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從想法到辦法——建龍自主研發(fā)廢鋼智能檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用之路

2021-07-22 18:42    來(lái)源:中國(guó)鋼鐵新聞網(wǎng)
中國(guó)冶金報(bào) 中國(guó)鋼鐵新聞網(wǎng)
記者 張垚

  廢鋼智能檢測(cè)系統(tǒng),是廢鋼行業(yè)大幅提升效率,進(jìn)入信息化、智能化階段的重要組成部分,能夠助力廢鋼行業(yè)和鋼鐵行業(yè)發(fā)展。國(guó)內(nèi)這一領(lǐng)域起步于2018年前后。6月22日,《中國(guó)冶金報(bào)》記者采訪了這一領(lǐng)域的探索者——北京同創(chuàng)信通科技有限公司總經(jīng)理、建龍重工智能制造研究所所長(zhǎng)王保紅,了解目前我國(guó)廢鋼智能檢測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀。
  01為產(chǎn)業(yè)服務(wù) 堅(jiān)持自主創(chuàng)新
  “2018年,我們就開(kāi)始做廢鋼自動(dòng)檢測(cè)和分類項(xiàng)目的可行性研究,并于同年正式開(kāi)始進(jìn)入研發(fā)階段?梢哉f(shuō),我們是最早在國(guó)內(nèi)開(kāi)展用機(jī)器視覺(jué)、人工智能對(duì)廢鋼做智能識(shí)別,并把這種方法用于實(shí)際廢鋼驗(yàn)質(zhì)的企業(yè)!蓖醣<t表示,研發(fā)這一系統(tǒng)的初衷就是為了減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度,避免人為主觀因素對(duì)質(zhì)量的影響。
  多年來(lái),人工廢鋼驗(yàn)質(zhì),一般會(huì)在車輛卸車前、中、后用肉眼或卡尺測(cè)量,對(duì)廢鋼做3次類別、等級(jí)判定,往往一個(gè)級(jí)別的差距就會(huì)導(dǎo)致每噸30元的出入,這給一些驗(yàn)質(zhì)人員帶來(lái)不小的灰色收入空間,也會(huì)使廢鋼質(zhì)量更容易波動(dòng),影響后續(xù)的冶煉生產(chǎn)。
  “3年前剛剛接到這個(gè)課題時(shí),我就想,能不能通過(guò)圖像識(shí)別或者其他非人為手段,解決廢鋼驗(yàn)質(zhì)的痛點(diǎn)問(wèn)題。”王保紅說(shuō),通過(guò)分析、篩選,該公司最終確定了通過(guò)圖像識(shí)別和人工智能解決這一問(wèn)題的思路。該系統(tǒng)通過(guò)多角度多次拍照,用幾十萬(wàn)張照片最終達(dá)到極高的判定準(zhǔn)確度。通過(guò)1年多與人工驗(yàn)質(zhì)進(jìn)行對(duì)比,該系統(tǒng)的判定終于與人工一致。
  然而,建立一個(gè)可用、方便、可以為企業(yè)節(jié)省成本的系統(tǒng),并非易事。據(jù)介紹,廢鋼照片的拍攝質(zhì)量和攝像頭與廢鋼的距離、角度關(guān)系密切,近大遠(yuǎn)小的問(wèn)題就需要特定的算法解決;經(jīng)過(guò)摸索,車的?课恢脤(duì)攝像頭的觀察結(jié)果非常敏感,雖然現(xiàn)在看來(lái)結(jié)論很簡(jiǎn)單,但是要解決這些問(wèn)題,需要經(jīng)過(guò)大量的產(chǎn)業(yè)知識(shí)積累和計(jì)算機(jī)建模過(guò)程,特別是獲得真實(shí)數(shù)據(jù)的難度很大。同時(shí),人工智能需要大量數(shù)據(jù)和時(shí)間進(jìn)行自學(xué)習(xí)!斑@些都是技術(shù)上的困難和最終做成系統(tǒng)的成本。”王保紅表示。
  不僅如此,由于系統(tǒng)能夠規(guī)避人工操作帶來(lái)的波動(dòng)和作弊的可能性,在推廣初期,系統(tǒng)遭到很多廢鋼供應(yīng)商的抵制。“但是,某鋼企用戶的相關(guān)負(fù)責(zé)人非常支持我們,讓我們頂住。我們也做了大量工作,一段時(shí)間以后,供應(yīng)商們也逐漸意識(shí)到,有了這一系統(tǒng)后,驗(yàn)質(zhì)公平公正,再也不必偷偷摸摸!
  2019年7月份,北京同創(chuàng)信通科技有限公司獲得“廢鋼智能檢測(cè)系統(tǒng)V1.0”國(guó)家版權(quán)局計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)登記證書(shū)。
  02有先發(fā)優(yōu)勢(shì) 融入產(chǎn)業(yè)血液
  “有大量的數(shù)據(jù)和產(chǎn)業(yè)人員參與做支撐,是我們公司廢鋼智能檢測(cè)系統(tǒng)V1.0的優(yōu)勢(shì)。”王保紅介紹,研發(fā)至今,該系統(tǒng)已經(jīng)積累了大量企業(yè)數(shù)據(jù),為河鋼石鋼搭建的系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入驗(yàn)收階段,與三鋼集團(tuán)已簽訂合同,常州東方特鋼已簽合同并付預(yù)付款……“數(shù)十家企業(yè)數(shù)據(jù)以及幾十萬(wàn)張的圖片,可以大大確保系統(tǒng)判別的水平!睋(jù)了解,該系統(tǒng)判斷廢鋼類型和分級(jí)的判別準(zhǔn)確率在95%,特別是對(duì)重型廢鋼的分級(jí)精度可達(dá)2毫米。
  “該項(xiàng)目避免了人工扣雜的主觀性,將大大降低現(xiàn)場(chǎng)員工勞動(dòng)強(qiáng)度,改善石鋼員工的工作環(huán)境,提高現(xiàn)場(chǎng)工作效率,相信這一系統(tǒng)在精細(xì)化管理方面一定能為我們創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益!焙愉撌撓嚓P(guān)負(fù)責(zé)人介紹,該系統(tǒng)于今年6月17日~21日在石鋼通過(guò)了壓力測(cè)試,自動(dòng)拍照率為99%,廢鋼等級(jí)智能識(shí)別判定準(zhǔn)確率超過(guò)90%,并自動(dòng)生成廢鋼等級(jí)判定報(bào)告。
  另?yè)?jù)了解,該系統(tǒng)的主要研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員大約有30人,主要是IT人員和業(yè)務(wù)人員。“只是IT人員的話,這個(gè)系統(tǒng)是做不成的!蓖醣<t感慨說(shuō),產(chǎn)業(yè)信息化智能化改造,產(chǎn)業(yè)人員參與是基本條件。在該系統(tǒng)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)中,不乏資深廢鋼驗(yàn)質(zhì)師和廢鋼標(biāo)準(zhǔn)制定者。
  據(jù)該公司調(diào)研顯示,很多競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)目前已經(jīng)處于半停滯狀態(tài),原因就在于只靠資金投入和算法優(yōu)化,而沒(méi)有行業(yè)知識(shí),這樣構(gòu)建起來(lái)的系統(tǒng),無(wú)法很好地適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際、嵌入企業(yè)的工作流程。
  03獲鋼協(xié)認(rèn)可 堅(jiān)守原創(chuàng)價(jià)值
  據(jù)了解,2020年11月份,中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)組織包括北京科技大學(xué)原校長(zhǎng)徐金梧等在內(nèi)的相關(guān)專家,組成專家組,對(duì)這一方法進(jìn)行鑒定。專家組高度評(píng)價(jià)這一成果:“首創(chuàng)了廢鋼等級(jí)智能檢測(cè)算法技術(shù),開(kāi)發(fā)了全自動(dòng)無(wú)人化廢鋼等級(jí)智能檢測(cè)系統(tǒng)與成套設(shè)備,徹底取代了人工驗(yàn)質(zhì)。該技術(shù)成果整體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,其中廢鋼等級(jí)識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。”
  同時(shí),鑒定證書(shū)肯定了這一成果的3個(gè)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn):一是開(kāi)發(fā)了基于機(jī)器視覺(jué)和深度學(xué)習(xí)的全自動(dòng)無(wú)人化廢鋼智能檢測(cè)系統(tǒng),首次實(shí)現(xiàn)了廢鋼驗(yàn)收全流程的無(wú)人化廢鋼等級(jí)智能識(shí)別與自動(dòng)驗(yàn)判;二是研發(fā)了基于掃描路徑最優(yōu)化的攝像機(jī)角度自適應(yīng)調(diào)整算法,實(shí)現(xiàn)了廢鋼圖像的高效精確分類;三是基于歷史數(shù)據(jù)庫(kù),開(kāi)發(fā)出智能識(shí)別廢鋼等級(jí)的多維度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和收儲(chǔ)中的廢鋼分類檢測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)廢鋼物資自動(dòng)扣雜功能,提高廢鋼等級(jí)判定的科學(xué)性。今年5月份,中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)金屬學(xué)會(huì)冶金科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)評(píng)出獲獎(jiǎng)項(xiàng)目115項(xiàng),其中,由北京建龍重工集團(tuán)、山西建龍實(shí)業(yè)公司和北京同創(chuàng)信通科技公司完成的“基于機(jī)器視覺(jué)的廢鋼等級(jí)智能識(shí)別技術(shù)及應(yīng)用”獲得二等獎(jiǎng)。
  “從原理上講,建立廢鋼檢測(cè)系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單,就是通過(guò)廢鋼智能檢測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)判別廢鋼等級(jí)。也因此,不同方面的企業(yè)嗅到這一商機(jī),市場(chǎng)上出現(xiàn)了一些模仿品。由于前面提到的原因,資本在沒(méi)有專利許可且技術(shù)還不成熟的情況下,涌入這一領(lǐng)域,給廢鋼檢測(cè)和鋼企客戶實(shí)用都帶來(lái)了一定的負(fù)面影響。”王保紅表示了他的擔(dān)憂。
  王保紅表示,很多做法已經(jīng)讓用戶產(chǎn)生困惑。比如,基于人工智能、自學(xué)習(xí)等的通常經(jīng)驗(yàn),再加上一些硬件投入,正常的實(shí)施周期至少需要6個(gè)月。而一些公司要價(jià)很低甚至免費(fèi),稱短時(shí)間內(nèi)就可以使系統(tǒng)功能正常,就有擾亂市場(chǎng)之嫌。
  “近兩年內(nèi)興起的類廢鋼視覺(jué)智能識(shí)別系統(tǒng)的原理都雷同,在技術(shù)方面,各家多多少少做了一些相應(yīng)的調(diào)整!蓖醣<t表示,“但是,我們已經(jīng)就這種方法申請(qǐng)了發(fā)明專利!睋(jù)了解,2019年10月上旬,該公司申請(qǐng)相關(guān)專利。2021年4月~5月份,該公司《一種建立廢鋼等級(jí)劃分神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型方法》(專利號(hào)201910958076.8)《一種收儲(chǔ)中的廢鋼等級(jí)分類檢測(cè)方法》(專利號(hào)201910958076.9)相繼獲得專利證書(shū)!翱梢钥隙ǖ卣f(shuō),已經(jīng)拿到國(guó)內(nèi)這一方法專利證書(shū)的,只有我們公司!蓖醣<t表示。
  據(jù)了解,目前,該公司搜集了國(guó)內(nèi)10多家類似系統(tǒng)的證據(jù),大體上都是通過(guò)在料場(chǎng)安裝攝像頭來(lái)采集圖片,并用圖像識(shí)別技術(shù)和人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法來(lái)讓系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí),根據(jù)定義的廢鋼類別,以達(dá)到自動(dòng)識(shí)別的目的。
  “鑒于我們已經(jīng)申請(qǐng)了這一方法的專利,嚴(yán)格來(lái)說(shuō),只要采用這種方法,就需要向我們支付一定的知識(shí)產(chǎn)權(quán)費(fèi)用,否則就是侵權(quán)行為!蓖醣<t嚴(yán)肅地說(shuō),“要尊重原創(chuàng),更要按照市場(chǎng)規(guī)矩做事情,F(xiàn)在,市場(chǎng)上確實(shí)有這樣的情況,也提醒廣大的鋼廠消費(fèi)者,不要被這些所謂的現(xiàn)象所迷惑。昨天,我們已經(jīng)委托事務(wù)所,向其中的兩家公司發(fā)出律師函。當(dāng)然,我們還是希望有可能的話,大家共同尋找合作機(jī)會(huì),把客戶服務(wù)好,為行業(yè)貢獻(xiàn)積極力量!
  談及該公司自主研發(fā)的系統(tǒng),王保紅自信地說(shuō):“目前,我們的系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始了又一輪的技術(shù)儲(chǔ)備,全部完成后,可以對(duì)廢鋼產(chǎn)品進(jìn)行更多維度的判別,判別精度還可以進(jìn)一步提高,保守估計(jì)可以在目前的基礎(chǔ)上再為企業(yè)節(jié)省40%的成本!
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