国際基準「ECE R66」に対応する溶接AI検査ソリューション

　EVバスメーカーのTron-E社は、アドバンテックと協力し、バス骨格 (フレーム) の溶接箇所を自動で検査する「AI検査システム」を開発しました。本システムの導入により、従来多くの時間と労力を要していた手作業による検査から、効率的かつ精密な自動検査への移行を実現します。これにより、検査プロセスの大幅な効率化を達成するとともに、大型バスの構造的な安全性をより強固に担保することが可能となります。

　バスの製造において、溶接不良は納品後に重大な事故や人的被害を引き起こすリスクがあります。しかし、長時間の高強度な作業による作業員の疲労や集中力の低下は避けられず、従来の手作業による検査には限界がありました。Tron-E社の先端技術部門シニアマネージャーであるKevin Wei氏は、次のように述べています。

「過去数年間にわたるCAE（計算機支援工学）解析の経験から、最大の懸念は、CAEによる設計上の解析データと、実際の製造結果との間に生じる『ズレ』でした。このズレは安全性に直結します。この課題を解決するため、CREAT Energy Technology（※Tron-Eの関連技術ブランド）は、製造品質を確実に担保する独自のAIシステムを開発しました」

　バス骨格の溶接検査は、極めて多くの時間と労力を要する工程です。Wei氏によると、従来の検査ではメジャー (巻尺) を用いた手作業での測定が行われていました。大型バス1台あたり500箇所以上ある溶接ポイントを1つずつ手作業で確認するため、1回の検査に最低でも2時間はかかっていました。「検査員の膨大な業務負荷は、見落としや誤判定のリスクを高める要因にもなります。そのため、品質の一貫性や骨格強度の基準を満たしているかを正確に検証することは、極めて困難でした」とWei氏は指摘します。

　検査工程のボトルネックを解消するため、Tron-E社はバス骨格の溶接検査に特化したAIシステムを開発しました。このシステムは、溶接ピッチ (間隔) と溶接ビード (溶接跡) のサイズをAIで視覚的に認識する技術に基づいています。多様な不良品の写真を収集・分類し、Tron-E社が独自に開発したアルゴリズムに学習させることで、高精度なAIモデルを構築しました。

　学習済みのAIモデルは、3台のカメラ、AIハードウェアプラットフォーム、ディスプレイ、およびリチウムバッテリーを搭載した移動式カートに実装されています。これにより、工場内の溶接された車両骨格をその場で撮影し、リアルタイムでAI推論を実行、結果をカートの画面に即座に表示することが可能になりました。

　検査員はカートのディスプレイを確認し、基準を満たさない溶接ビードが発見された場合は、その場ですぐに作業担当者へ通知できます。修正作業の完了後、すべての溶接ビードが要求基準を満たすまで再検査を行います。最終的な検査データは、そのバスの電子製造履歴 (トレーサビリティ) の一部としてサーバへ自動的にアップロードされ、保存されます。

　上部・中部・下部にカメラを配備した移動式カートが、バス骨格の周囲を1周するだけで、あらゆる角度から溶接箇所の画像を収集し、識別・照合を行います。これにより、AIシステムという「鋭い眼」から欠陥を見落とすリスクをゼロにします。数百箇所に及ぶ溶接ポイントを持つ大型バス1台あたりの検査時間は、従来の方式と比較してわずか20% (80%削減) に短縮されました。最低でも2時間を要し、多大な人件費がかかっていた従来の手法に比べ、圧倒的な効率化を実現しています。

　AIを活用した品質管理システムをスムーズに稼働させるためには、堅牢で強力なハードウェアプラットフォームが不可欠です。しかし、バス骨格の溶接を行う工場環境には、特有の課題が存在します。空気中に大量の鉄粉が舞う過酷な環境であることに加え、複数台のカメラへの電力供給や、膨大なデータストレージの確保に対応したシステム構成が求められます。

　Tron-EのWei氏は、市場にある複数のAIハードウェアプラットフォームを比較検討した当時を振り返り、次のように述べています。

「他社製品の中には、当社のアプリケーションに必要な機能が十分に揃っていないものや、性能を謳っていても市場に出たばかりで実績がなく、安定性や供給面に不安が残るものもありました。その点、アドバンテックは産業用コンピュータのトップブランドであるだけでなく、AI製品の製造においても長い歴史を持っています。これが、私たちが同社のMIC-730AIを選んだ理由です」

　実際にMIC-730AIを導入して以降、システムは一貫して極めて安定稼働を続けており、期待通りの優れたパフォーマンスを発揮しています。

　アドバンテックのMIC-730AIは、NVIDIA® Jetson Xavier™ を搭載したAI推論システムです。AI画像認識において卓越したパフォーマンスを発揮する一方で、ファンレス設計を採用しているため、工場内の粉塵（鉄粉など）が筐体内に吸い込まれるのを防ぎ、長期の安定稼働を保証します。さらに低消費電力設計のため、移動式カートのバッテリー駆動によるAI検査の運用にも最適です。

　また、MIC-730AIは豊富なI/Oインターフェイスを備えており、複数のカメラを同時に接続できるUSBポートを多数搭載しています。さらに多くのI/Oが必要な場合でも、アドバンテック独自の「iDoorモジュール」や、アドオン形式のiModuleを追加するだけで、柔軟にインターフェイスを拡張可能です。大容量の画像データ処理に対しては、本体内のSSDストレージを最大1TBまで拡張することで対応しています。

　アドバンテックは、技術サポート面においても強力なリソースを提供しています。MIC-730AI専用の開発用BSP (ボードサポートパッケージ) ソフトウェアをはじめ、英語・中国語の各種マニュアルが完備されています。Tron-EのWei氏は、同社のサポート体制を次のように高く評価しています。 「アドバンテックは、当社のあらゆるニーズを満たす包括的な技術データと開発ツールを提供してくれました。製品の3Dモデルデータ (図面) までもが含まれていたおかげで、移動式カートへの組み込みやAIシステムの統合を、予想よりもはるかに短期間で完了できました。その結果、この新しい検査システムを工場の生産ラインへ極めて迅速に投入することが可能となりました」

　バスの安全性において、骨格の溶接品質は極めて重要な要素です。しかし従来は、限られた人員や1台あたりの検査にかかる膨大な時間の制約から、定期的な製品検査においてはサンプル検査として1台のみを対象とするのが一般的でした。しかし、サンプリングされた車両が検査を通過したとしても、同じ工場で製造された他のすべての車両が同等の品質を維持しているという証明にはなりませんでした。

　Tron-E社とアドバンテックの協業によって誕生した「AI検査システム」は、この課題を打破する圧倒的な高精度と効率性を両立しています。製造工程の段階からバスの安全性を脅かす潜在的なリスクを排除し、出荷されるすべての車両において一貫した高品質を実現します。

　Tron-E社のWei氏は、自社工場への導入に留まらず、アドバンテックのMIC-730AIを活用したさらなるAI検査システムの開発を見据えています。将来的には、この特定の用途に特化したAIアプリケーションを台湾国外のパートナー企業へも輸出・展開する計画です。これにより、世界中のより多くの自動車メーカーが一貫した品質を維持し、より安全な車両を製造できる環境の構築を目指してまいります。