Das menschliche Auge ist ein bemerkenswertes Organ, aber es ist nicht das beeindruckendste seiner Art im Tierreich. Es ist nicht unfehlbar. Wenn es darum geht, wiederholbare, detaillierte und fehlerfreie Produktinspektionen für die Qualitätskontrolle durchzuführen, ist für heutige Ansprüche einfach eine enorm leistungsfähige Kamera nötig. Das kann der menschliche Körper nicht bieten.
Machine Vision – die industrielle Bildverarbeitung (IBV) – ist ein innovativer Schnittpunkt zwischen künstlicher Intelligenz und optischen Technologien. Durch die Kombination von leistungsstarken Kameraobjektiven und Algorithmen, die mit der Zeit immer „intelligenter“ werden, macht die Fertigungsqualität derzeit einen großen Sprung nach vorn.
Im Folgenden werden einige der Vorteile der maschinellen Bildverarbeitung für die Fertigungsqualität sowie einige Tipps für eine erfolgreiche Umsetzung vorgestellt.
Was kann Machine Vision leisten?
Bevor Sie sich mit den Vorteilen der industriellen Bildverarbeitung für die Qualitätskontrolle in der Fertigung befassen, sollten Sie sich mit ihren allgemeinen Einsatzmöglichkeiten vertraut machen. Hier sind neun Anwendungen, bei denen Machine Vision in modernen Montage- und Distributionsanlagen eingesetzt wird:
- Zählen, Sortieren oder Vermessen von Teilen oder Komponenten
- Kontrolle auf fehlende Teile und unvollständige Sendungen
- Kalibrierungen und andere Produktprüfungen
- Positionsbestimmung von Einzelteilen
- Erkennen und Überprüfen der richtigen Formen, Farben und Größen von Objekten
- 3D-Bildgebung für digitale Zwillinge, Compliance, Dokumentation oder andere Funktionen
- Lesen und Überprüfen von gedruckten Kennzeichen oder Strichcodes
- Bereitstellung von Daten für die Rückverfolgbarkeit, Prozessverbesserungen und die Verfolgung von Fehlern bis zu ihrer Quelle
- Pass/Fail-Produktinspektion und Aussondern von Ausschussteilen und beanstandeten Sendungen
Letzteres – die Durchführung präziser Produktinspektionen für die Qualitätskontrolle in der Fertigung und im Versand – ist der Grund, warum der Markt für Machine-Vision-Technologie so schnell wächst. Sie ist auf dem besten Weg, bis 2022 einen Wert von 18,24 Milliarden US-Dollar zu erreichen, bei einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 7,7 %.
Welche konkreten Vorteile in der Qualitätssicherung bietet die Technologie für die Hersteller? Im Folgenden werden fünf der wichtigsten Vorteile des maschinellen Sehens – bzw. „intelligenter Kameras“ – für die Produktinspektion näher beleuchtet.
1. Ermöglichung eines kontinuierlichen Betriebs
Die industrielle Bildverarbeitung ist eine Form der selektiven Automatisierung, die die täglichen Abläufe in Fertigungsbetrieben wesentlich effizienter gestalten kann. IBV-Inspektionsstationen können kontinuierlich arbeiten, auch nachts und zu Zeiten, in denen die Produktivität sonst gering wäre.
Dank Machine Vision können sich wiederholende Arbeiten mit geringer Fehlertoleranz in die nächtliche „Maschinenschicht“ verlagert werden, sodass die Mitarbeiter:innen tagsüber mehr Zeit für kognitiv anspruchsvollere Aufgaben haben.
Der Einsatz selektiver Automatisierung könnte Arbeitgebern in der Industrie auch dabei helfen, ihre Arbeitsschichten leichter zu staffeln oder umzugestalten, um auf die aktuelle Gesundheitskrise zu reagieren, wie es die CDC und andere Einrichtungen empfohlen haben.
2. Fortbildungsmöglichkeiten für Arbeitnehmer
Der Übergang zu einer automatisierten Qualitätskontrolle mithilfe von Machine Vision muss nicht zwangsläufig auf Kosten von Mitarbeiter:innen und ihres Lebensunterhalts gehen.
Einige der Unkenrufe über den Verlust von Arbeitsplätzen könnten übertrieben sein, da viele kleine und mittlere Arbeitgeber seit Jahren erfolgreich in Inspektionsautomatisierung investieren, ohne Mitarbeiter zu entlassen. Stattdessen können Inspektionsfachkräfte umgeschult werden, um für denselben Arbeitgeber eine besser bezahlte und sogar höherwertige Tätigkeit auszuüben, während automatisierte Systeme die Inspektionen übernehmen.
Zahlreiche Untersuchungen zeigen, dass Arbeitnehmer Arbeitgeber schätzen, die ihnen Möglichkeiten zur persönlichen Weiterentwicklung und zur Verbesserung ihrer Fähigkeiten bieten. Mit Machine Vision ist dies möglich.
3. Keine Ermüdung der Arbeitskräfte, mehr Sicherheit und Beständigkeit
Die geringere Abhängigkeit eines Herstellers von manuellen Prüfprozessen ist einer der attraktivsten Vorteile von Machine Vision. Selbst die fähigsten QS-Fachleute aus Fleisch und Blut sind manchmal erschöpft, und das kann zu Fehlern bei der Qualitätskontrolle führen.
Maschinelles Sehen bietet ein gleichbleibend hohes Maß an Qualität – ohne Überanstrengung der Augen oder andere Arten von körperlicher Erschöpfung durch die Ausführung von sich wiederholenden Aufgaben. Dieser Vorteil ist auch unter dem Gesichtspunkt der Arbeitssicherheit und der Unternehmenskultur von großer Bedeutung.
4. Leichtere Datenerfassung
Daten sind eines der mächtigsten Instrumente, die einem Hersteller zur Verfügung stehen. Durch den Einsatz von Automatisierung in der Qualitätssicherungsphase von Herstellung und Distribution lassen sich neue Arten von Daten erfassen.
Wie bereits erwähnt, erkennen intelligente Kameras und automatisierte Inspektionen eine Vielzahl von Bedingungen und Attributen wie Farbe, Größe, Position, Zustand und vieles mehr und reagieren darauf. Hersteller können die von Machine-Vision-Systemen erfassten Daten folgendermaßen nutzen:
- Identifizierung und Rückverfolgung von Problemen im Herstellungsprozess bis zur Ursache (bis hin zu einzelnen Gerätekomponenten)
- Umsetzung von Prozessverbesserungen oder Zuweisung von Investitionen auf der Grundlage der gesammelten Daten
- Industrielle Prozesskontrolle in Echtzeit, um auf Veränderungen und Probleme zu reagieren, sobald sie entstehen
Bei Machine Vision geht es sowohl um Datenmobilität als auch um Produktqualität. Die Automatisierung von Binärprozessen wie Pass/Fail ist äußerst nützlich. Die nahtlose Erfassung von Daten, die für die anderen Prozesse im Werk relevant sind, eröffnet völlig neue Möglichkeiten. Die hier erfassten Daten können in die Kalibrierung der Maschinen, die Wartungsintervalle, die Personalplanung und -schulung sowie in andere Variablen einfließen, auf die der Arbeitgeber Einfluss hat.
Das Ergebnis ist eine Rekursionsschleife konstruktiver Daten und Rückmeldungen sowie eine kontinuierliche Prozessverbesserung, gesteuert von einem Algorithmus und einem intelligenten Kamerasystem, die mit der Zeit immer besser „beobachten“ und dadurch nützlicher werden.
5. Erstmalige und fortlaufende Kosteneinsparungen
Einigen Schätzungen zufolge kann ein autonomes Machine-Vision-Inspektionssystem für ein Zehntel der Kosten einer konventionellen Lösung geliefert und implementiert werden Die langfristigen Kosteneinsparungen sind für moderne Hersteller wahrscheinlich noch interessanter.
Die industrielle Bildverarbeitung ermöglicht einen hohen Produktdurchsatz bei einer Fehlerquote von nahezu null. Das macht die Produktionsabläufe stabiler und skalierbarer.
Außerdem ist es immer – und besonders in Zeiten, in denen viele wichtige Produkte anscheinend nicht schnell genug produziert werden können – buchstäblich eine Frage des finanziellen Überlebens, die Lieferkette frei von fehlerhaften Artikeln zu halten. Ein einziger Produktrückruf für ein Grundnahrungsmittel kann den Ruf eines Unternehmens bereits irreparabel schädigen.
Automatisierte Inspektionssysteme sind auch einfacher und kostengünstiger zu skalieren als herkömmliche Lösungen, da dazu kein zusätzliches Personal inklusive Mitarbeiterschulung oder umfangreiche Erweiterungen der Werksanlagen erforderlich sind. Wie bereits erwähnt, ist die Umschulung von Mitarbeitern für höherwertige Tätigkeiten ein weiterer Vorteil der industriellen Bildverarbeitung. Durch Verlagerung der Personalressourcen weg von geringwertigen, sich häufig wiederholenden Funktionen lassen sich Kosten einsparen und die Rentabilität steigt.
Allgemeine Tipps für die Implementierung von Machine Vision
Zur erfolgreichen Implementierung eines Machine-Vision-Systems in der Qualitätssicherung eines Fertigungsbetriebs sind einige Faktoren zu beachten.
Erstens: der Anbieter. Machine-Vision-Systeme erfordern die richtige Menge an Licht und eine optimale Konfiguration der Beleuchtung, damit die Kameras und die Software ihre Sichtprüfungen ungehindert durchführen können. Stellen Sie sicher, dass Sie mit Hardware-, Software- und Beleuchtungsanbietern zusammenarbeiten, die über einschlägige Erfahrungen verfügen und Erfolge vorweisen können.
Es lohnt sich auch, auf neue Industriestandards zu achten. Absolut „zukunftssicher“ ist nichts, aber neuere Bildverarbeitungssysteme mit 10- bis 25-Gigabit-Ethernet-Kameras könnten sich in absehbarer Zeit als Industriestandard durchsetzen. Hersteller, die ihre heutigen Anforderungen kennen und wissen, wie sich diese in absehbarer Zukunft mit der Reifung ihrer Betriebsprozesse ändern könnten, verschaffen sich mit dem Kauf des richtigen Systems zur richtigen Zeit einen Wettbewerbsvorteil.
Aktuellen Studien zufolge werden bis 2025 etwa 16,9 Millionen Machine-Vision-Systeme in Betrieb sein. Etwa 11 % dieser installierten Systeme werden auf Deep Learning basieren. Machine Vision sorgt für eine zuverlässige Qualitätssicherung, zu überschaubaren Kosten. Darüber hinaus trägt sie zum guten Ruf eines Unternehmens bei und verbessert die Arbeitssicherheit und -moral der Mitarbeiter:innen. Es liegt auf der Hand, dass die industrielle Bildverarbeitung eine willkommene Ergänzung in der Welt der Fertigungstechnologie darstellt.
Kommentare