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Intelligentes Assistenzsystem

Neue Technologie zur Komponenten-Identifikation eingeführt

Andreas Just und der "Schlaue Klaus" bei der Arbeit: Das Teil wird in Sekundenschnelle erfolgreich erkannt.

Nussbaumen/Schweiz (ABZ). – Wer bei Liebherr gute Ideen hat, bspw. um Kosten zu sparen oder Durchlaufzeiten zu verkürzen, wird belohnt. Andreas Just vom Liebherr-Standort in Ettlingen (Deutschland) ist jemand, der sich das nicht zweimal sagen lässt. Dem Befunder für Dieselmotoren war es schon länger ein Dorn im Auge, dass in der Befundung einzelne Motorteile umständlich und zeitaufwändig anhand von Zeichnungenidentifiziert werden mussten. Zumal das Unternehmen dynamisch wächst, die Zeit für die Identifizierung eines Teils mit dem vorhandenen Personal immer knapper und die Qualität der Befundung dadurch erheblich beeinträchtigt wird. "Das muss einfacher und schneller gehen, sagte sich Andreas Just und sah sich daraufhin nach einer optischen Erkennungslösung um. Über eine Internetrecherche ist er schließlich auf die Lösung der Optimum datamangement solutions GmbH, den "Schlauen Klaus, aufmerksam geworden. "Ich bin dann nach Karlsruhe gefahren und habe mir die Arbeitsweise des Assistenzsystems in Kombination mit intelligenter Bildverarbeitung angeschaut. Was ich gesehen habe, war genau die Lösung, die meinen Vorstellungen entsprochen hat, erinnert er sich. Der "Schlaue Klaus", war ihm sofort klar, verkürzt die Durchlaufzeiten drastisch – um mehr als 50 % –, erhöht die Produktivität, gibt Sicherheit bei der Identifizierung und schafft Freiräume für hochqualifizierte Arbeiten. Andreas Just reichte die Lösung als Verbesserungsvorschlag ein und bekam sie von der Geschäftsleitung genehmigt – zusammen mit einer Prämie. Anhand seiner Vorrechnung amortisiert sich die Investition bereits nach gut einem Jahr und bringt dem Unternehmen dann jährlich nahezu fünfstellige Einsparungen.

Die Liebherr-Ettlingen GmbH ist darauf spezialisiert, Antriebskomponenten aufzuarbeiten. "Wir unterziehen Motoren, Getriebe und Hydraulikkomponenten einer Generalüberholung, reparieren sie oder bauen aus eingelagerten Teilen Tauschkomponenten oder Baugruppen zusammen. Wir sind ein Remanufacturing-Betrieb", erklärt Andreas Just.

Im Dieselbereich versorgt der Ettlinger Standort Kunden des Liebherr-Konzerns weltweit mit Austauschmotoren. Auf der Lieferliste stehen mittlerweile mehr als 600 Motorvariationen, die im Laufe der Jahrzehnte entwickelt wurden. Für diese müssen Ersatzteile immer vorrätig sein, um z. B. auf Anfrage zu einem Austauschmotor zusammensetzt zu werden. Die Teile von ausgedienten Motoren bilden dabei das Reservoir – auch für Generalüberholung und Reparatur, im Liebherr-Sprachgebrauch für das "Reman". Die Abkürzung steht für "Remanufacturing", die Wiederaufarbeitung von Motoren und anderen Komponenten. 2013 wurden die zehntausendste Reman-Hydraulikkomponente und 2016 der fünftausendste Reman-Dieselmotor ausgeliefert. Für 2018 liegen die geplanten Auslieferungen bei insgesamt 7200 Komponenten, davon etwa 1100 Motoren, Tendenz steigend.

Täglich werden neben anderen Komponenten bis zu sieben ausgediente Motoren von Baggern, Radladern, Mobilkranen oder anderen Baufahrzeugen auf dem Hof in Ettlingen angeliefert. Diese nehmen Monteure auseinander, die wiederverwertbaren Einzelteile werden gewaschen, entlackt, entrostet, anschließend befundet, mit der richtigen Identifikationsnummer versehen und schließlich konserviert in einem Hochregallager systematisch eingelagert.

"Pro Motor sind das bis zu 100 Teile und mehr, die identifiziert werden müssen", erläutert Andreas Just. Einige erkennen die Mitarbeiter zwar schon auf den ersten Blick – bei vielen müssen sie sich aber die Konstruktionszeichnungen anschauen und bis ins Detail vergleichen. "Das dauert manchmal 4 bis 5 Min.", so Just. Insbesondere bei Rohren mit unterschiedlichen Biegungen und Längen oder bei komplexen Teilen mit unterschiedlichen Bohrungen. Da heißt es, ganz genau hinzuschauen und nachzumessen, um nichts zu verwechseln, weil sonst das Teil beim Zusammenbau eines Austauschmotors nicht passt. Das ist anstrengend und treibt den Schweiß auf die Stirn, denn jede Fehleinlagerung mit einer falschen Identifikationsnummer kann beim Zusammenbau zu Verzögerungen führen und die sportlichen Auslieferungsziele gefährden. Seit Januar dieses Jahres ist der "Schlaue Klaus" in den Arbeitsprozess in Ettlingen integriert. Nach und nach wird der intelligente Arbeitskollege von den hochqualifizierten Fachkräften geschult. Anfang Februar waren schon mehr als 1500 Teile eingegeben, bis zum Sommer dieses Jahres waren es schon mehr als 5000. "Gewicht und Kontur sind die Hauptmerkmale, die wir dem "Schlauen Klaus" beibringen.

Reicht dies noch nicht aus, um ein Teil mit über 90-%iger Sicherheit zu erkennen, können wir bis zu 100 spezielle Merkmale zusätzlich eingeben – von der Anzahl und dem Durchmesser von Bohrungen über Zahnräder bis hin zu Spiegelungen, Schriftbildern oder der Oberflächenbeschaffenheit, erklärt Andreas Just. Jedes zusätzliche Merkmal verlangsamt zwar die Erkennung, aber auch bei vielen Parametern ist der Schlaue Klaus noch unheimlich schnell. Deshalb werden so wenig Parameter wie möglich eingegeben. Eine Erkennung mit 90-%iger Sicherheit reicht aber völlig aus, um die richtige Identifikationsnummer zu vergeben. "Meist erkennt er ein Teil in 10 bis 20 Sek., sagt der Teamleiter der Dieselabteilung in Ettlingen, Sebastian Kurpiers. Die Schnelligkeit des "Schlauen Klaus" erhöht gleichzeitig die Produktivität. Denn mit der wesentlich schnelleren Durchlaufzeit steigt die Anzahl der eingelagerten Teile und bietet damit Kapazitäten, den Zusammenbau von Austauschmotoren zu beschleunigen und mehr Reman-Aufträge zu bewältigen.

Für Sebastian Kurpiers ist jedoch nicht die schnellere Durchlaufzeit das Entscheidende, sondern die dadurch freiwerdende Zeit für die qualifizierten Fachkräfte. Diese können nun ihre hohe Qualifikation konzentriert dazu einsetzen, die Qualitätsstandards noch weiter zu steigern, Teile gezielter zu messen und Fehlerquellen zu beseitigen. Bei einem Motor gibt es viele große Teile, die weiterhin manuell vermasst und identifiziert werden müssen. Ist der "Schlaue Klaus" erst einmal intensiv "angelernt", kann letzten Endes auch eine Hilfskraft die Befundung übernehmen. Doch noch ist es nicht soweit. Viele kleine Artikeldetails müssen dem "Schlauen Klaus" noch beigebracht werden. "Jedes Gleichteil sieht optisch anders aus", sagt Andreas Just. "Es gibt Verfärbungen, Gebrauchsspuren, Rost – das erfordert ein Feintuning der Parameter". Manchmal reicht es auch, das entsprechende Teil zu drehen oder mit einem anderen Winkel aufzulegen, damit es anders beleuchtet wird und der "Schlaue Klaus" das Teil dann identifizieren kann. Oft genügt es, den Kontrast zu verstellen oder das Gewicht einzugrenzen. "Mit jedem neuen Teil gewinnen wir Erfahrungen hinzu, sodass wir die Erkennungssoftware gezielter justieren können", erläutert Andreas Just. Das Beruhigende am "Schlauen Klaus" ist, dass die Befundung mit der intelligenten Bildverarbeitung – wenn sie einmal optimal eingestellt ist – 100-%ige Sicherheit gebe. Die Mitarbeiter seien entspannter und müssen nicht dreimal hinschauen, ob auch wirklich die richtige Identifizierungsnummer vergeben worden ist. "Fehleinlagerungen gehören der Vergangenheit an", sagt Dipl.-Betriebswirt Wolfgang Mahanty. Der Optimum-Geschäftsführer hat den "Schlauen Klaus" zusammen mit seinem Team entwickelt und zur Serienreife gebracht.

Als Spezialist für industrielle Bildverarbeitung und intelligente Datenbanksysteme hat er das intelligente Assistenzsystem so mit Schnittstellen ausgestattet, dass es mit anderen Software-Systemen der Kunden kommunizieren kann. Diese erlauben eine schnelle Integration in den Produktionsprozess. Je nach Kundenanforderung lässt sich das System für den Praxisalltag konfigurieren. Das Spektrum reicht von der Wareneingangs- und -ausgangskontrolle über Kommissionierung, Endkontrolle, Montage bis hin zur Identifizierung. Ergänzend dazu bietet das Unternehmen Erweiterungen an wie z. B. Wartungsverträge, Variantensteuerung, Versionierung und Protokollierung. Für speziellere Anwendungen besteht die Möglichkeit verschiedenstes Zubehör zu integrieren, vom Barcodeleser über RFID-Leser bis hin zum elektrischen Messgerät oder Drehmomentschlüssel.

Der "Schlaue Klaus" besteht aus einem hochauflösenden HD-Touchscreen mit 21,5", einer oder mehreren USB 3.0-Industriekameras mit Halbzoll-Sensoren und extrem hoher Auflösung bis zu 18 Mpix. Auch energieeffiziente LED-Panels mit einer Lichtstärke bis zu 8000 lm und einem 4 GHz Hochleistungsrechner einschließlich bis zu zwei integrierten Gigabit Netzwerkadaptern gehören dazu.

Das System ist modular aufgebaut. Das Identifikationsmodul ist standardmäßig mit einer Waage, LED-Unterleuchte und bei Bedarf mit einem Etikettendrucker versehen, über den nach der Identifikation der aufgelegten Teile die Identifizierungsnummern auf einem Etikett als Barcode ausgedruckt werden.

Herzstück des "Schlauen Klaus" ist die durch eine intelligente Datenbank gestützte Bildverarbeitungssoftware. "Sind die Stammdaten für jedes einzelne Teil einmal erfasst, werden die Teile vom Schlauen Klaus zu 100 % richtig identifiziert, versichert Wolfgang Mahanty. Der "Schlaue Klaus" zeigt auch an, ob ein Artikel ausgesondert werden muss, weil er nicht mehr verbaut wird. "Wenn ein Teil bspw. mehr als drei Jahre nicht mehr nachgefragt wird, prüfen wir, ob wir ihn überhaupt noch vorrätig halten müssen", erklärt Sebastian Kurpiers. Das Hochregallager platzt inzwischen aus allen Nähten, selten nachgefragte Teile sind in Außenlagern deponiert.

Der "Schlaue Klaus" beschleunige den Arbeitsprozess ungemein und schaffe Kapazitäten für künftige Herausforderungen. "Bis 2020 werden wir unseren Umsatz weiter signifikant steigern. Das hängt zum Einen damit zusammen, dass das Liebherr-Komponentenportfolio ständig erweitert wird, und zum Anderen, dass Komponenten von Liebherr in immer mehr eigenen sowie in Geräten von Drittherstellern verbaut werden", sagt der Marketingverantwortliche bei Liebherr in Ettlingen, Christoph Ochs.

Die Konsequenz ist, dass der "Schlaue Klaus" auch künftig viel zu lernen hat. Die Teilevielfalt wird sich in den kommenden Jahren verdoppeln. Denn bei jeder neuen Motorengeneration kommen zwischen 2000 und 2500 neue Teile hinzu, die von der Software erfasst werden müssen. Diese zu identifizieren und zu dokumentieren ist ohne technische Unterstützung wie sie der "Schlaue Klaus" bietet mit dem vorhandenen Personal nicht mehr zu bewältigen.

Die Ettlinger denken deshalb darüber nach, das Erkennungssystem auch in anderen Abteilungen einzusetzen. "Nach den ersten Erfahrungen haben wir hohes Vertrauen in die Technologie des Schlauen Klaus und sehen Möglichkeiten für andere Einsatzgebiete", so Christoph Ochs.

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