Welche Aufgaben übernimmt der schlaue Klaus in der Smart Factory?

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„Schlauer Klaus“ hat Optimum Datamanagement Solutions ein Assistenzsystem genannt, das auf die optische Identifikation in Kombination mit einer kamerabasierten Bildverarbeitung setzt. Was es kann, dazu hier mehr.
Welche Aufgaben übernimmt der schlaue Klaus in der Smart Factory?

Quelle: Optimum

Die nächste industrielle Revolution hat bereits begonnen. Im Mittelpunkt der Entwicklung steht die Smart Factory und die Vernetzung aller Komponenten der Fertigung. Menschen, Maschinen, Werkzeuge und Ressourcen sind in einem permanenten Austausch miteinander – digital, vernetzt und intelligent. Ein Umfeld wie geschaffen für digitale Assistenzsysteme.

Smart Factory: Industrie 4.0 als Ideal

Kaum ein Wort wird auf Messen, in Workshops und Artikel zum Thema Entwicklung der industriellen Produktion häufiger verwendet: Industrie 4.0 fasst treffend die Kombination aus produzierenden oder verarbeitenden Betrieben, deren zunehmende Digitalisierung durch neue Technologien und die daraus resultierende Steigerung der Effizienz zusammen. Doch nur selten ist der Begriff näher definiert. Viel häufiger steht er als Projektionsfläche für sich allein und dient als Argument für Investitionen in jedwede Richtung. Dabei ist klar umrissen, was die vierte industrielle Revolution ausmachen soll. Im Gegensatz zum Vorgänger, in der Computer und die elektronische Datenverarbeitung die Hauptrolle spielten (und noch immer spielen, denn hier sind noch lang nicht alle Unternehmen ausstreichend gut aufgestellt), ist die treibende Kraft nun das Internet. Und damit die Vernetzung aller an der Produktion beteiligten Akteure.


Autor: Wolfgang Mahanty ist geschäftsführender Gesellschafter der Optimum Datamangement Solutions GmbH, und Miterfinder des Schlauen Klaus.

Mahanty verantwortet den Bereich Vertrieb, Personal und Einkauf. Zusätzlich ist er Dozent für Qualitätsmanagement und Wirtschaftspsychologie an der Hochschule Ludwigshafen. Seine akademische Laufbahn hat er an der FH Köln und dem ISG Paris mit dem Diplom zum Betriebswirt abgeschlossen. Vorangegangen ist sowohl eine kaufmännische Ausbildung als auch eine Offiziersausbildung. Schwerpunkt seiner beruflichen Laufbahn bildeten neben internationalem Vertrieb, Personal, Produkt- und Qualitätsmanagement. Zu seinen besonderen Interessen zählt die kognitive Ergonomie, Industrie 4.0, Digitalisierung und die Implementierung einer Gesamtanlageneffektivität in der manuellen Montage.


Noch seltener wird erwähnt, dass wir noch längst nicht dort angekommen sind, wo die Industrie 4.0 beginnt. Denn die Voraussetzung dafür ist, dass ein Unternehmen vollständig vernetzt ist. Das bedeutet nicht, dass alle Mitarbeiter mit ihrem Smartphone im Firmennetz sind, sondern das Maschinen, Werkzeuge und Personal digital miteinander kommunizieren. Und das ständig. Unbestritten ist, dass das Internet unsere Welt verändert. Mit zunehmender Bandbreite, mobiler Verfügbarkeit und neuen Technologien übt es immer mehr Einfluss auf alle Bereiche unseres Lebens aus. Das gilt auch für die industrielle Produktion. Firmen müssen nachrüsten, um mit ihrer Konkurrenz schrittzuhalten und auch weiterhin alle Kundenbedürfnisse erfüllen zu können.

Das Assistenzsystem Schlauer Klaus
Aus diesen Komponenten baut sich das Assistenzsystem Schlauer Klaus auf. Bild: Optimum

Vernetzte Kommunikation in Echtzeit

Integraler Bestandteil der Industrie 4.0 ist die digitale Fabrik. Unter diesem Begriff werden die Anforderungen und Lösungen einer zukunftsorientierten Produktion zusammengefasst:

„[Die digitale Fabrik ist ein] Oberbegriff für ein umfassendes Netzwerk von digitalen Modellen und Methoden unter anderem der Simulation und 3-D-Visualisierung. Ihr Zweck ist die ganzheitliche Planung, Realisierung, Steuerung und laufende Verbesserung aller wesentlichen Fabrikprozesse und -ressourcen in Verbindung mit dem Produkt.“

Ziel aller Maßnahmen der digitalen Fabrik ist die Optimierung der Fertigung mithilfe der vollständigen Vernetzung aller beteiligten Akteure. Von Beginn des Produktionsprozesses an, aufeinander aufbauend, bis zur Fertigstellung:

•             Bessere Abstimmung unter den beteiligten Abteilungen und Unternehmen sowie

•             ein modularer Aufbau von Fabriken sorgen für

•             mehr Flexibilität, die es ermöglicht, auf den Kunden zugeschnittene Lösungen anzubieten.

•             Durch den permanenten Datenaustausch werden Potentiale zur Verbesserung der Produktion schneller sichtbar.

•             Eine Optimierung der Logistik sorgt für eine bessere Auslastung, eine Verringerung von Leerfahrten und Wartezeiten.

•             All diese Maßnahmen wirken sich schlussendlich sogar positiv auf die Umwelt aus, da Ressourcen wesentlich effizienter genutzt werden und unnötiger Verbrauch eingeschränkt wird.

Wozu braucht eine Smart Factory die digitale Assistenz?

Diese Maßnahmen klingen sicher gut in den Ohren jedes Firmenchefs. Doch wie sie umzusetzen sind, mit welcher Technologie und auf welchem Wege, darüber gibt es keine Auskunft. An dieser Stelle ist die Innovationskraft der Wirtschaft selbst gefragt. So gibt es eine Reihe von Lösungen, die sich auf einen der oben genannten Bereiche konzentrieren. Softwarepakete für eine verbesserte Logistik beispielsweise. Oder die Anbindung von Smartphones und Tablets zur Steuerung und Informationsübertragung.

Seltener sind Lösungsansätze, die gleich mehrere Bereiche abdecken oder gar die gesamte Digitalisierungsstrategie eines Unternehmens im Blick haben. Denn das Thema ist komplex. Einheitliche Standards sind noch lange nicht in allen Bereichen vorhanden und auch flächendeckendes Internet in ausreichender Qualität fehlt häufig. Ein tragfähiges und darüber hinaus bereits bewährtes Konzept stellen digitale Assistenzsysteme wie der Schlaue Klaus dar. Denn diese vereinen bereits heute verschiedene Aspekte der digitalen Fabrik und können als Basis und Kern für die Umrüstung dienen.

Was der Schlaue Klaus drauf hat

Das Assistenzsystem Schlauer Klaus der Optimum datamanagement solutions GmbH aus Karlsruhe setzt auf die optische Identifikation in Kombination mit einer kamerabasierten Bildverarbeitung. Hinzu kommen Routineaufgaben der EDV, die dank der Digitalisierung automatisiert ablaufen und ein Eingreifen des Menschen kaum noch erforderlich machen. So bleibt den Facharbeiten mehr Zeit, sich um wichtigere Aufgaben zu kümmern.

Die Funktionsweise des Schlauen Klaus ist schnell erklärt. Das Assistenzsystem erkennt mittels einer Kamera einzelne Komponenten, Bauteile und auch kompletten Baugruppe. Diese vergleicht es mit den in der internen Datenbank hinterlegten Informationen. Das weitere Vorgehen ist dann vom jeweiligen Einsatzbereich abhängig:

•             In der Wareneingangskontrolle prüft der Schlaue Klaus die Vollständigkeit und den Zustand der eingehenden Lieferungen, gleicht diese mit den hinterlegten Bestellungen ab und übernimmt die geänderten Bestände ins Warenwirtschaftssystem. Auf Fehler oder Abweichungen wird der zuständige Mitarbeiter umgehend hingewiesen und kann entsprechend eingreifen.

•             Eine wertvolle Unterstützung stellt die automatische optische Identifikation für Unternehmen dar, die eine große Menge an Waren ohne eindeutige Kennzeichnung erhalten. Beispiele dafür sind Ersatzteillager oder Firmen in der Wiederaufbereitung. Der Schlaue Klaus erkennt die Komponenten zuverlässig und ermöglicht die zügige Kategorisierung sowie die automatische Übernahme in den Bestand.

•             Seine Stärken spielt der digitale Kollege besonders in der Werkerunterstützung aus. Hier begleitet er den Fertigungsprozess durch detaillierte Anleitung und optische Kontrolle der einzelnen Arbeitsschritte. Über einen Bildschirm gibt der Schlaue Klaus dem Mitarbeiter genaue Anweisungen zum Arbeitsschritt, überprüft dessen korrekte Ausführung und signalisiert vor Fehlern.

•             Die Qualitätskontrolle übernimmt der Schlaue Klaus ebenfalls. Durch die optische Erkennung bemerkt er Mängel zuverlässig und in Echtzeit. Fehler werden in einer grafischen Darstellung kenntlich gemacht. Eine erfolgreiche Kontrolle wird auf Wunsch dokumentiert, kann dem Kunden dann zur Verfügung gestellt werden und dient als Nachweis einer fehlerfreien Produktion.

Auch, wenn es einfach klingt: Die technische Umsetzung der optischen Erkennung ist ein komplexes Unterfangen. Identifikation der vorgelegten Teile unabhängig von der Position im Raum, Verarbeitung der Daten in Echtzeit und korrekte Zuordnung flexibler Materialien (Bspw. Stoff oder Folie) sind nur einige der Problemfelder, für die die Entwickler bereits Lösungen finden mussten. Die konsequente Einbindung von Informationen anderer Geräte wird die Möglichkeiten in Zukunft noch erheblich erweitern.

Ein weiteres wichtiges Thema ist die bessere Unterstützung der Werker. Die Anleitung durch kurze Videos oder Animationen lässt auch ungelernte Kräfte schnell Erfolge feiern. Die Markierung relevanter Punkte durch einen Laser direkt auf dem Werkstück ermöglicht konzentriertes Arbeiten und Präzision ohne Blick auf den Bildschirm. Und die Integration digitaler Montagewerkzeuge sorgt für mehr Sicherheit und zusätzliche Kontrolle.

Digitale Fabrik als Vorstufe der Smart Factory

Mit einem digitalen Assistenzsystem ist das Ende des Wandlungsprozesses noch längst nicht erreicht. Die digitale Fabrik stellt vielmehr nur die Vorstufe zur Smart Factory dar. Die umfassende Vernetzung dient dann als Grundlage dafür, die automatisierten Prozesse komplett ohne Eingriff des Menschen ablaufen zu lassen und sie zudem selbstoptimierend ständig zu verbessern. So wird eine Steigerung der Effizienz ermöglicht, die nicht nur Qualität und Quantität betrifft, sondern in der auch Individualisierungen und Fertigungen bis hin zu einer Losgröße von eins rentabel sind.

Digitale Assistenzsysteme sind definitiv in einer guten Position, entscheidend auf diese Entwicklung einzuwirken. Sie können Motor und Kernzelle einer entsprechenden Umrüstung sein. Der Schlaue Klaus bietet bereits heute umfassende Möglichkeiten der digitalen Kommunikation mit anderen Geräten, sammelt Informationen von Werkzeugen und ermöglicht die Nutzung von Synergie-Effekten. Auch in die Unternehmens-IT lässt er sich dank TCP/IT-Schnittstelle problemlos einbinden. So kann er ein Produkt von der Anlieferung über die Weiterverarbeitung bis hin zur Auslieferung begleiten, automatisch alle relevanten Informationen in den verschiedenen Datenbanken des Unternehmens anlegen und über den gesamten Fertigungsprozess eine umfassende Dokumentation zusammenstellen.

Unaufhaltsamer Wandel

Wie sich die Industrie 4.0 genau ausgestalten wird, lässt sich heute noch nicht im Detail voraussagen. Durch die zunehmende Digitalisierung werden immer mehr Bereiche miteinander kommunizieren können, immer neue Kombinationsmöglichkeiten entstehen und immer kreativere Ideen entwickelt werden. Ebenso werden zahlreiche Probleme auftreten, Lösungen sich als Irrweg herausstellen und Ansätze verworfen werden. Doch in welche Richtung es geht, ist schon heute klar. Unternehmer, die sich noch immer nicht dazu durchringen können oder wollen, konsequent auf die Digitalisierung ihres Betriebes zu setzen, die Investitionen scheuen und Innovationen skeptisch gegenüberstehen, werden über kurz oder lang das Nachsehen haben.

Lesen Sie auch: Machine-Learning-Modelle: Wie sie die Skalierung von IoT-Daten ermöglichen

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