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Smart Sensing: Die intelligente Fabrik bekommt Augen und Ohren

© Kapsch
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Es ist kein Milliardenmarkt, vielmehr geht es um Billionen. Smart Factories, also nach allen Regeln der Industrie 4.0 aufgerüstete Fabriken, sollen im Jahr 2023 die Weltwirtschaft um satte 1,5 Billionen US-Dollar ankurbeln. Zu diesem Ergebnis ist Ende 2019 Capgemini in einer Befragung unter tausenden Führungskräften von Industrieunternehmen in 13 Ländern gekommen. Zwar hat seither die Corona-Krise eine ordentliche Delle in die Weltwirtschaft geschlagen, doch hat die Krise auch klargemacht: Die Digitalisierung, also auch jene der Industrie, wird nun noch schneller voranschreiten. Zusätzlicher Turbo ist der Datenturbo 5G, der bei der Vernetzung des Internet of Things im Industriebereich (Stichwort Campus-Netze) eine große Rolle spielen wird.

In diesem boomenden Markt spielen smarte Sensoren eine Schlüsselrolle. Sie befähigen heute bereits Fabriken dazu, vollautomatisch und ohne menschliches Zutun die Qualitätsprüfung und die Rückverfolgbarkeit von Produkten, und zwar ohne die Produktion unterbrechen oder Samples nehmen zu müssen. Das Mittel dazu ist “Digital Fingerprinting”: Mittels 2D- bzw. 3D-Kameras und mit Hochleistungsmikrofonen können smarte Sensoren auch feinste Details “sehen” und “hören”.

Digitaler Fingerabruck auf der Produktionsstraße

Das System basiert darauf, dass die Teile in der Produktion zwar alle gleich sind, sich in feinen Details aber voneinander unterscheiden. Ein gut erklärbares Beispiel ist etwa Holz. Während ein Mensch kaum eine Chance hat, ein Stück Holz mit bloßem Auge wiederzuerkennen, kann eine Kamera es anhand der Maserung exakt identifizieren. Mehr noch: Akustische Sensoren können bei Geräuschen, die Maschinen erzeugen, sogar kleinste Abweichungen von der Norm erfassen. Diese Abweichungen wiederum können etwa auf Materialfehler oder Mängel an den Maschinen hindeuten. Zusammen mit den Bilddaten können daraus digitale Fingerabdrucke von Erzeugnissen gemacht werden.

“Smart Sensing” nennt Kapsch BusinessCom dieses Abnehmen von digitalen Fingerabdrücken in der Smart Factory. Heute, aber auch in Zukunft, ist das immer wichtiger. Denn produzierende Unternehmen stehen vor der Herausforderung, die Qualität von Produkten laufend zu überprüfen, am besten schon direkt auf der Fertigungsstraße. Mit Smart Sensing und dem daraus entstehenden digitalen Fingerabdruck ist das möglich.

© Kapsch
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„Das ist bei uns ein Technologiebereich, in dem wir uns vor allem damit beschäftigen, wie wir bei produzierenden Betrieben Inline-Qualitätsprüfung implementieren beziehungsweise die Rückverfolgbarkeit von Produkten ohne Serien- oder Batch-Nummern ermöglichen“, sagt Roland Ambrosch, Bereichsleiter Digital Factory bei Kapsch. „Wir nehmen die Bilder und Töne mehrmals entlang einer Produktion auf und wissen so, wo das jeweilige Teil zu jedem Zeitpunkt war, welche Parameter bei der Maschine eingestellt waren und kontrollieren auch die Qualität.“ Man könne ein Objekt sogar dann wieder eindeutig identifizieren, wenn es mit Hitze (in Öfen) oder mit Wasser behandelt wurde.

Lückenlose Rückverfolgbarkeit

Die lückenlose Rückverfolgbarkeit eines Produkts ist nicht nur während der Produktion äußerst nützlich, sondern auch später im Lebenszyklus. Würde bei einer Ware etwa ein Bestandteil vom Handel retourniert werden, weil die Qualität nicht stimmt, könnte man auf die Daten aus dem Smart Sensing zurückgreifen. Dank des digitalen Fingerabdrucks lässt sich auch jetzt noch genau feststellen, welche Parameter bei der Produktion eingestellt waren – und wo vielleicht das Problem lag.

Für die Kunden solcher “Smart Sensing”-Systeme spielen zumeist zwei Faktoren die wichtigsten Rollen: Qualitätsverbesserung sowie Kostenersparnisse. Mit Hilfe von Smart Sensing ist es möglich, die OEE-Kennzahl zu verbessern. Diese steht für „Overall Equipment Effectiveness“ und misst den aktuellen Verfügbarkeits- und Wertschöpfungsstatus einer Anlage oder Anlagengruppe in der Produktion sowie die Qualitätsergebnisse.

So vielfältig wie die Industrielandschaft sind aber letztendlich auch die Bedürfnisse der Kunden. „Neben Kunden mit ganz klaren Aufgabenstellungen gibt es auch oft Fälle, wo wir uns erst ansehen, was wir machen können. Wir starten nicht gleich mit Rocket Science und KI, sondern versuchen, Lösungen zu finden, die zum Unternehmen passen“, sagt Ambrosch.

Maßgeschneiderte End-to-End-Lösung

Mit Interessenten für Smart-Sensing-Systeme würde man folgendermaßen zusammen arbeiten. Wir machen einen Lokalaugenschein, eine Bestandsaufnahme mit Experten, schauen uns vor Ort an, wie wir das alles örtlich einbauen können und evaluieren, welche Sensoren wir brauchen“, beschreibt Ambrosch den Prozess. „Dann überlegen wir uns, was passen könnte und machen mit dem Kunden gemeinsam einen Feldversuch vor Ort. Im Anschluss können wir diese neue Lösung dann auch weltweit installieren und sogar aus der Ferne managen. Hat der Kunde mehrere Werke weltweit, kann er von einem zentralen Standort aus alle Werke miteinander vergleichen.”

Kapsch liefert die notwendige End-to-End-Lösung samt aller Bestandteile, von Sensoren bis hin zur Software. Ambrosch: „Damit schafft es der Kunde, seine Fertigungsschritte, seine Prozesskette zu überwachen und im Nachhinein rückzuverfolgen – und letztlich seine OEE-Kennzahlen zu verbessern.”

Weitere Informationen finden sich unter www.kapsch.net/kbc/Industry-focus/Industry bzw. können unter communication@kapsch.net angefordert werden.

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