Současné normy pro výrobu strojních zařízení a jejich bezpečnostních součástí s umělou inteligencí nepočítají

Současné normy pro výrobu strojních zařízení a jejich bezpečnostních součástí s umělou inteligencí nepočítají

V podzimním vydání se tradičně věnujeme tématu bezpečnosti v průmyslu. Ať už na stránkách časopisů nebo v rámci stejně nazvané konference. Společné setkání nám sice v letošním roce zhatila protiepidemiologická opatření, ale to neznamená, že bychom na toto důležité téma zanevřeli. I v tomto segmentu jde totiž vývoj neuvěřitelně rychle kupředu. Důkazem je další z nových českých firem, která se bezpečností průmyslového prostředí intenzivně zabývá a vyvíjí svá řešení. Nejen o průmyslových bezpečnostních systémech s využitím umělé inteligence, ale i o překážkách v jejich implementaci do reálných provozů jsme si tentokrát povídali s Vítem Rašovským, jednatelem společnosti Invanta, s. r. o.

Tvrdíte o sobě, že jste mladá a dynamická firma založená nedávno okolo skupiny několika nadšených IT profesionálů a elektrotechniků. Své zkušenosti jste ale sbírali u jednoho z předních producentů cementu nebo v IBM. Co bylo impulsem k vytvoření vlastního projektu? Kdo tvoří váš tým?
Impulsů bylo více. Tím hlavním byl nápad kontrolovat a v případě potřeby vypínat průmyslový stroj s pomocí umělé inteligence. Myšlenka přišla, když jsme v kamenolomu sledovali drtič kamene. Jedná se o nebezpečné zařízení, a protože do něj padají velké balvany z dopravníku, není možné jej zabezpečit třeba laserovými závorami. To, že podobná nehoda není jen teoretická možnost, bohužel potvrzuje video na jednom českém BOZP portálu, které přesně takovou situaci zachycuje. K tomu se přidala dlouhodobá touha některých z nás založit vlastní firmu. V neposlední řadě přispěly také změny v našem posledním zaměstnání, které nebyly podle našich
představ. Jádro našeho týmu tvoří šest kolegů – vedoucí projektu, dva programátoři, jeden elektrotechnik, jeden odborník na IT infrastrukturu: počítačové sítě a bezpečnost a severy. Věkově se pohybujeme mezi 28 a 45 lety. Většinou jsme z Brna a okolí, i když jeden z nás teď pracuje ve Velké Británii.

AI infografika

Soustředíte se na vývoj aplikací a systémů pro průmyslové firmy. Co vše nabízíte?
Naším hlavní tématem je zabezpečení strojů a bezpečnost v průmyslu obecně. V této chvíli umíme zvýšit bezpečnost pracovníků ve třech interně vyzkoušený scénářích. Tato řešení postupně nasazujeme v pilotních projektech v průmyslových firmách.

  • Zastavení stroje, pokud se schyluje k úrazu. Náš systém dokáže odlišit lidské tělo nebo jeho část od zpracovávaného materiálu, jiných strojů atd. V případě, že například lidská ruka směřuje do části stroje, kde by došlo k jejímu úrazu, stroj zastavíme. Toto je naše původní myšlenka, a proto byla tato funkce hotová jako první. Rozhovory v průmyslových podnicích nás opakovaně směřovaly na další dva scénáře:
  • Autorizace pracovníků při obsluze zařízení. Software umí rozpoznat jednotlivé osoby a povolit (nebo nepovolit) jim obsluhu stroje, nebo může konkrétním lidem zpřístupnit jen některé jeho funkce. S tímto požadavkem jsme se setkali ve dvou firmách. Jedna chtěla zajistit, aby vysokozdvižný vozík mohl obsluhovat jen pracovník s příslušným oprávněním. Ve druhé chtěli, aby CNC stroj umožnil servisnímu technikovi, poté co se autorizuje, otevřít stroj za chodu a seřizovat jej. Oba scénáře mají samozřejmě více způsobů řešení. Ale bylo nám řečeno, že ten nejjednodušší, zamykání stroje klíčkem, je v praxi v podstatě nepoužitelný, protože zaměstnanci obvykle z praktických důvodů nechávají klíče zasunuté ve stroji.
  • Kontrolu osobních ochranných prostředků – bezpečnostní helmy, vesty, roušky atd. I v tomto případě se může stroj spustit jen pracovníkovi, který je náležitě vybaven. Setkali jsme se ale s mnohem méně náročným požadavkem. Kontrolovat, jestli ochranné pomůcky nosí noční směna (kdy není přítomen management firmy) a pořizovat záznamy přestupků.

Proč jste se rozhodli využít pro svá řešení určená pro bezpečnost umělou inteligenci?
Umělá inteligence dokáže pomoci tam, kde nejsou jiné systémy využitelné, protože nedokáží rozpoznat jeden objekt od druhého. Zároveň došlo v posledních letech k prudkému rozvoji open source platforem pro vývoj umělé inteligence. Ty dělají její vývoj a nasazení pro konkrétní účel mnohem rychlejší a levnější. Takže nejde jen o to, co všechno umělá inteligence spojená s rozpoznáváním obrazu dokáže, ale že takové řešení lze připravit v řádu týdnů a s rozumnými náklady. 

Jak přesně funguje vaše technologie rozpoznávání obrazu s využitím umělé inteligence a jaké jsou její výhody?
Spoléháme na model umělé inteligence, který využívá umělé neuronové sítě k rozpoznávání obrazu. Obrovskou výhodou umělé inteligence je, jak snadno se učí novým scénářům. To nám umožňuje rychle reagovat na požadavky konkrétního zákazníka. Technologie dokáže analyzovat obraz z kamery rychlostí několika desítek snímků každou vteřinu. Během analýzy pak dokáže rozeznat jednotlivé objekty, jako jsou části lidského
těla, ochranné pracovní pomůcky, části stroje apod. a na specifické situace příslušně reagovat (např. aktivovat nouzové stop tlačítko).
Využíváme programovací jazyk Python 3 a open source technologie TensorFLow 2 a OpenCV. Díky jejich popularitě máme k dispozici velké množství knihoven, které nám usnadňují další vývoj.

Snimek obrazovky 2020 11 18 v 10.41.07

Jaká úskalí jste museli překonávat od svého „garážového“ prototypu až po první pilotní projekty v průmyslových provozech?
První překážkou je „překvapivě“ epidemie covid-19. Firmy se právem obávají zavlečení infekce do závodu, a proto omezují cestování zaměstnanců i přijímání návštěv. Většina našich schůzek se v současné době odehrává prostřednictvím videa. To je dostatečné pro vysvětlení toho, co děláme a představení našeho systému. Ale fyzické návštěvy průmyslových firem jsou pro nás nesmírně inspirativní, obvykle nám pracovníci a nižší management přímo ve výrobě dodávají spoustu návrhů a nápadů na další možné scénáře využití. Podobné nápady bohužel přes video není možné realizovat.
Druhým úskalím jsou existující bezpečnostní předpisy a normy pro výrobu strojních zařízení a jejich bezpečnostních součástí. Ty byly napsány před mnoha lety, někdy i desítky let zpátky, a s umělou inteligencí samozřejmě nepočítají. Tato skutečnost činí z jejího použití a hlavně vydání potřebného „prohlášení o shodě“ administrativně velmi dlouhý, složitý a drahý proces, kterým si teď procházíme. Ale věříme, že jej během několika málo měsíců úspěšně dokončíme. Mezitím pilotujeme scénáře, kdy náš software není přímo součástí stroje, proto toto prohlášení nevyžaduje.
Třetím úskalím je kombinace toho, že vývoj podobného systému je časově náročný a zároveň zpočátku negeneruje finance. Z tohoto důvodu na něm většina členů týmu pracuje vedle svého hlavního pracovního poměru a zdroje příjmu. Je pro ně samozřejmě náročné dlouhodobě skloubit práci, rodinu a podnikání. I proto se účastníme grantové soutěže Jihomoravského kraje „Prototypuj a ověřuj“.

Vaše řešení je v pilotní fázi nasazeno například ve společnostech Pilana nebo ČEGAN, s. r. o. Můžete čtenářům přiblížit, v čem spočívají?
Ohledně spuštění pilotního projektu jsme ve fázi jednání s celou řadou firem. Dohodu ale zatím máme pouze s firmou Pilana. Tam jsme začali s pilotní instalací. Jenže jako v mnoha jiných firmách teď platí zvýšená bezpečnostní opatření kvůli pandemii, takže se minimálně v listopadu moc dopředu neposuneme. Ale můžu popsat, o co jde. Firma používá kolaborativního robota, který ve výrobní hale samostatně vykonává jeden výrobní krok. Obsluha mu jen přiváží díly ke zpracován, ty hotové odváží. Stroj je nadstandardně zabezpečen ochranným plotem (kolaborativní robot je sám považován za bezpečné zařízení), který je třeba při každém vstupu otvírat. To znamená několikrát za směnu při dodávce nových a odvozu zpracovaných dílů. Kromě toho zabírá plot hodně místa. Proto nás Pilana požádala o jeho nahrazení naším systémem. Ten v tomto případě pracuje s dvěma bezpečnostními zónami. Pokud se člověk pohybuje ve vzdálenosti 1–2 metry od stroje, dochází k jeho zpomalení na 50 %. Když se člověk přiblíží do 1 metru, robot dočasně přeruší práci.

S jakými náklady a SW nebo HW požadavky musí případný zájemce o vaše řešení počítat? Lze vůbec u projektů pro bezpečnost práce vyčíslit návratnost investice?
Hardwarové náklady závisí na mnoha faktorech. Můžeme využít existující kamerový systém ve firmě, nebo potřebujeme nové kamery? Kolik stanovišť je třeba zabezpečit? Řešení, která vyžadují okamžitou reakci jako např. zastavení stroje, potřebují výkonnější platformu, protože musejí reagovat v řádu milisekund. Obecně lze ale říct, že výkon potřebný pro rozpoznání osoby a odemknutí stroje má i běžné kancelářské PC. Pro některé jednodušší aplikace dokonce testujeme instalaci našeho systému na minipočítačích, třeba na oblíbeném Raspberry Pi. Pokud jde o náklady na software, je podstatné, jestli má zákazník zájem o hotové řešení, nebo budeme vyvíjet individualizované řešení. Cena řešení začíná na desetitisících korun, při komplexnějších scénářích na míru se dostáváme do statisíců korun.

Untitled 3

Jakým směrem hodláte dále rozvíjet své obchodní a inženýrské aktivity?
Pořád jsme ještě v počátcích. Nejdříve chceme dokončit fázi pilotních instalací v menších a středních firmách. Musím říct, že se nám s nimi výborně spolupracuje, protože jejich vlastníci nebo management sami vyhledávají inovace a dokáží se rozhodovat mnohem rychleji, než je tomu ve velkých nadnárodních firmách. Na pilotních projektech prokážeme užitečnost našeho řešení a spolu s pracovníky těchto podniků vybereme nejčastější scénáře, pro které bychom chtěli náš software připravit. Mezitím dokončíme proces vydání prohlášení o shodě. Pak bychom rádi naše řešení nabízeli jako hotový produkt průmyslovým firmám nejen v České republice. Kromě toho dále budeme reagovat na specifické požadavky zákazníků a připravovat i řešení pro méně obvyklé scénáře. Toto je ve stručnosti náš plán pro příští dva roky.

Vít RaškovskýNa otázky odpovídal Vít Raškovský

Vítězslav Fejfar

Vítězslav Fejfar je editor ve společnosti Trade Media International (vydavatel časopisů Contorl Engineering Česko a Řízení a údržba průmyslového podniku). Zaměřuje se na rozhovory, reportáže a příběhy z průmyslových firem. 

www.trademedia.cz