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從想法到辦法——建龍自主研發廢鋼智能檢測系統的應用之路

2021-07-09 10:15:00

中國冶金報 中國鋼鐵新聞網
記者 張垚

  廢鋼智能檢測系統,是廢鋼行業大幅提升效率,進入信息化、智能化階段的重要組成部分,能夠助力廢鋼行業和鋼鐵行業發展。國內這一領域起步于2018年前后。6月22日,《中國冶金報》記者采訪了這一領域的探索者——北京同創信通科技有限公司總經理、建龍重工智能制造研究所所長王保紅,了解目前我國廢鋼智能檢測系統的開發和實際應用現狀。
  01為產業服務 堅持自主創新
  “2018年,我們就開始做廢鋼自動檢測和分類項目的可行性研究,并于同年正式開始進入研發階段??梢哉f,我們是最早在國內開展用機器視覺、人工智能對廢鋼做智能識別,并把這種方法用于實際廢鋼驗質的企業?!蓖醣<t表示,研發這一系統的初衷就是為了減輕工人勞動強度,避免人為主觀因素對質量的影響。
  多年來,人工廢鋼驗質,一般會在車輛卸車前、中、后用肉眼或卡尺測量,對廢鋼做3次類別、等級判定,往往一個級別的差距就會導致每噸30元的出入,這給一些驗質人員帶來不小的灰色收入空間,也會使廢鋼質量更容易波動,影響后續的冶煉生產。
  “3年前剛剛接到這個課題時,我就想,能不能通過圖像識別或者其他非人為手段,解決廢鋼驗質的痛點問題?!蓖醣<t說,通過分析、篩選,該公司最終確定了通過圖像識別和人工智能解決這一問題的思路。該系統通過多角度多次拍照,用幾十萬張照片最終達到極高的判定準確度。通過1年多與人工驗質進行對比,該系統的判定終于與人工一致。
  然而,建立一個可用、方便、可以為企業節省成本的系統,并非易事。據介紹,廢鋼照片的拍攝質量和攝像頭與廢鋼的距離、角度關系密切,近大遠小的問題就需要特定的算法解決;經過摸索,車的??课恢脤z像頭的觀察結果非常敏感,雖然現在看來結論很簡單,但是要解決這些問題,需要經過大量的產業知識積累和計算機建模過程,特別是獲得真實數據的難度很大。同時,人工智能需要大量數據和時間進行自學習?!斑@些都是技術上的困難和最終做成系統的成本?!蓖醣<t表示。
  不僅如此,由于系統能夠規避人工操作帶來的波動和作弊的可能性,在推廣初期,系統遭到很多廢鋼供應商的抵制?!暗?,某鋼企用戶的相關負責人非常支持我們,讓我們頂住。我們也做了大量工作,一段時間以后,供應商們也逐漸意識到,有了這一系統后,驗質公平公正,再也不必偷偷摸摸?!?/div>
  2019年7月份,北京同創信通科技有限公司獲得“廢鋼智能檢測系統V1.0”國家版權局計算機軟件著作權登記證書。
  02有先發優勢 融入產業血液
  “有大量的數據和產業人員參與做支撐,是我們公司廢鋼智能檢測系統V1.0的優勢?!蓖醣<t介紹,研發至今,該系統已經積累了大量企業數據,為河鋼石鋼搭建的系統已經進入驗收階段,與三鋼集團已簽訂合同,常州東方特鋼已簽合同并付預付款……“數十家企業數據以及幾十萬張的圖片,可以大大確保系統判別的水平?!睋私?,該系統判斷廢鋼類型和分級的判別準確率在95%,特別是對重型廢鋼的分級精度可達2毫米。
  “該項目避免了人工扣雜的主觀性,將大大降低現場員工勞動強度,改善石鋼員工的工作環境,提高現場工作效率,相信這一系統在精細化管理方面一定能為我們創造巨大的經濟效益?!焙愉撌撓嚓P負責人介紹,該系統于今年6月17日~21日在石鋼通過了壓力測試,自動拍照率為99%,廢鋼等級智能識別判定準確率超過90%,并自動生成廢鋼等級判定報告。
  另據了解,該系統的主要研發團隊成員大約有30人,主要是IT人員和業務人員?!爸皇荌T人員的話,這個系統是做不成的?!蓖醣<t感慨說,產業信息化智能化改造,產業人員參與是基本條件。在該系統的研發團隊中,不乏資深廢鋼驗質師和廢鋼標準制定者。
  據該公司調研顯示,很多競爭系統目前已經處于半停滯狀態,原因就在于只靠資金投入和算法優化,而沒有行業知識,這樣構建起來的系統,無法很好地適應企業生產實際、嵌入企業的工作流程。
  03獲鋼協認可 堅守原創價值
  據了解,2020年11月份,中國鋼鐵工業協會組織包括北京科技大學原校長徐金梧等在內的相關專家,組成專家組,對這一方法進行鑒定。專家組高度評價這一成果:“首創了廢鋼等級智能檢測算法技術,開發了全自動無人化廢鋼等級智能檢測系統與成套設備,徹底取代了人工驗質。該技術成果整體達到國際先進水平,其中廢鋼等級識別準確率達到國際領先水平?!?/div>
  同時,鑒定證書肯定了這一成果的3個主要創新點:一是開發了基于機器視覺和深度學習的全自動無人化廢鋼智能檢測系統,首次實現了廢鋼驗收全流程的無人化廢鋼等級智能識別與自動驗判;二是研發了基于掃描路徑最優化的攝像機角度自適應調整算法,實現了廢鋼圖像的高效精確分類;三是基于歷史數據庫,開發出智能識別廢鋼等級的多維度卷積神經網絡模型和收儲中的廢鋼分類檢測系統,實現廢鋼物資自動扣雜功能,提高廢鋼等級判定的科學性。今年5月份,中國鋼鐵工業協會、中國金屬學會冶金科學技術獎評出獲獎項目115項,其中,由北京建龍重工集團、山西建龍實業公司和北京同創信通科技公司完成的“基于機器視覺的廢鋼等級智能識別技術及應用”獲得二等獎。
  “從原理上講,建立廢鋼檢測系統比較簡單,就是通過廢鋼智能檢測系統自動判別廢鋼等級。也因此,不同方面的企業嗅到這一商機,市場上出現了一些模仿品。由于前面提到的原因,資本在沒有專利許可且技術還不成熟的情況下,涌入這一領域,給廢鋼檢測和鋼企客戶實用都帶來了一定的負面影響?!蓖醣<t表示了他的擔憂。
  王保紅表示,很多做法已經讓用戶產生困惑。比如,基于人工智能、自學習等的通常經驗,再加上一些硬件投入,正常的實施周期至少需要6個月。而一些公司要價很低甚至免費,稱短時間內就可以使系統功能正常,就有擾亂市場之嫌。
  “近兩年內興起的類廢鋼視覺智能識別系統的原理都雷同,在技術方面,各家多多少少做了一些相應的調整?!蓖醣<t表示,“但是,我們已經就這種方法申請了發明專利?!睋私?,2019年10月上旬,該公司申請相關專利。2021年4月~5月份,該公司《一種建立廢鋼等級劃分神經網絡模型方法》(專利號201910958076.8)《一種收儲中的廢鋼等級分類檢測方法》(專利號201910958076.9)相繼獲得專利證書?!翱梢钥隙ǖ卣f,已經拿到國內這一方法專利證書的,只有我們公司?!蓖醣<t表示。
  據了解,目前,該公司搜集了國內10多家類似系統的證據,大體上都是通過在料場安裝攝像頭來采集圖片,并用圖像識別技術和人工智能、神經網絡的方法來讓系統進行學習,根據定義的廢鋼類別,以達到自動識別的目的。
  “鑒于我們已經申請了這一方法的專利,嚴格來說,只要采用這種方法,就需要向我們支付一定的知識產權費用,否則就是侵權行為?!蓖醣<t嚴肅地說,“要尊重原創,更要按照市場規矩做事情?,F在,市場上確實有這樣的情況,也提醒廣大的鋼廠消費者,不要被這些所謂的現象所迷惑。昨天,我們已經委托事務所,向其中的兩家公司發出律師函。當然,我們還是希望有可能的話,大家共同尋找合作機會,把客戶服務好,為行業貢獻積極力量?!?/div>
  談及該公司自主研發的系統,王保紅自信地說:“目前,我們的系統已經開始了又一輪的技術儲備,全部完成后,可以對廢鋼產品進行更多維度的判別,判別精度還可以進一步提高,保守估計可以在目前的基礎上再為企業節省40%的成本?!?/div>

來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網

編輯:張雨恬

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