공장에서 결함을 찾는 인공지능 카메라

AI-powered Cameras in Factories to Find Defects

제조과정에서 1달러 당 낭비가 차지하는 비율이 20~35 센트나 된다고 한다. 그 낭비는 공장에서 비효율적으로 운영되는 프로세스, 리턴, 실수, 추가 실험, 트러블 과 비합리적인 엔지니어링 시간의 총합체이다. Instrumental은 공정에서 이러한 낭비의 근원이 되는 결함을 찾아내기 위해 인공지능으로 무장된 카메라 Instrumental를 개발했다고 한다.


Instrumental의 어떻게 시작되었습니까?
저는 기계공학을 전공한 메카니컬 엔지니어입니다. 저는 Apple에서 제품 설계 엔지니어로서 iPod의 부품과 프로세스를 설계했습니다. 저는 첫 번째 Apple Watch의 제품 설계 리더로 있었는데, 이것은 매우 독특한 역할이었습니다. 한편 프로토 타입 제작 과정에서 문제를 발견하고 수정하는 과정에서 엔지니어들로 구성된 큰 팀을 이끌고 있었습니다. 또한, 저는 저희가 제품에 관해 발견한 문제와, 제품의 상태 및 완성도에 대해 고위 간부들에게 보고하는 역할을 했습니다. 이러한 유리한 위치에서, ‘하극상’이 일어나는 것을 볼 수 있었습니다. 곧, 제품 생산 과정에서의 ‘작은 문제’가 제품 출시의 시점에서 제품은 물론 프로그램의 성과까지도 좌우하는 일이 벌어지곤 했습니다. 이러한 작은 문제는 사업에 큰 영향을 주었지만, 저희에게는 이러한 문제를 신속하게 찾아서 해결할 수 있는 적합한 툴이 없었기 때문에, 저는 Apple을 떠나서 툴을 개발하였고, 그것이 Instrumental이 된 것입니다.


Instrumental은 어떤 문제를 해결합니까?
Instrumental은 제조과정에서 코스트 1달러 당 20~35 센트를 차지하는 낭비를 제거하기 위해 노력하고 있습니다. 그 낭비는 많은 공장에서 엔지니어들이 문제 해결에 필요한 장비가 부족해 비 효율적인 프로세스, 리턴, 실수, 추가 실험, 트러블과 비합리적인 엔지니어링 시간에 의해 발생됩니다. 저희는 그러한 문제해결을 위해 포괄적인 솔루션을 구축하고 있습니다. 현재, 저희의 고객들은 제조에서의 품질 보증을 원하기 때문에 Instrumental 소프트웨어를 구입합니다. 제품개발 과정에서 그들은 Instrumental을 사용하여 당사가 몰랐던 새로운 문제를 발견하여 이를 영구적으로 개선할 수 있습니다. 생산 단계에서는 Instrumental을 사용하여 실시간으로 문제가 있는 유닛에 개입할 수 있으며, 반복적인 오류 모드와 담당자 변경 또는 프로세스나 상위 컴포넌트의 사소한 것처럼 보이는 변동으로 인해 발생하는 새로운 오류 모드 등 모든 것을 감시할 수 있습니다. 우리는 고객이 기존 프로세스에서 문제를 먼저 식별하여 재작업하는 비용을 절감하며, 반품 및 브랜드 격하를 초래하는 품질 하락을 방지하게 합니다. 우리의 고객은 Instrumental 소프트웨어를 사용함으로써, 구축한 모든 유닛에서 낭비와 비용을 절약하게 됩니다.


Instrumental의 제품은 기존의 비전 시스템과 어떻게 다른가요?
현재까지 일반적인 비전 시스템은 제조 라인에 배치되어 아주 특정한 작업만을 수행합니다. 즉, 스펙에 대해 특정 간격을 측정하고, 포지셔닝을 위해 로봇의 기점을 확인하고, 부품의 존재 여부를 확인합니다. 이들은 어떠한 규칙에 기반하고 있어, 찾아야 하는 모든 것은 사전에 생각되어 지고 프로그램 되어 있어야 합니다.


Instrumental은 기존의 비전 시스템과 다른 점은 다음과 같습니다.


1. Instrumental에는 카메라가 포함되어 있지만 실제로는 카메라에 의존하지 않습니다. 이미지와 고객을 위해 대규모의 추적 가능한 데이터베이스를 구축하는 것이 전부입니다. 고객이Instrumental을 구입하면, 카메라와 소프트웨어만을 얻는 것이 아니라 장애 분석, 결함 감지, 위험 평가 분석용으로 설계된 유저 인터페이스가 있는 웹 기반 백엔드 시스템을 통째로 받게 됩니다. 이 데이터 레코드는 엔지니어가 시간을 역추적하여 특정 유닛에서 어떠한 일이 발생했는지를 확인하거나, 수십 개의 유닛을 분해하지 않고 동일한 근본 원인을 가진 유닛의 집합을 식별 할 수 있습니다. 엔지니어는 자신의 유닛을 볼 수 있으므로, 손쉽게 개발을 진행 할 수 있는 데이터를 보유하게 됩니다. 데이터 수집능력은 생산 시 다수의 위치를 캡처할 때 더욱 증대됩니다. Instrumental의 평균적인 배치는 약 5곳의 검사 위치에 설치합입니다.


2. Instrumental은 일반화된 검사 시스템입니다. Instrumental의 알고리즘은 이전에 볼 수 없었던 결함도 식별할 수 있기 때문에, 고객은 찾는 결함대상에 대해 정확히 알 필요가 없습니다. 알고리즘은 기계 학습 방법을 사용하여 자체적으로 프로그래밍하며 무엇이 ‘정상’인지 인식한 다음, 비정상 유닛이 발견되면 이를 식별하고 알려줍니다. 엔지니어는 알고리즘을 사용하여 생산 시 실시간으로 실행되는 지속적인 테스트를 설정하여, 알려진 결함과 예상치 못한 결함을 모두 차단합니다. Instrumental은 일반화되어 있기 때문에 기존의 비전 시스템보다 라인의 다른 위치에 설치하는 경우가 많습니다. 일반적으로 조립라인의 주요 공정에 배치합니다.





Instrumental을 사용하는 사람은 누구입니까?
Instrumental의 고객은 설계결정권을 소유하고 궁극적으로 제품을 판매할 때 품질보증을 책임지는 브랜드들입니다. 우리는 전자, 의료, 차량 산업에서, (항상은 아니지만) 일반적으로 단위당 50달러 이상의 가치있는 제품을 생산하는 산업 리더들입니다. Motorola Mobility는 2018년 초부터 Instrumental을 사용해 왔으며 이 기술을 모든 스마트폰 개발 라인에 적용했습니다. 품질이 핵심 요소인 고부가가치 브랜드를 가진 Fortune 500대 기업과, 안전이 주요 모티베이터인 중소기업이 고객입니다.


Instrumental의 기술이 고객에게 어떤 영향을 미쳤는지에 대한 이야기를 들려주십시오.
Instrumental은 ‘개발’과 ‘생산’을 모두 지원하므로 각각 하나씩 말씀 드리겠습니다.

개발의 목적은 가능한 한 빨리 문제를 찾아서 수정하는 것이며, 이렇게 하는 것이 궁극적으로 낭비에서 벗어나는 일입니다. Motorola Mobility에서 팀의 메카니컬 엔지니어 중 한 명은 Instrumental 소프트웨어를 사용하여 며칠 동안 빌드를 확인했습니다. 이것은 중국에서 빌드가 진행 중이더라도 그가 시카고에 남아 있었을 때 이루어진 일입니다. 그는 라인의 끝에서 후면을 향한 카메라와 관련된 화장품 사양에 실패한 유닛을 보고 더 자세한 정보를 얻기 위해 Instrumental 웹 애플리케이션을 사용하여 찾았습니다. 그는 즉시 카메라 트림 고리가 동심원 문제를 야기시켜, 움직여야하는 정도보다 훨씬 더 많이 움직이는 것을 보았습니다. 이는 부품 자체에 대한 설계의 문제가 있는 경우에만 발생할 수 있습니다. 엔지니어는 즉시 자신의 팀과 공급 업체에게 사진 묶음을 보냈고, 복제 도구를 자르기 전에 신속하게 설계 문제를 확인하고 수정할 수 있었습니다. 엔지니어는 우리에게, 이러한 종류의 가시성을 사용함으로 이 ‘한 가지’ 문제에 들어가게 될 수백 시간의 시간을 절약 할 수 있다고 말했습니다. 그는 거의 매일 Instrumental의 제품을 사용하는 파워 유저입니다.

생산 과정에서, 목적은 최대의 이윤을 창출할 수 있는 프로세스를 가지는 동시에 제품 품질롤 고객 만족도를 높게 유지하는 것입니다. Instrumental이 제공하는 이점 중 하나는 우리가 본 적이 없는 문제를 식별할 수 있다는 것입니다. 올해 초, Instrumental의 알고리즘은 이미 몇 달 동안 사용해온 생산 라인에서 이상을 발견했습니다. 기능 테스트에서 중단되지 않은 주요 기능 구성 요소에 심각한 손상이 발견되었지만, 현장의 성능 문제가 발생할 가능성이 큽니다. Instrumental은 그것을 발견했지만, 영향을 받은 유닛은 공장을 떠나기 전에 정지되었으며 현재 지속성 테스트가 이 문제를 상시 조사합니다. 또 다른 경우 Instrumental은 거의 100개의 작은 컴포넌트로 구성된 의료 기기를 검사하고 있으며, 팀에서 인식하지 못한 새로운 결함을 정기적으로 확인하여 이제는 제거할 수 있습니다.


전원을 켜고 가공되는 데까지 얼마나 걸리나요?
우리는 고객의 입장에 있었기 때문에, Instrumental을 믿을 수 없을 만큼 로 리프트로 설계했습니다. 우리는 완전한 독립실행형 시스템이므로 시작하기 위해서 아무런 복잡한 통합이 필요하지 않으며 단지 파워와 이더넷 라인만 있으면 됩니다. 고객이 구매하기로 결정하면 우리는 바로 몇 주 후에 나타나 장비를 설치하고, 보정하고, 시작합니다. 우리 고객은 일반적으로 유닛을 받는 당일부터 라인에서 가치를 보기 시작하고 정상적 개발 인풋 (수십 또는 수백 유닛)의 일주일 이내에 실시간 인터셉트 테스트를 설정합니다. 우리는 다른 나라에서도 일을 해왔지만 우리 배포의 90%는 중국에 있습니다. 우리는 저 대역폭 연결 작업과 간헐적인 인터넷 중단 문제를 완벽하게 처리하는 것을 포함하여 공장 인터넷에 대한 고려 사항을 잘 수행하고 있음을 자랑스럽게 생각합니다.


Motorola와의 파트너십은 회사와 기술에 어떤 영향을 미칩니까?
우리는 Motorola Mobility의 미래의 스마트폰 개발 라인을 지원하기 위해 그들과 제휴하게 된 것을 대단히 자랑스럽게 생각합니다. Motorola는 수십 년 동안 신제품 개발 프로세스의 선구자였습니다. 사실 그곳은 ‘Six Sigma’가 개발된 곳이기도 합니다. 그리고 가전 제품의 거의 모든 사람들이 이 프로세스를 자체적으로 모방했습니다. 회사 측에서는 기술의 가치에 대한 훌륭한 공개 증거가 됩니다. 왜냐하면, 우리가 종종 이야기 할 수 없는 매우 비밀스러운 브랜드들과 일하기 때문입니다. 이 기술에 대해, 이 파트너십을 통해 이미 고객 기반에서 펼쳐온 영향력 있는 기능을 가속화 할 수 있었으며 2019년에는 더 많은 계획이 기다리고 있습니다.


Instrumental은 미래의 제조 환경에 어떻게 적합합니까?
오늘날 Instrumental의 핵심 제품은 품질 보증 시스템이지만, 고유한 데이터베이스 인프라를 통해 우리는 이미 개발을 시작한 비전 응용 프로그램 그 이상을 수행할 수 있습니다. Instrumental은 제조 과정에서 발생하는 낭비를 통합적으로 제거하는 데 매우 중점을 두고 있으며, 이미 개발 중이거나 제조 라인에 있는 자동화 시스템에 연구를 집중할 것입니다. 자동화와 두뇌의 결합은 자율성(autonomy)을 창출합니다. Instrumental은 하나의 공급 업체와의 단일 공장 현장 뿐만 아니라 전체 공급망에 이 작업을 수행하고자 합니다.


대담:Anna-Katrina Shedletsky | Instrumental社 |
출처: Manufacturing Tomorrow