Puesta en marcha de un proyecto de Deep Learning en fabricación, parte 3: Optimización

Durante esta etapa, el inspector humano y el sistema de visión clasifican las piezas manufacturadas como aceptables o no aceptables. A continuación, un experto interno revisa todas las piezas dudosas y les asigna la etiqueta correspondiente. Las piezas dudosas ya corregidas más las muestras de piezas aceptables y no aceptables se envían a la base de datos para mejorar así el modelo de aprendizaje profundo. Los desarrolladores deben asegurarse de agregar imágenes complejas, que incluyan, por ejemplo, piezas con defectos poco comunes o que reflejen la iluminación, al conjunto de entrenamiento.

Amplíe sus datos

Por lo general, un software basado en aprendizaje profundo incluye un paquete de entrenamiento y herramientas de optimización. No obstante, es necesario que los equipos tomen algunas medidas adicionales, como la validación cruzada. Una vez que se ha recolectado la cantidad de datos suficiente, el equipo tiene que usar distintas secciones de un conjunto de datos para entrenar y validar a partir del resto del conjunto. Independientemente de las secciones del conjunto de datos que se elijan, los equipos deben asegurarse de que los resultados sean uniformes, ya que si una de las secciones se desempeña de manera distinta a las demás, podrían generarse problemas de etiquetado o que algunos tipos de defectos no queden debidamente representados.

Otro paso consiste en aislar cada una de las variables clave del proceso de producción para ejecutar una optimización compuesta. Por consiguiente, si hubiese varias líneas de fabricación, los equipos tienen que tomar imágenes de cada una para entrenar el modelo, asegurándose de que los datos y los resultados de cada línea sean adecuados. Además, si una empresa tiene distintos métodos de inspección, los equipos deben optimizar las distintas versiones de los productos y tipos de defectos, ya sea mediante convenciones de nomenclatura de archivos o estructuras de carpetas de archivos.

Además, debería intentar alimentar su base de datos de entrenamiento con la mayor cantidad de imágenes de piezas defectuosas posible. Por ejemplo, si tiene 500 imágenes de piezas aceptables y 282 imágenes de piezas no aceptables, utilice las imágenes de las piezas defectuosas para entrenar el sistema sobre qué debe buscar, para que funcione con mayor eficiencia durante la producción.

Trate con diferentes tipos de defectos  

En el Deep Learning, existen varias maneras de considerar los defectos en las imágenes. Un sistema puede generar una medición basada en la totalidad de una imagen para determinar si una pieza es aceptable o no aceptable o usar un método basado en defectos, que identifique fallas específicas de las piezas. Esta última opción es útil cuando se agrega un paso de clasificación adicional con fines de control de procesos, pero, por otra parte, podría demandar más pasos de procesamiento para poder agrupar o separar los defectos.  

Asimismo, el sistema de Deep Learning podría aislar pixeles específicos de cada uno de los defectos de una imagen y tomar mediciones del área defectuosa. Este método también demandaría un procesamiento de imágenes adicional, que conllevaría la manipulación de regiones con defecto para producir un perímetro o cuadro delimitador y, además, para medir el defecto y clasificarlo como aceptable o no aceptable. Las aplicaciones individuales exigen distintos abordajes, por lo que los desarrolladores deben comprender los parámetros de los defectos y cómo optimizar para estos. 

Comprender los distintos tipos de defectos y establecer especificaciones de calidad también les permite a los equipos hacer una optimización de extremo a extremo para seguir mejorando el modelo. Si un equipo especifica que un defecto de más de 10 mm2 o dos defectos de más de 5 mm2 representan una pieza defectuosa, el sistema de Deep Learning no necesariamente proporciona una medición exacta de los pixeles. En estos casos, se puede usar una herramienta de análisis de blob para obtener una medición más precisa de los defectos, lo que le permitiría al equipo usar estas imágenes para refinar el modelo. Sin embargo, si el equipo tiene pensado usar la herramienta de mancha para hacer un análisis más exhaustivo y lograr una mejor optimización, para mayor seguridad, el desarrollador del equipo deberá configurar el sistema de Deep Learning para que informe incluso los casos dudosos como defectos.

Manténgase al día con las métricas clave

Las métricas clave de aprendizaje profundo deben tenerse en cuenta durante esta fase. No es necesario que todos los integrantes del equipo comprendan cada uno de los aspectos que conforman el Deep Learning. No obstante, el desarrollador sí debe comprender todos los parámetros clave y saber cómo optimizarlos. Algunos ejemplos incluyen la diferencia entre la tasa de falsos positivos y la tasa de falsos negativos en comparación con las tasas de precisión y retirada, puntajes F1 y estadísticas del área bajo la curva (Area Under Curve, AUC).

Además, los equipos tienen que prestar atención a las funciones de costos y equilibrar el costo de los desperdicios (tasa de falsos positivos) en relación con el costo de los escapes (tasa de falsos negativos) para determinar el valor de una solución. Si bien los desarrolladores no deberían preocuparse demasiado por las funciones de costos al configurar por primera vez un proyecto de Deep Learning, sí es de esperar que con el tiempo el proyecto tenga como objetivo lograr puntajes F1 altos.

Hay varios pasos importantes a seguir al comenzar un proyecto de aprendizaje profundo. En la Parte 1: Planificación de esta serie, explore la importancia de la planificación y cómo establecer una base sólida para su proyecto. Parte 2: La Recopilación de datos se centra en la recopilación de datos y el establecimiento de la verdad base, que son esenciales para el entrenamiento de modelos precisos. En Parte 4: Pruebas de Aceptación en Fábrica, aprenda cómo validar su sistema en un entorno de producción y mejorar continuamente el rendimiento del modelo con el tiempo.