Bildverarbeitung

Der Schlaue Klaus als digitaler Zwilling

Künstliche Intelligenz unterstützt Produktionsmitarbeiter

19.07.2021 - Mit den Entwicklungen der Industrie 4.0 steigt auch die Digitalisierung der Produktion. Damit halten neue Konzepte wie die Simulation sowie stärker automatisierte Prozesse in den Unternehmen Einzug. Sie sollen dazu beitragen, den Produktionsprozess weiterzuentwickeln, Fehler aufzudecken und Mitarbeiter zu unterstützen. Ein solches System ist der Schlaue Klaus, der mittels ­digitalem Zwilling den Produktions­mitarbeiter aktiv unterstützt und Abläufe optimiert.

Der theoretische Unterbau des digitalen Zwillings existiert zwar schon einige Zeit, für eine wirtschaftlich sinnvolle praktische Umsetzung ist die Technologie allerdings erst seit rund zehn Jahren ausreichend. Insbesondere das Übertragen und Verarbeiten der erforderlichen Datenmenge waren bis dahin eine große Hürde. Seit diese Probleme der Vergangenheit angehören, hat sich die Entwicklung massiv beschleunigt und der digitale Zwilling ist ein fester Bestandteil der industriellen Produktion. Das Fraunhofer-Institut, die bekannteste Einrichtung in Deutschland, wenn es um die Forschung und Entwicklung von Technologien der Industrie 4.0 geht, definiert den Begriff Digitaler Zwilling folgendermaßen: „[Der digitale Zwilling ist] ein Konzept, mit dem Produkte sowie Maschinen und ihre Komponenten mithilfe digitaler Werkzeuge modelliert werden, und zwar einschließlich sämtlicher Geometrie-, Kinematik- und Logikdaten. Ein digitaler Zwilling ist das Abbild des physischen ‘Assets‘ in der realen Fabrik und erlaubt dessen Simulation, Steuerung und Verbesserung.“ 

Diese Grundlage nutzt auch der Schlaue Klaus. Er stellt ein Abbild des Produktions-, Qualitätssicherungs- oder Lagerungsverwaltungsprozesses in der virtuellen Welt dar. Hier bietet er zahlreiche Möglichkeiten, Abläufe zu analysieren, Alternativen zu testen und Optimierungen vorzunehmen, die an das in der realen Welt existierende Pendant ausgegeben werden.

Digitales Assistenzsystem in der Werkerführung

Am häufigsten kommt der Schlaue Klaus als digitales Assistenzsystem in der Werkerführung zum Einsatz. Hier leitet er den Arbeiter über einen Bildschirm an, zeigt fehlerhafte Ausführungen und führt ihn durch den ­gesamten Fertigungsprozess. Das Ausgeben von Informationen und die Genauigkeit der Prüfungen lassen sich direkt ansteuern und verändern, um bessere Ergebnisse zu ­erzielen oder die Fertigung zu beschleunigen.

Mitarbeiter-spezifisches Spezialwissen erhalten

In Unternehmen mit komplexen Produktionsprozessen ist das Wissen über den perfekten Ablauf, über Fehlervermeidung und Korrekturen bares Geld wert. Doch erfahrene Mitarbeiter gehen in Rente, werden versetzt oder wechseln den Arbeitgeber. Und mit ihnen verschwindet auch das Know-how. Dank des Schlauen Klaus‘ lässt sich das vermeiden. Denn das System ist in der Lage, alle wichtigen Informationen zu speichern und bei Bedarf auszugeben.

Damit lässt sich nicht nur dem Verlust bereits gewonnener Erkenntnisse entgegenwirken. Es stellt auch sicher, dass auch selten georderte Komponenten oder Varianten korrekt gefertigt werden. Der Arbeiter kann sich darauf verlassen, dass der Schlaue Klaus ihm die richtige Anleitung zeigt und ihn im Fehlerfall korrigiert.

Optimierung anhand eingehender Daten

Der Schlaue Klaus zeichnet jeden Prozess auf, an dem er beteiligt ist. Egal, ob Wareneingangskontrolle, Werkerführung, Komponentenerkennung oder Qualitätssicherung: Der genaue Ablauf ist präzise hinterlegt. Anhand dieser Daten lassen sich Probleme wie besonders schwierige oder fehleranfällige Arbeitsschritte identifizieren. Lösungen lassen sich virtuell testen, bevor sie in den laufenden Betrieb eingebracht werden.

Dokumentierte Qualitätssicherung

Die Qualitätssicherung ist in vielen Unternehmen sehr zeitaufwendig. Sicht- und Funktionsüberprüfungen an mehreren Stellen des Prozesses sorgen dafür, dass das fertige Produkt die Aufgaben erfüllt, für die es vorgesehen ist. Mit dem Schlauen Klaus entfallen diese Zwischenschritte in Zukunft. Denn die Inspektion erfolgt on the fly während der Fertigung. 
In einem zweiten Schritt kann das Assistenzsystem die in manchen Branchen erforderliche Dokumentation der durchgeführten Qualitätskontrolle ausgeben. Auch hier lassen sich durch den digitalen Zwilling eine detaillierte Analyse im Fehlerfall durchspielen und Optimierungsmaßnahmen durchtesten. Zudem können Anwender sicherstellen, dass die Kunden alle nötigen Informationen erhalten – auf Papier und digital.

Schnittstelle zwischen analog und digital

Der digitale Zwilling war von Beginn an ein integraler Bestandteil des Schlauen Klaus‘ und die Funktionen wurden stetig erweitert. Hinterlegte CAD- oder 3D-Daten kann das System ebenso auslesen und mit dem in der realen Welt vorhandenen Ist-Zustand abgleichen, wie es das gewöhnlich mit im Vorfeld gespeicherten Bilddaten macht. Der intelligente Kollege ist dadurch sehr flexibel und bedarf nur einer geringen Einarbeitungs- und Anlernzeit.

Autor
Wolfgang Mahanty, Geschäftsführer

Kontakt

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