virebox - case BOLIDEN HARJAVALTA

Älykäs konenäköratkaisu hoitaa kuparilevyjen laatuluokittelun

Innovatiivinen edelläkävijä

Tekoälypohjaisia ratkaisuja käytetään yhä enemmän myös perusteollisuudessa. Boliden Harjavalta käyttää kuparituotannon laaduntarkkailussa Vire Labsin toimittamaa älykästä konenäköratkaisua, jonka tuottaman tiedon avulla yritys pyrkii kehittämään tuotantoprosessiaan. 

Boliden-konserni on eurooppalainen metallialan yritys, jonka erikoisalaa ovat malminetsintä, kaivostuotanto, sulattotoiminta ja metallien kierrätys. Osa konsernia on Boliden Harjavalta, joka tuottaa mm. kuparia, nikkeliä ja rikkihappoa. Boliden Harjavalta tuotti vuonna 2021 ennätykselliset 151 300 tonnia kuparikatodia.

Boliden on innovatiivinen ja jatkuvasti eteenpäin menevä yritys, joka on edelläkävijä omalla alallaan mm. energiatehokkuuden, ympäristöystävällisyyden ja digitalisaation suhteen. Jo ennestään hyviä prosesseja halutaan parantaa, mikä tarkoittaa mm. uusien teknologisten ratkaisujen hyödyntämistä. Viime vuonna Boliden Harjavalta päätti hankkia kuparikatodien laadunvalvontaan ja laatuluokitteluun Vire Labs Oy:ltä tekoälypohjaisen konenäköratkaisun.

Kuparituotannon raaka-aineita ovat rikaste ja kierrätysmateriaalit. Raaka-aine sisältää 20–30 prosenttia kuparia. Harjavallassa tapahtuvan sulattokäsittelyn eri vaiheet nostavat pitoisuutta niin, että kun kuparianodilevyt lähetetään Porin Kupariteollisuuspuistoon elektrolyysiin, kuparipitoisuus on noussut 98–99-prosenttiin. Elektrolyysikäsittelyssä kupari siirtyy anodilevyiltä katodeihin, joiden kuparipitoisuus on 99,998 prosenttia tai enemmän.

Elektrolyysin jälkeen kuparikatodit nostetaan altaista ja kuljetetaan jatkokäsittelyyn.

Tämän ratkaisun avulla pystymme selvittämään laatuun liittyviä syy-seuraussuhteita ja kehittämään prosessejamme.

Juuso Karjala, Boliden

Älykäs konenäkö ratkaisuna

Katodilevyjen laatua on aikaisemmin seurattu lähinnä silmämääräisesti, ja kampanjaluoteisesti katodeja on käyty tarkemmin läpi myös valokuvaamalla. 

– Tuhansia levyjä on vuosien varrella valokuvattu ja luokiteltu. Automaatiota laadun seurantaan ei ole ollut käytössä, koska tarpeeksi älykästä järjestelmää ei aikaisemmin ole ollut tarjolla, kertoo kuparielektrolyysin käyttöinsinööri Jussi Lehtinen.

Vire Labsin Bolidenille toimittama tekoälypohjainen konenäköratkaisu kuvaa prosessin lopussa jokaisen kuparikatodilevyn molemmat puolet, analysoi kuvat ja laatuluokittelee levyt. Analysoitavaa riittää, sillä levyjen sykliväli on noin kahdeksan sekuntia. 

Analyysissä tutkitaan kolmea asiaa: pinnan tasaisuutta, reunalistan päällistä kasvua ja pitsireunaisuutta. 
– Esimerkiksi pinnan tasaisuuden suhteen meillä on neljä laatuluokkaa – S eli superlaatu sekä A eli hyvä, B eli normaali ja C eli nyppyisempi. C-laatua tulee yleensä vain muutaman prosentin verran, kertoo kuparielektrolyysin päällikkö Juuso Karjala 

Jatkokäsittelyn yhteydessä jokainen kuparikatodi kuvataan molemmilta puolilta, ja Virebox.AI-tekoälyratkaisu analysoi kuvat katodien laatuluokittelua varten.

Kuparilevyjen pinnassa havaittavissa olevat ilmiöt ovat varsin moninaisia. Levyn pinnassa voi olla raitoja, värjäytymiä ja muitakin asioita, jotka vaihtelevat levystä toiseen mutta eivät vaikuta laatuun. Laadultaan yhtä hyvät levyt voivat olla ulkonäöltään hyvinkin erilaisia, eikä perinteinen konenäköratkaisu, joka perustuu kuvien vertailuun, kykene tekemään laatuluokitteluja tarpeeksi luotettavalla tavalla. 

Tekoälypohjainen konenäköratkaisu kykenee tunnistamaan laatuun vaikuttavat tekijät kultakin levyltä luotettavasti, vaikka arvioitavaksi tulisi levy, joka eroaa kaikista aikaisemmin arvioiduista. Neuroverkkomalli on koulutettu näyttämällä riittävä määrä kuvia eri laatuluokkiin kuuluvista kuparilevyistä, ja tämän jälkeen se kykenee tekemään kuvattavien levyjen ulkonäöstä laatuun liittyviä johtopäätöksiä. Se osaa myös jättää huomioimatta sellaiset ulkoasuvaihtelut, jotka eivät vaikuta laatuun.

Ihmiseen verrattuna etuna on se, että kaikki tapahtuu automaattisesti, objektiivisesti ja väsymättä jokaisen levyn kohdalla. 
– Talteen saadaan historiadata jokaisen kuparikatodilevyn osalta. Tämän ratkaisun avulla pystymme selvittämään laatuun liittyviä syy-seuraussuhteita ja kehittämään prosessejamme, kertoo Juuso Karjala. 
– Data helpottaa myös asiakaspalautteen selvittämistä, kun pystymme näkemään, millaista asiakkaalle mennyt tuote oli laadultaan tuotantoprosessin loppuvaiheessa. Kannattaa muistaa, että koska kuparipitoisuus on elektrolyysin jälkeen todella korkea, asiakkaan reklamoidessa puhutaan todella pienistä epäpuhtausmääristä – miljoonasosista. Pienetkin laatuerot halutaan tunnistaa, jotta prosessia päästään kehittämään, selventää Karjala. 

 

Kun ymmärrämme paremmin, mitkä tekijät vaikuttavat tuotteen laatuun eniten, voimme keskittyä niiden kuntoon saamiseen.

Jussi Lehtinen, Boliden Harjavalta

Puolessa vuodessa tuotantokäyttöön

Projekti lähti rivakasti liikkeelle vuoden 2021 huhtikuussa, ja syksyn aikana tehdyn kehitystyön seurauksena ratkaisu saatiin tuotantokäyttöön vuodenvaihteessa. 
– Nyt meille kertyy mutu-tuntuman sijasta dataa siitä, mitkä asiat vaikuttavat laatuun, ja yksi sokea kohta prosessista on saatu poistettua. Kun ymmärrämme paremmin, mitkä tekijät vaikuttavat tuotteen laatuun eniten, voimme keskittyä niiden kuntoon saamiseen, kertoo Jussi Lehtinen.

Vire Labsin toimintamallissa edetään yleensä kolmivaiheisesti. Ensin tehdään PoC eli Proof of Concept, jossa testataan ratkaisun toimivuutta. Sitten tehdään pilotti tuotantoympäristössä, ja lopuksi ratkaisu liitetään osaksi tuotantoprosessia. Bolidenin puolelta tilaajana toimineen järjestelmäinsinööri Kimmo Viitalan mukaan tämä toimintatapa sopi projektiin hyvin.
– Jos olisimme suoraan lähteneet tekemään pilottia tai tuotantoversiota, lopputulos ei olisi ollut yhtä hyvä. Iteraatiokierroksia oli useita, ja toimitettu ratkaisu oli täysin tavoitteen mukainen ja tekee kaikki ne asiat, joista sovittiin. 
– Jatkamme kehitystyötä edelleen ja tänä vuonna on tarkoitus tehdä vielä yksi iteraatiokierros, tarkentaa Kimmo Viitala. 

Juuso Karjala ja Kimmo Viitala

Onko sinun yritykselläsi vastaavanlaisia haasteita?

Ota yhteyttä ja kerro kuinka voimme auttaa sinua.