Система компьютерного зрения для подсчёта отливок в литейном цехе

Основная задача проекта - достоверный оперативный производственный учёт на участке обрубки литейного цеха «Аспен».

Ключевые задачи:

• главная цель — снизить до нуля количество инцидентов с некорректным указанием количества деталей при оформлении выпуска в КИС «Олимп» на участке обрубки литейного цеха;

• качество учёта — исключить потери от неверного отражения выпуска из-за человеческого фактора;

• производительность — освободить сотрудника от монотонного подсчёта, чтобы он сосредоточился на контроле качества;

• снижение потерь от пересортицы и перепроизводства — точные данные на входе исключают каскад ошибок в планировании и закупках.

По итогам ОПЭ на столе разбраковки №1 (июнь–сентябрь 2026 г.):

• 59 партий посчитаны параллельно системой и вручную, всего 58 610 отливок; скорость подсчёта — около 750 отливок в час.

• Ручной счёт расходился с системным в 53 партиях из 59, в 15 — более чем на 5 %. Суммарно расхождение между системой  и ручным счетом составило 4 %. Точность автоматического подсчёта – 96%. Для минимизации расхождений необходимо дообучние системы.

• Расчет потерь при корректировках выпуска: при средней себестоимости 250 руб. за отливку предотвращённые потери составят около 454 тыс. руб. за 4 месяца, или около 1,6 млн руб. в год.

• В среднем по участку вносится 15–30 корректировок выпуска в КИС «Олимп» в месяц, на разбор каждой уходит 1–2 часа. Их исключение высвобождает 180–720 часов в год у мастеров и учётчиков.

• Проект реализован на имеющемся на заводе оборудовании и силами собственных сотрудников, без внешних затрат, поэтому эффект получен с первого месяца эксплуатации.

• Модернизированный стол разбраковки №1: приёмное окно, вваренное в столешницу; ленточный конвейер на пластинчатой цепи с направляющими бортами, подающий годные отливки в зону камеры и далее в тару.

• Система видео наблюдения Macroscop (напрямую в работе не участвует, только хранение архива видео), модель камеры HikVision DS-2CD2743G2-IZS;

• Нейросетевая модель детекции и классификации отливок, обученная на собственных данных цеха Yolo8 Ultralytics, Python3;

• Сервер/вычислительный узел для обработки видеопотока – персональный компьютер CPU Intel Core i9, RAM 64Gb DDR4, SSD 512Gb, GPU Nvidia RTX A4000;

• АРМ оператора в MES для запуска, остановки и контроля подсчёта;

• КИС «Олимп» — ERP система, приёмник данных о выпуске продукции.

• Тяжёлые условия съёмки: пыль, металлическая крошка на ленте, блики на поверхности отливок, переменное освещение цеха. Потребовались подбор точки установки камеры, направленная подсветка и обучение модели на реальных данных.

• Отсутствие готового датасета: изображения отливок собирались и размечались с нуля в процессе работы участка обрубки литейного цеха.

• Изменение процесса без остановки производства: модернизацию стола №1 (врезка приёмного окна, монтаж конвейера и камеры) вписали в график работы цеха.

• Несколько операторов на одном столе и разная номенклатура отливок: нужно было найти точку контроля, где каждая деталь проходит по отдельности, — так появилась связка «приёмное окно + конвейер с направляющими».

• Интеграция: разработка АРМ в MES и передача подтверждённых данных в КИС «Олимп» с привязкой к выпуску.

Исходная ситуация

До проекта количество годных отливок считали сотрудники визуально, каждый свой объём отдельно, а при оформлении выпуска результаты суммировались вручную. Точность зависела от внимательности работника, ошибки регулярно попадали в ERP систему КИС «Олимп», искажали статистику производства и влияли на планирование и закупки.

Отливки после дробеочистки поступают на столы разбраковки. Операторы визуально проверяют каждую деталь на дефекты (раковины, трещины, недоливы): годные складываются в тару, брак — в отдельную тару на переплав, паралелльно детали с мелкими дефектами дорабатываются на токарном оборудовании

Ограничения:

·        монотонность и ошибки ручного счёта,

·        работа несколько операторов за одним столом,

·        тяжёлые условия цеха (пыль, металлическая крошка, блики на поверхности отливок),

·        невозможность надолго останавливать участок.

Реализованное решение

Первый этап проекта реализован на столе разбраковки №1. Конструкция стола №1 изменена: в столешницу вварено приёмное окно для годных отливок, под ним установлен ленточный конвейер на пластинчатой цепи с направляющими бортами. Конвейер ведёт детали по ленте через зону обзора камеры к таре. Над конвейером закреплена камера.

Как работает система:

·        Работник цеха запускает сеанс подсчёта на АРМ в системе MES;

·        Работники на рабочем столе сортируют отливки на годные и брак;

·        Годная деталь сбрасывается в приёмное окно и по конвейеру проходит под камерой

·        Модель детектирует отливку и производит подсчет годных деталей;

·        После заполнения тары оператор завершает процесс подсчета в АРМ, печатает бирку на отливку. К партии сохраняется видео подтверждение.

Модернизация стола разбраковки №2 перенесена на следующий этап проекта, тиражирование будет выполнено по отработанному на столе №1 решению.

Изменения после внедрения:

·        Подсчёт на столе №1 выполняется автоматически, ручное суммирование результатов отдельных работников исключено.

·        Данные о выпуске годных деталей попадают в КИС «Олимп» без ручного ввода — исчез источник ошибок при оформлении выпуска.

·        Операторы сосредоточены на качественной разбраковке, а не на счёте.

·        В планирование попадает достоверная информация по выпуску.

Россия, Республика Татарстан, г. Альметьевск — литейный цех АО «Аспен»