L'Advanced Manufacturing Research Centre

L'Advanced Manufacturing Research Centre (AMRC) a cherché à mettre au point un système d'inspection visuelle optimisé par l'IA, capable de détecter plus rapidement les pièces défectueuses tout en réduisant les déchets.

Il a déployé le logiciel IBM Maximo Visual Inspection sur un serveur Power Systems AC922 à haute performance dans son installation de démonstration, la Factory 2050. Une solution FlashSystem augmente encore la vitesse de traitement et l'efficacité du stockage.

L'AMRC contribue à révolutionner ce secteur au Royaume-Uni. À l'intérieur de ses installations ultramodernes et vitrées baptisées Factory 2050 à Sheffield, le centre développe des solutions numériques qui font appel à l'IA, à l'internet des objets (IoT), à la robotique et à d'autres technologies émergentes, le tout dans le but de solutionner des problèmes de fabrication concrets. Autrefois considérées comme futuristes, ces solutions sont aujourd'hui prêtes à être déployées à grande échelle, aidant les fabricants britanniques à accroître leurs performances tout en alimentant la quatrième révolution industrielle.

« La philosophie de l'AMRC est de renforcer la compétitivité du Royaume-Uni dans le secteur mondial de la fabrication », explique Tom Hodgson, responsable sectoriel de l'inspection et de l'intelligence artificielle au sein de l'AMRC. « Nous nous inspirons des idées qui émergent des universités, où elles ont été développées sous forme de prototypes. Puis, avec nos entreprises partenaires, nous menons des projets de recherche pour intégrer ces technologies dans des environnements de production. »

Également connue sous le nom d'Industrie 4.0, cette nouvelle ère d'innovation technologique s'appuie sur les progrès réalisés lors de la précédente révolution numérique en introduisant des systèmes dynamiques, interconnectés et intelligents qui promettent de transformer et d'optimiser davantage les chaînes de valeur dans tous les secteurs d'activité. Cette ère exige également une puissance de traitement et une capacité de stockage sans précédent.

L'AMRC est l'un des sept centres Catapult de fabrication à haute valeur ajoutée (HVM) du pays qui contribuent à faire émerger l'industrie 4.0. Lancée en 2011 par UK Innovate pour revitaliser les secteurs de fabrication du pays, l'initiative HVM Catapult réunit des chercheurs et des entreprises de toutes tailles pour mettre au point des solutions et, à terme, stimuler les marchés mondiaux.

« En tant que membre de l'équipe Catapult, nous avons l'obligation de faire la démonstration des techniques, outils et technologies de pointe aux entreprises britanniques », explique M. Hodgson. L'AMRC étudie et développe en profondeur les technologies émergentes, sans parti pris pour les différents fournisseurs de technologies de l'information. Il présente ensuite un grand nombre de solutions avancées à la Factory 2050, la première installation du pays consacrée aux technologies d'assemblage, de fabrication de composants et de machinerie reconfigurables et assistées numériquement.

L'un des projets de développement de l'AMRC concerne l'automatisation des processus manuels utilisés pour détecter les défauts dans les composants structurels fabriqués, en particulier dans les industries à sécurité critique telles que l'aérospatiale et la défense. Traditionnellement, les ouvriers inspectent les pièces à l'aide de faisceaux lumineux et d'autres méthodes exigeant une forte main-d'œuvre. Un système d'inspection visuelle automatisé et intelligent pourrait permettre une détection plus rapide des pièces défectueuses à grande échelle, ce qui se traduirait par une réduction des défauts, des déchets et des coûts.

L'équipe chargée du projet avait besoin d'un logiciel de reconnaissance visuelle et machine learning pour créer des modèles précis de classification d'images et de détection de défauts. Les chercheurs ont établi un ensemble de données en capturant et en étiquetant des milliers d'images à haute densité de composants prises sous plusieurs angles dans des environnements classiques, qu'ils ont ensuite utilisées pour tester différents produits de reconnaissance visuelle disponibles sur le marché. Cependant, cette approche classique du traitement d'images ne répondait pas de manière adéquate aux besoins des chercheurs pour leurs travaux avant-gardistes. « Toutes sortes d'éléments peuvent avoir un effet considérable sur les algorithmes classiques de vision informatisée, tels que l'éclairage, l'emplacement du produit dans l'entrepôt, et dans quel entrepôt ou usine », explique Sean Wilson, responsable technique chargé de l'IA au sein de l'AMRC. « Il faut parfois des semaines pour adapter une solution aux caractéristiques particulières d'un dysfonctionnement. Mais qu'en est-il des nouveaux composants ou types de défaillances ? Ces solutions ne s'adaptent pas bien à d'autres situations. »

L'infrastructure classique de l'AMRC, qui comprend des serveurs basés sur des processeurs dans un bâtiment indépendant avec une connexion réseau de 1 Go/s à la Factory 2050, a également entravé les progrès de l'équipe. L'infrastructure n'était pas en mesure de traiter rapidement les énormes fichiers d'images générés par l'équipe, qui totalisaient environ 20 Go pour chaque composant. En outre, de nombreuses entreprises clientes du centre sont soumises à des réglementations industrielles qui exigent que les images d'inspection soient archivées et sécurisées pendant plusieurs années. La capacité de stockage existante du centre n'a pas été adaptée pour répondre à ce besoin.

Avec une infrastructure moderne, agile et sécurisée en place pour analyser les images de travail, l'équipe peut poursuivre son projet d'inspection visuelle, notamment en continuant à entraîner et à valider rapidement les modèles. La nouvelle solution offre des vitesses de transfert de 5 Go/s, contre 70 Mo/s pour l'infrastructure sur site située dans un autre bâtiment. « En matière de recherche, nous devons être aussi rapides et efficaces que possible », explique M. Wilson. « Maintenant, avec le stockage FlashSystem relié à notre serveur AC922, nous pouvons télécharger et traiter les images immédiatement grâce au débit extrêmement rapide dont nous disposons. »

Les chercheurs mettront au point un système d'inspection visuelle normalisé, comprenant une solution d'imagerie robotisée, pour les prothèses articulaires du genou. Toutefois, le système aura des applications intersectorielles. « L'objectif principal qui sous-tend ce projet est de montrer comment les entreprises peuvent mettre en œuvre efficacement de telles technologies et quelles sont les difficultés qu'elles peuvent rencontrer », explique M. Edge. En définitive, le nouveau système pourrait aider divers fabricants à améliorer la qualité de leurs produits, à accroître la productivité de leurs ateliers et à réduire leurs déchets à moindre coût.

Outre ce projet, l'équipe de l'AMRC peut utiliser son serveur IBM et sa solution de stockage sur site pour aider les fabricants dans d'autres initiatives basées sur l'IA. La possibilité d'offrir des capacités de serveur et de stockage IBM sur site est particulièrement appréciée par les clients qui possèdent des données sensibles. « Grâce à IBM, nous avons pu installer un serveur d'IA et un système de stockage de pointe dans un espace minuscule à l'intérieur du bâti de notre usine », explique M. Wilson. « Le fait que nous disposions désormais de ces capacités sur site fournies par IBM signifie que nos clients peuvent commencer à innover dans des domaines tels que l'IA et le Big Data, tout en étant assurés que leurs données sont sécurisées. »

L'équipe peut également mieux remplir sa mission, qui est d'aider les petites et moyennes entreprises à innover tout au long du cycle de vie de la fabrication. Récemment, une startup a fait part à l'équipe de Wilson de son idée de solution basée sur l'IA. En utilisant le logiciel IBM Maximo Visual Inspection exécuté sur l'infrastructure IBM, les chercheurs ont réalisé avec succès une solution POC pour le client en seulement cinq jours. Sean Wilson note que sans la solution IBM, l'équipe aurait eu besoin de cinq jours pour simplement étiqueter les ensembles de données.

L'équipe de l'AMRC est plus enthousiaste que jamais quant à son action avant-guardiste des innovations de l'industrie 4.0. « La Factory 2050 est en fait une exploitation à ciel ouvert », explique M. Wilson. « C'est passionnant de pouvoir se tenir dans notre salle d'exposition et de dire à une entreprise que [cette innovation] ne fait pas partie de l'avenir. Mais du présent. C'est quelque chose qu'ils peuvent concrètement intégrer dans leurs usines et dans leurs processus ».

Fondée en 2001, l'AMRC (lien externe à ibm.com) mène des recherches poussées dans le monde entier sur les techniques d'usinage, de fabrication et les matériaux avancés. Il rassemble plus de 600 chercheurs et ingénieurs du monde entier afin de stimuler le développement de techniques et technologies de fabrication à haute valeur ajoutée. L'AMRC fait partie du groupe AMRC, qui promeut la recherche collaborative, axée sur l'industrie, impliquant des universités, des académies et des entreprises.