IDA2: Das WerkerassistenzsystemFür integrierte Montage, Logistik und Qualitätskontrolle

IDA2 ist ein bislang einzigartiges, nachrüstbares Werkerassistenzsystem, das eine automatisierte Kontrolle über Logistik-, Produktions- und Qualitätsprozesse bietet und sie in einem System vereint. Es beschränkt sich nicht nur auf die Kontrolle einzelner Merkmale eines Produkts, sondern erkennt Zusammenhänge: Das System aggregiert dazu die Daten der kamerabasierten Überwachung von Produktionsschritten und kontrolliert Werkstück und Logistik. IDA2 behält den Überblick über den kompletten Prozess. Somit wird der Anspruch an eine „NULL-Fehler“-Strategie gewährleistet und die Qualität dokumentiert.

Gesamtkonzept

Durch stetig steigende Individualisierungsanforderungen, sowohl im Consumer-Bereich als auch in der Industrie, werden die Losgrößen in der Fertigung vielfach immer kleiner – bis hinunter zu Losgröße 1. Dies hat zur Folge, dass die Anforderungen an Fertigungsbetriebe und die dort arbeitenden Werker massiv gestiegen sind und ständig weiter steigen. Die Arbeitsanweisungen werden individueller, komplexer und ändern sich oft von Werkstück zu Werkstück. Arbeiter/-innen sind damit oft überfordert und es kommt vermehrt zu Montagefehlern, die hohe Kosten bei verspäteter Feststellung verursachen.

Extrem erhöht haben sich auch die Anzahl der zu berücksichtigenden Montage-Einzelkomponenten am Fertigungsarbeitsplatz und die Anforderungen an deren Austausch und Nachschub: So ist es sehr häufig notwendig, an jedem Fertigungsarbeitsplatz wesentlich mehr Einzelkomponenten vorzuhalten. Dadurch steigt die Gefahr, dass die falschen Artikel gegriffen und verbaut werden. Für Werker bedeutet dies eine enorme Erhöhung der Anforderungen und macht den Einsatz intelligenter Assistenzsysteme erforderlich, um das Risiko von fehlerhaftem Verbau falscher oder gänzlich fehlenden Komponenten zu vermeiden.

IDA2 ist ein modulares, einfach nachrüstbares Werkerassistenzsystem (WAS), das gebündelt über alles verfügt, was es für seine Aufgabe benötigt: 2D- und 3D-Kameras, Beleuchtung, Anschlusskabel und eine KI-gestützte, selbstlernende Bildverarbeitung. IDA2 macht aus einem einfachen Arbeitstisch einen intelligenten Montageplatz. Das bildverarbeitende Assistenzsystem für Montagearbeitsplätze führt Werker schrittweise und sicher durch den Montageprozess. Dies entlastet die Mitarbeiter/-innen. Sie erhalten bei jedem Teilschritt automatisch eine aktive Handlungsvorgabe und Bestätigung.

Die vollautomatische IDA2-Steuerung erfolgt unter anderem über Gestenerkennung und bildgestützte Qualitätsvalidierung. Im Hintergrund arbeitet die weltweit erste Lösung, die Logistik und Produktion mit automatisierter Qualitätskontrolle vereint: Neben dem aktuellen Werkstückzustand werden Bewegungsabläufe der Werker (z. B. Schleifen, Verkleben, Polieren… etc.), Materialentnahme und -verbrauch automatisch mittels Kameraerkennung validiert und verbucht. IDA2 kann auf diese Weise nicht nur erkennen, WAS verbaut wurde, sondern auch WIE. So muss sich IDA2 nicht auf das Zählen von Bauteilen beschränken, sondern ermöglicht die Kontrolle und Dokumentation auch der handwerklichen Qualität und kann so echte Qualität von scheinbarer Qualität unterscheiden.

IDA2 hebt die automatische Qualitätskontrolle auf ein neues Niveau. IDA2 ist bereits vollständig in das marktführende System SAP integriert. Alle Arbeitsanweisungen und Stammdaten stammen direkt aus dem SAP Fertigungsmodul. Der Einsatz kostenaufwendiger Subsysteme oder fehleranfälliger Schnittstellen entfallen vollständig. Für Werker ist nur die schlanke IDA2-Sensoreinheit sichtbar und durch die Gestensteuerung integriert sich das System zwanglos in komfortable und gewohnte Arbeitsabläufe.

Innovationsstrategie

Mit IDA2 verfügt der Arbeitsplatz über alle zugehörigen, relevanten Informationen – alles auf einen Blick sichtbar. Das sorgt für eine hohe Arbeitsplatzergonomie. IDA2 bringt alles in einer nachrüstbaren Einheit mit: Beginnend mit der Validierung der Komponentenentnahme über intelligente Montageunterstützung und Echtzeit-Qualitätsvalidierung. Darüber hinaus ist das System durch KI-Algorithmen selbstlernend.

Die Aufgaben an Fertigungsarbeitsplätzen werden immer komplexer und variabler. Deshalb verfolgt IDA2 das Ziel, erstmals Logistik-, Produktions- und automatisierte Qualitätskontrolle in Echtzeit in einem intelligenten, selbstlernenden Werkerassistenzsystem (WAS) zu vereinen, das an bestehenden Arbeitsplätzen einfach nachgerüstet werden kann.

Die Idee hinter IDA2 war die Entwicklung eines kompakten, modularen und selbstlernenden Werkerassistenzsystems, das Logistik inklusive Nachschubsteuerung mit der Produktion sowie automatisierten Qualitätskontrolle vereint und vollständig in das SAP System integriert ist. IDA2 beschränkt sich dabei nicht nur auf das Prüfen einzelner angelernter Merkmale des Produkts – es erkennt komplexe Zusammenhänge. IDA2 wertet Daten auf Basis kamerabasierter Überwachung der Fertigung, der Kontrolle des Werkstücks und Logistik gemeinsam aus. IDA2 behält damit den Blick für das Ganze. Durch die Integration in das marktführende Warenwirtschaftssystem entfällt der Einsatz kostenaufwendiger Subsysteme, fehleranfälliger Schnittstellen sowie eine doppelte Datenhaltung.

Funktionalität

Selbstlernend, hochintegriert und einfach verständlich: Das umfassende Werkerassistenzsystem IDA2 führt und hilft Werker sicher durch den Produktionsprozess.

IDA2 ist ein bildverarbeitendes Assistenzsystem für Montagearbeitsplätze, das Werker schrittweise durch den Montageprozess führt und bei fehlerhafter Montage direktes Feedback gibt. Es wird durch Gesten gesteuert. Im Hintergrund arbeitet ein KI-Algorithmus auf Basis „Deep Learning“, welches die Bilderkennung automatisiert ständig verbessert. In der Praxis werden hierfür neben dem aktuellen Werkstück Zustand, Bewegungsabläufe der Werker, Materialentnahme und -verbrauch ausgewertet.

Die Prüfung erfolgt vollautomatisch auf Basis von SAP ERP Vorgaben zu erforderlichen Komponenten und Chargen, Prozessschritte und erforderliche produktionsbegleitende Prüfungen. Zusätzliche Konfigurationen können über den grafischen und selbstlernenden Editor ergänzt werden. Fehler werden direkt bei der Entstehung zuverlässig erkannt und können ohne aufwändige Endkontrolle und Nacharbeit direkt behoben werden. Der Werker erlernt systemgestützt automatisch die Montageschritte für neue Produkte. Neue Komponenten werden durch das selbstlernende System in Interaktion mit dem Werker automatisch aufgenommen und durch KI-Methoden mit wenigen Zyklen immer zuverlässiger erkannt.

Durch Integration der SAP Produktions- und Logistikmodule wird über alle Arbeitsplätze und – schritte hinweg detailliert die Produkthistorie in Form eines digitalen Zwillings erfasst. IDA2 ist ein selbstlernendes, modular aufgebautes und einfach konfigurierbares System, das direkt in SAP eingebunden ist. Für Werker sichtbar ist nur die schlanke, im IGZ-Design gestaltete Sensoreinheit – ausgestattet mit unterschiedlichen Kamera-, Sensor- und Beleuchtungseinheiten, je nach Anwendung. IDA2 behält den Blick für das Ganze.

Wirtschaftlichkeit

IDA2 sorgt mit einer leicht verständlichen Werkerführung, proaktiven Kontrollmechanismen sowie der intelligenten Nachschubsteuerung für den Erfolg der sogenannten „NULL-Fehler“-Strategie. Dadurch werden Ausschuss, Nacharbeiten und Reklamationen minimiert. Gleichzeitig steigen die Qualität und damit die Kundenzufriedenheit. Im Schnitt wird der Return on Investment in maximal 2-3 Jahren erreicht.

Die bahnbrechende Entwicklung eines modularen Assistenzsystems, das bereits in SAP integriert ist, hat das Potential, den Markt nachhaltig zu verändern: IDA2 vereint erstmals Logistik und Montage in einem System. Dadurch entsteht ein wesentlich höherer Nutzen, was bei den Werkerassistenzsystemen einem Quantensprung gleicht. IDA2 kann überall eingesetzt werden, wo manuelle Arbeiten an festen Arbeitsplätzen durchgeführt werden. Besonders vorteilhaft ist dies in Kombination mit einem Logistik-System, das Materialien und Bauteile bereitstellt. Selbst unerfahrene Werker werden sicher durch stets komplexer werdende Aufgaben geleitet.

Durch die Echtzeit-Validierung der Arbeitsschritte werden Fehler und somit teurer Ausschuss vermieden. Separate oder zusätzliche, kostenintensive und von Personen zu bedienende Prüf- und Nacharbeitsarbeitsplätze sind hinfällig. Außerdem entfällt durch die direkte Integration in SAP der Einsatz kostenaufwendiger Subsysteme, fehleranfälliger Schnittstellen sowie eine doppelte Datenhaltung.

Design

Die Sensoreinheit von IDA2 ist perfekt in das IGZ Erscheinungsbild integriert und kann einfach sowie modular nachgerüstet werden. Die Verkleidung bildet durch Farbe und Form einen Kontrast zur Umgebung und „schwebt“ als unterstützendes Assistenzsystem über den Arbeitsplätzen ohne diese zu dominieren.

Bei IDA2 wird eine flexibel anpassbare Sensoreinheit eingesetzt. Diese „schwebt“ als unterstützendes Assistenzsystem über dem Arbeitsplatz und kann einfach nachgerüstet werden: Ein Strom- und Netzwerkanschluss reicht aus. Anzahl und Typ der 2D- und 3D-Kameras für die Montagevalidierung und Gestenerkennung können entsprechend der exakten Bedürfnisse des Anwendungsfalls konfiguriert werden. Ferner kann die Beleuchtung flexibel auf die Montageanforderungen angepasst werden. Für Werker ist nur die schlanke, im IGZ-Design gestaltete Sensoreinheit sichtbar.