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컴퓨터 비전으로 제조 개선

Mostafa Ibrahim

5분 분량

2024년 7월 23일

컴퓨터 비전이 제조 효율성과 제품 품질을 어떻게 향상시킬 수 있는지 알아보세요.

효율성은 제조에서 필수적이며, 회사의 경쟁력을 유지하고 고객을 만족시키는 능력에 직접적인 영향을 미칩니다. 생산성을 높이고 비용을 절감하며 이익을 늘리기 위해서는 효율성이 회사의 성공에 중요한 요소가 됩니다. 끊임없이 변화하는 오늘날의 시장에서 기업은 경쟁사보다 뛰어난 성과를 거두고 고객의 진화하는 요구를 충족하기 위해 효율성을 향상시킬 방법을 끊임없이 모색합니다. 

제조 효율성을 높이는 중요한 방법 중 하나는 컴퓨터 비전 기술을 활용하는 것입니다. 이 기술은 실시간 객체 탐지, 분할(Segmentation), 분류와 같은 다양한 응용 분야와 작업을 포함하며, 제품이 품질 기준을 충족하는지 확인하고 전체 생산 공정의 다양한 단계를 최적화하는 데 도움이 됩니다. 이러한 기술을 구현함으로써 제조업체는 운영 성능과 제품 신뢰성을 크게 향상시켜 궁극적으로 고객 만족도와 사업 성공을 높일 수 있습니다.

제조 분야의 컴퓨터 비전

기술은 제조 산업에서 항상 중요한 역할을 해왔습니다. 생산 현장의 기계부터 정교한 자동화 시스템 개발에 이르기까지, 제조 업계는 다양한 운영을 개선하고 간소화하기 위해 끊임없이 새로운 기술을 수용해 왔습니다. 이러한 발전에도 불구하고 업계는 여전히 여러 가지 어려움에 직면해 있습니다. 그렇다면 인공지능(AI)은 언제 사용될 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 제조 분야에서 어떻게 변화를 주도할 수 있는지 살펴보겠습니다.

제품 계수 및 추적

컴퓨터 비전은 조립 라인에서 제품 수를 계산하는 데 사용할 수 있습니다. 제조업체는 생산된 품목 수를 정확하게 추적하여 생산 속도를 모니터링하고, 재고를 관리하고, 생산 목표를 달성할 수 있습니다. 객체 수 기능은 운영 효율성을 향상시키고 제조 공정 전반에 걸쳐 일관된 품질 관리를 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다.

그림 1. 조립 라인에서 상자를 세는 Ultralytics YOLOv8 모델 (출처: SAP).

결함에 대한 품목 검사

비전 AI가 제조 공정을 간소화할 수 있는 또 다른 방법은 제품 결함을 감지하는 것입니다. Ultralytics YOLOv8과 같은 컴퓨터 비전 모델을 사용하여 품목의 결함을 감지할 수 있습니다. 예를 들어, 제약 제조에서 조립 라인을 따라 이동하는 알약의 균열, 칩 또는 오염과 같은 결함을 감지하는 데 사용할 수 있습니다. 

결함 부품이 발견되면 시스템이 자동으로 결함 품목을 제거하도록 하여 제품 품질을 유지하고 완벽한 제품만 생산 라인에서 계속 생산되도록 할 수 있습니다. 

Fig 2. YOLOv8 모델이 각각 95% 및 99% 정확도로 깨진 알약과 오염된 알약을 감지합니다. 이미지 출처: 작성자.

분할을 사용한 정밀 표면 검사

다양한 컴퓨터 비전 모델인스턴스 분할을 위해 학습할 수도 있으며, 이는 제조 분야에서 특히 정밀한 표면 검사에 유용할 수 있습니다. 이 기술은 제품 표면적을 분할하여 긁힘, 찌그러짐 또는 고르지 않은 코팅과 같은 미세한 결함을 감지할 수 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

  • 금속 부품 제조: 자동차 또는 항공우주 산업에서 인스턴스 분할을 사용하여 금속 부품의 표면 결함을 검사할 수 있습니다. 시스템은 전체 표면적을 분석하여 부품의 성능이나 내구성에 영향을 줄 수 있는 가장 작은 결함까지 식별할 수 있습니다.
  • 섬유 제조: 섬유 생산에서 분할은 직물 패턴의 불일치를 감지하거나 찢김, 얼룩 또는 색상 변화와 같은 결함을 식별할 수 있습니다. 이를 통해 고품질 섬유만 최종 제품에 사용되도록 할 수 있습니다.
  • 전자 장치 제조: 전자 장치의 경우 분할은 회로 기판에서 납땜 오류, 누락된 구성 요소 또는 정렬 불량과 같은 제조 결함을 검사할 수 있습니다. 이는 전자 제품의 신뢰성과 기능성을 유지하는 데 도움이 됩니다.
Fig 4. 인스턴스 분할을 사용하여 강판의 결함을 예측하고 시각적으로localizing하는 데 사용되는 컴퓨터 비전 모델입니다.

제조업에 있어서의 컴퓨터 비전의 이점

향상된 속도와 정확성 

컴퓨터 비전은 생산 라인을 24시간 내내 지속적으로 모니터링하여 결함 식별 속도와 정확도를 크게 향상시킵니다. 즉시 불규칙성을 표시하여 즉각적인 피드백과 지속적인 감독을 보장합니다.

이러한 즉각적인 피드백과 지속적인 모니터링을 통해 다음이 가능합니다.

  • 신속한 시정 조치
  • 불량 제품이 생산 라인에 남아 있는 시간 단축
  • 결함 품목이 고객에게 도달할 위험을 실질적으로 최소화

신속한 식별 및 대응을 보장함으로써 실시간 감지는 높은 품질 기준을 유지하고 잠재적인 문제의 확대를 방지합니다.

인건비 및 불량률 감소

컴퓨터 비전은 검사 프로세스를 자동화하여 인건비를 절감하고 수동 품질 검사의 필요성을 없앱니다. 이 자동화는 필요한 인원 수를 줄일 뿐만 아니라 인적 오류를 최소화하여 제조 프로세스의 효율성과 정확성을 더욱 향상시킵니다.

24/7 운영 및 처리량 증가

컴퓨터 비전 시스템은 인간 검사관과 달리 휴식을 취할 필요 없이 지속적으로 작동할 수 있습니다. 이러한 기능을 통해 생산 라인은 품질 저하 없이 24시간 연중무휴로 가동될 수 있으므로 처리량이 증가하고 제조 리소스 활용도가 향상됩니다. 지속적인 모니터링과 즉각적인 피드백 루프는 품질 표준에서 벗어난 모든 편차가 즉시 해결되도록 보장하여 보다 일관된 제품 품질을 제공합니다. 이는 결과적으로 고객 만족도를 높이고 반품 또는 불만을 줄일 수 있습니다.

제조 분야에서 컴퓨터 비전의 과제

구현 비용 및 기존 시스템과의 통합 

컴퓨터 비전 시스템을 구현하려면 하드웨어, 소프트웨어 및 인프라에 상당한 초기 투자가 필요하며, 이는 소규모 제조업체에 제한적일 수 있습니다. 또한 새로운 AI 기반 객체 감지 시스템을 기존 제조 프로세스 및 기술과 통합하는 것은 복잡하고 시간이 많이 걸릴 수 있습니다. 원활한 작동을 보장하려면 신중한 계획과 실행이 필요합니다.

운영에 필요한 교육 및 전문 지식

컴퓨터 비전 시스템을 운영하고 유지 관리하려면 전문적인 지식과 기술이 필요합니다. 최신 기술과 방법에 대한 인력의 지속적인 교육이 필수적입니다. 또한 AI 시스템은 오탐 또는 미탐을 생성하여 잘못된 식별로 이어질 수 있습니다. 이러한 부정확성을 관리하는 것은 제품 품질과 운영 효율성을 유지하는 데 매우 중요합니다. 여기에는 모델을 지속적으로 개선하고, 탐지 및 분류에 대한 신뢰도 임계값을 조정하고, 오류를 최소화하고 시스템의 정확도를 시간이 지남에 따라 향상시키기 위한 피드백 루프를 구현하는 것이 포함됩니다.

탐지 시스템 유지 관리 및 업데이트

탐지 시스템이 효율적으로 작동하도록 유지하려면 정기적인 유지 관리 및 업데이트가 필수적입니다. 여기에는 소프트웨어 업데이트, 센서 재교정 및 발생하는 모든 기술적 문제 해결이 포함됩니다. 해결해야 할 수 있는 기술적 문제의 예로는 하드웨어 손상으로 인해 카메라가 이미지를 제대로 캡처하지 못하는 센서 오작동, 시스템 충돌 또는 잘못된 출력을 생성하는 소프트웨어 버그, 데이터 손실 또는 손상을 초래하는 데이터 전송 오류 등이 있습니다.

미래는 어떻게 될까요?

스마트 재고 관리

컴퓨터 비전은 더욱 스마트한 재고 관리 시스템을 구현할 수 있게 합니다. 컴퓨터 비전을 사용하는 자동화 시스템은 지속적으로 재고 수준을 모니터링하고, 불일치를 감지하며, 재고 보충 프로세스를 최적화합니다. 이를 통해 재고 부족 및 과잉 재고 상황의 가능성을 줄여 제조업체가 최적의 재고 수준을 유지할 수 있도록 보장합니다. 이는 다음을 포함한 상당한 이점으로 이어질 수 있습니다.

  • 비용 절감: 제조업체는 과잉 재고 상황을 피함으로써 높은 창고 보관료 및 제품 노후화 위험과 같이 과잉 재고 보관과 관련된 비용을 절약할 수 있습니다. 반면에 재고 부족을 최소화하면 재고가 부족할 때 비용이 많이 드는 생산 지연 및 매출 손실을 방지하는 데 도움이 됩니다.
  • 운영 효율성 증대: 자동화된 재고 관리 시스템은 재고 보충 프로세스를 간소화하여 수동 개입의 필요성을 줄입니다. 이는 전반적인 운영 효율성을 향상시키고 직원이 보다 전략적인 작업에 집중할 수 있도록 합니다.
  • 향상된 공급업체 관계: 정확한 재고 데이터를 통해 제조업체는 공급업체 관계를 보다 효과적으로 관리하여 적시 배송을 보장하고 안정적인 공급망을 유지할 수 있습니다.
그림 5. 컴퓨터 비전으로 재고 수준 모니터링.

자율 조립 라인

컴퓨터 비전은 완전 자율 조립 라인을 개발하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다. 이러한 라인은 실시간 데이터를 기반으로 운영을 동적으로 조정할 수 있어 더욱 유연하고 효율적입니다. 예를 들어 컴퓨터 비전 모델이 기계 결함을 감지하면 이 데이터를 다른 기계로 작업을 자동으로 재라우팅하는 별도의 제어 시스템에 제공하여 인적 개입 없이 지속적인 생산 흐름을 보장할 수 있습니다. 이는 가동 중지 시간 단축, 생산성 향상, 일관된 제품 품질 및 운영 비용 절감을 포함한 여러 가지 이점으로 이어질 수 있습니다.

주요 내용

이번 글에서는 제조 효율성의 중요성과 컴퓨터 비전이 어떻게 크게 향상시킬 수 있는지 강조했습니다. YOLOv8과 같은 컴퓨터 비전 모델은 다양한 작업에 대한 유연성 덕분에 다양한 산업 분야에서 제조 공정 내 프로세스를 간소화하는 데 기본적인 역할을 수행할 수 있으며, 더 높은 정확도, 더 낮은 운영 비용을 가능하게 하고 일관되게 높은 제품 품질 표준을 유지할 수 있습니다. 전반적으로 컴퓨터 비전은 제조 공정의 다양한 단계에서 사용될 수 있으므로 이 분야에서 다재다능하고 강력한 동반자가 될 수 있습니다.

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