現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)過程是一個復(fù)雜而龐大的生產(chǎn)體系，涵蓋數(shù)百道工序。

在70多年的發(fā)展歷程中，煉鋼、軋鋼、連鑄以及節(jié)能減排等各項技術(shù)不斷進(jìn)化，無一不印證了中國鋼鐵在技術(shù)創(chuàng)新之路上獲得的持續(xù)性突破。如今，寶武中南鋼鐵（寶武集團中南鋼鐵有限公司）通過對一處細(xì)節(jié)的深入洞察，實現(xiàn)了又一個創(chuàng)新突破。

鋼鐵廠生產(chǎn)鋼筋過程中會采用計算機控制技術(shù)實現(xiàn)鋼筋自動定尺并對鋼筋進(jìn)行切斷，這道工序看似簡單卻極具殺傷力——一旦部分鋼筋長度超限，且沒有及時處理，就會給后續(xù)工序的機械臂造成嚴(yán)重?fù)p傷。

針對這一問題，寶武中南鋼鐵在該智能化項目的負(fù)責(zé)人引入AI技術(shù)手段，打造了基于飛槳圖像分割開發(fā)套件PaddleSeg的“鋼筋長度超限監(jiān)控方案”，于2023年2月上線運用在多條產(chǎn)線并持續(xù)穩(wěn)定運行至今。該方案替換了傳統(tǒng)的工人師傅人工核查的方式，顯著提高了生產(chǎn)安全性和生產(chǎn)效率，單條產(chǎn)線成本節(jié)省超過50萬。

該智能化項目的負(fù)責(zé)人表示，“項目上線后，各項指標(biāo)效果優(yōu)異，語義分割評價指標(biāo)（mIoU）> 99%，異常/正常二分類準(zhǔn)確率（Accuracy）大于99.5%。后續(xù)我們將考慮采用飛槳相關(guān)技術(shù)，在安全生產(chǎn)和智能識別質(zhì)檢等方向繼續(xù)探索更多智能化的場景解決方案?！?/p>

“火眼金睛”

寶武中南鋼鐵洞察技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用突破口

在鋼筋生產(chǎn)的過程中，由于工業(yè)環(huán)境具有一定隨機性，無法保證生產(chǎn)流水線上每一捆每一根鋼筋都在規(guī)范長度內(nèi)。長度超限的鋼筋會給生產(chǎn)線上的機械臂帶來損傷，直接的設(shè)備損耗、間接的誤工成本都可能造成巨大的經(jīng)濟損失。

傳統(tǒng)的方式都是鋼鐵廠安排工人師傅在生產(chǎn)線上通過目視加以判斷，一旦發(fā)現(xiàn)鋼筋長度超限，就及時干預(yù)。該方法純粹依賴人力，對業(yè)務(wù)熟練度要求較高，而且存在誤判現(xiàn)象，不能從根本上解決問題，同時工人師傅也無法隨生產(chǎn)線24小時不間斷工作，這在一定程度上制約了生產(chǎn)效率。

據(jù)悉，單條產(chǎn)線，配一個工人，配一個機械臂，每年的人力成本加機械臂運維成本超過50萬元。

該智能化項目的負(fù)責(zé)人表示，“或許從鋼鐵工業(yè)全流程來看，該類問題緊急重要程度不是那么高。利用視覺傳感設(shè)備實時監(jiān)控鋼筋長度是否超限這個任務(wù)看似也比較簡單，但傳統(tǒng)的圖像處理方法其實無法達(dá)到足夠的精度和泛化性。而現(xiàn)在新的AI技術(shù)已經(jīng)可以很好的解決這類問題，哪怕只是這一個場景下的應(yīng)用，就可以為產(chǎn)線節(jié)省很可觀的成本，并極大提升生產(chǎn)效率，創(chuàng)造經(jīng)濟價值?！?/p>

基于飛槳圖像分割開發(fā)套件PaddleSeg

“搞定”工業(yè)視覺智能化

傳統(tǒng)的圖像處理方案精度和泛化性無法滿足需求。精度決定了方案的實際應(yīng)用價值，泛化性決定了方案能否向其他場景復(fù)制。該智能化項目的負(fù)責(zé)人選擇引入深度學(xué)習(xí)等AI技術(shù)來解決這一難題。在考察比對國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)后，項目負(fù)責(zé)人認(rèn)為百度飛槳產(chǎn)業(yè)級深度學(xué)習(xí)平臺具備獨有優(yōu)勢。

整體技術(shù)方案可以歸納為如下步驟：

• 在鋼筋一側(cè)安裝攝像頭，拍攝圖像；

• 利用圖像分割技術(shù)提取鋼筋掩膜；

• 根據(jù)攝像頭位置和角度確定長度界限；

• 最后根據(jù)該長度界限和鋼筋分割范圍的幾何關(guān)系判斷本批次鋼筋是否超限；

鋼筋超限監(jiān)控問題可以轉(zhuǎn)換為圖像分割后的幾何判斷問題。飛槳提供了全流程分割方案——圖像分割開發(fā)套件PaddleSeg，只需簡單地修改配置文件，就可以進(jìn)行模型訓(xùn)練，獲得高精度的分割效果。“數(shù)據(jù)標(biāo)注只標(biāo)了大概四五百張，然后進(jìn)行模型的開發(fā)，效果是相當(dāng)不錯的，可以滿足產(chǎn)線需求”。進(jìn)一步地，挑選使用精度和速度平衡的PP-LiteSeg模型，保證在實現(xiàn)高精度的同時，滿足工業(yè)部署的要求。

重要的是，從行業(yè)特征來看，復(fù)雜工業(yè)環(huán)境導(dǎo)致圖形采像以及對應(yīng)數(shù)據(jù)很難保證統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，PaddleSeg內(nèi)置的數(shù)據(jù)增強算法可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的擴充，克服采像樣本不均衡、圖片模糊、背景變換差異大、鋼筋方向不一致、數(shù)據(jù)量較少等問題，快速迭代解決方案，縮短模型研發(fā)周期。

目前，寶武中南鋼鐵已將基于飛槳開發(fā)的“全自動鋼筋長度超限監(jiān)控方案”應(yīng)用在兩條生產(chǎn)線上，解決鋼筋長度超限的自動監(jiān)控問題，實現(xiàn)端到端全自動的鋼筋長度超限監(jiān)控，語義分割mIoU > 99%，異常/正常二分類準(zhǔn)確率（Accuracy）大于99.5%，高精度高與高準(zhǔn)確率，在實際工業(yè)場景下助力企業(yè)生產(chǎn)降本增效。

AI在工業(yè)場景的大規(guī)模應(yīng)用可期

寶武中南鋼鐵立足鋼鐵業(yè)，工、科、貿(mào)并舉，多元化經(jīng)營，是廣東省重要的鋼鐵生產(chǎn)基地，也是鋼鐵行業(yè)中智慧制造和5G工廠的推動者。產(chǎn)品主要包括特棒、工業(yè)線材、建筑材（普材）、板材，廣泛應(yīng)用于汽車、機械制造、能源交通、航天航空、核電等行業(yè)。

此次寶武中南鋼鐵率先引進(jìn)AI新技術(shù)，將飛槳運用在鋼鐵工業(yè)的自動化、智能化升級流程中，優(yōu)化效果得到實踐檢驗，“后續(xù)我們考慮在安全生產(chǎn)和智能識別質(zhì)檢等方向應(yīng)用飛槳繼續(xù)探索更多智能化場景和解決方案”。

“工業(yè)場景的容錯率非常低，我們只有在確保AI平臺技術(shù)應(yīng)用的各方面性能都達(dá)到我們實際生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)時，才能將其上線。飛槳完全滿足了我們的要求，讓我們能夠放心將更多任務(wù)交給機器來完成，也讓我們對人工智能在工業(yè)領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用更加充滿信心。”該智能化項目的負(fù)責(zé)人表示。

傳統(tǒng)工業(yè)向高端化、智能化演進(jìn)，是必然趨勢。對企業(yè)開發(fā)者而言，趁手的“工具”能幫助他們快速且高效地克服工業(yè)環(huán)境的復(fù)雜性，催生更多“AI+工業(yè)”的應(yīng)用。飛槳將繼續(xù)為鋼鐵工業(yè)的智能化升級提供有效助力，攜手拓展技術(shù)創(chuàng)新之路。