硬核故事:从想法到产品,AI落地要过多少关
AI最前线 发布于2019-03-22 17:44 浏览:1199 回复:3
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最后编辑于2019-06-19

“看,前面漆黑一片,什么也看不到。”

“也不是啊,天亮后会很美的。

                                                                                            ——《喜剧之王》

7月的柳州,正处在季风气候之中。高温,高湿,多雨,是一年中最难熬的时候。

而这对广西科技大学的学生官柳龙和陈承期来说,更是有些痛苦。

一连7天,在别人都去躲避高温的暑假期间,他们泡在一家工厂的生产车间里,白天黑夜连轴转。

白天,十几个小时的时间里,他们的任务是每天采集6000张图像数据。晚上结束工作,就回到一间连席子、电扇、蚊帐都没有的宿舍休息——动辄30度以上的高温,再加上闭塞的空间,像是蒸笼一样。也幸亏是两个大小伙子,可以没有顾忌地光着膀子。

在木板上将就了一晚,第二天官柳龙(左)和陈承期买了席子,他们要在这住7天。

看上去像是进了“黑工厂”的他们,实际上是在完成一笔关乎用人工智能改变生产线的“大买卖”。

而这笔“买卖”能不能成,半年后就要见分晓。

 

“关系户”找上“关系户”

这件事情的起源,得从三个人说起。

莫韬是柳州源创电喷技术有限公司的技术负责人。这家企业专门研发和生产汽车、摩托车喷油器,是全国唯一一家能为汽车主机厂配套喷油器的企业。

源创生产车间全景

作为广西第一大工业城市,柳州是中国五大汽车城之一,汽车工业非常发达,是全国唯一拥有一汽、东风、上汽和重汽等四大汽车集团整车生产企业的城市。

在这个工业重镇之中,想要在市场上稳稳当当地占据一席之地,必须有着过硬的看家本领。对于源创公司这样相对老牌的传统企业,想要抵挡住雨后春笋般出现的新兴企业的冲击,在激烈的竞争中厮杀出一条道路,必须找到突破口。

这个突破口,就是人工智能加持下的信息化和工业化。提升生产线的现代化水平,特别是利用人工智能技术对企业生产线效率的提升,已经成为业界共识。

说起来容易,但突破口并不是拍脑袋就能拍出来的。莫韬有些走投无路。

2018年初,他找到了在广西科技大学任职的胡杰和李炜,想要尽快借助高校的科研技术力量来找到那个突破口。

在很多人的认知里,广西科技大学并不是那么耳熟能详,因为它既非985也非211,但源创选择这里却有两个重要的原因:第一,它是柳州当地的知名学府,具有本地优势,能深入地了解企业的需要;第二,莫韬和胡杰、李炜从小一起长大,是真真儿的兄弟。

所以,说得高大上一点,这是一个产学研联动的校企合作项目;通俗来说,其实就是“关系户找上了关系户”。

在这些理工科直男的心目中,什么名校光环,根本不存在的。最关键的是要简单、好用,能实现他们的目标。

 

学校+企业,能做什么? 

一开始,源创提出需求,希望广科大能为他们设计一个MES管理系统(制造企业生产过程执行管理系统),提升企业的管理效率。在这个过程中,他们发现了一个更为迫切的需求:喷油嘴的瑕疵检验。

喷油嘴是一个往汽车气缸里喷射汽油的装置,对油量控制起着重要作用,也是汽车工业中一个非常精密、关键的零件。

喷油器特写

我们都知道,发动机是汽车的“心脏”。作为电喷发动机的关键部件,喷油嘴的质量及性能将严重影响发动机的性能。如果存在瑕疵,可能会造成发动机不能正常运转,甚至缩短使用寿命。

所以,对于专门生产喷油嘴的企业来说,在出厂前对所有喷油嘴进行瑕疵检验是一道至关重要的工序。

喷油嘴的尺寸是以毫米计的。源创的这款零件检测面仅仅只有6平方毫米,所以检测工序必须更加精密。而现有的检测主要还是靠“人工肉眼+放大镜”的配置来完成的。

在源创的检测车间,4—7名经验丰富的工人每天要在8个小时里,在40倍放大镜下完成对4000—6000件产品的检测。

工人在进行产品瑕疵检测

这对工人们来说,已经是极限了。

随着人力成本的不断提升,这项工作的成本还在逐步增加。

那么,能不能开发一套检测设备来替代人工检验?能不能把“人工”变成“人工智能”?能不能把检测的效率、精度提高一个层次的同时,再把人力成本降低一个层次?

需求既然已经明确,那说干就干。

6月,胡杰和李炜找到了官柳龙、陈承期,正式开始了“喷油嘴阀座智能检测装置项目”的研发。

于是就有了7月份官柳龙和陈承期被“发配”到工厂的那一幕。

“当时是在暑期,学生们大都不在学校,所以很难找到能力匹配的学生来完成这个工作。我当时挑了起码有6、7位学生,但只有官柳龙和陈承期留下了。”胡杰说。

 

岸在对面,石头在哪儿?

官柳龙是通信工程专业,陈承期是软件工程专业。7月底,控制理论与控制工程专业的朱宗洪加入了进来。这三个具有不同学科背景的学生,组成了团队的“三剑客”,也为这个项目打下了专业知识基础。

但想要实现人工智能,只具备专业领域的知识远远不够。这个问题的关键是需要高精度的图像识别技术,提高系统对喷油嘴瑕疵的识别率。

他们有着无法解决的苦恼:缺乏过硬的人工智能基础知识,基本上只能算是“AI小白”。而指导老师李炜面对的问题更是让他绝望:作为指导老师,他并没有什么经验可以用来指导学生。只能尽他所能,去搜刮一切可以利用到的资源,朋友、老师、专家……能骚扰的人都被骚扰了一遍,可效果并不尽如人意。

在人工智能方面,指导老师李炜自己也算“新丁”,找人、自学成了他的日常

也因为如此,项目的进展并不顺利。

由于初期使用的系统识别率很低,当时的瑕疵识别率仅仅能达到20%,而人工识别率一般可以达到80%以上。这意味着,这台机器造出来后连工人的四分之一都不及。

既然是这样的结果,追求人工智能还有什么意义?

这样的挫折,让他们每个人都倍感煎熬。

他们就像要渡过一条未曾踏入的河流,目的就在对岸。但沮丧又尴尬的是,就算他们想要摸着石头过河,可石头在哪儿呢?

他们产生了分歧。

大家几乎每天都在自我怀疑和信心重建之间徘徊。不同的方法被不同的人提出来,又被推翻,甚至冲突也在酝酿,气急败坏,跳脚指责,充满火药味的对话不断上演……漆黑的夜里,似乎什么也看不见。

学校也放了“狠话”:一定要完成这个项目,不行就换人!

“我当时真觉得干不成了,但官柳龙拉着我,让我不要放弃。”陈承期说。

“我知道他们不想干了,我也不想让他们干,但我找不到更合适的人。”官柳龙说。

事实证明,在破裂中重生的友谊,往往更加坚韧。

 

从困境中突围

在一筹莫展之际,广科大启迪数字学院党委书记黄劲起到了关键作用。

这位“资深理工男”,曾主导了2018年广西科技大学深度学习创意设计大赛的举办。也正是通过这个大赛,他一眼相中了来参赛的喷油嘴项目。

7月,他和李炜带着这个项目,参加了在北京举办的百度开发者大会,希望能借助外界的力量来解决项目的疑难问题。

之所以想到百度,是因为另一段渊源:2017年,黄劲就曾与百度校园品牌部进行过关于学生培养的沟通,也曾在2018年5月参加过百度联合信息技术新工科产学研联盟举办的2018第一期新工科师资培训班。正是在那个培训班上,他深入接触到了PaddlePaddle深度学习平台。

人工智能在高校起步不久,很多像黄劲这样的老师都只能回炉当“学生”

这个能将人工智能落地到工业智能上的创意,激发了百度工程师的兴趣。

如何解决摄像头不够清晰的问题,如何提高识别的准确率……面对黄劲和李炜带来的问题,工程师一一给出了建议,并组建了可以随时沟通的线上群,方便远程指导项目。

广科大的老师们满载而归。

 

石头找到了!

一同确认的还有项目主要使用的开发平台——EasyDL。

项目初期,他们试着摸索了别的开发平台,比如谷歌的python。但对于本科普通院校的“三剑客”来说,难度还是高了一些。

就像一个刚开始练武的人,连马步都没扎稳就被要求学习降龙十八掌,想想也知道有多难。

百度的EasyDL,给了不是计算机专业出身的三剑客一个“开挂”的好机会。

这款定制化的训练平台,可以让没有相关背景的AI新人轻松上手,只需简单的步骤即可训练定制的深度学习模型。

EasyDL还有另一个优点吸引了他们。在这个项目的研发中,最重要的是图像识别的精准性,而EasyDL基于定制化的图像分类功能,恰恰能够高效精准地识别工业残次品。

学生在用EasyDL标注喷油嘴瑕疵

2018年举办的第四届全国大学生创业家成长计划训练营加速了这个项目的进程。

7月底,项目组带着能代表阶段性成果的简易操作台、主机和其他零件,参加了这个训练营。在近一周的时间里,他们先后与百度PaddlePaddle、EasyDL以及AI Studio的技术专家进行了沟通,完善了一系列的问题。尤其是EasyDL平台的技术负责人,全力支持了这个项目的推进。

训练营现场

训练营结束了,这个模型的识别率也达到了92%!

就在柳暗花明之间,渡河的石头找到了。

 

原型机的诞生

团队的研发之路颇为“野路子”。

比如用来放置检测设备的工作台,就来源于他们偶然光顾的一家烤串店里废弃的金属烧烤台——台子的材料和尺寸,完美地符合了他们的需求。

官柳龙们项目做累了会到烧烤一条街喝几瓶,没想到发现了重要的“零件”

烧烤台被搬回学校后,成功地改造成了喷油嘴检测设备的试验台。

但同样,他们的研发之路又异常地有效和快速。

蒙东辉,是源创的另一位工程师,也是莫韬的下属。

就在前期的样本收集、模型建立等工作准备得差不多之时,他登场了。

他的工作是负责指导学生如何进行机械装置设计,以及智能设备组装。

工程师对学生团队进行指导

在实地测试和改进工作中,他不仅负责了硬件的组织采购工作,还凭借着丰富的实战经验,极大地推进了项目的进度。

10月中旬,为设备专门定制的加工件到位了。设备开始了第一次组装。

官柳龙对那天的经过印象深刻。

这台装置配备了两个机械臂,一个负责将待检测零件从上料区夹到检测区,在检测区完成图像识别后,另一个再负责将零件夹走。为了保证能够准确无误地运送零件,必须确保机械臂百分之百按照模型设计的8个坐标点来安装。

蒙东辉和学生们花了近4个小时,使得机械臂的每一个位置、角度都完全符合了预定的运动轨迹。

终于到了上线测试的时候。

设备开始运行

实践证明,这台设备的识别率达到了95%以上,远远超过了人工识别的准确率!

成功了!

 

小人物掀起的大浪潮

11月,喷油嘴阀座智能检测装置项目正式落地。目前,已经投入运作,一台设备每天可以检测零件2000件,远高于人工检测的速度和精度。

设备俯视图

据估计,未来可以帮助企业每年节省60万的人力成本。

这样的成果,大部分人都没能料想得到,尤其是三位参与的学生。他们凭借着一己之力,改变了一个行业的发展轨迹。

对于涉世未深的他们来说,完成学校和老师的期待是一件自然而然并且应该全力以赴的事情,甚至仅仅只抱有最单纯的动机——陈承期说,在加入项目时,学校的老师曾说过,如果项目成功就带他们去百度世界大会。就是这个念念不忘的理由,让他最终坚持了下来。

他的梦想实现了,而且还是2.0版本的——喷油嘴项目在百度大脑创新论坛上亮了相,成为了AI赋能工业的一个优秀案例。

这个优秀的案例,缘起于三个人的友谊,结合了学校、源创、百度三方人员的智慧,最终由三个学生来实施完成。

他们每个人都不是最终成功的决定性因素,但又是那么的不可缺少。

在AI的浪潮里,他们就像一朵朵浪花。虽不能以一人之力掀起滔天巨浪,但却凭借着微不足道的力量,日积月累,最终推动AI发展滚滚向前,汇聚成大江大河。

AI项目的落地并不轻松,甚至会让人经历至暗时刻。可是,黎明前的漆黑也是最有希望的。因为天一定会亮,也一定很美。要经历的最艰难一关,叫做坚持。

 

想知道更多如何让喷油嘴瑕疵检验从“人工”变成“人工智能”的细节?

查看完整硬核故事,请戳视频:https://v.qq.com/x/page/q0851ui3kbf.html

 

了解更多EasyDL定制化图像识别内容,请访问:http://ai.baidu.com/easydl/

了解更多paddlepaddle内容,请访问:http://aistudio.baidu.com/aistudio/#/projectoverview

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共3条回复 最后由rose20135188回复于2019-06-19 12:36
#4rose20135188回复于2019-06-19 12:36:22

辛苦各位工作人员了

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#3wangwei8638回复于2019-04-24 22:21:31

质检,这个成果可以大大推广

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#2付洋洋carrie回复于2019-03-25 10:32:21

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