Page Title Advanced Manufacturing Research Centre(AMRC) Advanced Manufacturing Research Centre
영국, 세계적 수준의 공장 지원 AI 솔루션으로 Industry 4.0 혁신 추진
돔 유리 건물

AMRC는 시각적 검사를 위한 AI 기반 제조 시스템을 통해 Industry 4.0 시대를 여는 데 도움이 됩니다. 보안이 강화된 클라우드 지원 IBM FlashSystem 스토리지가 탑재된 IBM Power System AC922 서버의 IBM Maximo Visual Inspection 소프트웨어는 이 센터가 혁신적인 아이디어를 제조 현실로 빠르게 전환하는 데 도움을 줍니다.

비즈니스 과제

AMRC(Advanced Manufacturing Research Center)는 낭비를 줄이면서 결함이 있는 부품을 더 빠르게 감지할 수 있는 AI로 강화된 시각적 검사 시스템을 개발하고자 했습니다.

혁신적 변화

AMRC는 쇼케이스 시설인 Factory 2050의 고성능 Power Systems AC922 서버에 IBM Maximo Visual Inspection 소프트웨어를 배포했습니다. FlashSystem 솔루션은 처리 속도와 스토리지 효율성을 더욱 향상시킵니다.

결과 5GB/s의 이미지 전송 속도 제공

지능형 시각적 검사 시스템의 신속한 개발 지원

모델 훈련 및 데이터 관리 간소화
IBM AI 최적화 플랫폼에서 직관적인 IBM 시각적 인식 도구 사용
개념 증명(POC) 솔루션을 제공하는 데 5일 소요
스타트업 기업이 비전을 실현할 수 있도록 지원
비즈니스 도전 스토리
지능형 검사 시스템

AMRC는 영국에서 혁명을 주도하고 있습니다. 셰필드에 위치한 유리벽으로 둘러싸인 최첨단 시설인 Factory 2050에서는 실제 제조 문제를 해결하기 위해 AI, 사물인터넷(IoT), 로봇 및 기타 신기술을 활용한 디지털 기반 솔루션을 개발하고 있습니다. 한때 미래형 솔루션으로 여겨졌던 이 솔루션은 현재 본격적인 배포 준비가 완료되어 영국 제조업체가 4차 산업혁명을 촉진하는 동시에 성능을 향상할 수 있도록 지원합니다.

AMRC의 검사 및 AI 테마 책임자인 Tom Hodgson은 “AMRC의 기본 정신은 글로벌 제조업에서 영국의 경쟁력을 유지하는 것”이라고 설명합니다. “우리는 대학에서 나온 아이디어를 프로토타입 수준까지 발전시켜 나갑니다. 그런 다음 파트너 회사와 함께 연구 프로젝트를 수행하여 이러한 기술을 생산 환경으로 전환합니다.”

Industry 4.0이라고도 불리는 이 새로운 기술 혁신의 시대는 산업 전반의 가치 사슬을 더욱 파괴하고 최적화할 수 있는 역동적이고 상호 연결된 지능형 시스템을 도입함으로써 이전 디지털 혁명의 혁신을 기반으로 합니다. 이 시대에는 전례 없는 처리 능력과 저장 용량도 필요합니다.

AMRC는 Industry 4.0의 길을 닦는 데 도움이 되는 국내 7개 HVM(High Value Manufacturing) Catapult 센터 중 하나입니다. 영국의 제조업 부문에 활력을 불어넣기 위해 2011년 영국 혁신부가 시작한 HVM Catapult 이니셔티브는 연구자들과 다양한 규모의 기업들이 모여 솔루션을 개척하고 궁극적으로 글로벌 시장을 활성화하기 위해 노력하고 있습니다.

"Catapult 팀의 일원으로서 우리의 의무는 영국 기업들에게 최첨단 기법, 도구, 기술을 선보이는 것입니다."라고 Hodgson은 말합니다. AMRC는 개별 IT 공급업체에 대한 편견 없이 최신 기술을 철저히 조사하고 개발합니다. 그런 다음 재구성 가능한 디지털 지원 조립, 부품 제조 및 가공 기술을 전담하는 국내 최초의 시설인 Factory 2050에서 다양한 고급 솔루션을 선보입니다.

AMRC의 개발 프로젝트 중 하나는 특히 항공우주 및 방위 산업과 같이 안전이 중요한 산업에서 제조된 구조 부품의 결함을 감지하는 데 사용되는 수작업 기반 프로세스를 자동화하는 것입니다. 전통적으로 공장 작업자는 광선과 기타 노동 집약적인 방법을 사용하여 부품을 검사해 왔습니다. 자동화된 지능형 시각적 검사 시스템을 사용하면 결함이 있는 부품을 대규모로 더 빠르게 감지할 수 있으므로 결함이 줄어들고 낭비가 줄어들며 비용이 절감됩니다.

프로젝트 팀은 이미지 분류 및 결함 감지를 위한 정확한 모델을 만드는 데 사용할 기계 학습 시각 인식 소프트웨어가 필요했습니다. 연구원들은 표준 설정에서 여러 각도에서 촬영한 구성 요소의 수천 개의 고밀도 이미지를 캡처하고 레이블을 지정하여 데이터 세트를 구축했으며, 이 이미지를 사용하여 시장에서 구할 수 있는 다양한 시각 인식 제품을 테스트했습니다. 그러나 이미지 처리에 대한 이러한 고전적 접근 방식은 최첨단 연구에 대한 연구자들의 요구를 충분히 충족시키지 못했습니다. "조명, 물품이 창고에서 어디에 있는지, 어느 창고 또는 공장 내에 있는지 등 모든 종류의 요소가 기존 컴퓨터 비전 알고리즘에 큰 영향을 미칠 수 있습니다."라고 AMRC의 AI 기술 책임자인 Sean Wilson은 설명합니다. “결함의 특정 기능에 대한 솔루션을 미세 조정하는 데 몇 주가 걸릴 수 있습니다. 하지만 새로운 부품이나 결함 유형은 어떨까요? 이러한 솔루션은 일반화되지 않습니다.”

AMRC의 표준 온프레미스 인프라(Factory 2050에 대한 1GB/s 네트워크 연결을 갖춘 별도 건물의 CPU 기반 서버로 구성)도 팀의 진행에 걸림돌이 되었습니다. 인프라는 팀이 생성한 각 구성 요소당 총 약 20GB에 달하는 대용량 이미지 파일을 신속하게 처리할 수 없었습니다. 또한 센터의 비즈니스 고객 중 다수는 검사 이미지를 수년 동안 안전하게 보관해야 하는 산업 규정에 따라 운영됩니다. 센터의 기존 저장 공간에는 이러한 요구 사항을 충족할 수 있는 현대화된 저장 용량이 부족했습니다.

AC922 서버에 연결된 FlashSystem 스토리지를 사용하면 엄청나게 빠른 처리량으로 이미지를 즉시 다운로드하고 처리할 수 있습니다. Sean Wilson AI 기술 책임자 Advanced Manufacturing Research Centre
혁신 스토리
AI에 최적화된 처리 및 저장

연구원들은 IBM이 자신들에게 필요한 고성능 솔루션을 제공할 수 있다는 것을 알게 되었습니다. AMRC가 Power Systems AC922 서버를 방문객들에게 시연할 수 있도록 설치한 지 얼마 지나지 않아 Wilson은 이 서버를 IBM Maximo Visual Inspection 소프트웨어를 테스트하는 데 사용하기로 결정했습니다.

"일반 카메라로 500여 장의 이미지를 빠르게 촬영하여 IBM Maximo Visual Inspection 소프트웨어에 업로드하고 검사하고자 하는 특정 구성 요소의 위치에 태그를 지정했습니다."라고 Wilson은 설명하며, 소프트웨어가 약 20분 만에 학습된 비전 모델을 생성했다고 덧붙였습니다. 이 모델의 정확도에 Wilson은 깜짝 놀랐습니다. “소프트웨어는 하나의 테스트 이미지에서 모든 물체를 정확하게 식별할 수 있었습니다. 그리고 저는 이 이미지를 색상 보정하거나 조명 또는 다른 것들에 대해 걱정할 필요가 없었습니다. 그래서 저는 우리 팀에게 이 소프트웨어와 하드웨어가 얼마나 놀라운 제품인지 보여주었습니다.”

AMRC의 머신 비전 기술 책임자인 Kieran Edge가 프로젝트를 총괄하고 있습니다. "우리는 분류 및 탐지 기능을 위해 IBM Maximo Visual Inspection 소프트웨어의 사용을 검토하기 시작했고, 곧바로 엄청난 성공을 거두었습니다."라고 그는 동의합니다.

IBM Maximo Visual Inspection 소프트웨어는 설치 및 구성, 데이터 라벨링, 모델 교육, 추론 및 배포 기능을 포함하여 컴퓨터 비전 모델을 구축하고 관리할 수 있는 직관적인 오픈 소스 프레임워크와 도구를 제공합니다. Factory 2050 현장에 위치한 Power Systems AC922 서버는 프로젝트 워크로드에 필요한 대규모 처리량을 지원하기 위해 완전히 최적화된 플랫폼을 제공합니다. 세계 최대 규모의 슈퍼컴퓨터 중 일부의 백본인 이 서버는 POWER9 CPU와 NVIDIA Tesla V100을 NVLink GPU와 결합하여 x86 기반 서버보다 최대 5.6배의 입출력(I/O) 성능을 제공합니다.

처리 속도와 스토리지 효율성을 더욱 높이기 위해 팀은 Factory 2050의 Power Systems AC922 서버와 함께 배치되고 직접 연결되는 FlashSystem 솔루션도 구현했습니다. "FlashSystem 스토리지는 우리가 생성하는 모델에 대한 학습과 반복 작업을 수행할 수 있는 능력을 크게 향상시켜줄 것입니다."라고 Wilson은 말합니다. 이 엔터프라이즈급 스토리지 솔루션은 플래시 및 NVMe(Non-Volatile Memory Express)의 성능과 IBM FlashCore 기술의 견고한 기반이 결합된 솔루션입니다.

보안을 위해 설계된 이 솔루션은 암호화 기능이 내장되어 있고 FIPS 140-2 인증을 받았습니다. 또한, IBM Spectrum Storage 기능과 잘 통합되어 클라우드에서 확장성이 뛰어난 계층형 스토리지 솔루션을 구현할 수 있어 새로운 프라이빗 및 하이브리드 클라우드 모델을 사용하여 인프라를 현대화하려는 AMRC와 그 고객들에게 또 다른 이점이 있습니다. “클라우드 솔루션은 지능형 자동화를 채택하는 데 필요한 하드웨어 투자를 제거함으로써 많은 고객의 요구 사항을 충족합니다. 데이터의 양과 특성, 빈번한 모델 개선으로 인해 하이브리드 클라우드 접근 방식이 완벽한 균형을 이룰 수 있는 경우도 있습니다."라고 Wilson은 말합니다. "AMRC에 구현된 컨테이너화된 아키텍처를 통해 우리는 고객에게 두 가지 모두를 제공할 수 있습니다."

결과 스토리
쇼룸에서 공장 현장까지

작업 이미지를 분석할 수 있는 현대적이고 민첩하며 보안이 강화된 인프라를 갖춘 이 팀은 모델을 지속적으로 빠르게 훈련하고 검증하는 등 시각적 검사 프로젝트를 진전시킬 수 있습니다. 새로운 솔루션은 다른 건물에 위치한 온프레미스 인프라가 제공하는 70MB/s의 전송 속도에 비해 5GB/s의 전송 속도를 제공합니다. Wilson은 “연구에 있어서 우리는 가능한 한 빠르고 효율적으로 진행해야 합니다.”라고 말합니다. "이제 AC922 서버에 연결된 FlashSystem 스토리지를 사용하면 엄청나게 빠른 처리량으로 이미지를 즉시 다운로드하고 처리할 수 있습니다."

연구원들은 무릎 관절 교체를 위한 로봇 이미징 솔루션을 포함한 표준화된 시각적 검사 시스템을 개발할 것입니다. 그러나 이 시스템은 산업 전반에 걸쳐 적용될 것입니다. "이 작업의 주된 목적은 기업이 이러한 기술을 효과적으로 구현하는 방법과 그 과정에서 겪을 수 있는 어려움을 보여주는 것입니다."라고 Edge는 말합니다. 궁극적으로 이 새로운 시스템은 다양한 제조업체가 제품 품질을 개선하고, 작업 현장의 생산성을 높이며, 적은 비용으로 폐기물을 줄이는 데 도움이 될 것입니다.

AMRC 팀은 이 프로젝트 외에도 온사이트 IBM 서버 및 스토리지 솔루션을 사용하여 제조업체의 다른 AI 중심 이니셔티브를 지원할 수 있습니다. 온프레미스 IBM 서버 및 스토리지 기능을 제공하는 능력은 민감한 데이터를 보유한 고객에게 특히 중요합니다. "IBM 덕분에 우리는 공장 랙 내의 작은 공간에 최첨단 AI 서버와 스토리지를 배치할 수 있었습니다."라고 Wilson은 말합니다. "이제 IBM이 제공하는 이러한 온프레미스 기능을 통해 고객은 데이터가 안전하다는 사실을 알고 안심하고 AI 및 빅데이터와 같은 분야에서 혁신을 시작할 수 있습니다."

또한 이 팀은 중소기업이 제조 라이프사이클 전반에 걸쳐 혁신을 이룰 수 있도록 지원하고자 하는 사명을 더 잘 완수할 수 있습니다. 최근 한 스타트업 회사는 AI 기반 솔루션에 대한 아이디어를 Wilson 팀과 공유했습니다. 연구원들은 IBM 인프라에서 실행되는 IBM Maximo Visual Inspection 소프트웨어를 사용하여 단 5일 만에 고객을 위한 성공적인 POC 솔루션을 완료했습니다. Wilson은 IBM 솔루션이 없었다면 팀에서 데이터세트에 레이블을 지정하는 데만 5일이 걸렸을 것이라고 말합니다.

AMRC 팀은 4.0의 최전선에서 그 어느 때보다 열정적으로 일하고 있습니다. “Factory 2050은 기본적으로 개방형 매장이라 할 수 있습니다.”라고 Wilson은 설명합니다. “쇼룸 플로어에 서서 회사들에게 [이 혁신]이 미래의 일이 아니라 현재 진행형이라고 말할 수 있다는 것은 정말 신나는 일입니다. 지금 당장 가능한 솔루션이죠. 이 솔루션은 공장과 공정에서 실제로 사용이 가능합니다."

Advanced Manufacturing Research Centre 로고
AMRC(Advanced Manufacturing Research Centre) 소개

2001년에 설립된 AMRC(ibm.com 외부 링크)는 첨단 기계 가공, 제조 및 재료에 대한 세계 최고의 연구를 수행합니다. 전 세계 600명 이상의 연구원과 엔지니어가 모여 고부가가치 제조 기술 및 기술 개발을 가속화합니다. AMRC는 대학, 학계, 기업이 참여하는 산업 중심의 공동 연구를 촉진하는 AMRC 그룹의 일부입니다.

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2019년 11월 미국에서 제작.

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