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クッキー工場の画像検知システム導入事例/AIで一貫した「焼き加減」を

2020/10/03

Cookie_factory_case_studey_1649x920国内には人工知能(AI)によって生産ラインが自動化され、驚くほどスマートに食料品を調理・加工している工場があり、クッキーのような加工食品に関しても大量生産・供給をサポートできる段階にきています。

 

あるクッキー製造工場(A社)では、クッキーの焼き上がりをAIで全て確認したうえで梱包出荷を行い、顧客への高品質な製品を供給しています。質の高い焼成(原料の分解、硬度の増強、色調の調整など、原料や半製品を加熱すること)を継続するためには、オーブンの温度を常時一定に保つこと必要ですが、様々な種類のクッキーを多数同時に焼く場合、これが困難になります。従来は、検査担当者が目視検査で焼き加減を確認し、技能と経験に基づいてオーブンの温度を調整していましたが、作業者の技量・経験則が皆一様とは限らず、各人による主観的な判断が行われていました。

 

一方、AIは客観的、論理的な検査が可能で、個体差もないため、全てのクッキーを均一かつ適切に検査し、自動的にオーブンの温度を制御できます。生産規模が増加の一途をたどる状況においても、検査担当者の知能・経験に頼ったままでは顧客の需要に対応するのには限界がありますが、AIを用いることで効率的な製品ラインを迅速に開発し、顧客の需要に応じて生産量を随時、拡大できます。

システムの導入要件

製品ラインは検査中にも遅延なくフルスピードで稼働することが想定されており、AIの導入は不可欠です。そこで、システムの導入要件には、AIモデル・サーバー・コンピュータに関する5つの要件がありました。

①事前学習済みAIモデル

AI駆動の品質管理システムを構築するため、綿密に設計されたニューラルネットワークに基づいて生成されたモデルを使用します。

 

②AIモデルのトレーニングサーバー

生産ラインからビデオをキャプチャ(保存)し、画像のデータセットを収集するために必要になります。このサーバーがGPUとCPUの処理能力を活用して、エッジAIシステム全体を管理します。

 

③トレーニングサーバーのモデル管理ソフトウェア

AIモデルは、このソフトウェアによって推論システムにデプロイされます。ただし、実際の生産ラインでの検知精度の向上には現場でのトレーニングが必要になります。

 

④ファンレスAI推論コンピュータ

生産ラインで小麦粉や粉塵の被害を受けないようファンレス設計で、既存のレガシー機器と統合できるように、小型のフォームファクタを備えたAI推論コンピュータが必要になります。

 

⑤マルチI/Oインターフェース

AI推論コンピュータが、カメラから取得した映像のメタデータを中央管理セクターに送信するために必要になります。

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システムの詳細

Advantechはシステムの導入要件を満たし、莫大なデータセット(プログラムで処理されるデータの集合体)を収集して様々なAIモデルをトレーニングするために、サーバータワーシャーシ「HPC-7000」にサーバーボード「ASMB-81」を統合し、さらにNVIDIAのRTXグラフィックカードを組込みむことで強力なトレーニングサーバーを完成させました。

サンプル

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HPC-7000

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ASMB-81

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NVIDIA グラフィックカード

(サンプル)

NVIDIA RTXグラフィックボードの詳細はこちら

Advantechは、NVIDIAの多数のプラットフォームをサポートしており、さらにリモートデバイス管理機能を備えた産業用AIシステムを提供しています。

 

*AdvantechはNVIDIAパートナーネットワーク (NPN)の「Elite Partner」です。

 

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NVIDIA パートナーネットワーク (NPN)に関する詳細はこちら

 

このエッジサーバーシステムからデータを収集し、データのラベル付け前に画像のプリプロセス(前処理)を実行することで、生産ラインのAIモデルを生成します。このプロセスは新規のデータを入手次第、モデルをすばやく再トレーニングし、解析精度を高めます。

 

AdvantechのエッジAI推論システムコンピュータ「MIC-720AI」にはちょうど良い焼き加減を徹底するために、焼き上がり加減を測定するAIモデルが組込まれています。これにより、クッキーの高精度なリアルタイム検査を実行し、エリア全体のカメラからビデオ/画像データをキャプチャ、焼き上がりの品質を自動的に検査して「OK/NGリスト」に分類できます。

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MIC_720AI

 

「NGリスト」のクッキーには、検査担当の注意を引くため印が付けられ、ディスプレイモニターに表示されます。これにより、オーブンの温度は必要に応じて調整され、NG製品の画像とログデータを記録され、管理システムに送信、評価されます。この最新のエッジAIシステムにより、A社の工場は優れた効率と一貫した高品質のクッキー生産を実現しました。

まとめ/採用製品
  • 高性能コンピューティングトレーニングサーバーからコンパクトエッジAIシステムまで取り揃えた充実のラインアップ
  • 容易なカスタマイズが可能で、AIコンピューティングとデータセットストレージ間のバランスの保持する高性能なIPC(産業用コンピュータ)
  • 高効率、高品質、高耐久性を備えた産業用ファンレスエッジAIシステム

 

MIC-720AI
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  • NVIDIA®Jetson™Tegra X2 256 CUDAコアを搭載したAI推論システム
  • ファンレスでコンパクトな設計
  • NVIDIAJetson®Tegra X2をサポート
  • 2X USB 3.0ポート、1X 内部USB 2.0
  • 1X IEEE 802.3af POEポート
  • Linux OS&BSP(ボードサポートパッケージ)
  • 深層学習のトレーニング済みモデルをサポート
  • 幅広い動作温度

 

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HPC-7000
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  • EATX / ATX / MicroATXマザーボード用サーバータワーシャーシ
  • デュアルプロセッサを搭載したEATX / ATX / MicroATXマザーボードをサポート
  • 3X 内蔵3.5インチHDDベイ& 1X スリムなODDドライブベイ
  • デュアルフロントのUSB 3.0ポートをサポート
  • システムファンの簡単なメンテナンス設計

 

 

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  • Intel Xeon®スケーラブルプロセッサを搭載したATXサーバーボード、対応ソケット LGA 3647-P0I
  • 6 X DDR4、5X  PCIe x8 or 2X  PCIe x16、1X PCIe x8、8X SATA3、6X USB3.0、デュアル 10GbE(帯域幅)
  • IPMI対応サーバー
  • Intel® X557-AT2 デュアル10GbEポート
  • DDR4 2666 MHz RDIMM、最大192 GB(6 X DIMM)
  • 5X PCIe x8または2X PCIe x16 & 1X PCIe x8
  • 8X SATA3 & 1X M.2コネクタ(SATA / PCIe互換)
  • 0〜60°Cの動作温度範囲

 

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MIC-720AIのI/O、外観

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HPC-7000のI/O、外観
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ASMB-815IのI/O、外観
ASMB-815_Front_O_1200x932クリックして拡大 ASMB-815_Front_1272x197クリックして拡大

Advantechは、エッジサーバー・AI推論システム・組込みコンピュータを統合し、様々なエッジAIコンピューティングの要件を満たす高品質なエンド・ツー・エンド(E2E)ソリューションを提供しています。今回ご紹介したクッキー工場のように、AI駆動コンピュータを活用したスマート工場の成功事例があり、今後もAIおよび組込みコンピュータの知見とノウハウを活用して、お客様の課題解決をサポートしていきます。

 

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AINaviは、AI欠陥検査ツールと独立したAIトレーニングソフトウェアを含む、Advantechのディープラーニングベースの画像分析ソフトウェアです。複数の製品ラインおよび欠陥アプリケーションでの検査をサポートします。様々なトレーニングモデルが組み込まれているため、ユーザーは自社の画像を取り込み、AI分析をトレーニングできます。


NVIDIA GPU搭載の産業用コンピューター

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NVIDIA®製GPUを活用した産業用AI x IoTソリューション

NVIDIA®Jetson™、Quadro®、Teslaなどのプラットフォームと互換性を持つAI推論コンピュータ、AI推論サーバーを多数ラインナップ。産業用設計で過酷な動作環境に対応します。

 

詳細はこちら

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NVIDIA Jetson Xavier NX搭載の産業用エッジAIコンピューター

2020年5月、AdvantechはNVIDIA®Jetson Xavier™NXを採用した、コンパクトで低消費電力な産業用コンピューター「MIC-710AIX」および「MIC-710IVX」を発表しました。

 

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