Voiko tekoäly löytää virheen teknisestä piirustuksesta? Entop kehittää AI-avusteista tarkastusta

Teknisten piirustusten tarkastaminen on tärkeä osa suunnittelutyötä, mutta samalla se vie paljon kokeneiden asiantuntijoiden aikaa. Entopissa lähdettiin selvittämään, voisiko tekoäly toimia suunnittelijan toisena silmäparina: käydä piirustuksia läpi, tunnistaa mahdollisia virheitä ja ohjata asiantuntijan huomion kohtiin, jotka kannattaa tarkistaa tarkemmin. Ensimmäinen prototyyppi on jo olemassa.

Tekoälystä puhutaan nyt paljon. Entopissa lähtökohtana ei kuitenkaan ollut kysymys siitä, mihin kaikkeen tekoälyä voisi käyttää, vaan kysymys oli paljon käytännöllisempi:

Mikä suunnittelutyössä vie paljon aikaa ja voisiko sen tehdä fiksummin?

Ajatus syntyi Entopin osallistuttua AI 1000 – Kasvua tekoälystä -valmennukseen. AI Finlandin ja Teknologiateollisuuden ohjelman tavoitteena on tuoda tekoälyn mahdollisuudet yritysjohdon strategiseen ajatteluun ja ennen kaikkea auttaa tunnistamaan liiketoiminnan todellisia haasteita, joissa tekoälystä voisi syntyä hyötyä.

Entopin työpajassa yhdeksi tällaiseksi haasteeksi nousi teknisten piirustusten ja dokumentaation tarkastaminen.

– Mietimme sellaisia asioita, jotka vievät meiltä arjessa paljon aikaa ja jotka samalla näkyvät asiakkaalle työn laadussa. Piirustusten tarkastaminen nousi nopeasti yhdeksi kiinnostavaksi kohteeksi, Entopin Tuomo Kuusi kertoo.

Piirustusten tarkastaminen voi viedä useita työpäiviä kuukaudessa

Teknisen piirustuksen tarkastaminen vaatii keskittymistä ja kokemusta. Piirustuksissa esiintyvät virheet ovat usein pieniä suunnittelupöydällä, mutta kalliita valmistuksessa tai asennuksessa. Tyypillisiä korjattavia asioita ovat esimerkiksi: puuttuvia tai virheellisiä merkintöjä, mitoitukseen liittyviä puutteita tai yksinkertaisia unohduksia.

Monet virheet ovat myös luonteeltaan toistuvia.

Kokeneelle suunnittelijalle niiden havaitseminen voi olla nopeaa, mutta kun tarkastettavia kuvia on paljon, työmäärä kasvaa nopeasti. Entopin arvion mukaan piirustusten tarkastamiseen voi kuukauden aikana kulua kolmelta suunnittelijalta yhteensä yhdestä jopa viiteen työpäivää. Yksinkertaisenkin piirustuksen läpikäyntiin voi kulua muutama minuutti. Ja kuvamäärän ollessa helposti satoja, niihin kuluva aikakin on jopa kymmeniä tunteja. Potentiaali on siis työkalulle merkittävä. Kun tarkastettavia kuvia on satoja, kokeneen suunnittelijan aikaa käytetään paljon työhön, jossa samat asiat käydään läpi yhä uudelleen. Entopin asiantuntijat pohtivat, voisiko tekoäly tehostaa tätä toimintaa ja parantaa laatua.

Tekninen piirustus on tekoälylle yllättävän vaikea

Tekstiä, valokuvia ja muuta visuaalista aineistoa käsittelevät tekoälysovellukset ovat kehittyneet nopeasti. Tekninen piirustus on kuitenkin aivan toisenlainen aineisto. Se sisältää tarkkaa geometriaa, mittoja, symboleita, viivoja ja teknisiä merkintöjä, joiden suhteet toisiinsa ratkaisevat.

– Huomasimme nopeasti, ettei tähän ollutkaan valmista ratkaisua. Ensimmäinen kysymys oli jo se, miten tekninen piirustus saadaan sellaiseen muotoon, että tekoäly pystyy sitä tulkitsemaan, Kuusi kertoo.

Entop lähti ratkaisemaan haastetta yhteistyössä Aalto-yliopiston kanssa. Kehitystyöhön löytyi diplomityöntekijä, jolla yhdistyvät tietotekniikan ja konetekniikan osaaminen.

Työssä piti ratkaista kaksi keskeistä kysymystä:

1. Miten teknisen piirustuksen sisältämä tieto muutetaan tekoälylle ymmärrettävään muotoon?
2. Miten järjestelmälle opetetaan, millainen piirustus on oikein ja millaisia virheitä siitä pitäisi löytää?

Jälkimmäinen osoittautui erityisen kiinnostavaksi.

Asiakkaiden piirustuksia ei käytetä tekoälyn kouluttamiseen

Tekoäly tarvitsee oppiakseen paljon aineistoa. Teollisuuden suunnittelutyössä tähän liittyy kuitenkin olennainen rajoite: asiakkaiden piirustukset sisältävät luottamuksellista tietoa ja immateriaalioikeuksia. Niitä ei voida kerätä suureksi koulutusaineistoksi.

Entop ratkaisi ongelman rakentamalla järjestelmän, jolla voidaan generoida omaa synteettistä koulutusaineistoa. Sen avulla tuotetaan harjoittelua varten piirustuksia ja niihin erilaisia tarkoituksellisia virheitä. Näin järjestelmää voidaan opettaa tunnistamaan juuri sellaisia asioita, joita teknisessä tarkastuksessa halutaan löytää ilman, että asiakkaiden luottamuksellista aineistoa käytetään mallin kouluttamiseen.

Tietoturva on ollut kehitystyössä alusta lähtien olennainen osa ratkaisua. Asiakasaineistoa ei siirretä julkisiin tekoälypalveluihin. Ratkaisun lähtökohtana on, että käsittely tapahtuu Entopin omassa suojatussa ympäristössä ja käsiteltävä aineisto voidaan poistaa tarkastuksen jälkeen.

– Tässä IPR:t, luottamuksellisuus ja tietoturva ovat aivan keskeisiä. Asiakkaan piirustus on asiakkaan omaisuutta. Siksi emme voi rakentaa tällaista ratkaisua niin, että asiakkaiden aineistoa käytetään koulutusmateriaalina tai siirretään julkiseen pilveen, Kuusi sanoo.

Ensimmäinen prototyyppi on jo toiminnassa

Kehitystyön tuloksena Entopilla on nyt ensimmäinen toimiva prototyyppi. Järjestelmään vastaanottaa PDF-muotoisia piirustuksia. Tekoäly analysoi sen ja arvioi oppimansa materiaalin pohjalta piirustuksen oikeellisuuden ja antaa oman arvion sen oikeellisuudesta. Tämän pohjalta tarkastaja tai suunnittelija tekee jatkotoimenpiteet.

Suunnittelija tarkastaa tekoälyn esiin nostamat kohdat ja tekee tarvittavat muutokset.

Tällä hetkellä järjestelmää on opetettu rajatulla joukolla erilaisia kappaleita ja mitoitustapoja. Näissä käyttötapauksissa tunnistus toimii Tuomon mukaan jo hyvin. Käyttö on silti vielä pienen ryhmän testivaiheessa, eikä kyse ole valmiista, kaikkiin teknisiin piirustuksiin soveltuvasta tuotteesta. Sitä on kokeiltu myös oikeiden piirustusten kanssa testimielessä.

Tämä rajaus on Entopille tärkeä. Tavoitteena ei ole luvata, että tekoäly ratkaisee kaiken, vaan selvittää järjestelmällisesti, missä se aidosti parantaa työtä.

Tekoäly ei korvaa suunnittelijaa, mutta se toimii toisena silmäparina

Entopin tavoitteena ei ole automatisoida suunnittelijan vastuuta pois. Päinvastoin. Tekoälystä halutaan työkalu, joka tekee suuren määrän toistuvaa tarkastustyötä nopeasti ja auttaa ihmistä keskittämään huomionsa oikeisiin asioihin.

Jos tekoäly pystyy tulevaisuudessa käymään satoja piirustuksia läpi ja nostamaan niiden joukosta todennäköisesti virheelliset kuvat tai yksityiskohdat tarkempaan tarkastukseen, kokeneen suunnittelijan aikaa vapautuu työhön, jossa hänen osaamisestaan syntyy enemmän arvoa.

Samalla dokumentaatiosta tulee tasalaatuisempaa. Tekoäly ei väsy, kiirehdi eikä unohda tarkistaa sovittua asiaa. Mutta se ei myöskään ymmärrä suunnittelukokonaisuutta samalla tavalla kuin kokenut ihminen.

– Ajattelen tekoälyä vähän kuin erittäin tehokkaana työkaluna tai tehoautona. Se pystyy tekemään paljon konepellin alla todella nopeasti, mutta kuljettaja päättää edelleen, mihin mennään. Suunnittelussa ne aivot ja vastuu ovat edelleen ihmisellä, Kuusi kuvaa.

Hyöty asiakkaalle syntyy laadusta, nopeudesta ja varmuudesta

Tekoälyn arvoa ei Entopissa mitata sillä, kuinka paljon sitä käytetään. Ratkaisevaa on, parantaako se asiakkaalle tehtävää työtä.

Jos piirustusten tarkastusta pystytään automatisoimaan osittain, mahdollisia hyötyjä ovat:

• virheiden tunnistaminen aikaisemmassa vaiheessa
• tasalaatuisempi tarkastus
• pienempi määrä manuaalista rutiinityötä
• nopeampi suurten piirustusmäärien käsittely
• kokeneiden suunnittelijoiden ajan vapautuminen vaativampaan työhön
• asiakkaan omien dokumentointivaatimusten huomioiminen järjestelmällisemmin.

Tämä on myös Entopin mielenrauhan ajatuksen ydintä. Mielenrauha ei suunnittelussa synny siitä, ettei virheitä koskaan voisi tapahtua. Se syntyy siitä, että niiden ehkäisemiseen, löytämiseen ja korjaamiseen rakennetaan mahdollisimman toimivat menetelmät.

Seuraava askel on tehdä prototyypistä suunnittelijan työkalu

Nykyinen prototyyppi vaatii vielä teknistä osaamista käyttäjältään. Seuraavassa vaiheessa Entop haluaa laajentaa koulutusaineistoa uusille kappale- ja piirustustyypeille sekä kehittää ratkaisulle käyttöliittymän, jonka avulla tavallinen suunnittelija voisi käyttää sitä ilman ohjelmointiosaamista.

Ajatus on yksinkertainen: piirustus sisään, järjestelmä käy sen läpi ja nostaa tarkistettavat kohdat suunnittelijan arvioitavaksi. Kehitystyö on samalla avannut Entopissa uusia kysymyksiä.

Missä muualla suunnitteluprosessissa tehdään paljon manuaalista ja toistuvaa työtä? Missä tekoäly voisi parantaa laatua? Entä voisiko samaa periaatetta hyödyntää tulevaisuudessa teknisen dokumentaation tuottamiseen tai aikaisemmin tehtyjen ratkaisujen tehokkaampaan hyödyntämiseen? Kaikkia ajatuksia ei vielä ole tarkoitus viedä käytäntöön.

– Tässä tärkein oppi on ollut ymmärtää, että ensin pitää löytää oikea ongelma. Kun tiedämme, mikä vie paljon aikaa tai missä laatua voidaan parantaa merkittävästi, sen jälkeen voidaan miettiä, onko tekoäly siihen oikea työkalu, Kuusi sanoo.

Ajatus on täsmälleen sama, johon AI 1000 -ohjelma yrityksiä kannustaa: tekoälyä ei pidä nähdä irrallisena IT-hankkeena, vaan lähtökohtana pitää olla yrityksen liiketoiminnan tai asiakasrajapinnan todellinen haaste.

Suunnittelutyö tulee muuttumaan, mutta asiantuntijaa tarvitaan edelleen

Kuusi uskoo, että tekoäly muuttaa suunnittelutoimistojen työtä lähivuosina merkittävästi.

Suunnitteluohjelmistoihin tulee jo nyt generatiivisia ja tekoälyavusteisia ominaisuuksia. Tulevaisuudessa järjestelmät pystyvät tuottamaan, vertailemaan ja tarkastamaan erilaisia ratkaisuvaihtoehtoja huomattavasti ihmistä nopeammin. Se ei kuitenkaan tee suunnittelijasta tarpeetonta.

Päinvastoin ihmisen tehtäväksi jää entistä selvemmin se, missä asiantuntemusta todella tarvitaan: ongelman ymmärtäminen, uuden ratkaisun kehittäminen, vaihtoehtojen arviointi ja vastuun kantaminen lopputuloksesta.

– Tekoäly pystyy tekemään samanlaisia asioita ja niiden variaatioita valtavan nopeasti. Mutta uuden keksiminen, kokonaisuuden ymmärtäminen ja sen arvioiminen, mikä on juuri tähän tilanteeseen oikea ratkaisu, ovat edelleen ihmisen tehtäviä, Kuusi kiteyttää.

Entopissa tekoälyn kehitystyötä jatketaan samalla periaatteella kuin se aloitettiin: ei siksi, että tekoälyä pitäisi käyttää, vaan siksi, että suunnittelutyö voidaan tehdä paremmin.

Ja kun suunnittelussa onnistutaan vähentämään rutiinia, löytämään virheitä aikaisemmin ja vapauttamaan asiantuntijoiden aikaa oikeiden ongelmien ratkaisemiseen, hyöty näkyy lopulta siellä missä sen pitääkin – asiakkaan projektissa.

Entop tuo mielenrauhaa sinne, missä suunnittelu ratkaisee.

Kehitämme jatkuvasti suunnittelumenetelmiämme ja uusia tapoja hyödyntää teknologiaa niin, että asiakkaamme saavat laadukkaampia ratkaisuja, varmuutta päätöksiin ja sujuvampia projekteja.