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  • Fehlerfreie, manuelle Fertigungsprozesse mit lückenloser Dokumentation

Karlsruhe, 21.09.2021 - Um die manuelle THT-Bestückung weiter zu optimieren, hat der Prettl-Standort in Radeberg in das Assistenzsystem Schlauer Klaus der Optimum datamanagement solutions GmbH investiert. Dabei hat das Team um den Radeberger Geschäftsführer Miroslaw Dziuba viel Zeit in die Evaluierung und Auswahl des richtigen Assistenzsystems gesteckt.

Der Schlaue Klaus ist ein kamerabasiertes kognitives Assistenzsystem, das Kameratechnik und intelligente industrielle Bildverarbeitung mit Datenbankmanagement verbindet und sich somit in manuelle Arbeitsplätze und in digitale Produktionsumgebungen der Industrie 4.0 integrieren lässt. „Die Implementierung digitaler Prozesse in unsere Fertigung sind zentrale Themen, um auch in Zukunft unseren Kunden eine effizient produzierte Top-Qualität anbieten zu können“, erklärt der Leiter für Maschinen- und Prozesstechnologie, Quentin Zapf. Aus diesem Grund analysierte Zapf Assistenzsysteme, mit klar umrissenen Vorgaben. „Fehlerfreie Fertigungsprozesse abzuliefern, die lückenlos dokumentiert sind, waren das übergeordnete Ziel“, so Dziuba, und er ergänzt: „Alle Produkte sollen nach den gleichen Qualitätsstandards produziert werden, welche dabei nicht nur reproduzierbar, sondern auch nachvollziehbar sind. Wir wollten dabei von einer Arbeitsanweisung in Papierform zu einem digitalen, lernenden System wechseln.“

Dabei sollten die Mitarbeiter durch den Bestückungsprozess geführt und die einzelnen Ergebnisse sofort geprüft werden. “Die Fertigungsprozesse sind im Schlauen Klaus idealerweise Schritt für Schritt digital abgespeichert, inklusive der Kriterien, die zur Überprüfung des korrekt ausgeführten Arbeitsschrittes herangezogen werden. Der Produktionsmitarbeiter wird per Bildschirm durch den Fertigungsprozess geführt und sobald ein Arbeitsschritt korrekt erledigt wurde, schaltet der Schlaue Klaus automatisch weiter“, erklärt Wolfgang Mahanty, Geschäftsführer und Vertriebsverantwortlicher der Optimum datamanagement solutions GmbH. „Der Schulungsaufwand sollte ebenfalls je Mitarbeiter reduziert werden. Insbesondere bei Kapazitätsengpässen soll somit ein schnelles Verlagern von Aufgaben und Aufträgen an andere Standorte leicht ermöglicht werden, wenn alle Werke mit einheitlichen Systemen arbeiten“, führt Dziuba aus. Deshalb waren Schnittstellen nicht nur zum QS sondern auch zu dem ERP-System als Muss-Eigenschaft vorgegeben.

„Der Schlaue Klaus dient als digitale Arbeitsanweisung, die immer auf die aktuellen Arbeits- und Prüfvorgaben zugreift und somit auch Mitarbeiter beim Erlernen neuer Arbeitsschritte unterstützt. Optional ist ein weiteres Modul zur automatischen Dokumentation verfügbar, mit dem während der Montage alle ermittelten Messwerte und die Kamerabilder aller Montageschritte automatisch dokumentiert werden. So sind alle Montageschritte rückverfolgbar und können als Qualitätsnachweis dienen“, führt Mahanty weiter aus.

Innerhalb der Evaluierung wurden neben dem Schlauen Klaus von Optimum drei weitere Assistenzsysteme getestet. Als Testbaugruppe wurden unterschiedliche Baugruppen mit verschieden hohen Anzahlen an THT-Bauteilen ausgewählt. Im Mittel waren die Bestückungs- und Inspektionsflächen 520cm² groß, inklusive 31 THT-Bauteilen, was ca. 5% aller Bauteile entsprach. Bei den Tests stellte sich heraus, dass der Schlaue Klaus von allen Systemen am besten abschnitt und eine große Anzahl an Bauteilen, in verschiedenen Größen erkannte. Auch die richtige Polung der Bauteile wurde zuverlässig registriert. Dabei kann sich die Größe des Bauteils beeinflussend auswirken, denn je kleiner das Bauteil ist, desto schwieriger wird es für die Kamera, Details zu erkennen. „Oftmals sind die Bauteile nur mit kleinen Kerben oder Strichen versehen, welche sich kaum vom Hintergrund abheben und somit nur schwer von der Kamera erkannt werden. Des Weiteren gibt es Schwankungen im Anlieferungszustand der Bauteile. Zum Teil werden zur Markierung der Polung sehr ähnliche Farben wie Weiß und Grau, verwendet“, erläutert Zapf.

Bei der Erkennung von gelaserten Barcodes kann der auf der Baugruppe eingesetzte Lötstopplack sowie die Umgebungsbeleuchtung die Arbeit des Schlauen Klaus beeinflussen. „In diesem Fall kann der Bediener aber das Umgebungslicht so steuern, dass ein ideales Erkennen der Barcodes ermöglicht wird. Ein weiterer maßgeblicher Vorteil des Schauen Klaus liegt in der Echtzeiterkennung von Fehlbestückungen“, so Zapf. Da der Schlaue Klaus in so einem Fall ein sofortiges visuelles und akustisches Warnsignal einleitet, wird der Mitarbeiter auf den entstandenen Fehler sofort hingewiesen.

Ein weiteres wichtiges Kriterium in der Evaluierung waren die eingesetzten Kamerasysteme. Der Schlaue Klaus war mit 18MP- und 42MP-Kameras ausgestattet. Die 42 MP Kamera ermöglicht es, auch kleinste Bauteilmerkmale zu erkennen. In Kombination mit der 18 MP Kamera ist hier eine hervorragende Kombination aus Geschwindigkeit und Genauigkeit gegeben. So kann auch die 18MP-Kamera ohne Abstriche in der Überprüfungsqualität eingesetzt werden. „In Summe hat der Schlaue Klaus in der Evaluierung am besten abgeschnitten, so dass wir uns für die Implementierung des Assistenzsystems hier am Standort in Radeberg entschieden haben“, erläutert Zapf.

Nach Lieferung des ersten Systems wurde der Schlaue Klaus nicht nur in die Produktionsumgebung von Prettl eingebunden, sondern auch in die IT-Umgebung. Die Verknüpfung vom Schlauen Klaus zum SPEA Prüf- und Qualitätsdaten System COMPASS, das von Prettl zur Test Traceability eingesetzt wird, war reibungslos möglich. Die Anpassung der Daten vom Schlauen Klaus zur Übernahme hat dank der vorhandenen Schnittstelle in COMPASS schlussendlich einen Tag gedauert. Allerdings sind wir gleich noch einen Schritt weiter gegangen und haben einen bzw. zwei automatische Barcodeleser in das Programm eingebunden. Somit wird zum einem das richtige Programm ausgewählt und zum anderen unsere Werksauftragsnummer direkt mit der individuellen Nummer der Baugruppe und mit dem Zeitstempel der erfolgreichen Prüfung durch den Schlauen Klaus verknüpft und im Anschluss in die Datenbank geschrieben. Dies führt natürlich zu einer erheblichen Zeiteinsparung bei der Dokumentation der Arbeitsschritte“, berichtet Zapf.

Weiter führt Zapf aus, dass aufgrund der Anforderung von Prettl an die Prüftiefe und Nachverfolgbarkeit entschieden wurde, das System zusammen mit Optimum auf die Prettl-spezifischen Wünsche und Anforderungen weiterzuentwickeln. Durch den Einsatz des 2-Kamera-Systems und in Verbindung mit der Barcodeerkennung, ist eine lückenlose und fehlerfreie Rückverfolgbarkeit möglich. „Wichtig ist dabei, dass die Mitarbeiter ins Boot geholt werden. Diese dürfen sich nicht überwacht fühlen, sondern sollten durch den Einsatz des Assistenzsystems eine zusätzliche Sicherheit und Arbeitserleichterung erhalten. Die Prüfungen müssen auf der einen Seite schnell und fehlerfrei sein, dabei wenige Pseudofehler verursachen und auf der anderen Seite eine hohe Prüftiefe und Fehlererkennung aufweisen.“, erörtert Zapf. „Wir sind auf einem sehr guten Weg und machen die Lernkurve gleich für unsere Kollegen in den anderen Standorten mit, wo der Schlaue Klaus in Zukunft ebenfalls zum Einsatz kommen soll“, betont Zapf.


Über OPTIMUM datamanagement solutions GmbH

Die Optimum datamanagement solutions GmbH gehört zu den führenden Anbietern für kamerabasierte kognitive Assistenzsysteme und entwickelt in der Technologieregion Karlsruhe intelligente Arbeitsplatzlösungen mit integrierten Bilderkennungssystemen in 2D. Optimum schafft Lösungen für das schnelle und sichere Erkennen, Prüfen, Vermessen und Dokumentieren in Produktion und Logistik und bietet schlüsselfertige Komplettsysteme für die industrielle Bildverarbeitung - Kamera, Licht, Rechner, Software, Sonder-Maschinenbau. Weitere Informationen unter: www.optimum-gmbh.de

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