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컴퓨터 비전으로 제조 개선

컴퓨터 비전으로 제조 효율성과 제품 품질을 향상하는 방법을 알아보세요.

효율성은 제조업에서 필수적이며, 기업의 경쟁력 유지와 고객 만족에 직접적인 영향을 미칩니다. 생산성 향상, 비용 절감, 수익 증대를 위해 효율성은 기업 성공의 핵심 요소가 되었습니다. 끊임없이 변화하는 오늘날의 시장에서 기업은 경쟁사를 능가하고 진화하는 고객의 요구를 충족하기 위해 효율성을 향상시킬 방법을 끊임없이 모색합니다. 

제조 효율성을 높이는 중요한 방법 중 하나는 컴퓨터 비전을 사용하는 것입니다. 이 기술은 실시간 물체 감지, 세분화분류와 같은 다양한 애플리케이션과 작업을 포함하여 제품이 품질 표준을 충족하고 전체 생산 공정의 여러 단계를 최적화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 기술을 구현함으로써 제조업체는 운영 성능과 제품 신뢰성을 크게 개선하여 궁극적으로 고객 만족도와 비즈니스 성공을 높일 수 있습니다.

제조 분야의 컴퓨터 비전

제조 산업에서 기술은 항상 중요한 역할을 해왔습니다. 생산 현장의 기계부터 정교한 자동화 시스템의 개발에 이르기까지, 제조 업계는 다양한 운영을 개선하고 간소화하기 위해 끊임없이 새로운 기술을 도입해 왔습니다. 이러한 발전에도 불구하고 업계는 여전히 몇 가지 도전 과제에 직면해 있습니다. 그렇다면 인공지능(AI)은 언제 사용할 수 있을까요?

제조 공정에 AI를 통합하면 효율성을 높이고 제품 품질을 보장하며 오랜 과제를 해결할 수 있는 유망한 솔루션을 제공합니다. 컴퓨터 비전과 같은 AI 기반 기술이 어떻게 제조업의 변화를 주도할 수 있는지 살펴보세요.

제품 계산 및 추적

컴퓨터 비전은 조립 라인에서 제품을 세는 데 사용할 수 있습니다. 생산된 품목의 수를 정확하게 추적함으로써 제조업체는 생산 속도를 모니터링하고 재고를 관리하며 생산 목표가 달성되었는지 확인할 수 있습니다. 물체 계수 기능은 운영 효율성을 높이고 제조 공정 전반에 걸쳐 일관된 품질 관리를 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다.

그림 1. Ultralytics YOLOv8 조립 라인에서 상자를 세는 모델.

품목 결함 검사

비전 AI가 제조 공정을 간소화할 수 있는 또 다른 방법은 제품 결함을 감지하는 것입니다. 다음과 같은 컴퓨터 비전 모델을 Ultralytics YOLOv8 과 같은 컴퓨터 비전 모델을 사용하여 제품의 결함을 감지할 수 있습니다. 예를 들어, 제약 제조에서는 알약이 조립 라인을 따라 이동할 때 알약의 균열, 칩 또는 오염과 같은 결함을 감지하는 데 사용할 수 있습니다. 

결함이 있는 부품이 발견되면 시스템이 자동으로 대응하여 결함이 있는 품목을 제거함으로써 제품 품질을 유지하고 완벽한 제품만 계속 생산할 수 있도록 합니다. 

그림 2: 깨진 알약과 오염된 알약을 각각 95%와 99%의 정확도로 감지하는 YOLOv8 모델. 작성자 이미지.

세분화를 이용한 정밀한 표면 검사

다양한 컴퓨터 비전 모델을 세분화용으로 학습시킬 수도 있는데, 이는 제조 공정에서 정밀한 표면 검사에 특히 유용할 수 있기 때문입니다. 이 기술은 제품의 표면 영역을 세분화하여 긁힘, 찌그러짐 또는 고르지 않은 코팅과 같은 미세한 결함을 감지할 수 있습니다. 예를 들어

  • 금속 부품 제조: 자동차 또는 항공우주 산업에서는 인스턴스 분할을 사용하여 금속 부품의 표면 결함을 검사할 수 있습니다. 이 시스템은 전체 표면 영역을 분석하여 부품의 성능이나 내구성에 영향을 미칠 수 있는 아주 작은 결함도 식별할 수 있습니다.
  • 섬유 제조: 섬유 생산에서 세분화는 직물 패턴의 불일치를 감지하거나 찢어짐, 얼룩 또는 색상 변화와 같은 결함을 식별할 수 있습니다. 이를 통해 최종 제품에 고품질의 직물만 사용되도록 할 수 있습니다.
  • 전자 기기 제조: 전자 기기의 경우, 세분화를 통해 납땜 오류, 부품 누락, 정렬 불량 등의 제조 결함이 있는지 회로 기판을 검사할 수 있습니다. 이는 전자 제품의 신뢰성과 기능을 유지하는 데 도움이 됩니다.
그림 4. 인스턴스 세분화를 사용하여 강판의 결함을 예측하고 시각적으로 위치를 파악하는 데 사용되는 컴퓨터 비전 모델.

제조 분야에서 컴퓨터 비전의 이점

향상된 속도와 정확성 

컴퓨터 비전은 24시간 내내 생산 라인을 지속적으로 모니터링하여 결함을 식별하는 속도와 정확성을 크게 향상시킵니다. 불규칙한 부분을 즉시 표시하여 즉각적인 피드백과 지속적인 감독을 보장합니다.

이러한 즉각적인 피드백과 지속적인 모니터링이 가능합니다:

  • 빠른 수정 조치
  • 결함이 있는 제품이 생산 라인에 남아 있는 시간 단축
  • 결함이 있는 상품이 고객에게 전달될 위험의 실질적인 최소화

실시간 탐지는 신속한 식별 및 대응을 보장함으로써 고품질 표준을 유지하고 잠재적인 문제가 확대되는 것을 방지합니다.

인건비 및 폐기율 감소

컴퓨터 비전은 검사 프로세스를 자동화하여 수동 품질 검사의 필요성을 없애 인건비를 절감할 수 있습니다. 이러한 자동화는 필요한 인력 수를 줄일 뿐만 아니라 인적 오류를 최소화하여 제조 공정의 효율성과 정확성을 더욱 향상시킵니다.

24시간 연중무휴 운영 및 처리량 증가

컴퓨터 비전 시스템은 사람이 검사하는 것과 달리 휴식 없이도 지속적으로 작동할 수 있습니다. 이러한 기능 덕분에 품질 저하 없이 생산 라인을 연중무휴 24시간 가동할 수 있어 처리량이 증가하고 제조 리소스 활용도가 향상됩니다. 지속적인 모니터링과 즉각적인 피드백 루프를 통해 품질 표준에서 벗어나는 모든 편차를 즉시 해결하여 제품 품질을 더욱 일관되게 유지할 수 있습니다. 이는 결국 고객 만족도를 높이고 반품이나 불만을 줄이는 결과로 이어질 수 있습니다.

제조 분야에서 컴퓨터 비전이 직면한 과제

구현 비용 및 기존 시스템과의 통합 

컴퓨터 비전 시스템을 구현하려면 하드웨어, 소프트웨어, 인프라에 상당한 초기 투자가 필요하기 때문에 소규모 제조업체에는 제약이 따를 수 있습니다. 또한 새로운 AI 기반 물체 감지 시스템을 기존 제조 프로세스 및 기술과 통합하는 것은 복잡하고 시간이 많이 소요될 수 있습니다. 원활한 운영을 보장하려면 신중한 계획과 실행이 필요합니다.

운영에 필요한 교육 및 전문성

컴퓨터 비전 시스템을 운영 및 유지 관리하려면 전문 지식과 기술이 필요합니다. 인력이 최신 기술과 방법을 계속 업데이트하려면 지속적인 교육이 필요합니다. 또한 AI 시스템은 오탐 또는 미탐을 생성하여 잘못된 식별을 초래할 수 있습니다. 이러한 부정확성을 관리하는 것은 제품 품질과 운영 효율성을 유지하는 데 매우 중요합니다. 여기에는 지속적으로 모델을 개선하고, 탐지 및 분류에 대한 신뢰 임계값을 조정하고, 피드백 루프를 구현하여 오류를 최소화하고 시간이 지남에 따라 시스템의 정확도를 개선하는 것이 포함됩니다.

탐지 시스템 유지 관리 및 업데이트

탐지 시스템을 효율적으로 운영하려면 정기적인 유지 관리와 업데이트가 필수적입니다. 여기에는 소프트웨어 업데이트, 센서 재보정, 발생하는 모든 기술적 문제 해결이 포함됩니다. 해결해야 할 기술적 문제의 예로는 하드웨어 손상으로 인해 카메라가 이미지를 제대로 캡처하지 못하는 등의 센서 오작동, 시스템이 충돌하거나 잘못된 출력을 생성하는 소프트웨어 버그, 데이터 손실 또는 손상을 초래하는 데이터 전송 오류 등이 있습니다.

미래는 어떻게 될까요?

스마트 재고 관리

컴퓨터 비전은 더 스마트한 재고 관리 시스템을 가능하게 할 것입니다. 컴퓨터 비전을 사용하는 자동화된 시스템은 재고 수준을 지속적으로 모니터링하고, 불일치를 감지하며, 재고 보충 프로세스를 최적화합니다. 이를 통해 품절 및 과잉 재고 상황이 발생할 가능성을 줄여 제조업체가 최적의 재고 수준을 유지할 수 있습니다. 이를 통해 다음과 같은 상당한 이점을 얻을 수 있습니다:

  • 비용 절감: 제조업체는 재고 과잉 상황을 방지함으로써 높은 창고 보관료, 제품 구식화 위험 등 초과 재고 보관과 관련된 비용을 절감할 수 있습니다. 반면, 재고 부족을 최소화하면 재고 소진으로 인한 생산 지연과 매출 손실을 방지할 수 있습니다.
  • 운영 효율성 향상: 자동화된 재고 관리 시스템은 재고 보충 프로세스를 간소화하여 수동 개입의 필요성을 줄여줍니다. 이를 통해 전반적인 운영 효율성이 향상되고 직원들은 보다 전략적인 업무에 집중할 수 있습니다.
  • 공급업체 관계 개선: 정확한 재고 데이터를 통해 제조업체는 공급업체 관계를 보다 효과적으로 관리하여 적시에 납품을 보장하고 안정적인 공급망을 유지할 수 있습니다.
그림 5. 컴퓨터 비전 모니터링 재고 수준.

자율 조립 라인

컴퓨터 비전은 완전 자율 조립 라인을 개발하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다. 이러한 라인은 실시간 데이터를 기반으로 작업을 동적으로 조정할 수 있어 더욱 유연하고 효율적으로 운영할 수 있습니다. 예를 들어, 컴퓨터 비전 모델이 기계의 결함을 감지하면 이 데이터를 별도의 제어 시스템에 제공하여 다른 기계로 작업을 자동으로 재배치함으로써 사람의 개입 없이도 지속적인 생산 흐름을 보장할 수 있습니다. 이를 통해 다운타임 감소, 생산성 향상, 일관된 제품 품질, 운영 비용 절감 등 여러 가지 이점을 얻을 수 있습니다.

주요 내용

이 글에서는 제조업에서 효율성의 중요성과 컴퓨터 비전이 이를 크게 향상시킬 수 있는 방법에 대해 살펴봤습니다. YOLOv8 와 같은 컴퓨터 비전 모델은 다양한 작업에 유연하게 적용할 수 있어 정확도를 높이고 운영 비용을 낮추며 높은 제품 품질 표준을 일관되게 유지할 수 있기 때문에 다양한 산업 분야에서 제조 프로세스를 간소화하는 데 근본적인 역할을 할 수 있습니다. 전반적으로 컴퓨터 비전은 제조 공정의 여러 단계에서 사용할 수 있으므로 이 분야에서 다재다능하고 강력한 지원군이 될 수 있습니다.

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