案可以有多種解題思路。一個聰明的算法可以在EL設備的協助下,每天在幾萬張圖片中,以最優的方式識別出產品缺陷、并清晰描述缺陷類別、缺陷長度、面積、形狀等,同時做到實時報警。

離線測試-模擬環境中訓練出的算法,需要在離線環境中進行測試、優化。從最初的幾千張到上萬張,通過向算法不斷輸入新的圖片進行訓練,并對產品缺陷做進一步精細化標注,讓算法可以從容應對所有可能出現的產品缺陷。

線上實測-實際生產過程中的質檢環境與離線環境相比更為復雜,AI算法要經過實際產線上的考驗。實測中出現的新問題需要反饋到算法模型中,把算法打磨得更聰明,判斷問題更全面。

最終,經過多輪的線上實測,AI算法的識別準確度可達到97%,不僅如此,從圖像拍攝到數據接收、處理,然后到數據上傳MES系統做缺陷判定,再到最后MES系統下達指令給機械手臂抓取缺陷產品,整個流程耗時不到一秒,僅為原先的一半,且檢測過程無需人工參與。這一結果意味著質檢效率增加了一倍的同時,還可以騰出更多人工從事更為有價值的工作。

工業大腦在多晶電池片積累的know-how,正快速復制到單晶電池片與電池組件的質檢環節。未來,工業大腦在跨工廠、跨價值流與跨產品三個層面都將有更大的發揮空間,工業大腦將復制、推廣到正泰海寧、泰國等全球各個工廠。通過對產品瑕疵的分析,工業大腦還可以進一步做產品質量溯源,識別上游的問題工序,并通過關鍵因子識別與參數調優,對生產工藝進行改善。

#案例酷#

阿里云研究中心的數字化轉型案例系列欄目,每周一期,通過實地走訪行業頂尖客戶,深度了解、剖析、提煉出行業的創新模式和產業knowhow、幫你更好地了解和思考企業數字化轉型的商業模式和方法路徑。已更新13期。

《電子商務發展:來自中國的經驗》報告發布會

邀請函

11月23日上午9:00-11:30

國務院發展研究中心三樓報告廳

發布會簡介

2016年10月以來,世界銀行與阿里巴巴集團圍繞中國電子商務發展開展了深入細致的研究。聯合課題組實地系統地調研了一系列淘寶村,并與北京大學協同南開大學合作開展了淘寶村專項調查,取得了大量的第一手資料和數據,形成了《電子商務發展:來自中國的經驗》。

2019年11月23日,世界銀行、阿里巴巴集團、中國國際發展知識中心聯合舉辦“電子商務發展:來自中國的經驗”報告發布會。屆時,國內外專家將齊聚一堂,共議數字經濟與農村電商發展盛事。

“報告發布會”“閱讀原文”報名參與(注:報名審核后,將收到參會短信。憑參會短信和身份證提前半小時進入會場。)

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