中國冶金報(bào) 中國鋼鐵新聞網(wǎng)
記者 張垚
廢鋼智能檢測系統(tǒng)，是廢鋼行業(yè)大幅提升效率，進(jìn)入信息化、智能化階段的重要組成部分，能夠助力廢鋼行業(yè)和鋼鐵行業(yè)發(fā)展。國內(nèi)這一領(lǐng)域起步于2018年前后。6月22日，《中國冶金報(bào)》記者采訪了這一領(lǐng)域的探索者——北京同創(chuàng)信通科技有限公司總經(jīng)理、建龍重工智能制造研究所所長王保紅，了解目前我國廢鋼智能檢測系統(tǒng)的開發(fā)和實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀。
01為產(chǎn)業(yè)服務(wù) 堅(jiān)持自主創(chuàng)新
“2018年，我們就開始做廢鋼自動檢測和分類項(xiàng)目的可行性研究，并于同年正式開始進(jìn)入研發(fā)階段。可以說，我們是最早在國內(nèi)開展用機(jī)器視覺、人工智能對廢鋼做智能識別，并把這種方法用于實(shí)際廢鋼驗(yàn)質(zhì)的企業(yè)。”王保紅表示，研發(fā)這一系統(tǒng)的初衷就是為了減輕工人勞動強(qiáng)度，避免人為主觀因素對質(zhì)量的影響。
多年來，人工廢鋼驗(yàn)質(zhì)，一般會在車輛卸車前、中、后用肉眼或卡尺測量，對廢鋼做3次類別、等級判定，往往一個(gè)級別的差距就會導(dǎo)致每噸30元的出入，這給一些驗(yàn)質(zhì)人員帶來不小的灰色收入空間，也會使廢鋼質(zhì)量更容易波動，影響后續(xù)的冶煉生產(chǎn)。
“3年前剛剛接到這個(gè)課題時(shí)，我就想，能不能通過圖像識別或者其他非人為手段，解決廢鋼驗(yàn)質(zhì)的痛點(diǎn)問題。”王保紅說，通過分析、篩選，該公司最終確定了通過圖像識別和人工智能解決這一問題的思路。該系統(tǒng)通過多角度多次拍照，用幾十萬張照片最終達(dá)到極高的判定準(zhǔn)確度。通過1年多與人工驗(yàn)質(zhì)進(jìn)行對比，該系統(tǒng)的判定終于與人工一致。
然而，建立一個(gè)可用、方便、可以為企業(yè)節(jié)省成本的系統(tǒng)，并非易事。據(jù)介紹，廢鋼照片的拍攝質(zhì)量和攝像頭與廢鋼的距離、角度關(guān)系密切，近大遠(yuǎn)小的問題就需要特定的算法解決；經(jīng)過摸索，車的停靠位置對攝像頭的觀察結(jié)果非常敏感，雖然現(xiàn)在看來結(jié)論很簡單，但是要解決這些問題，需要經(jīng)過大量的產(chǎn)業(yè)知識積累和計(jì)算機(jī)建模過程，特別是獲得真實(shí)數(shù)據(jù)的難度很大。同時(shí)，人工智能需要大量數(shù)據(jù)和時(shí)間進(jìn)行自學(xué)習(xí)。“這些都是技術(shù)上的困難和最終做成系統(tǒng)的成本。”王保紅表示。
不僅如此，由于系統(tǒng)能夠規(guī)避人工操作帶來的波動和作弊的可能性，在推廣初期，系統(tǒng)遭到很多廢鋼供應(yīng)商的抵制。“但是，某鋼企用戶的相關(guān)負(fù)責(zé)人非常支持我們，讓我們頂住。我們也做了大量工作，一段時(shí)間以后，供應(yīng)商們也逐漸意識到，有了這一系統(tǒng)后，驗(yàn)質(zhì)公平公正，再也不必偷偷摸摸。”
2019年7月份，北京同創(chuàng)信通科技有限公司獲得“廢鋼智能檢測系統(tǒng)V1.0”國家版權(quán)局計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)登記證書。
02有先發(fā)優(yōu)勢 融入產(chǎn)業(yè)血液
“有大量的數(shù)據(jù)和產(chǎn)業(yè)人員參與做支撐，是我們公司廢鋼智能檢測系統(tǒng)V1.0的優(yōu)勢。”王保紅介紹，研發(fā)至今，該系統(tǒng)已經(jīng)積累了大量企業(yè)數(shù)據(jù)，為河鋼石鋼搭建的系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入驗(yàn)收階段，與三鋼集團(tuán)已簽訂合同，常州東方特鋼已簽合同并付預(yù)付款……“數(shù)十家企業(yè)數(shù)據(jù)以及幾十萬張的圖片，可以大大確保系統(tǒng)判別的水平。”據(jù)了解，該系統(tǒng)判斷廢鋼類型和分級的判別準(zhǔn)確率在95%，特別是對重型廢鋼的分級精度可達(dá)2毫米。
“該項(xiàng)目避免了人工扣雜的主觀性，將大大降低現(xiàn)場員工勞動強(qiáng)度，改善石鋼員工的工作環(huán)境，提高現(xiàn)場工作效率，相信這一系統(tǒng)在精細(xì)化管理方面一定能為我們創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益。”河鋼石鋼相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，該系統(tǒng)于今年6月17日~21日在石鋼通過了壓力測試，自動拍照率為99%，廢鋼等級智能識別判定準(zhǔn)確率超過90%，并自動生成廢鋼等級判定報(bào)告。
另據(jù)了解，該系統(tǒng)的主要研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員大約有30人，主要是IT人員和業(yè)務(wù)人員。“只是IT人員的話，這個(gè)系統(tǒng)是做不成的。”王保紅感慨說，產(chǎn)業(yè)信息化智能化改造，產(chǎn)業(yè)人員參與是基本條件。在該系統(tǒng)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)中，不乏資深廢鋼驗(yàn)質(zhì)師和廢鋼標(biāo)準(zhǔn)制定者。
據(jù)該公司調(diào)研顯示，很多競爭系統(tǒng)目前已經(jīng)處于半停滯狀態(tài)，原因就在于只靠資金投入和算法優(yōu)化，而沒有行業(yè)知識，這樣構(gòu)建起來的系統(tǒng)，無法很好地適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際、嵌入企業(yè)的工作流程。
03獲鋼協(xié)認(rèn)可 堅(jiān)守原創(chuàng)價(jià)值
據(jù)了解，2020年11月份，中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會組織包括北京科技大學(xué)原校長徐金梧等在內(nèi)的相關(guān)專家，組成專家組，對這一方法進(jìn)行鑒定。專家組高度評價(jià)這一成果：“首創(chuàng)了廢鋼等級智能檢測算法技術(shù)，開發(fā)了全自動無人化廢鋼等級智能檢測系統(tǒng)與成套設(shè)備，徹底取代了人工驗(yàn)質(zhì)。該技術(shù)成果整體達(dá)到國際先進(jìn)水平，其中廢鋼等級識別準(zhǔn)確率達(dá)到國際領(lǐng)先水平。”
同時(shí)，鑒定證書肯定了這一成果的3個(gè)主要創(chuàng)新點(diǎn)：一是開發(fā)了基于機(jī)器視覺和深度學(xué)習(xí)的全自動無人化廢鋼智能檢測系統(tǒng)，首次實(shí)現(xiàn)了廢鋼驗(yàn)收全流程的無人化廢鋼等級智能識別與自動驗(yàn)判；二是研發(fā)了基于掃描路徑最優(yōu)化的攝像機(jī)角度自適應(yīng)調(diào)整算法，實(shí)現(xiàn)了廢鋼圖像的高效精確分類；三是基于歷史數(shù)據(jù)庫，開發(fā)出智能識別廢鋼等級的多維度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和收儲中的廢鋼分類檢測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)廢鋼物資自動扣雜功能，提高廢鋼等級判定的科學(xué)性。今年5月份，中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會、中國金屬學(xué)會冶金科學(xué)技術(shù)獎評出獲獎項(xiàng)目115項(xiàng)，其中，由北京建龍重工集團(tuán)、山西建龍實(shí)業(yè)公司和北京同創(chuàng)信通科技公司完成的“基于機(jī)器視覺的廢鋼等級智能識別技術(shù)及應(yīng)用”獲得二等獎。
“從原理上講，建立廢鋼檢測系統(tǒng)比較簡單，就是通過廢鋼智能檢測系統(tǒng)自動判別廢鋼等級。也因此，不同方面的企業(yè)嗅到這一商機(jī)，市場上出現(xiàn)了一些模仿品。由于前面提到的原因，資本在沒有專利許可且技術(shù)還不成熟的情況下，涌入這一領(lǐng)域，給廢鋼檢測和鋼企客戶實(shí)用都帶來了一定的負(fù)面影響。”王保紅表示了他的擔(dān)憂。
王保紅表示，很多做法已經(jīng)讓用戶產(chǎn)生困惑。比如，基于人工智能、自學(xué)習(xí)等的通常經(jīng)驗(yàn)，再加上一些硬件投入，正常的實(shí)施周期至少需要6個(gè)月。而一些公司要價(jià)很低甚至免費(fèi)，稱短時(shí)間內(nèi)就可以使系統(tǒng)功能正常，就有擾亂市場之嫌。
“近兩年內(nèi)興起的類廢鋼視覺智能識別系統(tǒng)的原理都雷同，在技術(shù)方面，各家多多少少做了一些相應(yīng)的調(diào)整。”王保紅表示，“但是，我們已經(jīng)就這種方法申請了發(fā)明專利。”據(jù)了解，2019年10月上旬，該公司申請相關(guān)專利。2021年4月~5月份，該公司《一種建立廢鋼等級劃分神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型方法》（專利號201910958076.8）《一種收儲中的廢鋼等級分類檢測方法》（專利號201910958076.9）相繼獲得專利證書。“可以肯定地說，已經(jīng)拿到國內(nèi)這一方法專利證書的，只有我們公司。”王保紅表示。
據(jù)了解，目前，該公司搜集了國內(nèi)10多家類似系統(tǒng)的證據(jù)，大體上都是通過在料場安裝攝像頭來采集圖片，并用圖像識別技術(shù)和人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法來讓系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)，根據(jù)定義的廢鋼類別，以達(dá)到自動識別的目的。
“鑒于我們已經(jīng)申請了這一方法的專利，嚴(yán)格來說，只要采用這種方法，就需要向我們支付一定的知識產(chǎn)權(quán)費(fèi)用，否則就是侵權(quán)行為。”王保紅嚴(yán)肅地說，“要尊重原創(chuàng)，更要按照市場規(guī)矩做事情。現(xiàn)在，市場上確實(shí)有這樣的情況，也提醒廣大的鋼廠消費(fèi)者，不要被這些所謂的現(xiàn)象所迷惑。昨天，我們已經(jīng)委托事務(wù)所，向其中的兩家公司發(fā)出律師函。當(dāng)然，我們還是希望有可能的話，大家共同尋找合作機(jī)會，把客戶服務(wù)好，為行業(yè)貢獻(xiàn)積極力量。”
談及該公司自主研發(fā)的系統(tǒng)，王保紅自信地說：“目前，我們的系統(tǒng)已經(jīng)開始了又一輪的技術(shù)儲備，全部完成后，可以對廢鋼產(chǎn)品進(jìn)行更多維度的判別，判別精度還可以進(jìn)一步提高，保守估計(jì)可以在目前的基礎(chǔ)上再為企業(yè)節(jié)省40%的成本。”
