AMRC는 이미지 분류와 결함 감지를 위한 모델이 필요
정확도 향상을 위한 머신러닝 시각 인식 소프트웨어의 필요성
데이터세트를 구축한 후 발생 가능한 결함에 대한 솔루션의 미세 조정으로까지 연결 필요성

2001년 설립된 영국의 첨단 소재연구소인 AMRC(Advanced Manufacturing Research Center)는 세계 최고수준의 가공, 제조, 소재 등에 대한 연구를 수행하는 기관입니다. 전세계 600명 이상의 연구진이 참여하고 있으며, 고부가가치 제조기술 개발을 위한 연구가 끊이지 않는 곳으로 유명합니다. 이 연구소는 영국 셰필드에 위치하고 있으며, 최첨단 Factory 2050 시설 내에서 AI, IoT, 로봇과 같은 신기술의 연구를 수행하고 있습니다. AMRC의 테마 리더인 톰 헉슨(Tom Hodgson)은 AMRC가 영국의 기술 경쟁력을 유지하기 위하여 대학등에서 발생된 다양한 아이디어를 프로토타입으로 개발하는 프로젝트를 수행 중이라고 밝히고 있습니다. 또한 이 연구소는 영국의 7대 HVM Catapult 이니셔티브의 하나로 국가 제조부문에 중추 역할을 담당하고 있습니다.

ARMC는 Industry4.0 시대로 진입하기 위해서 이전의 시스템에 비해 산업 전반에 걸쳐 복잡해지는 가치사슬을 역동적이고 연결된 지능형 시스템의 도입으로 획기적인 발전을 꾀하고자 하였습니다. 이런 환경에서는 수집하는 정보의 양이 비약적으로 증가하고 처리할 컴퓨팅 리소스가 무한한 수준으로 확장할 것으로 예측되기 때문에 전례 없는 처리능력과 스토리지 용량이 필요하게 되었습니다. 더군다나 AMRC는 제조한 부품의 결함 탐지를 수동으로 진행하고 있었습니다. 공장 노동자들이 직접 눈으로 인지하는 형태로 부품의 검수를 담당하고 있다보니, 이에 대한 문제도 발생하였습니다.

결국 AMRC는 이미지 분류와 결함 감지를 위한 모델이 필요하게 되었고, 정확도 향상을 위한 머신러닝 시각 인식 소프트웨어의 필요성을 인식하였습니다. 다양한 각도에서 촬영한 수 천개의 고밀도 구성요소를 결합하고, 데이터세트를 구축한 후 발생 가능한 결함에 대한 솔루션의 미세 조정으로 까지 연결될 필요성이 제기된 것입니다.

문제는 이전에 구축된 온프레미스 환경의 인프라였습니다. 인프라는 1GB/s의 네트워크로 연결된 CPU 기반의 서버였는데, 방대한 이미지 처리에 무리가 있었으며, 각 구성요소당 20GB 수준의 용량을 처리할 능력도 부족하였습니다.

이에 찾아낸 해답은 IBM의 고성능 솔루션이었습니다. 일반 카메라에서 촬영된 500여개의 이미를 PowerAI Vision 소프트웨어에 업로드하여 약 20분 가량 트레이닝을 수행한 결과, 도출된 모델의 정확성은 놀라운 수준이었습니다. 소프트웨어가 하나의 테스트 이미지에서 모든 객체를 정확하게 식별하고 있었으며, 별도의 보정 없이 이미지처리가 가능한 수준이라는 것을 확인할 수 있었습니다.

여기에 사용된 PowerAI Vision 소프트웨어는 소프트웨어의 설치, 구성, 데이터 레이블링, 모델링, 트레이닝, 추론, 배포에 이르기까지 컴퓨터 비전 모델의 모든 기능과 직관적인 프레임워크를 제공합니다. 또한 Power System AC922 서버는 프로젝트에 필요한 워크로드를 처리함에 있어 최적의 결과를 보여주었습니다.

그리고 처리 속도와 스토리지 효율성 확보를 위해 FlashSystem 9100 솔루션도 동시에 도입하였습니다. 보안을 위해 설계된 Flashsystem 9100은 엔터프라이즈급 스토리지 솔루션으로 플래시 및 NVMe(Non-Volatile Memory Express) 성능을 제공하며, 내장 암호화 및 FIPS 140-2 인증을 갖추고 있습니다. 그리고 IBM Spectrum Storage™과 결합하여 클라우드에서 높은 확장성을 보여줄 수 있으며, 계층화된 관리가 가능하도록 지원합니다.

이렇게 구축된 결과는 이전과는 확연한 차이를 보여주었습니다. 작업이미지를 분석하는 시각적 검사 프로젝트를 진행할 수 있었으며, 이전에 비해 훨씬 빨라진 5GB/s의 속도로 네트워크가 연결되었습니다. 다양한 제품군에서 로봇 이미징 솔루션을 포함한 새로운 모델의 표준화 육안검사 AI가 개발되고 있으며, 이를 기반으로 높은 생산성과 비용절감, 그리고 폐기물 감소의 결과를 보이고 있습니다. 이 외에도 IBM의 서버와 솔루션을 사용하여 영국 내 다른 AI 중심의 이니셔티브와 협업할 수 있으며, 온프레미스 IBM서버와 스토리지 기능으로 민감 데이터의 안전한 처리에 강점을 보여주고 있습니다.

실제로 최근 AI기반 솔루션에 아이디어를 제시한 신생 기업이 PowerAI Vision을 사용하는 AMRC와 협업하여 단 5일만에 성공적인 시제품 생산이라는 놀라운 성과를 거두었습니다. AMRC 팀은 Industry 4.0 시대의 최전선에서 작업하는 데에 큰 자부심을 느끼며, 해당 기술이 반영된 공정을 연구소 내의 Factory 2050을 오픈 소스로 제공하며 영국 내의 혁신을 주도하고 있습니다.


참고 IBM 사이트