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レーザー超音波可視化試験画像からの欠陥検出のための深層CNN構造に関する研究

(A Study on Deep CNN Structures for Defect Detection From Laser Ultrasonic Visualization Testing Images)

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田中専務

拓海先生、最近部下からレーザー超音波可視化という検査法とAIで欠陥検出が出来ると聞きましたが、正直何が変わるのかピンと来ません。要は人の目の代わりになるのですか?

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!大丈夫です、順を追って説明しますよ。まずレーザー超音波可視化は、レーザーで起こした超音波の反射や散乱を可視化する技術で、その画像に映る散乱のパターンが欠陥の手がかりになりますよ。

田中専務

画像で欠陥を見分けるのは人でも出来るはずですが、AIを使うメリットは何でしょうか。現場の技術者の目と比べて優れる点を教えてください。

AIメンター拓海

いい質問ですね!ポイントは三つです。第一に人が毎回同じ精度で見るのは難しい点、第二に大量の画像を短時間で処理できる点、第三に微細なパターンを統計的に拾える点です。これにより見落としを減らし、検査のばらつきを抑えられるんですよ。

田中専務

それは分かりました。しかし、うちのような中小の現場で導入する場合のコストや手間が心配です。モデルって大きい方が性能が良いのではありませんか?

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!必ずしも大きなモデルが良いとは限りません。手持ちのデータ量に比してモデルが大き過ぎると過学習して現場での精度が落ちます。論文ではLUVT画像の特性に合わせて、無駄な部分を削いだ“スリム”な構造にして効果を出していますよ。

田中専務

これって要するに欠陥を探す作業に特化した無駄のない道具を作った、ということ? 導入後の推論速度も重要ですが、その点はどうなのですか?

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!その通りです。論文の提案モデルは不要なモジュールを削除して計算量も削減されていますから、推論は一般的な物体検出モデルより速く動きます。つまり現場の検査フローに組み込みやすいのです。

田中専務

なるほど。ただし精度が上がっても誤検知が増えれば現場の信頼を失いかねません。現場運用での取り扱い方、例えばどれくらいで判断を機械に任せられるかが知りたいです。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!実務では段階的運用が現実的です。まずAIを補助ツールとして導入し、閾値を保守チームと調整して誤検知を許容範囲に抑えます。運用データを集めつつ再学習して精度を上げる運用サイクルが有効です。

田中専務

分かりました。結局のところ、うちではまず現場の技術者の補助に使い、段階を追って自動化の比率を上げるのが現実的ということですね?それなら投資対効果も見通しが立ちやすいです。

AIメンター拓海

大丈夫、一緒にやれば必ずできますよ。要点は三つ、1) データ量に合ったスリムなモデルを選ぶ、2) 検査フローに合わせて閾値を調整する、3) 運用でデータを継続的に収集して再学習することです。これで現場の負担を減らしつつ信頼性を高められますよ。

田中専務

分かりました、要するに現場の保守体制とデータ収集を前提に、小さく始めて段階的に自動化比率を上げていく、という方針ですね。私の言葉で言い直すと、まずAIを“補助員”として使い、信頼が積み上がったら“主要な判定者”にシフトする、という理解でよろしいでしょうか。

監修者

阪上雅昭(SAKAGAMI Masa-aki)
京都大学 人間・環境学研究科 名誉教授

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