Das AMRC ist federführend bei einer Revolution in Großbritannien. In seiner gläsernen, hochmodernen Factory 2050 in Sheffield entwickelt das Zentrum digitale Lösungen, die KI, das Internet der Dinge (IoT), Roboter- und andere neue Technologien nutzen, um reale Fertigungsprobleme zu lösen. Diese Lösungen, die einst als futuristisch galten, können heute in vollem Umfang eingesetzt werden und helfen britischen Herstellern, ihre Leistung zu steigern und gleichzeitig die vierte industrielle Revolution voranzutreiben.
„Hinter dem AMRC steht der Gedanke, die Wettbewerbsfähigkeit Großbritanniens in der globalen Fertigungsindustrie sicherzustellen“, erklärt Tom Hodgson, Theme Lead, Inspection and AI, AMRC. „Wir greifen Ideen aus den Universitäten auf, wo sie bis zu einem Prototyp entwickelt wurden. Dann führen wir mit unseren Partnerunternehmen Forschungsprojekte durch, um diese Technologien in die Produktionsumgebung zu bringen.“
Diese neue Ära der technologischen Innovation, die auch unter dem Namen Industrie 4.0 bekannt ist, baut auf den Durchbrüchen der vorangegangenen digitalen Revolution auf, indem sie dynamische, vernetzte, intelligente Systeme einführt, die versprechen, die Wertschöpfungsketten in allen Branchen weiter zu verändern und zu optimieren. Diese Ära erfordert auch eine noch nie dagewesene Verarbeitungsleistung und Speicherkapazität.
Das AMRC ist eines der sieben High Value Manufacturing (HVM) Catapult-Zentren des Landes, die den Weg für die Industrie 4.0 ebnen. Die Initiative „HVM Catapult“ wurde im Jahr 2011 von UK Innovate ins Leben gerufen, um das Fertigungswesen des Landes wiederzubeleben. Sie bringt Forscher mit Unternehmen aller Größen zusammen, um Lösungen zu entwickeln und schließlich globale Märkte anzukurbeln.
„Als Teil des Catapult-Teams ist es unsere Pflicht, den britischen Unternehmen modernste Techniken, Tools und Technologien zu präsentieren“, sagt Hodgson. Das AMRC prüft und entwickelt aufkommende Technologien gründlich und ohne Voreingenommenheit für einzelne IT-Anbieter. Viele der fortschrittlichen Lösungen werden dann in der Factory 2050 vorgestellt. Dabei handelt es sich um die erste Einrichtung des Landes, die sich auf rekonfigurierbare, digital unterstützte Montage-, Komponentenfertigungs- und Bearbeitungstechnologien spezialisiert hat.
Eines der Entwicklungsprojekte des AMRC befasst sich mit der Automatisierung manueller Prozesse zur Erkennung von Fehlern oder Mängeln in gefertigten Strukturkomponenten, insbesondere in sicherheitskritischen Branchen wie der Luft- und Raumfahrt und der Verteidigung. Früher erfolgte die Inspektion der Teile manuell durch die Fabrikarbeiter, die dafür Lichtstrahlen und andere arbeitsintensive Methoden verwendeten. Ein automatisiertes, intelligentes visuelles Inspektionssystem würde eine schnellere Erkennung von fehlerhaften Teilen in großem Umfang ermöglichen, was wiederum weniger Fehler, weniger Abfall und geringere Kosten zur Folge hätte.
Das Projektteam brauchte eine Software für maschinelles Lernen im Bereich der Visual Recognition, um genaue Modelle für die Bildklassifizierung und Fehlererkennung zu erstellen. Die Forscher erstellten einen Datensatz, indem sie Tausende von hochauflösenden Bildern von Bauteilen, die aus verschiedenen Blickwinkeln in Standardeinstellungen aufgenommen worden waren, erfassten und kennzeichneten und damit verschiedene auf dem Markt erhältliche Produkte zur visuellen Erkennung testeten. Dieser klassische Ansatz der Bildverarbeitung reichte jedoch nicht aus, um die Anforderungen der Forscher für ihre bahnbrechende Arbeit zu erfüllen. „Alle möglichen Dinge können einen massiven Einfluss auf herkömmliche Computer-Vision-Algorithmen haben, wie z. B. die Beleuchtung, die Position des Gegenstands im Lager und die Position innerhalb des Lagers oder der Fabrik“, erklärt Sean Wilson, AI Technical Lead, AMRC. „Es kann Wochen dauern, eine Lösung auf die besonderen Merkmale eines Fehlers abzustimmen. Aber was ist mit neuen Komponenten oder Fehlertypen? Diese Lösungen lassen sich nicht gut verallgemeinern.“
Die Standard-Infrastruktur des AMRC, die aus CPU-basierten Servern in einem separaten Gebäude mit einer Netzwerkverbindung von 1 Gb/s zur Factory 2050 besteht, beeinträchtigte ebenfalls die Fortschritte des Teams. Die Infrastruktur war nicht in der Lage, die riesigen vom Team generierten Bilddateien zu verarbeiten, die pro Komponente insgesamt etwa 20 GB groß waren. Außerdem gelten für viele der Geschäftskunden des Zentrums Branchenvorschriften, die eine sichere Archivierung der Inspektionsbilder für mehrere Jahre vorschreiben. Dem bestehenden Speicher des Zentrums fehlte es an modernisierter Speicherkapazität, um diese Anforderungen zu erfüllen.