Automatisch assistiert
Intelligente Bildverarbeitung unterstützt Produktionsmitarbeiter in Industrie 4.0-Anwendungen
In der Industrie 4.0. spielt Automatisierung eine große Rolle. Kostensenkung, Produktivitätssteigerung und Null-Fehler-Qualität sind Faktoren, die Unternehmen in immer größerem Maße zur Digitalisierung ihrer Prozesse veranlassen. Doch oftmals bedeutet Vollautomatisierung auch hohe Investitionen. Gleichzeitig wird der Mensch im Zusammenspiel von Mensch und Maschine weiterhin im Mittelpunkt stehen. Das stellt die Unternehmen bei vorherrschendem Facharbeitermangel und hohen Standards für Arbeitssicherheit vor keine leichte Aufgabe. Zusätzliche Herausforderungen für eine gelungene Prozessoptimierung sind große Variantenvielfalt, komplexe Aufgabenstellungen und Abläufe, sowie steigende Qualitätsanforderungen. Wie kann das gelingen? Am Beispiel des Assistenzsystems "Der Schlaue Klaus" hat das Karlsruher Unternehmen OPTIMUM datamanagement solutions GmbH eine smarte Lösung entwickelt: Der einfach zu integrierende, kamerabasierte Helfer nutzt Digitalisierung, um manuelle Prüfprozesse zu optimieren und zu vereinfachen. Durch die Kombination von industrieller Bilderkennung durch eine hochauflösenden USB3 Industriekamera von IDS und mithilfe einer intelligenten Datenbank erkennt das Assistenzsystem jeden Schritt und begleitet den Mitarbeiter in Echtzeit während der kompletten Montage. Nach dem einfachen Prinzip: Anleiten – Überprüfen – Bestätigen – Dokumentieren werden auch diese komplexen Abläufe beherrschbar.
Anwendung
Das intelligente Montageassistenzsystem "Der Schlaue Klaus" leitet Mitarbeiter mit einer digitalen Montage-Anleitung Schritt für Schritt an. Der Werker scannt das Auftragsdokument und der Montageprozess beginnt. Eine über dem Arbeitstisch installierte IDS-Kamera nimmt das zu montierende Werkstück bzw. Einzelteile auf. Auf einem Touchmonitor erscheinen sowohl Arbeitsanleitung, als auch Fehlermeldungen in Echtzeit: Nach jedem erfolgreichen Arbeitsschritt bekommt der Werker eine Bestätigung. Nach abgeschlossener Montage erbringt das System den Nachweis einer fehlerfreien Fertigung.
„Die Kamera generiert dabei den digitalen Schatten“, erklärt Wolfgang Mahanty, Geschäftsführer der OPTIMUM datamanagement solutions GmbH. Alle digitalen Daten des Prozesses - wann wird wie was gemacht - werden erfasst und verarbeitet. Das ermöglicht die Schaffung einer Wissensbasis und die spätere Weitergabe des Wissens an alle. "Die Kamera muss viele Details und großen Variantenreichtum erfassen und stabile Bilder liefern. Die sensorische Erkennung muss zuverlässig sein, d.h. der Sensor muss mit schlechten bzw. wechselnden Lichtverhältnissen klar kommen", fasst Mahanty die Anforderungen an die Kamera zusammen. Denn: "In der Fabrik von heute soll der Mitarbeiter möglichst viel Tageslicht bekommen, was wiederum die Aufnahmequalität beeinflussen kann."
Kein Problem für die USB3 Industriekamera UI-3590CP von IDS. Der lichtempfindliche Rolling Shutter CMOS-Sensor AR1820HSSC00SHEA0 von onsemi sorgt dank BSI-Technologie ("back-side-illumination") auch unter schwachen Lichtverhältnissen für eine herausragende Bildqualität. Auch bei der Erfassung kleinster Details entstehen extrem hochauflösende Aufnahmen mit geringem Bildrauschen. Mit einer Auflösung von 18 MP (4912 x 3684) erreicht er eine Framerate von 21 fps. "Produkte werden mit Abweichungen von 1mm auf DINA 3 erkannt", bestätigt Wolfgang Mahanty. Zudem haben die kleine, kompakte Baugröße sowie die einfache Integration der Kamera das Team des Schlauen Klaus überzeugt.
Die Vorteile des mit dem IDS-Kameramodell optimierten Assistenzsystems weiß auch das Ludwigsburger Unternehmens Mann + Hummel, Weltmarktführer und Experte auf dem Gebiet der Filtration, zu schätzen. Peter Sawatzky, Technischer Leiter bei Mann + Hummel, setzt ebenfalls auf den Einsatz des "Schlauen Klaus". "Bei der Endmontage unserer Filterkomponenten sind viele manuelle Tätigkeiten erforderlich, dafür sind Wechselvorrichtungen mit sehr komplexen und somit störanfälligen sensorischen Abfragen notwendig. Das Assistenzsystem hat uns überzeugt, weil wir viel weniger Fehler machen." Neue Varianten lassen sich in der Arbeitsvorbereitung leicht einlernen und können am gleichen Tag vom Werker montiert werden. "Unser Variantenmanagement ist damit bedeutend einfacher geworden", so Sawatzky.
Weiterer Vorteil: Das System kann sehr einfach in die jeweilige Fertigungseinrichtung integriert werden und selbst der Einsatz mehrerer Kameramodelle ist sehr einfach und kostengünstig möglich, wenn es die Kundenapplikation erfordert.
Neue Abläufe erlernen die Mitarbeiter mit Klaus' Hilfe durch die digitale Schritt-für-Schritt-Anleitung schnell und sicher. Die Entlastung des Werkers durch das individuelle Montage-Assistenzsystem sowie eine leichtere Arbeitsorganisation ermöglichen eine deutliche Steigerung der Produktivität. Montagekosten sinken, gleichzeitig werden Reklamationskosten durch die erhöhte Qualitätssicherung minimiert. "Seit der "Schlaue Klaus" unsere Werker bei der Montage unterstützt, ist die Anzahl der Reklamationen deutlich gesunken", bestätigt Sawatzky.
Ausblick
Vor allem in der Elektronikbranche und im Bereich Automotive beschleunigen Assistenzsysteme wie das aus dem Hause OPTIMUM datamanagement solutions GmbH zunehmend die Abläufe und sorgen für erhöhte Wirtschaftlichkeit und Qualität. Fertigungsprozesse laufen nahezu fehlerfrei ab, werden lückenlos dokumentiert und können rückverfolgt werden. Damit verhelfen sie Unternehmen zu einer Produktivitätssteigerung und ggf. zu einem Wettbewerbsvorteil. Doch eine wichtige Grundlage für die erfolgreiche Einführung von Industrie 4.0 und der damit verbundenen Digitalisierung ist die möglichst einfache und intuitive Bedienung der Systeme. Deswegen arbeitet Optimum stetig daran, wie das System kinderleicht eingeteacht werden kann. Dies geschieht beispielsweise über CAD Daten, intelligente Filter oder auch über Künstliche Intelligenz. Ein weiterer Schritt auf dem Weg zur Digitalisierung ist auch die Möglichkeit einer virtuellen Inbetriebnahme. Dabei muss das Assistenzsystem so intuitiv aufgebaut sein, dass es jeder Mitarbeiter aus der Instandhaltung oder Arbeitsvorbereitung auch selbst in Betrieb nehmen kann.
Kein Zweifel: Die Digitalisierung schreitet immer weiter voran, der Bedarf an Lösungen zur Effizienz- und Qualitätssteigerung in der Fabrik der Zukunft wächst. Mit individuellen, leicht zu integrierenden Assistenzsystemen und intelligenter Bildverarbeitung kann er schnell und einfach gedeckt werden. Eine Investition, die sich in kurzer Zeit amortisiert.
USB 3 uEye CP - Unglaublich schnell, unglaublich zuverlässig, unglaubliche Sensoren
Verwendetes Modell: UI-3590CP Rev.2
Kamerafamilie: uEye CP
Kunde
Optimum ist spezialisiert auf intelligente Bildverarbeitung, die Digitalisierung, Datenbankmanagement und Kameratechnik miteinander verbindet. Das IT-Expertenteam aus Karlsruhe automatisiert und optimiert seit über 26 Jahren die Prozesse führender Industrieunternehmen. Heute ist Optimum mit dem mehrfach ausgezeichneten kamerabasierten Assistenzsystem Schlauer Klaus ein führender Anbieter im Bereich der kamerabasierten Assistenzsysteme.
