Ausgabe 4 | 2017 · neuen Hochregallager ... Wie funktioniert die Qualifizierung, ... ist der Laser nach wie vor ein Kosten-treiber für die Systeme. Die Hoffnung

www.industrial-quality.de

Industrielle BildverarbeitungMessen – Prüfen – Testen

Dimensionelles MessenOptische MesstechnikQualitätsmanagement

Ausgabe 4 | 2017

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Industrial Quality 4 | 2017

EditorialQuality Date

Jedes Jahr lädt die Bundesregierung die Bevölke-rung ein, einen Blick hinter die Kulissen zu werfen. Die Besucher kommen dann dem Hausherren des je-weiligen Ministeriums auf Tuchfühlung nahe, und sie erfahren äußerst interessante Dinge aus den Zentren der Macht. In diesem Jahr lautete das Motto „Date mit der Demokratie“. Ein schönes Wortspiel, dachte ich zunächst, noch ganz ergriffen von der Begegnung mit Siegmar Gabriel und Peter Altmaier. Das wäre doch auch etwas für den Blick auf die Qualitätsmaßnahmen. In engen Kontakt kommen, hinter die Türen der Schalt-schränke zu schauen und die Mechanismen zu erle-ben, die sich so eingespielt haben. Zumindest geht es mir so, aber vielleicht ist das eine Generationenfrage.

Die jungen Deutschen texten lieber anstatt zu tele-fonieren. Das hat aktuell der Digitalverband Bitkom festgestellt. Dafür hätte ich zwar keine Umfrage benö-tigt, aber jetzt ist es gewissermaßen amtlich: 77 Prozent der jungen Generation halten den Kontakt zu Freunden lieber über Messenger oder SMS. Schon bei den Zehn- bis Zwölfjährigen unterhalten sich zwei Drittel via Messenger mit ihren Freunden. Bei den 13- bis 15-Jährigen sind es bereits 82 Prozent, die Tippen und Texten als einfacher und direkter ansehen. Ein Telefongespräch wird schon fast als aufdringlich empfunden.

Diese Entwicklung kann man vielleicht auch als Vorbereitung auf das Berufsle-ben ansehen. Kommunikation wird immer wichtiger, heißt es, und die Maschinen fangen ebenfalls an, sich miteinander zu unterhalten. Machine-to-Machine-Kom-munikation, also M2M, nennt man, wenn der Roboter sich mit der Werkzeug-maschine unterhält (eh, wie lange brauchst Du noch?), dann erscheint uns das logisch. Schließlich wird in kurzer Zeit ja auch das Material mit dem Werkzeug und natürlich das Bauteil mit der Bearbeitungsanlage kommunizieren, damit je-der auf dem aktuellen Stand ist und nicht ein linkes anstelle eines rechten Knies produziert wird. Die Whats-App gewohnten jungen Leute können sich nahtlos einschalten und mithalten: Unverbindlich miteinander Nachrichten austauschen.

Das ist der Punkt, wo es für die Qualität nicht mehr passt. Ein Date ist doch ein unverbindliches Treffen, wo es um das vorsichtige Beschnuppern geht und um das Prüfen, weil man sich nicht sicher ist, ob alles passt. Das will ich nicht, auch wenn die Demokratie sicher nicht perfekt ist. An manchem reibe ich mich, anderes scheint – wie ich auch – in die Jahre gekommen zu sein. Und doch hoffe ich, dass wir nicht nur ein Date miteinander haben – weder mit der Demokratie noch mit der Qualität.

Ich hoffe sehr, dass wir eine dauerhafte Beziehung miteinander haben, so-wohl die Demokratie wie auch die Qualität. Einen Bund fürs Leben gewisserma-ßen. Wenn wir also ein „altes Paar“ sind, dann tut vielleicht ein Date ganz gut, an dem ich mich herausputze und genauer als sonst auf mein Gegenüber achte, welche Feinheiten ich finden kann. Treffen wir uns am Quality Gate.

In diesem Sinn wünsche ich Ihnen eine qualitativ gute Begegnung.

Für das Industrial-Quality-Team

Georg Dlugosch Chefredakteur

www.industrial-quality.de

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63 Editorial

Titelthema6 „Automatisierung des Workflows kann

beginnen“ Rainer Lotz: Renishaw verbessert Methodik zur Überwachung der additiven Fertigung

QM/QS8 StarkesWerkzeug zur Optimierung von

ProzessenFischer Automotive Systems verbessert Qualität in der Produktion durch Prozesssystem

10 Prüfung von thermoplastischen Rohren Größte Prüfmaschine der Welt von

Zwick: Lösung für die Kunststoffindustrie

12 Antriebswellen vom ProfilfräserMesstaster übernimmt die Qualitätssicherung in der Verzahnungsmessung bei Schuler

14 Der digitale Zwilling im SchaltschrankQualitätssicherung durch virtuelles Abbild der realen Anlage

16 Verbesserte Liefertreue kommt gut anQualitätsprojekt beim polnischen Bushersteller Solaris Bus & Coach greift

18 Arbeitsschutz: Voll ins Risiko Dekra-Umfrage zu

Sicherheitsmaßnahmen und Gesundheitsschutz

19 Enge Vernetzung von Qualität und Produktion

QMS-Standard IATF 16949 spiegelt die ganzheitliche Prozesssicht

20 QM-BLOG Von der Anforderung zur Überforderung

Maschinelles Sehen21 Bildverarbeitung sorgt für Ordnung im

neuen HochregallagerVielfalt bei Kiefel: Lagerfläche vergrößert und Grundfläche reduziert

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Industrielle BildverarbeitungMessen – Prüfen – Testen

Dimensionelles MessenQualitätsmanagementOptische Messtechnik

Qualitätsmanagement und Qualitätssicherung in der Fertigungs- und Prozessindustrie


Die nächste Ausgabe derINDUSTRIAL QUALITYerscheint am 10. März 2018

Anzeigenschluss: 17. Februar 2018

Titelbild: BLUM-Novotest

Inhalt

24 Vision 4.0: Industrielle Bildverarbeitung auf dem Weg in die ZukunftGut oder schlecht: Applikationen urteilen künftig nach intelligenter Auswertung

26 Anpassungsfähige Assistenzsysteme sorgen für intelligente InstandhaltungInstitut für industrielle Informationstechnik: Maschinelles Lernen verbessert die Wartung

28 Kurz und aktuell

Sichere Produktionsprozesse30 Industrieroboter mit Tastsinn eröffnen dem Mittelstand

einen WettbewerbsvorteilUnternehmen profitieren vom Einsatz haptischer Sensoren

32 Terahertz-Anwendungen verspüren AufwindInnovationen in der Systemtechnik eröffnen neue Industrieanwendungen

34 Wettkampf um die Weltmeisterschaft der Berufe World-Skills Abu Dhabi 2017: Die besten

Nachwuchskräfte ihrer Zukunft messen sich

35 Impressum

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Wie entwickelt sich die Technologie der additiven Fertigung, die unter dem Stichwort 3D-Druck breite Aufmerksam-keit erregte?

Lotz: Wir müssen unterscheiden – technologisch gesehen ist der Reifegrad natürlich im Kunststoffbereich höher als bei den Metall-Anwendungen, aber beide Bereiche entwickeln sich sehr gut. Bei den Anwendungen mit Kunststoff bestechen die zunehmende Präzision der Teile und die Vielfalt der Materiali-en, Bauteile und Druckverfahren. Zwar zeigt sich auch im metallischen Bereich eine sehr gute Entwicklung, aber der Aufwand ist doch viel höher. Zum einen müssen beim Umgang mit Metallpulver andere Sicherheitsmaßnahmen beach-tet werden, und zum zweiten ist der Schmelzprozess komplexer. Erkennbar ist, dass es allen Herstellern gelungen ist, die Stabilität des Prozesses wesent-lich zu erhöhen. Das macht das Verfah-ren sozusagen reif für die Produktion bestimmter Anwendungen.

Ist die additive Fertigung reif für die Produktion von Kleinserien?

Lotz: Wurden früher Experten benö-tigt, um die additive Fertigung zu nut-zen, so zeigt sich der Prozess heutzuta-ge so stabil, dass mit weiteren Fortschrit-ten die Einbettung in Produktions- und Postproduktionsprozesse möglich wird und die Automatisierung des Work-flows beginnen kann. Dafür müssen arbeitssichere Verhältnisse hergestellt werden. Der Werker soll beispielswei-se möglichst wenig in Kontakt mit dem Metallpulver kommen und der Prozess muss stabil durch laufen. Man kann der Branche bescheinigen diesbezüglich gut voranzukommen.

Wie funktioniert die Qualifizierung, obwohl doch jedes Bauteil ein neues Produkt ist und eigentlich damit eine ei-gene Qualifizierung benötigt?

Lotz: In zwei Bereichen spielt zum Bei-

„Automatisierung des Workflows kann beginnen“Rainer Lotz: Renishaw verbessert Methodik zur Überwachung der additiven Fertigung

Die additive Fertigung verlässt die Laborphase und findet Einzug in der Produktion. Dadurch wird der Blick auf die Prüfung und Validierung der hergestellten Bauteile immer wichtiger. Bei der Formnext, dem nächsten Branchentreffen, werden auch Antworten auf diese Fragen erwartet, wenn sich Aussteller und Besucher vom 14. bis 17. November in Frankfurt am Main versammeln. Die Stabilität der Prozesse hat deutlich gewonnen, berichtet Rainer Lotz, Vorsitzender des Ausstellerbeirats und Geschäftsführer der Renishaw GmbH, im Gespräch mit Georg Dlugosch, Chefredakteur der Industrial Quality.

Additive Fertigung spielt beim Messtechnik-Spezialisten Renishaw aus Pliezhausen eine strate-gische Rolle. Geschäftsführer Rainer Lotz erläutert die Fortschritte bei der Stabilität des Prozes-ses und den Qualifizierungsmaßnahmen. Foto: Renishaw

spiel die Sicherheit des Prozesses eine besondere Rolle. Das ist in der Medizin-technik und in der Luft- und Raumfahrt. Es gibt gerade dort übergelagerte Stan-dardisierungsprozesse, die schon ange-wandt werden und vor- sowie nachgela-gerte Qualitätssicherungsmaßnahmen enthalten. In den letzten Monaten ist zu-dem deutlich geworden, dass sich auch die Methodik verbessert, den Prozess selbst zu überwachen. Renishaw wird beispielsweise über ein Monitoring-Sys-tem Rückschlüsse auf die Qualität des Bauteils erlauben.

Gibt es neue Ansätze für Verfahren?Lotz: Im Metallbereich sind ja un-

terschiedliche Verfahren erkennbar. Beispiele sind das Schmelzverfahren im Pulverbett mit Laser- oder Elektro-nenstrahl, verschiedene Metallpulver-auftragsverfahren wo das Metallpulver salopp gesprochen aufgesprüht wird. Ich sehe keine neuen revolutionären Verfahren, aber interessante Weiterent-wicklungen. Alle Verfahren haben Stär-ken und Schwächen und damit auch je nach Anwendung ihre Berechtigung. Ich sehe die Verfahren derzeitig ergän-

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zend und nicht unbedingt in Konkurrenz zu konventionellen Fertigungsverfahren oder zueinander. Über die Eigenschaft des Lasers habe ich natürlich auch Ein-fluss auf die Vielfalt der Materialien, die man verarbeiten kann, und auf das Re-sultat, um die Teilequalität zu erhöhen und die Nachbearbeitung zu reduzie-ren. Dort sind interessante Ansätze zu beobachten.

Welche Verbesserungen im Gesamt-prozess erkennen Sie?

Lotz: Alle Konzepte bezüglich des Gesamtprozesses, der die Nachbear-beitung einschließt, befinden sich in ei-nem frühen Stadium. Da fehlt noch die Reife, die wir beispielsweise von der Au-tomatisierung in spanenden Verfahren kennen. Es ist erkennbar, dass interes-sante Ideen am Start sind. Knackpunkt bei Metallpulver ist beispielsweise, dass das Pulver vom Bauteil sauber getrennt werden muss. Mit diesem Thema be-schäftigen sich ja einige Unternehmen. Weitere Konzepte befinden sich in der Entwicklung. Da sind in ein bis zwei Jahren gute Lösungen zu erwarten. Das ist eine große Herausforderung für un-sere Ingenieure, aber ich bin guter Din-ge, dass wir sie lösen.

Was ist so schwierig an der Reini-gung der Bauteile?

Lotz: Bei dem Pulver sprechen wir von Partikelgrößen zwischen fünf und

etwa 50 Mikrometern. Material in die-ser Größenverteilung entwickelt sonder-bare Eigenschaften. Die Partikel lassen sich nicht so einfach aus dem Bauteil lösen, sind ja zum Teil innenliegend. Zudem verhalten sich die Materialien ganz unterschiedlich, wenn man bei-spielsweise Aluminium mit Werkzeug-stahl vergleicht. Der Fluch liegt also wie so oft im Detail.

Gibt es beim Laser als zentralem Baustein der Technologie noch Entwick-lungsbedarf?

Lotz: Beim Laser ist die Leistung beim Pulverschmelzverfahren nicht die Her-ausforderung, eher wie ich die Energie schadlos ins Material hinein und wie-der raus bekomme. Zwei Aspekte: Zum einen laufen interessante Versuche bei der Kombination von Material und Wel-lenlänge. Dann können weitere Materi-alien verarbeitet werden. Zum zweiten ist der Laser nach wie vor ein Kosten-treiber für die Systeme. Die Hoffnung bleibt, dass mit steigender Stückzahl die Kosten sinken und die Gesamtsys-teme günstiger werden, denn hochpro-duktive Anlagen werden zukünftig mit sehr vielen Lasern bestückt sein.

Sehen Sie weiteren Handlungsbedarf bei Komponenten?

Lotz: Die Überwachungssysteme für den Prozess werden immer ausgereif-ter. Dort warten wir auf weitere wissen-schaftliche Verfahren, es geht nicht nur darum, die Temperatur im Schmelzpro-zess zu überwachen. Ich hoffe, dass noch ganz andere Lösungen entwickelt werden, um den Prozess zu überwa-chen und dann auch noch feiner zu steuern.

Welche Unterstützung leistet die Messtechnik bei Renishaw zur Entwick-lung der Technologie?

Lotz: Renishaw gehört zu den Spezi-alisten im Bereich der Laserinterferome-ter und zudem im Bereich der Raman-Spektroskopie. Da spielen natürlich der Laser und seine Anwendung eine zentrale Rolle. Das Know-how aus die-sen Bereichen wurde schon genutzt, um bei unserer aktuellen Maschine für das additive Verfahren den „Optical Train“, also die optischen Komponenten, selbst zu entwickeln und zu optimieren. Das führt auch dazu, dass wir zukünftig mit ganz konkreten Anforderungen an andere Hersteller herantreten, um zum Beispiel einen Laser zu bekommen, der ganz speziell auf unsere Anforderun-gen abgestimmt ist und gegebenenfalls mit neuen Überwachungsmethoden kombiniert werden kann.

Additive Fertigung erlaubt die Herstellung von Bauteilen, die auf herkömmliche Weise mit abtragenden Verfahren nicht produziert werden können. Foto: Renishaw

Wenn die Werkzeuge wachsen: Die Komet-Group verwendet additive Fertigung mit dem Laserschmelzverfahren, um die Zahl der Schneiden auf dem Werkzeugen zu erhöhen. Damit steigt die Produktivität. Foto: Komet

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Mit allen fünf Sinnen wird erlebt, wie sich Qualität anfühlt, wie sie riecht, schmeckt oder aussieht – fehlerhafte und richtige Produkte sind jeweils farb-lich markiert. Um alle Mitarbeiter in der Montage auf demselben Informations-stand zu halten und neue Mitarbeiten-de möglichst schnell zu integrieren, ist in der Montage bei Fischer Automoti-ve Systems ein interaktives Schulungs-zentrum eingeführt worden. Dort wird das Wesen von Qualität mit allen fünf Sinnen erlebbar gemacht und das Be-wusstsein für Qualität geschult. Das kleine Schulungszentrum beleuchtet alle Aspekte der Qualität, angefangen mit einer Theorie-Schulung, die über die Werkzeuge zur Qualitätssicherstellung informiert, über Übungen zu Tests.

So wird zum Beispiel anhand dieser besonderen Methodik erklärt, was ge-nau die Aufgaben eines Prüfberichts sind. Ein Multiple-Choice-Test, der di-rekt an der sogenannten Q-Insel durch-geführt werden kann, zeigt, ob sich die Lerninhalte auch richtig eingeprägt haben. An einem weiteren Tisch finden sich Übungen, bei denen zum Beispiel nach einem Prüfplan mit verschiedenen Messmitteln gearbeitet werden muss. Zudem wird mit allen fünf Sinnen geübt, wie sich Qualität anfühlt, wie sie riecht, schmeckt oder aussieht. Fehlerhafte und richtige Produkte sind jeweils farblich markiert. Für neue Mitarbeitende sind die Lerninhalte plakativ und einfach dargestellt. Für langjährige Mitarbeiter geht es darum, das vorhandene Wissen regelmäßig aufzufrischen. Verdeutlicht werden die Lerninhalte mit Beispielen aus der Praxis.

Das Fischer-Prozess-System (fPS) wur-de 2001 basierend auf der Kaizen-Philosophie entwickelt. Damit verwirk-licht Fischer das Prinzip des schlanken Unternehmens, indem Verschwendung vermieden und Wertschöpfung gestei-gert wird.

In der Unternehmensgruppe fischer wird das fPS in sämtlichen Bereichen zur

Starkes Werkzeug zur Optimierung von ProzessenFischer Automotive Systems verbessert Qualität in der Produktion durch Prozesssystem

Automobilhersteller stehen im Zentrum einer stark ausdifferenzierten Wertschöpfungskette. Ihre Produktionsstätten sind auf der ganzen Welt verteilt, die Fertigung sollte jedoch überall dieselben Kosten, denselben Schnelligkeitsgrad und dieselben Prozesse aufweisen. Dies stellt Zuliefererfirmen vor Herausforderungen. Fischer Automotive Systems, ein Unternehmensbereich des weltweit tätigen Fischer-Konzerns, begegnet diesen Anforderungen mit einem starken Werkzeug: dem Fischer-Prozess-System.

Die Montage in U-Form hat viele Vorteile: Die Kommunikation unter den in der Montage Tätigen wird vereinfacht. Zudem wird die Mehrmaschinenbedienung erleichtert und die Flexi-bilität erhöht. Fotos: Fischer Automotive Systems

systematischen Optimierung von Prozes-sen angewendet. Teams und Abteilun-gen benennen fPS-Koordinatoren, die re-gelmäßig Schulungen erhalten und ihre abteilungsinternen Prozesse mit ihrem erweiterten Know-how optimieren kön-nen. Im Intranet werden regelmäßig er-folgreich optimierte Prozesse vorgestellt. fPS bedeutet bei Fischer Kontinuität, und zwar sowohl in den Fertigungs- als auch in den Bürobereichen. Einheitliche Kennzahlenboards sorgen dafür, dass Ziele und Zielerreichungsgrade auf ei-nen Blick sichtbar sind. In regelmäßigen Shopfloormeetings werden Herausforde-rungen angesprochen, die mithilfe von fPS-Methoden angegangen werden.

Mit dem konzernweit ausgeschriebe-nen fPS-Award erhalten Optimierungs-aktivitäten eine neue Dynamik. Eine hochkarätige Jury entscheidet, wer un-ter den mehreren hundert Bewerbern die Auszeichnung in der jeweiligen Ka-tegorie erhält. Das fPS ist fester Bestand-teil der Einarbeitung neuer Mitarbeiter

bei Fischer: Bereits zu Beginn werden die Grundlagen und Lean-Methoden vermittelt.

Der kontinuierliche Verbesserungspro-zess wird jedoch nicht nur innerhalb der eigenen Abteilungsgrenze verwirk-licht, sondern auch über Teams und Bereiche hinweg: Mitarbeiter haben die Möglichkeit, einfache, kleine Ideen, die sofort umsetzbar sind, in einer zentralen Übersicht einzutragen. Umfassendere Verbesserungsvorschläge werden in ei-ner Ideendatenbank im Intranet gesam-melt, bewertet und prämiert. Die 2004 gegründete Fischer Consulting nutzt das Know-how des fPS als Basis ihrer Tätig-keit bei der Beratung von Unternehmen, Lieferanten und Geschäftspartnern. Sie unterstützt Unternehmen aus dem Mit-telstand, Behörden und internationale Großkonzerne, ihre Prozesse schlank und effizient zu gestalten. Diese haben bei der Verwirklichung von Industrie 4.0 in Unternehmen eine grundlegende Bedeutung.

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Die Wertschöpfungskette beginnt be-reits im sogenannten Supermarkt, wo Fertigwaren vom Kunden abgerufen und mehrfach in der Stunde über einen Routenzug aus der Montage abgeholt werden. Die Bestände, die nachprodu-ziert werden, sind gering, der Anspruch an Qualität und Termintreue hoch – des-halb ist ein zuverlässiger und fließender Prozess immens wichtig. Dieser wird bei Fischer Automotive Systems über das bewährte Kanban-System gesteuert: Die Bestellkarte wird bei Bedarf an die Montage geliefert und löst einen Ferti-gungsprozess aus.

Dort wird in U-Form produziert. Die Vorteile dieser Anordnung liegen auf der Hand: Die Kommunikation unter den in der Montage Tätigen wird ver-einfacht, da sie näher beieinander sind. Damit können Probleme kurzfristiger be-hoben werden. Zudem wird die Mehr-maschinenbedienung erleichtert und die Flexibilität deutlich erhöht.

Beispielhafte Fertigungsprozesse

Die vorteilhafte Anordnung erhält durch das One-Piece-Flow-Fertigungs-verfahren noch mehr Dynamik. Bei die-ser Form der Fließmontage durchläuft ein Werkstück sämtliche Montageschrit-te in einem Fluss. Weil der Mitarbeiter in der Linie mehrere unterschiedliche Arbeitsschritte bis zur Fertigstellung des Produkts tätigt, ergeben sich weniger Fehler durch Monotonie, gleichzeitig erhöht sich die Arbeitsmotivation. Da-durch werden Montagezeiten signifi-

kant gesenkt und die Qualität lässt sich besser nachverfolgen.

Voraussetzung für das One-Piece-Flow-Verfahren ist, dass alle notwendi-gen Werkzeuge am Arbeitsplatz op-timal angeordnet und abgelegt sind. Gefertigt wird im Chaku-Chaku-Prinzip (Chaku-Chaku kommt aus dem Japani-schen und bedeutet „Laden, laden“). Dabei liegen alle an der Produktion ei-nes Erzeugnisses beteiligten Arbeitssta-tionen sehr nahe beieinander. Die ein-zelnen Arbeitsschritte können deshalb fließend ineinander übergehen. Das Chaku-Chaku-Prinzip wird als techni-sche Ausprägung des One-Piece-Flows verstanden.

Bei Fischer werden diese Prinzipien nach Firmenleitbild gelebt: „Die Mitar-beiterin oder der Mitarbeiter wird in

Ein interaktives Schulungssystem sorgt bei Fischer Automotive Systems für die schnelle Integra-tion neuer Mitarbeiter. Damit sollen sie schnell auf das firmeneigene Bewusstsein für Qualität gehoben werden. Das Schulungszentrum beleuchtet von der Theorie bis zum Erleben mit allen fünf Sinnen die Aspekte der Qualität.

Vom Supermarkt bis zur Produktion: Ein guter Kommunikationsprozess ist entscheidend, um die Bestände niedrig und den Anspruch auf Qualität und Termintreue hoch zu halten.

der Linie optional mit automatisierten Anlagen unterstützt, um eine hohe Fle-xibilität zu ermöglichen.“ Dieser Ansatz symbolisiert die Firmenphilosophie: „Das größte Kapital eines Unterneh-mens sind seine qualifizierten und mo-tivierten Mitarbeiterinnen und Mitarbei-ter, nicht Anlagen und Maschinen“, sagt Firmeninhaber Prof. Klaus Fischer.Sandra Roth

Unternehmenskommunikation, fischerwerke GmbH & Co. KG

INFOKASTEN

Über Fischer Automotive Systems

Zum Produktspektrum von Fischer Automotive Systems mit Stammsitz in Horb am Neckar gehören Lüftungs-düsen, Getränkehalter, Ablagefächer und Multifunktionskomponenten, die für Ordnung und Komfort im Fahr-zeug-Innenraum sorgen. Mit dem etablierten und ganzheitlich gelebten Fischer Prozess-System (fPS) bleibt Fischer Automotive Systems wettbewerbsfähig. Bei der Optimie-rung von Prozessen wird das Unter-nehmen von der Fischer Consulting unterstützt, einem Beratungsunterneh-men innerhalb des Konzerns. Ge-meinsam mit den Mitarbeitern des Autozulieferers hat Fischer Consulting die Fertigungsanlagen nach dem fPS gestaltet und unterstützt weiterhin bei der Optimierung der Fertigungspro-zesse.

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Rohre aus Polyethylen (PE), Polypropy-len (PP), Polyvinylchlorid (PVC) oder ver-netztem Polyethylen (PEX) werden in un-terschiedlichen Bauformen hergestellt. Sie zeichnen sich durch besondere mechanische Eigenschaften wie Korro-sionsbeständigkeit, geringes Gewicht, Beständigkeit gegenüber Chemikali-en, Flexibilität, gute Ringsteifigkeit und eine geringe Oberflächenrauheit aus. Durch die Kombination verschiedener Werkstoffe lassen sich unterschiedliche Eigenschaften erzielen. Die Einsatzmög-lichkeiten reichen von der Automobilin-dustrie über den Maschinen- und Schiff-bau bis hin zur Abwasser- und Kanal-rohranwendung.

Um die Auswirkungen externer Kräf-te zu überprüfen, sind für die Prüfung von Kunststoffrohren eine große Anzahl nationaler und internationaler Normen vorgeschrieben. Sowohl die Werkstoff-eigenschaften des verwendeten Kunst-stoffs als auch die Gebrauchseigen-schaften des fertigen Rohres werden un-tersucht. Dazu gehören die Bestimmung der Ringsteifigkeit und die Ringflexibili-tät. Eine der häufigsten Ausfallursachen sowohl bei Rohren, als auch bei Folien, Dichtungsbahnen und PET-Flaschen ist das langsame Risswachstum, das in ei-ner weiteren Untersuchung hinsichtlich der Langzeitbeurteilung mechanischer Eigenschaften beobachtet wird.

Prüfung der Ringsteifigkeitbei externer Einwirkung

Die Ringsteifigkeit beschreibt den Widerstand eines Rohres gegen eine radial einwirkende externe Kraft bei konstanter Verformungsgeschwindig-keit. Bei dieser Messung werden Rohre von definierter Länge zwischen zwei ebenen Platten auf Druck verformt. Die-se Eigenschaft wird bei thermoplasti-schen Rohren üblicherweise nach ISO 9969 oder ASTM D 2412 gemessen, bei glasfaserverstärkten Rohre nach EN 1228. Bei Profilrohren und Wellrohren

Prüfung von thermoplastischen RohrenGrößte Prüfmaschine der Welt von Zwick: Lösung für die Kunststoffindustrie

Thermoplastische Rohre unterliegen hohen Qualitätsanforderungen. Um die Auswirkungen externer Kräfte zu überprüfen, ist eine Vielzahl von Tests nach nationalen und internationalen Normen notwendig. Dazu gehören die Druckprüfung sowie die Untersuchung des langsamen Risswachstums, eine der häufigsten Ausfallursachen bei Kunststoffbauteilen. Zwick hat eine Materialprüfmaschine für die Druckprüfung an thermoplastischen Rohren bis zu einem Durchmesser von 3,50 Metern entwickelt.

Die größte Rohr-Prüfmaschine der Welt ermöglicht eine Druckprüfung an thermoplastischen Rohren bis zu einem Durchmesser von 3,50 Metern. Die Steuerung des Prüfablaufs mit Hilfe von Standard-Prüfvorschriften erlaubt eine einfache und zuverlässige Versuchsdurchführung.

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wird wegen des Risikos der Abflachung der Rippen unter Last die Verformung am Innendurchmesser des Rohres ge-messen. Hierfür hat das Unternehmen Zwick einen speziellen Wegaufnehmer entwickelt. Er ist fest an der Prüfmaschi-ne installiert und lässt sich einfach im Rohr platzieren.

Aktuelle Entwicklung ist eine kun-denspezifische Lösung auf Basis einer verlängerten, elektromechanischen Prüf-maschine Z330E (maximale Prüfkraft 330 Kilonewton) für die Prüfung von Rohren mit einem Durchmesser bis zu 3,5 Metern. Der Antrieb erfolgt über eine wartungsfreie, digital angesteuerte AC-Antriebslösung, die in Kombination mit einem innovativen Motorfeedback-System auch bei kleinsten Geschwindig-keiten hervorragende Gleichlaufeigen-schaften aufweist. Außerdem sorgen spielfrei vorgespannte Präzisionskugel-gewindetriebe mit digital geregeltem AC-Servoantrieb für einen nahezu war-tungsfreien Betrieb.

Die Messung der Ringflexibilität kann im gleichen Versuchsaufbau erfolgen. Sie beschreibt die Fähigkeit eines Roh-res, einer Verformung ohne strukturel-le Beschädigung zu widerstehen. Die Prüfung nach ISO 13968 wird bis zum Versagen des Rohres, oder bis zu einer Verformung von 30 Prozent des Außen-durchmessers durchgeführt. Die Steue-rung der Prüfabläufe mit den testXpert-III-Standard-Prüfvorschriften macht die Versuchsdurchführung komfortabel.

Untersuchung des Risswachstumsmit neuem Verfahren

Rohre aus Polyethylen wie PE80, PE100 oder PE100-RC (Resistance to crack) zeigen eine unterschiedlich aus-geprägte Empfindlichkeit gegenüber langsamem Risswachstum. Die Unter-suchung dieser Eigenschaft ist deshalb so bedeutend, weil das Risswachstum bereits bei vergleichsweise niedrigen Spannungen und weit unterhalb der so-genannten Streckspannung stattfindet. Diese definiert den ersten Wert, bei dem die Dehnung auch dann fortschrei-

tet, wenn die Spannung nicht weiter er-höht wird.

Um den Mechanismus genauer zu charakterisieren, haben sich im Lauf der Jahre eine Reihe von Werkstoff-prüfungen wie der Full Notch Creep Test (FNCT) und der Notched Constant Tensile Load Test (NCTL) bewährt. Da diese Tests relativ lange dauern, ist es bislang üblich, die Prüfung mit schar-fer Anfangskerbe, erhöhter Temperatur sowie einer beschleunigend wirkenden Flüssigkeit (Tenside) durchzuführen. Jetzt ermöglicht ein neues Prüfverfah-ren, die Bestimmung des Strain Harde-ning Modulus (ISO 18488) bereits nach sehr kurzer Prüfdauer eine gute Ab-schätzung des Risswachstums – und sie kommt sogar ohne Tenside aus. Für die Anwender bedeutet das eine erhebliche Reduzierung des Aufwands und schnell verfügbare Messergebnisse. Allerdings setzt die Messungen nach ISO 18488 ein bestimmtes Equipment (Hard- und Software) voraus.

Zwick bietet mit den elektromecha-nischen Materialprüfmaschinen die notwendigen Voraussetzungen für ef-fiziente, präzise und reproduzierbare Messungen. Die Allround-Line ist für Prüfkräfte von fünf bis 250 Kilonewton, Prüfraumhöhen von 1030 bis 2560 Millimetern und Prüfgeschwindigkeiten von 0,00005 bis zu 3000 Millimetern pro Minute erhältlich. Der hohe Prüf-geschwindigkeitsbereich, unabhängig von der Prüfkraft, kann ohne Einschrän-kungen genutzt werden. Die optionale Temperierkammer erlaubt eine Zugbe-wegung der Klemmen von mindestens 360 Millimetern.

Für die Prüfung nach ISO 18488 wird ein kleiner Stab mit breiter Schulter un-ter Zug beansprucht. Ab einer bestimm-ten Zugspannung ist das Verhältnis zwischen Spannung (Kraft/Querschnitt) und Dehnung nicht mehr linear, da sich die Querschnittsfläche durch die Einschnürung verringert und die Span-nung auf die sogenannte wahre Span-nung ansteigt. Eine Möglichkeit, die Zugprüfung trotzdem für eine präzise Auswertung zu nutzen, bietet das Neo-Hookesche Stoffgesetz. Das Resultat ist die wahre Spannung über der Neo-Hookeschen Dehnung mit einem nahe-zu linearen Verlauf. Daraus ergibt sich ein reproduzierbarer Wert, der für Po-lyethylen mit anderen Prüfmethoden gut korreliert – in deutlich kürzerer Prüfzeit. Dr. Peter Stipp, awikom

Ein neues Prüfverfahren (Strain Hardening Modul) erlaubt bereits nach kurzer Zeit die Abschätzung des Risswachstums nach ISO 18488.

Messung der Ringverformung über den In-nendurchmesser

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Bei der Schuler AG wurden die Ver-zahnungen von Antriebswellen für Großpressen bisher ausschließlich mit speziellen Verzahnungsmaschinen her-gestellt. Die Maschinen zeichneten sich durch eine hohe Reproduzierfähigkeit aus, jedoch dauerte die Herstellung einer Antriebswelle sehr lange. Alleine das Stoßen der Verzahnung benötigte

Antriebswellen vom Profilfräser gefertigt müssen schneller auf Formabweichungen geprüft werdenMesstaster übernimmt die Qualitätssicherung in der Verzahnungsmessung bei Schuler

Was tun, wenn die Produktionsmaschinen für ein zentrales Bauteil nicht mehr hergestellt werden und der Prozess zu lange dauert? Bei Schuler Pressen hat man sich entschieden, neue Wege zu gehen und Verzahnungen mit Profilfräsern herzustellen. Der scannende Messtaster von Blum-Novotest sorgt dafür, dass die Qualität der Verzahnung kontrolliert werden kann und der Prozess in sich geschlossen und überprüfbar ist.

Der Messtaster scannt die 36 Zähne mit 1,8 Metern pro Minute und wird im Eilgang positioniert. Fotos: Blum-Novotest

16 bis 19 Stunden. Auch das Handling der fast 700 Kilogramm schweren Teile zwischen den verschiedenen Bearbei-tungsmaschinen war aufwendig und trug zur langen Fertigungszeit bei.

Da die bewährten Maschinen am Markt nicht mehr verfügbar waren, musste Schuler Pressen neue Wege ge-hen, um aufkommende Fertigungseng-

pässe zu vermeiden. Die Lösung war, die Verzahnung der Antriebswellen auf einem modernen Dreh-Fräs-Bearbei-tungszentrum mit speziell angefertigtem Profilfräser herzustellen und in der Ma-schine zu vermessen. „Wir konnten die Formabweichungen der Zahnflanken früher gar nicht direkt messen“, erläu-tert Thomas Vujica aus der Fertigungs-

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planung und NC-Programmierung von Schuler. „Bei den Verzahnungsmaschi-nen war das auch nicht notwendig, da diese so gebaut sind, dass sich immer eine Evolvente ergibt. Erst mit dem Umstieg auf die Fertigung der Verzah-nung im Dreh-/Fräszentrum wurde das Messen zum Thema“, berichtet Vujica Man behalf sich, indem die schweren Antriebswellen zu einem externen An-bieter transportiert wurden, der jede einzelne Welle auf einer speziellen Messmaschine vermessen hat. Doch das dauerte je nach Auftragslage zwei bis drei Wochen. Somit war der Zeitvor-teil der Fräsbearbeitung wieder dahin.

Die Lösung fand Schuler Pressen im Messtaster TC64-Digilog von Blum-No-votest. Der Vorteil des Messtasters liegt darin, dass er neben digitalen Mes-sungen auch analoge Scanvorgänge durchführen kann. Dadurch ist es mög-lich, den Taster über eine Oberfläche zu führen und kontinuierlich Messdaten zu erfassen.

Die komplette Vermessung eines Zahn-rads umfasst 144 Messungen schräg entlang der gesamten Zahnflanke – 36

Zähne mit je zwei Flanken und das in beiden Hälften der Doppelschrägver-zahnung. Der gesamte Messvorgang dauert bei einer Scangeschwindigkeit von 1,8 Metern pro Minute lediglich 13 Minuten. Dabei erzeugt der Messtaster 570.000 einzelne Messwerte. Wäh-rend des Scanvorgangs kommen je-doch nur die Linearachsen zum Einsatz, damit etwaige Fehler der Rotationsach-se, die bei der Herstellung verwendet wurden, nicht miterfasst werden.

Eine von Vujica entwickelte Software ermöglicht die schnelle Überprüfung der Antriebswelle. Die Software nimmt über das Netzwerk die Messdaten des Messtasters auf und erstellt daraus ei-nen Report inklusive Diagrammen zur Illustration. Mit deren Hilfe ist einfach zu erkennen, ob und wie groß die Abwei-chungen zur Idealform sind. So kann sofort ein Rückschluss auf die gefertig-te Qualität erfolgen. Dabei kann der Maschinenbediener online die Werte während der Messung am PC verfol-gen und somit Ausreißer, die auf eine Verunreinigung schließen lassen, von tatsächlichen Qualitätsproblemen unter-scheiden. Außerdem werden durch die automatisierte Messung Fehler verhin-dert, die beim händischen Vermessen unvermeidlich sind.

Dank des Tasters von Blum-Novotest ist die Fertigung inzwischen in Bezug auf die Qualitätssicherung prozesssi-cher, die Lieferzeiten sind deutlich kür-zer und die Produktion kann sicher sein, die geforderte Verzahnungsqualität zu erfüllen. Bei Bedarf kann eine Antriebs-welle sogar innerhalb eines Tages ge-fertigt und ausgeliefert werden. Das war früher undenkbar, denn alleine die Vermessung dauerte zwei bis drei Wo-chen. Das ist in einer Branche, in der es den Kunden auf absolute Zuverläs-sigkeit ankommt, sehr viel wert.

So zieht Vujica ein positives Fazit: „Die Zusammenarbeit mit Blum und den internen Fachabteilungen war hervor-ragend. Wir haben den Messablauf gemeinsam entwickelt, kontinuierlich optimiert und in den Prozess integriert. Heute haben wir dank des Messtasters einen sehr schnellen und zuverlässigen Fertigungsprozess, der uns bei diesem Bauteil von den alten Spezialmaschinen unabhängig macht. Zudem ermöglicht er uns eine sehr hohe Wirtschaftlichkeit und kürzere Reaktionszeiten.“David Cousins Technisches Marketing, Blum-Novotest

Der Messtaster scannt jeden Zahn der An-triebswelle auch unter widrigsten Bedingun-gen. Der Messvorgang des TC64-Digilog erzeugt 570.000 Messwerte pro Antriebs-welle und stellt die hohe Qualität sicher. D

+49 (0)241/990 93 [email protected] freuen uns auf IhreKontaktaufnahme!

Oder besuchen Sie uns aufunserer Homepage unter:www.consense-gmbh.de

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Mit dem digitalen Zwilling im Schalt-schrank steht dem Betreiber zu jedem Zeitpunkt ein virtuelles Abbild seiner re-alen Anlage zur Verfügung. Dieses auf Echtzeitdaten basierende Modell macht die Überwachung jeder Anlage – un-abhängig von Standort oder Größe – unkompliziert möglich. Störungen oder Unregelmäßigkeiten im Ablauf können unmittelbar behoben und der reibungs-lose Materialfluss oder auch Fertigungs-ablauf sowie die fortwährende Qualität der Fertigung mithilfe des digitalen Zwil-lings gesichert werden. Am Modell wer-den alle Störmöglichkeiten wie Maschi-nenausfall, Stau oder Gedränge vorab getestet und damit spätere Stillstandzei-ten im Ernstfall an der realen Maschine auf ein Minimum reduziert.

Auch wenn der digitale Zwilling seine eigentliche Aufgabe erst in Kombinati-on mit einer realen Maschine aufnimmt, sollte dieser bereits mit Beginn der Pla-nung „geboren“ werden. Mit der ersten Idee der späteren Maschine werden alle generierten CAD-Daten bidirektio-nal mithilfe einer Schnittstelle von dem CAD-System in die Simulationssoftware Industrial Physics übertragen. Der große

Der digitale Zwilling im SchaltschrankQualitätssicherung durch virtuelles Abbild der realen Anlage

Individuelle Produkte mit allerhöchsten Qualitätsstandards, schnelle Fertigung und das alles zu moderaten Preisen – die Ansprüche in Zeiten von Industrie 4.0 steigen stetig. Unternehmen müssen diesem Druck standhalten, um auf dem Markt bestehen zu können. In diesem Kontext müssen die Anforderungen an die Qualitätssicherung in der Fertigung neu gestellt werden. Langwierige Prüfprozesse an bereits realisierten Anlagen sind sowohl zeit- als auch kostentechnisch nicht umzusetzen. Der digitale Zwilling als virtuelles Pendant einer realen Maschine sichert hingegen die Qualität in der Fertigung ununterbrochen ab.

Die digitale Transformation hat bei Bosch Packaging bereits begonnen. Der Hersteller von Verpackungsmaschinen nutzt die Simulationssoftware von Machineering, um die Steuerungssoftware oder Auslegung von Maschinen zu testen. Durch den Vergleich der realen Anlage (links) mit der Simiulation (rechts) ist eine Verbesserung möglich. Bilder: Robert Bosch GmbH

Vorteil liegt darin, dass Änderungen am simulierten Modell unmittelbar auch im CAD-System zur Verfügung stehen. So-mit entfällt das redundante Ändern des Modells, und allen Mitgliedern des me-chatronischen Teams steht jederzeit die aktuellste Version als Arbeitsgrundlage zur Verfügung.

Voraussetzung für die technische Umsetzung eines digitalen Zwillings ist die zuverlässige Verbindung des physi-schen Produkts mit der Simulation und eine geeignete Simulationstechnologie, die auf Echtzeitdaten zurückgreift und eine extrem hohe Datentaktung hat. Dies ist mit der Simulationssoftware ge-währleistet. Machineering setzt auf den ganzheitlichen Engineering-Ansatz.

Das Simulationsmodell bildet das Verhalten des Systems realistisch ab. Über Tests ist dabei stets eine soforti-ge Rückkopplung gewährleistet – ohne langwieriges Speichern, Umformatieren und Laden von Datenmodellen. Dabei greifen die Fachbereiche Mechanik, Elektrik und Software zeitgleich auf die-selben Modelle zurück, die sie jeweils in ihrer nativen Entwicklungsumgebung bearbeiten, gemeinsam weiterentwi-

ckeln und mittels der Simulation sofort im Zusammenspiel testen. So wird der aktuelle Entwicklungsstand in der Me-chatronikentwicklung bereits in den frü-hen Phasen des Entwicklungsprozesses interdisziplinär getestet. Durch diese kontinuierliche Inbetriebnahme lässt sich letztlich der Aufwand gegenüber der üblichen finalen Inbetriebnahme deutlich reduzieren – sowohl zeitlich als auch kostentechnisch. Denn durch den permanenten Abgleich des Arbeits-stands werden jederzeit Machbarkeit und Erreichbarkeit der Ziele sowie die Qualität überprüft.

Neues Verständnis für die Qualitätssicherung

Nicht nur für die Absicherung einer laufenden Anlage ist Simulation die ers-te Wahl. Auch geplante Veränderungen einer bereits bestehenden Anlage im laufenden Betrieb wie Dimensionierung von Puffern, Förderbändern oder Werk-stückträgern können virtuell validiert werden. Bei Unsicherheiten besteht je-derzeit die Möglichkeit, verschiedene Planungsszenarien zu vergleichen und

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das Optimum herauszufiltern. Dadurch können sehr schnell Aussagen über Ausbringung und Gesamtanlageneffek-tivität getroffen werden.

Die Simulationssoftware sorgt für eine deutlich verbesserte Qualität im Ma-schinenbau. Damit die Forschung auch EU-weit fortschreitet, ist Machineering Teil des europäischen Forschungspro-jekts „Cloudifactoring“. Zusammen mit 30 weiteren europäischen Unterneh-men wird ein europäischer Standard für Cloud-Lösungen entwickelt. Das Pilot-projekt bei Cloudifactoring zielt darauf ab, die Simulation einer komplexen Ver-packungslinie von Milch und flüssigen Milchprodukten zu entwickeln. Machi-neering liefert die umfassende Simula-tion der Maschinenlinie.

Auf der Grundlage dieser Echtzeit-simulation wird die Cloud-Infrastruktur definiert, erprobt und letztlich in der Produktion zum Einsatz gebracht. Zu-dem erstellt Machineering ein Simula-

tionsmodell der geplanten Produktions-reihe, so dass an diesem Modell alle Möglichkeiten wie Maschinenausfall, Stau oder Gedränge getestet werden können.

Auch beim Forschungsprojekt „Ko-KoMo“ übernimmt Machineering eine wichtige Rolle. Ziel des Verbundprojekts ist es, Betriebsdaten kollaborativer Mon-tagesysteme sowie Produktdaten der zu fertigenden Produkte in Planungssyste-me zurückzuführen, zu integrieren und

Die Simulation steht als Plattform zur Verfügung, auf der zu jedem Zeitpunkt der aktuelle Entwicklungsstand verifiziert und auf Realisierbarkeit mit weiteren Bereichen überprüft wird. Bild: Machineering

Durch die Simulationssoftware werden Planungs-, Realisierungs- und Ablaufprozesse exakt dargestellt. Geplante Veränderungen von Anlagen können virtuell auf ihre Auswirkung über-prüft werden. Bild: machineering

durch eine geeignete Informationskon-solidierung die Einführung und den Be-trieb interaktiver Montagearbeitsplätze zu vereinfachen. Die Möglichkeit der flexiblen Anpassung dieser Prozesse an neue Produktvarianten durch Über-tragung von Prozesswissen über Ähn-lichkeiten und optimale Einbindung der Mensch- und Roboterfähigkeiten ist der zentrale Ansatzpunkt.Claudia Zeitler im Auftrag der Machineering GmbH & Co. KG

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Die Zahl der benötigten Omnibusse steigt sowohl in Großstädten und Bal-lungsräumen als auch im Fernreisesek-tor. Während die einen zunehmend auf Hybrid- und Elektrofahrzeuge setzen, kommen für die Langstreckenanbieter nach wie vor nur Modelle mit Verbren-nungsmotoren infrage. Für alle Einsatz-zwecke machen die Hersteller zuneh-mend die Erfahrung, dass jeder Kunde einen individuell konfigurierten Bus ha-ben will. Nutzfahrzeuge von der Stan-ge sind kaum noch gefragt. Der Trend geht eindeutig in Richtung Stückzahl eins. Für die Produktion bedeutet das erhebliche Herausforderungen bezüg-lich der Prozess- und Produktqualität. Umso mehr lohnen sich Investitionen in Effizienz und Qualität.

Der polnische Hersteller Solaris Bus & Coach S.A. beschloss, mit einem um-fassenden Qualitätsverbesserungspro-jekt auf die wachsenden Ansprüche an die Produktflexibilität zu reagieren. Für Ingenics-Projektleiterin Joanna Abram setzen die Strategien zur Qualitätsver-

Verbesserte Liefertreue kommt gut an Qualitätsprojekt beim polnischen Bushersteller Solaris Bus & Coach greift

Auf dem Markt für Omnibusse gibt es ebenfalls den Trend zum individuell ausgestatteten Produkt. Um Kunden aus 32 Ländern maßgeschneiderte, hochwertige Busse termingerecht liefern zu können, hat der polnische Hersteller Solaris Bus & Coach das Beratungsunternehmen Ingenics mit der Entwicklung einer nachhaltigen Qualitätsstrategie beauftragt.

besserung und Effizienzoptimierung sinnvollerweise bei der Analyse des Ist-Prozesses an. „Wir kommen über die Ursachenanalyse zur Problemlösung und lernen im Team mit den Solaris-Mit-arbeitern aus beobachteten Fehlern“, erklärt Abram. Die Projektleiterin sagt: „Für Qualitätsverbesserung, Qualitäts-management, Fehlerreduzierung und Fehlerrückführungsprozesse wird ein Ziel entwickelt. Aus diesem Ziel lassen sich sinnvolle Maßnahmen zur Effizi-enzsteigerung ableiten.“

Intelligente Optimierung zahlt sich schnell aus

Nachdem der Handlungsbedarf er-kannt und formuliert war, folgte die Bearbeitung der wichtigsten Themen. „Um wiederkehrende Fehler in der End-kontrolle zu vermeiden, wurde eine sys-tematische Fehlerbearbeitung etabliert, damit die Fehlerrückführung auch für präventive Maßnahmen genutzt wer-den kann“, so Vertriebsvorstand And-

reas Hoberg, „auf diese Weise wurde die Termintreue bei den Auslieferungen verbessert werden.“ Eine konsequente Ursachenanalyse habe sich positiv auf das Qualitätsbewusstsein der Mitarbei-ter ausgewirkt.

Nach der Abstimmung des Ziels mit dem Vorstand und der Direktorenebene wurde die Entwicklung des neuen Qua-litätssystems für den Fehlerrückführungs-prozess einschließlich der Etablierung von Kontroll- bzw. Qualitätskreisen in Angriff genommen. Dazu mussten Auf-gaben, Kompetenzen und Verantwort-lichkeiten definiert, die benötigten Doku-mente entwickelt und ein regelmäßiges Berichtswesen für die Fehlervermeidung eingeführt werden. Erfahrungsgemäß wirke sich eine veränderte Wahrneh-mung unmittelbar auf Verhalten und En-gagement der Mitarbeiter aus, erklärt Hoberg.

Vor allem die Gestaltung und Etab-lierung eines kontinuierlichen Verbesse-rungsprozesses (KVP) überzeugte das Management der Solaris Bus & Coach.

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INFORMATIONENÜber Solaris Bus & Coach

Die Solaris Bus & Coach S.A. ist ein europäischer Hersteller vonStadt- und Überlandbussen sowie Niederflurstraßenbahnen. Neben konventionellen Dieselantrieben setzt das Unternehmen zunehmend auf Hy-bridtechnik und elektrische Fahrzeu-ge. Seit 1996 wurden in Bolechowo bei Posen mehr als 15.000 Fahrzeu-ge für Kunden aus 32 Ländern produ-ziert. In Polen ist Solaris unangefoch-tener Marktführer unter den Stadtbus-lieferanten. www.solarisbus.com

„Wir profitieren bereits erheblich von der intelligenten Optimierung, die In-genics mit dem Solaris-Team initiiert hat“, sagt Dariusz Michalak, der Vize-vorstandsvorsitzende von Solaris, „das kommt uns nicht nur auf dem polnischen Markt zugute, sondern vor allem auch im Verhältnis zu unseren Kunden in Deutschland und anderen europäischen Ländern, die sehr positiv auf die neue Liefertreue der Solaris reagieren.“

Zu den wichtigsten Erfolgen des Pro-jekts, das Anfang des Jahres gestartet wurde, zählen: die Reduzierung der

Fehleranzahl in der Endkontrolle um 28 Prozent, die Reduzierung der Montage-fehleranzahl im Produktionsprozess des Pilotbereiches um 25 Prozent sowie die allgemeine Verbesserung von Prozess-/Produktqualität und Kundenzufrieden-heit. Das Projekt wird aktuell auf weitere Produktionsbereiche ausgerollt.

So ist es der eindeutig erkennbare Nutzen des Projekts, der das Solaris-Management unmittelbar überzeugt hat. „Die strukturierte Vorgehensweise zur Fehlerreduzierung ist nicht nur ef-fektiv und zahlt sich schnell aus“, sagt

Michalak, „sie ist auch jederzeit trans-parent und wird deshalb für die Mitar-beiter nachvollziehbar. Auf diese Wei-se wurden bereits nach kürzester Zeit erhebliche Verbesserungen in Qualität und dadurch in den Produktionsprozes-sen erzielt.“

Bei der Fehlerbeseitigung sei es ent-scheidend, nicht nur die Symptome zu beheben, sondern sich mit den Ursa-chen zu beschäftigen und die Experten in den betroffenen Bereichen einzube-ziehen, betont Hoberg und sagt: „Um die Ursachen zu analysieren, genügt es nicht, die Fehler an der Stelle zu be-arbeiten, wo sie entdeckt wurden; viel-mehr müssen sie an die Stelle zurück-geführt werden, wo sie entstehen. Nur da lässt sich zuverlässig ermitteln, was das Problem ist und wo man zu seiner Beseitigung ansetzen muss.“

Ein Bus der Solaris mit elektrischem Antrieb im Einsatz.

Solaris stellt im Werk in Bolechowo bei Po-sen Nahverkehrsbus-se her. Fotos: Solaris

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Arbeitsschutz: Voll ins Risiko Dekra-Umfrage zu Sicherheitsmaßnahmen und Gesundheitsschutz

Viele Firmen kümmern sich nach Angaben der Mitarbeiter zu wenig um Sicherheit und Gesundheit am Arbeitsplatz.

Bei vier von zehn Beschäftigten hält man im Betrieb die Sicherheit nicht für so wichtig. Das ist das Ergebnis einer bundesweiten repräsentativen Umfrage im Auftrag der Expertenorganisation Dekra unter 1000 Beschäftigen.

In der Umfrage geben 41 Prozent der befragten Beschäftigten an, dass Füh-rungskräfte oder Mitarbeiter in ihrem Betrieb Sicherheitsregeln und Vorschrif-ten nicht oder nicht immer einhalten. Die repräsentative Befragung wurde vom Meinungsforschungsinstitut Forsa im Auftrag von Dekra unter 1000 Be-schäftigten zwischen 18 und 65 Jahren erhoben.

Auch mit regelmäßigen Sicherheits-unterweisungen – eigentlich gesetzlich vorgeschrieben – wird nachlässig um-gegangen. So gaben zwar rund zwei Drittel der Beschäftigten (67 Prozent) an, dass es in ihrem Unternehmen re-gelmäßige Arbeitsschutz-Schulungen und -Informationen gibt. In einem Drittel der Betriebe gibt es jedoch Sicherheits-unterweisungen nur beim Eintritt ins Un-ternehmen (17 Prozent) oder gar nicht (15 Prozent). Nach Ansicht von Dekra-

Sicherheitsvorschriften werden bei vier von zehn Arbeitnehmern nicht befolgt. Die Umfrage der Expertenorganisation Dekra macht auf Mängel bei der Sicherheitskultur und der Gesund-heitsvorsorge aufmerksam. Bilder: Dekra

Experten ist dies ein Zeichen für eine insgesamt mangelhafte Sicherheits- und Führungskultur.

Immerhin sechs von zehn Arbeitneh-mer haben die Möglichkeit, zusätzliche Angebote ihres Arbeitgebers für den Gesundheitsschutz zu nutzen: 33 Pro-zent der Arbeitnehmer geben an, dass es in ihrem Betrieb eine gesundheits-

fördernde Arbeitsplatzgestaltung gibt. Bei 28 Prozent gibt es Kooperationen mit Sport- oder Fitnessstudios, bei 26 Prozent Entspannungskurse, Stressma-nagement oder Massagen und bei 24 Prozent Rückenkurse oder Walking (mit Mehrfachnennungen). In 39 Prozent der Unternehmen gibt es nach Anga-ben der Beschäftigten keine derartigen Angebote.

Bei der Art der Belastung am Ar-beitsplatz zeigt sich ein zweigeteiltes Bild: So leiden laut der Umfrage deut-lich mehr Befragte unter psychischer als unter körperlicher Belastung. 79 Prozent der Befragten bezeichnen die psychische Belastung am Arbeitsplatz als „eher hoch“ (52 Prozent) oder „sehr hoch“ (27 Prozent). Die körperliche Be-lastung bezeichnen nur 41 Prozent als „eher hoch“ (31 Prozent) oder „sehr hoch“ (10 Prozent).

Die Ausnahme: Arbeiter bezeichnen im Gegensatz zu Angestellten und Be-amten zu 78 Prozent die körperliche Belastung nach wie vor als „sehr hoch“ oder „eher hoch“. Dies unterstreicht die nach wie vor große Bedeutung von Er-gonomie und Arbeitshilfen für körper-lich belastende Tätigkeiten, beobachten die Arbeitsschutzexperten.

Zusätzliche Angebote des Arbeitgebers für Gesundheitsschutz nutzen sechs von zehn Arbeit-nehmern.

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Enge Vernetzung von Qualität und Produktion QMS-Standard IATF 16949 spiegelt die ganzheitliche Prozesssicht

Die Philosophie der integrierten Datenhaltung im Qualitäts- und Produktionsmanagement hat dank der Industrie-4.0-Bewegung einen Schub bekommen. Was Manufacturing-Execution-Systems-Hersteller seit Jahren fordern, findet Gehör: Alle Produktions- und Prozessbeteiligten müssen sich digitalisieren, sowohl im Umgang mit Produkt- und Prozessdaten als auch in den zugrundeliegenden Methoden.

Die steigende Automatisierung wird in der Ablaufsteuerung dazu führen, dass formalistische Papierwege und zeitintensive Labortechniken ausgedient haben und agile In-Prozess-Verfahren Einzug halten. Lernende Systeme und schlanke Prüfprozesse werden das Ru-der übernehmen. Dieser Entwicklung tragen nicht nur moderne MES-Prinzipi-en, sondern nun auch die Normenland-schaft Rechnung. Der durch die Interna-tional Automotive Task Force (IATF) ver-öffentlichte QMS-Standard IATF 16949 sieht eine enge Vernetzung von Qualität und Produktion vor.

Das Manufacturing Execution System Guardus MES konzentriert sich auf die nahtlose Interaktion von Qualität und Produktion in der Wertschöpfung. Der Anspruch: Erst wenn sich Produkt- und Prozessdaten in einer homogenen Da-tenbasis vereinen, sind Verantwortliche in der Lage, Abweichungen hinsichtlich Prozessstabilität, -sicherheit und -quali-tät umgehend zu erkennen und regelnd einzugreifen.

Mit den Multi-Touch-Oberflächen des Manufacturing Execution Systems Guardus MES wird die Visualisierung von Qualitäts- und Produktions-daten erleichtert. Bild: Press‘n‘Relations

„Die integrierte Datenhaltung wie-dersprach früher den Elfenbeintürmen vieler Industriebetriebe. Entwicklung, Produktion und Qualität waren in Den-ken und Handeln streng getrennt, was sich in der abteilungszentrierten Daten-haltung fortführte. Ein einheitliches MES war vielerorts kaum denkbar“, erinnert sich Simone Cronjäger, Vorstand der Guardus Solution AG.

Seit drei Jahren fasst eine neue Ent-wicklung Fuß: Qualitäts- und Produk-tionsmanagement entwickeln sich in Richtung verzahntes Denken und Han-deln im Herstellungsprozess. Die bis dato gelebte Trennung beginnt sich auf-zulösen. „Bedenkt man die Auswirkun-gen der Digitalisierung, so werden alle Veränderungen im Shopfloor-Umfeld auch die Qualitätsbereiche betreffen“, so Cronjäger.

Diese Entwicklung zeichnet sich auch in der IATF 16949 ab. Der 2016 ver-öffentlichte QMS-Standard ist deutlich raumgreifender als sein Vorgänger ISO TS 16949, wenn es um ganzheit-

liche Prozessweisen geht und sieht nun ebenfalls eine enge Vernetzung von Qualität und Produktion vor. Der An-satz des Standards soll das Verständnis dafür verbessern, dass nicht ein isoliert betrachteter Prozess, sondern die Ge-samtheit aller zusammenwirkenden Un-ternehmensprozesse die Qualitätsleis-tung eines Unternehmens entscheidend beeinflussen.

So findet man im Inhaltsverzeichnis Produktionsthemen, die in der vorheri-gen Fassung nicht einmal ansatzweise enthalten waren – unter anderem das Vorgehen bei Prozessfreigaben, die Va-lidierung nach Produktionsstillständen oder die Produktionsplanung und In-standhaltung. Hinzu kommen die Über-wachung und Messung von Produktions-prozessen – also ebenfalls Produktions-management-Disziplinen (Betriebs- und Maschinendatenerfassung). „Was wir bereits seit 15 Jahren mit und in unserer Software leben, wird jetzt Alltag – eine Entwicklung die uns sehr freut“, erklärt Cronjäger.

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Fordern, fordern, fordern! Das kann die Automobilindustrie besonders gut. Insbesondere, wenn die Forderungen anscheinend keinen Sinn ergeben, wird man als Zulieferer der Automobilindustrie in den Wahnsinn getrieben.

Spricht man den Kunden auf die Unsinnigkeit von Anforderungen an, erhält man selten qualifizierte Aussagen, was der hohen Fluktuation in den Einkaufsabteilungen geschuldet sein mag. Trifft man zufälligerweise auf Expertise beim Kunden (erfahrene Kollegen), gibt dieser meist Tipps, wie man am besten „pfuschen“ kann. Nicht selten entschuldigt er sich für die Anforderungen seines Arbeitgebers: „So sind halt die Konzernvorgaben.“

Beispiel gefällig? Nehmen wir das Automotive Core Tool der Prozess-FMEA (Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse, angewendet auf Herstellungsprozesse). Die Prozess-FMEA ist ein wertvolles Werkzeug zur Entwicklung neuer Produktionslinien. Sie begleitet den Prozessentwickler von den ersten Ideen bis zur finalen Festlegung, welche im Produktionslenkungsplan (PLP; englisch: control plan) dokumentiert werden. Wird die Prozess-FMEA entwicklungsbegleitend bearbeitet, ergeben sich frühzeitig Fragestellungen zur Vermeidung oder Entdeckung von

QM-BLOG

Von der Anforderung zur ÜberforderungStoppt den Dokumentationswahn: Fordert nur, was Ihr versteht!

Fehlern, bevor erste Teile produziert werden.

Die meisten Lieferanten der Automobilindustrie haben etablierte Herstellungsprozesse. Zum Beispiel kennen Galvanik, Zerspaner oder Gießerei die Prozesse sehr genau. Wenn solche Lieferanten eine ehrliche Prozess-FMEA durchführen, wird lediglich vorhandenes Wissen zu Papier gebracht. Selten liefert die Prozess-FMEA neue Erkenntnisse, um Fehler vorzubeugen.

Da der Kunde dieses Stück Papier einfordert, beißen die Lieferanten in den sauren Apfel und generieren ein hübsches Dokument. Die Motivation zur Erstellung tendiert gegen Null. So ist es meist der Qualitätsmanagementbeauftragte (QMB) oder ein Produktmanager, der in Alleinarbeit mit Excel ein paar Textzeilen erstellt. Die Ergebnisqualität ist wahrscheinlich entsprechend mau. Doch wie durch ein Wunder ist der Kunde mit dem Wisch zufrieden und so werden durch Copy & Paste für jedes neue Produkt fleißig Prozess-FMEAs generiert. Das reicht für die Produktfreigabe nach PPAP oder PPF.

„Als der Sinn verloren ging, wurde der Verstand ausgeschaltet.“

Richtig irrsinnig wird es, wenn der Kunde eine Prozess-FMEA für

Kleinstserien fordert. Aufwand und Nutzen stehen hier in keiner gesunden Relation. Kunden, die so etwas fordern, haben keine Ahnung von Prozess-FMEAs.

Im Rahmen der Freigabeverfahren werden neben der FMEA weitere Dokumente gefordert (Prozessflowchart, Produktionslenkungsplan, Deckblatt zur Erstbemusterung und zugehörige Mess- und Prüfprotokolle). Die Kosten der Dokumentationszusammenstellung lassen die Marge der Lieferanten arg zusammenschrumpfen.

Für beide Seiten bietet diese Vorgehensweise keinerlei Vorteile!

Daher appellierte ich an die großen Konzerne und OEM-Zulieferer, den Umfang an Anforderungen für Lieferanten auf ein gesundes Maß zu reduzieren. Hierzu gehört, dass die Kunden ihre eigenen Anforderungen und deren Auswirkungen verstehen. Wahrscheinlich wären verpflichtende Schulungen zu den Automotive Core Tools für Einkäufer und Kundenbetreuer hilfreich.

Stephan JosephStephan JosephBerater, Trainer, Mediatorhttp://blog.isoman.de

Stephan Joseph Foto: privat

Unfall oder Freigabeverfahren? Bild: Pixabay

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„Wir wollten mehr Lagerfläche auf weniger Grundfläche als bisher realisie-ren und unser Lager dabei komfortabler gestalten”, beschreibt Robert Hammer, Leiter Logistik der Kiefel GmbH in Frei-lassing, die wesentlichen Ziele für den Wechsel zu einem Hochregalsystem, das im Frühjahr in Betrieb genommen wurde. Im Stammwerk des Unterneh-mens sorgen seitdem zwölf Hochregal-türme für genügend Fläche, um 14.000 Teile sauber abzulegen.

Zu den Herausforderungen für die Auslegung der Anlage zählte laut Ham-mer zum einen, dass die Art und Größe der eingelagerten Teile stark variieren

Bildverarbeitung sorgt für Ordnung im neuen HochregallagerVielfalt bei Kiefel: Lagerfläche vergrößert und Grundfläche reduziert

Bis zu 14.000 Teile lagert die zur Brückner-Gruppe gehörende Kiefel in ihrem neuen Hochregallager am Standort Freilassing auf 1400 Quadratmetern Fläche mit einer Grundfläche von 120 Quadratmetern. Bildverarbeitungskomponenten von Stemmer Imaging und das Know-how des Integrators Phil-Vision sorgen dafür, dass der Überblick nicht verloren geht.

Pro Turm kommen zwei Kameras mit je einem Fischauge-Objektiv zum Einsatz. Fotos: Stemmer Imaging

kann und der Vielfalt der einzulagern-den Waren praktisch keine Grenzen gesetzt sind: „Das kann vom Aufkleber über kleine Schalter und andere Klein-teile bis hin zu Werkzeugen, Motoren und Schüttgut nahezu alles sein“, erläu-tert der Logistikleiter.

Beim Einlagern spielt neben der Grö-ße jedoch auch das Gewicht der ein-gelagerten Teile eine Rolle, denn jedes der bis zu 48 Lager-Tablare pro Turm darf maximal mit einer Zuladung von 850 Kilogramm belastet werden. „Aus diesem Grund reicht es nicht, ein Tab-lar mit einer ausreichend großen Fläche zu finden, wenn neue Teile eingelagert

werden sollen. Das bereits eingelagerte Gewicht jedes Tablars muss als Informa-tion ebenfalls vorliegen, um beurteilen zu können, ob ein ausgewählter Lager-platz für die hinzukommenden Teile geeignet ist oder nicht. Nur wenn die Fläche ausreicht und die Gesamtlast pro Tablar das Maximum nicht überschrei-tet, kann der Mitarbeiter die neuen Teile einlagern.“

Größe und Gewicht müssen passen

Die aktuelle Gewichtsinformation je-des Tablars errechnet das System des Hochregalherstellers Kardex über den

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Die Installation erfordert die Kommunikation zwischen der Hochregalsteuerung (unten) und Bildaufnahmesystem.

Strombedarf der Motoren, welche die ein- oder ausfahrenden Tablare bewe-gen. Die Differenz zwischen der ma-ximalen und der aktuellen Zuladung ergibt das Maximalgewicht, das ein neues Teil beim Einlagern höchstens auf die Waage bringen darf. Dem Bedie-ner werden die aktuell eingelagerten Gewichte zur einfacheren Handhabung in drei Ampelfarben angezeigt, deren Bereiche er selbst festlegen kann. Das Gewicht eines neu einzulagernden Teils schätzt der Bediener ab und entschei-det dann, auf welchem Tablar er es ab-legen möchte.

Stets aktuelle Bilder

„Ein Standardsystem, mit dem zudem die freien Flächen erkannt werden kön-nen, gibt es auf dem Markt nicht“, er-läutert Hammer, „an dieser Stelle haben wir zusammen mit Gregor Philipiak und seiner Firma Phil-Vision ein Bildverarbei-tungssystem entwickelt, mit dessen Hilfe wir auch die freien Flächen auf den Ta-blaren identifizieren können.“

VIS.tray lautet der Name des ent-standenen Systems, das auf Standard-

Bildverarbeitungskomponenten von Stemmer Imaging aufbaut. Philipiak hat bei dieser Entwicklung eng mit Kardex zusammengearbeitet, um die optischen Systeme optimal in die Hochregaltürme zu integrieren.

Mit dem System werden beim Einla-gerungsvorgang eines Tablars Bilder des aktuellen Beladungszustands er-fasst und das Beladungsgewicht über die Steuerung des Hochregals erfragt. Diese Bilder sowie die Information über die Zuladung werden jeweils in der Da-tenbank abgelegt, so dass die Lager-arbeiter über das Scrollen der Bilder entscheiden können, auf welchem Tab-lar genügend Platz für die Einlagerung neuer Teile vorhanden ist.

Liegt die Summe des bereits eingela-gerten Gewichts und der neu hinzukom-menden Teile dann noch unterhalb der zulässigen Zuladung, so kann der Mit-arbeiter das ausgewählte Tray über den angeschlossenen Touchpanel-PC mit ei-nem Click an die Ein- und Ausgabestati-on anfordern und dann die neuen Teile einlagern. Kurz bevor das Tablar mit der neuen Ware wieder in das Hoch-regal einfährt, wird ein neues Bild auf-

genommen und in der Datenbank durch Überschreiben des vorherigen Bildes gespeichert. Auf diese Weise bleiben alle Bilder auf dem aktuellen Stand.

Standardkomponenten zur Aufnahme

Die Wahl der geeigneten Bildver-arbeitungskomponenten für die Integ-ration an den Ausgabestationen der Türme war komplex, da zum einen die gesamte Breite der Trays von 300 x 80 Zentimetern erfasst werden musste, zum anderen der Platz für die Anbringung der Kameras begrenzt und zudem der Abstand zu den Objekten nur relativ gering war. „Wir hatten zuerst die Idee, eine Kamera pro Turm an einer verfahr-baren Achse zu befestigen, doch das wäre mechanisch zu aufwendig gewor-den und hätte zudem bei der Bildauf-nahme deutlich mehr Zeit beansprucht“, erinnert sich Phil-Vision-Gründer Philipi-ak.

Als Alternative wurde daher ein Sys-tem aus zwei Farbkameras realisiert, die mit Fischauge-Objektiven ausge-stattet sind. Die damit aufgenommenen Bilder sind aufgrund der Objektive ver-

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zerrt. Philipiak entwickelte dafür einen Algorithmus, über den die beiden Bil-der zunächst entzerrt und dann zusam-mengesetzt werden. „Diese gestitchten Bilder zeigen dann unverzerrt und in Farbe die gesamte Ablagefläche des jeweiligen Tablars, und sie werden im System abgelegt“, beschreibt Philipiak den weiteren Ablauf.

Die bei Kiefel installierten Systeme enthalten pro Turm zwei GigE-Vision-Kameras mit je einem Fischauge-Ob-jektiv, die über GigE-Vision an den Embedded-Multitouch-PC des jewei-ligen Hochregalturms angeschlossen wurden. Eine eigene Beleuchtung war für diese Anwendung nicht erforderlich: Dort reichte das Licht der integrierten LED-Lampen des Turms völlig aus, um Bilder in der benötigten Qualität aufzu-nehmen.

Für die Kamera entschied sich Phi-lipiak aus mehreren Gründen: „Diese Kamera bietet die erforderliche Auflö-sung von 1280 x 1024 Pixeln und die nötige Geschwindigkeit, um die Bilder innerhalb der 50 Millisekunden auf-zunehmen, die zwischen dem Signal zum Einfahren eines Tablars und dem tatsächlichen mechanischen Vorgang

lagen. Zudem war sie aufgrund ihrer kompakten Bauform gut über der Ein- und Ausgabestation der Tablare instal-lierbar.“ Die Objektive mit der geringen Brennweite wurden aufgrund des gerin-gen Arbeitsabstands gewählt, und die Embedded-PCs erfüllten mit ihrer Leis-tung und den vorhandenen Schnittstel-len alle Bedürfnisse dieser Anwendung. Für den Software-Part zum Entzerren und Stitchen der beiden Teilbilder setz-te Philipiak auf die Bildverarbeitungsbi-bliothek von Stemmer Imaging.

Bedienoberfläche nach Wunsch

Als aufwendig stellte sich während der Installation die Ansteuerung zwi-schen Hochregal und Bildaufnahme-system dar. Dort war eine enge Zusam-menarbeit zwischen Phil-Vision und Kar-dex erforderlich, um das System allen Wünschen von Kiefel entsprechend zu realisieren.

Den Feinschliff bezüglich der Bedie-nung der Anlage übernahm Philipiak durch die Erstellung einer spezifischen Benutzeroberfläche, die Kiefel-Logistik-leiter Hammer erdacht hat: „Die über-sichtliche Darstellung der Platz- und Gewichtsverhältnisse auf den Tablaren trägt stark dazu bei, dass freie Lager-plätze für neu einzulagernde Teile sehr schnell gefunden werden. Das spart meinen Kollegen viel Zeit und hat dabei geholfen, dass das neue Lagersystem sehr schnell von allen Beteiligten akzep-tiert wurde.“

Als weiteren Pluspunkt des Systems nennt Hammer die Tatsache, dass das Bildverarbeitungssystem bei einer Fehl-bedienung den Mitarbeitern eine sehr schnelle Lösung des Problems bietet. Wird ein Teil versehentlich eingelagert, ohne vorher gescannt zu werden, ist ein Wiederfinden dieses Teils problem-los und zeitsparend möglich: Statt alle Tablare einzeln zur Ausgabestation fahren zu lassen reicht es nun, die ak-tuellen Bilder aller 48 Tablare pro Turm am Monitor nach dem vermissten Teil durchzusehen.

Neben den zwölf Hochregalsystemen in Freilassing hat Philipiak inzwischen zwei weitere in Tschechien und in der Slowakei für Tochterunternehmen von Kiefel in Betrieb genommen. Aufgrund des erfolgreichen Einsatzes sind darü-ber hinaus bereits weitere Applikatio-nen in Österreich, der Schweiz und in den Niederlanden geplant.

Bis zu 14.000 Teile lagert Kiefel in zwölf Hochregaltürmen.

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Indem Sick Vision-Sensoren öffnet und programmierbar macht, erhalten Integratoren, OEM und interessier-te Endkunden den Freiraum, eigenes Know-how zu integrieren und eigene Applikationen und Ideen auf den Sen-soren zu realisieren. Die Technologie der Sensor Integration Machine (SIM) als weitere Komponente des Eco-Sys-tems Appspace geht noch einen Schritt weiter: Sie ermöglicht erstmals in dieser Form eine vollständige, digitale Ob-jekttransformation für die Datenerfas-sung und -archivierung zur Qualitäts-kontrolle, Prozessanalyse und für ein vorausschauendes Condition Monito-ring im Umfeld von Industrie 4.0. Der Appspace-Ansatz schafft Mehrwert bis hin zur Entwicklung neuer, auf Apps ba-sierenden Diensten und Geschäftsmo-dellen. Zudem hat Sick den Appspace

Developers Club ins Leben gerufen, der den gegenseitigen Erfahrungs- und In-formationsaustausch von Entwicklern rund um das Eco-System fördert und dis-ruptiven Veränderungsideen in der Au-tomatisierungstechnik ein Forum bietet.

Die vierte Revolution in der Industrie fördert und fordert visionäre Sichtwei-sen. Grundlegende Veränderungen ste-hen an: Intelligente, sehende Sensoren erfassen eine Vielzahl von Daten und sind mehr als nur einfache Schalter zur Steuerung industrieller Fertigungsabläu-fe. Hilfreich sind dabei Technologien wie die industrielle Bildverarbeitung, die Spielräume schaffen für neue Lösun-gen.

Die Gut-/Schlecht-Teilerkennung durch einen Bildverarbeitungssensor ist das klassische Beispiel einer binären Beurteilung – und hat mit einer zukunfts-

Vision 4.0: Industrielle Bildverarbeitung auf dem Weg in die ZukunftGut oder schlecht: Applikationen urteilen künftig nach intelligenter Auswertung

Spielraum schaffen für neue Lösungen – diesen Paradigmenwechsel in der Sensorik treibt die Sick AG mit dem Eco-System Sick Appspace maßgeblich voran. Intelligente Bildverarbeitungssysteme und sehende Sensoren schaffen Freiräume, die vor allem im Kontext von Industrie 4.0 neue Lösungsmöglichkeiten bieten. Binäre Beurteilungen wie „ja oder nein“ und „gut oder schlecht“ werden abgelöst von der Entwicklung individueller Applikationen, die auf einer Vielzahl von Daten sowie deren intelligenter Auswertung basieren. Dies eröffnet industriellen Fertigungsabläufen ungeahnte Verfügbarkeitshorizonte.

weisenden Lösung für die Smart Facto-ry zunächst wenig zu tun. Lassen sich die vom Sensor im Inspektionsprozess erfassten Daten jedoch dazu nutzen, konkrete Maßnahmen zur Vermeidung von Schlecht-Teilen zu ergreifen, dann verändert dies das Mehrwertpotenzial und den Nutzen der Bildverarbeitungs-lösung immens.

Einen weiteren Denkanstoß in Rich-tung Industrie 4.0 liefern Vision-Sen-soren zur Erfassung von 1D-Barcodes und 2D-Codes. Bekannte Aufgaben-stellungen wie Sortiervorgänge oder Track & Trace sind prozesssicher gelöst – sie stellen keine disruptiven oder gar radikalen Innovationen mehr dar. Dem-gegenüber eröffnet die Verbindung mit weiteren Daten wie Objekthistorie, digi-tale Fingerabdrücke sowie Histogramm- und Merkmalsdaten die Möglichkeit

Sensor Integration Machine mit einer gesteuerten Beleuchtung und einer App zum Stitching der Bilddaten. Fotos: Sick

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von Trend- und Abweichungsanalysen, die weit über die reine Identifikation von Komponenten und Produkten hinausge-hen. Die Bildverarbeitung schafft damit eine wertschöpfende Grundlage für neu zu denkende Anwendungen und Diens-te im Kontext von Industrie 4.0 und des Internets of Things (IoT).

Neue Wege auch bei der Navigati-on: Wenn eine mitfahrende Steuerung aus einer Positionsbestimmung und zusätzlichen Umfeldmerkmalen eine spontane Route generieren und die dazu gehörigen Navigationsbefehle ableiten kann, dann ist hierfür auch eine bildverarbeitende Sensorlösung verantwortlich. Sie erfasst das konkrete Einsatzszenario des Fahrzeugs und er-laubt es der Steuerung, den vorbestimm-ten Parcours zu verlassen, eine andere Route zu wählen und dabei auch auf Hindernisse oder Ereignisse smart zu reagieren. Industriell umgesetzt können daraus Geschäftsmodelle entstehen wie neuartige Parkraumbewirtschaftungen mit autonomen industriellen Transpor-tern, die beispielsweise Pkw sicher ein- und auslagern. Das Thema Industrie 4.0 rückt ganz nahe an die „Privatsphäre 4.0“ heran.

Alle drei Beispiele zeigen das disrup-tive Potenzial, mit dem sich die indust-rielle Bildverarbeitung „made by Sick“ auf den Weg in Richtung Industrie 4.0 macht und die Entwicklung von neuen Diensten ermöglicht. Das Eco-System ist dabei der technologische Wegbereiter.

Individuelle Sensor-App-Entwicklung

Eigene Ideen integrieren sowie kun-denspezifische Anforderungen effizient und maßgeschneidert als Sensor-Apps umsetzen – das ist der Ansatz des Eco-Systems. Die Plattform untergliedert sich in drei Bereiche. Als Hardware kom-men programmierbare Sensoren zum Einsatz. Ebenfalls Bestandteil ist die Sensor Integration Machine – ein leis-tungsfähiger Multi-Kamera- und Sensor-Prozessor zur technologieübergreifen-den Bildverarbeitung, Sensorfusion und Datensammlung. Softwareseitig bietet das Eco-System zum einen den Baustein Appstudio zur Applikationsentwicklung und zum anderen den Appmanager für die Implementierung und Verwaltung von Apps im Feld. Die dritte Säule im Appspace-Konzept bildet die Communi-ty des Developers Club. Hier tauschen sich Entwickler aus und definieren die

Sensor Integration Machine mit einer gesteuerten Beleuchtung und einer App zum Stitching der Bilddaten.

weiteren Entwicklungsschritte des Eco-Systems.

Der AppSpace ist das in dieser Form bisher einzige Eco-System auf dem Markt. Unabhängig von unterschied-lichen Sensor- und Bildverarbeitungs-technologien ermöglicht es Applika-tions-Programmierern, einfach zu be-dienende Lösungen mit schlanken Be-nutzeroberflächen zu entwerfen. Egal ob 3D-Triangulation, Stereo-Kamera, ToF-Sensor, Ranging-Scanner oder her-kömmlicher 2D–Vision-Sensor – Haupt-sache, die Applikation lässt sich zeitnah innerhalb des Eco-Systems lösen und der Endanwender profitiert von der er-stellten einfachen Sensor-App. Hilfe holt sich der App-Entwickler dabei direkt aus dem Internet. Er erwartet ebenso eine passende Entwicklungsumgebung wie auch eine Community von Gleich-gesinnten.

Das Eco-System schafft auf zugleich zeitgemäße und zukunftssichere Wei-se Freiräume für eigene Lösungen und Ideen – zumal sich das eingebette-te Betriebssystem, eine Vielzahl von Hardwarefunktionen und die leistungs-fähigen Bildverarbeitungs-Algorithmen als Basis-Firmware über umfangreiche APIs ansprechen lassen. Dies regt in-dustrielle Applikationsentwickler dazu an, eingefahrene Wege zu verlassen

und inspiriert sie zur Schaffung einer eigenen Wertschöpfung oberhalb der jeweiligen Sensor-Hardware. Die Idee, in Eco-Systemen für industrielle Bildver-arbeitung zu denken, vereinfacht die Umsetzung disruptiver Lösungen und Gedanken in Form neuer Dienste und Geschäftsmodelle. Die Zahl der App-Entwickler innerhalb des Eco-Systems wird bedeutend steigen – weil jeder die Chance hat, auf der im Markt be-währten Hardware seine Lösungen zu entwerfen und anzubieten. Dies erleich-tert die Entwicklung der industriellen Bildverarbeitung zu einer Schlüsseltech-nologie von Industrie 4.0.

Nicht nur für Anwender und Mitbe-werber – auch für Sick selbst ist der Appspace eine große Veränderung. Auf Sensoren wurden bisher ausschließlich selbst entwickelte Applikationslösun-gen angeboten. Parallel dazu entsteht jetzt das Eco-System für Applikations-lösungen von OEMs und Integratoren. Early Adopters und Entrepreneure sind bereits auf den Zug aufgesprungen und fordern Sick dazu auf, die geschaffe-ne Sensor-App-Welt zur erweitern und weitere Appspace-fähige Sensoren an-zubieten. Andreas Behrens

Leiter Marketing & Sales Barcode-RFID-Vision, SICK AG

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Ziel des Forschungsprojekts zur intelli-genten Instandhaltung ist die Entwicklung eines Assistenzsystems, das Wartungsin-formationen basierend auf maschinellen Lernalgorithmen selbstständig aus dezen-tral erfassten Maschinendaten generiert.

Unternehmen produzieren und exportie-ren ihre Maschinen und Anlagen weltweit, haben jedoch selten auch einen War-tungstechniker vor Ort. Mittels zukunftswei-sender Technologien könnte die Instand-haltung der immer komplexer werdenden Anlagen über intelligente Assistenzsyste-me erheblich erleichtert werden.

Die Idee dahinter: Vernetzte Maschi-nen, Einsatz von intelligenten Assistenzsys-temen und Verringerung der Schulungsar-beiten für Instandhalter. Wie dies in der Praxis funktionieren könnte, daran forschen derzeit Lemgoer Wissenschaftler am Insti-

Anpassungsfähige Assistenzsysteme sorgen für intelligente InstandhaltungInstitut für industrielle Informationstechnik: Maschinelles Lernen verbessert die Wartung

Wie können Unternehmen die Instandhaltung von industriellen, vernetzten Anlagen vereinfachen, um schnellstmöglich auf Störfälle zu reagieren, Stillstandszeiten zu minimieren oder Wartungsarbeiten zu reduzieren? Lemgoer Forscher vom Institut für industrielle Informationstechnik setzen für die intelligente Instandhaltung industrieller Maschinen auf anpassungsfähige Assistenzsysteme.

Im Institut für industrielle Informationstechnik der Hochschule OWL werden Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) mit den hohen Anforderungen der Automatisierungstechnik in Einklang gebracht. Fotos: Centrum Industrial IT

tut für industrielle Informationstechnik (Init) gemeinsam mit Partnern aus der Industrie. Gefördert werden sie dabei vom Bundes-ministerium für Bildung und Forschung.

Wer kennt das Problem nicht: Die Waschmaschine funktioniert nicht und man findet den Ursprung des Fehlers nicht. Vor dieser Schwierigkeit stehen nicht nur Privathaushalte, sondern beispielsweise auch industrielle Großwäschereien. Die Fehlerursache zu finden ist dann noch schwerer, da oft verschiedene Maschinen wie Waschmaschinen, Trockengeräte und Mangeln in Form einer großen vernetzen Anlage aufgebaut sind. Wie können Un-ternehmen die Instandhaltung von indust-riellen, vernetzten Anlagen vereinfachen, um schnellstmöglich auf Störfälle zu re-agieren, Stillstandszeiten zu minimieren oder Wartungsarbeiten zu reduzieren?

Die Wissenschaftler stellen sich gemein-sam mit den Industriepartnern Kannegies-ser und ISI Automation im Forschungspro-jekt „Adima“ genau dieser Fragestellung. Geht es nach den Lemgoer Forschern, sol-len industrielle Anlagen zukünftig ihre Feh-ler selbst erkennen und den Monteuren ge-eignete Wartungs- und Fehlerbehebungs-informationen mittels mobiler Geräte, Datenbrillen oder Projektionen anzeigen. So kann ein Kunde gleichzeitig schneller auf mögliche Fehler reagieren, die Verfüg-barkeit seiner Anlagen signifikant steigern und den Einsatz von Servicetechnikern zur Instandhaltung reduzieren.

Der Projektname Adima steht für „Adap-tives Assistenzsystem für die Instandhaltung intelligenter Maschinen und Anlagen“. Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Assis-tenzsystems, das Wartungsinformationen

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basierend auf maschinellen Lernalgorith-men selbstständig aus dezentral erfassten Maschinendaten generiert und so visuali-siert, dass Instandsetzungsarbeiten von lo-kal ansässigen Technikern auch ohne ma-schinenspezifisches Wissen schnell und erfolgreich durchgeführt werden können.

Informationen generieren und visualisieren

Das Projekt wird durch drei Arbeitsgrup-pen des Inits interdisziplinär bearbeitet. „Wir möchten eine einfache Instandhal-tung und gezielte Fehlerdiagnose von Anlagen mit multimodalen Mensch-Ma-schine-Schnittstellen realisieren, um weni-ger Stillstandszeiten und gleichzeitig mehr Arbeitskomfort durch intelligente Assistenz-systeme für den Monteur zu ermöglichen“, erläutert Professor Carsten Röcker, Projekt-leiter und Vorstand am Init. Für die Lemgo-er Wissenschaftler sind computergestützte Assistenzsysteme der Schlüssel, um die steigende Komplexität der Anlagen für Menschen handhabbar zu machen. Be-schäftigte können dann effizienter, siche-rer und komfortabler arbeiten.

„Die Entwicklungen im Projekt sollen kontinuierlich auf Praxistauglichkeit getestet werden, daher wird im Lauf des Projekts ein Demonstrator des Assistenzsystems in Verbindung mit einer realen Anlage aufge-baut“, erklärt Professor Oliver Niggemann, Vorstand am Init, das Vorgehen. „Dieser Demonstrator wird zukünftig in der Smart

Computergestützte Assistenzsysteme unterstützen den Menschen intuitiv beim Arbeitsvorgang.

Factory OWL zu sehen sein, also in einer Fabrikumgebung, die die zukünftige Pro-duktion im Kontext von Industrie 4.0 zeigt.“ Professor Jürgen Jasperneite, Institutsleitung des Init, ergänzt: „Das angestrebte Assis-tenzsystem beruht auf dem Internet der Dinge, mit dem wir die Daten aus sehr unterschiedlichen Quellen einer Maschine und dessen Umfeld in der notwendigen Qualität erfassen und für die anschließen-de Wissensgenerierung aufbereiten.“ Bei einer Reduktion der notwendigen Service-

einsätze könnten sich die Anlagenher-steller im Instandhaltungsbereich auf das profitable Ersatzteilgeschäft konzentrieren, so Röcker. Die Lemgoer versprechen sich erste Einsätze bereits in 2019.

Jessica ZimmermannCentrum Industrial IT (CIIT)

Die Forschungs- und Demonstrationsfabrik SmartFactoryOWL ist eine gemeinsame Initiative der Fraunhofer-Gesellschaft und der Hochschule OWL.

INFORMATIONEN

Über Adima

Am Forschungsprojekt „Adaptives Assistenzsystem für die Instandhal-tung intelligenter Maschinen und Anlagen“ (Adima) sind neben der Lemgoer Forschungseinrichtung Institut für industrielle Informations-technik (inIT) der Hochschule OWL auch die Industriepartner ISI Auto-mation GmbH und Kannegiesser GmbH beteiligt. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Das inIT forscht unter dem Dach des For-schungs- und Entwicklungszentrums Centrum Industrial IT (CIIT) gemein-sam mit Partnern aus Industrie und Wissenschaft, darunter das Fraun-hofer IOSB-INA, an Lösungen für die Fabrik der Zukunft. Das Projekt wird durch drei Arbeitsgruppen des inIT interdisziplinär bearbeitet.

www.ciit-owl.de

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AMA-Verband mit Umsatz

und Auftragseingang zufrieden

Sensorik und Messtechnik verzeichneten im zweiten Quartal ein deutliches Umsatzplus von 8 Prozent im Jahresvergleich. Dies teilte der AMA-Verband für Sensorik und Messtechnik in Berlin mit. Gegenüber dem ersten Quartal 2017 ging der Umsatz um 4 Prozent zurück. Allerdings wird für das dritte Quartal mit einem Umsatzanstieg um 3 Prozent gerechnet. Der Auftragsein-gang legte im zweiten Quartal gegenüber dem ersten Quartal um 3 Pro-zent zu. „Unsere Mitglieder zeigen sich zuversichtlich und erwarten bereits im dritten Quartal einen Umsatzanstieg um drei Prozent, da sich die Auf-tragseingänge deutlich positiv entwickeln“, erläutert AMA-Geschäftsführer Thomas Simmons.

www. metav.de

Metav mit der Quality Area

für industrielle Fertigung

Klassische Metallbearbeitung und Innovation sind während der Metav kein Wider-spruch. Die 20. Messe für Technologien der Metallbearbeitung, die vom 20. bis 24. Februar 2018 in Düsseldorf stattfindet, zeigt Innovationen in den traditionellen Fertigungstechniken ebenso wie aktuelle Lösungen zu Industrie 4.0. Das Herz der Messe steht in Verbindung mit den so genannten Areas, die mit dem neuen METAV-Konzept erfolgreich eingeführt wurden. Die Quality Area zeigt, wie Messtechnik mit der industriellen Fertigung verbunden ist. Im Zeitalter der digitalen Transformation gewinnt Qualitätssicherung an Gewicht. Nicht zuletzt die Mess- und Prüftechnik wird zur tragenden Säule für Smart- und Big-Data-Konzepte. Die Additive Manufac-turing Area verdeutlicht, dass entsprechende Fertigungsverfahren ihren festen Platz in den Fabriken gefunden haben. In der Moulding Area dreht sich alles um den Werkzeug-, Formen- und Modellbau. Die Medical Area stellt als weitere anwender-bezogene Area die Medizintechnik in den Mittelpunkt.

www.ama-sensorik.de

Fraunhofer-Handbuch

zur industriellen Bildverarbeitung überarbeitet Digitale Bildverarbeitung ist eine Schlüsseltechnologie. Der effektive Einsatz hängt stark von der Anwendung ab. Deshalb kann ein Buch mit den Grundlagen dem Anwender helfen, Möglichkeiten und Grenzen der verfügbaren Technologien zu kennen. Die Fraunhofer-Allianz Vision hat anlässlich ihres 20-jährigen Bestehens das »Handbuch zur Industriellen Bildverarbeitung – Qualitätssicherung in der Praxis« in vollständig überarbeiteter Auflage herausgegeben. Das 443 Seiten starke Werk gibt in einer Mischung aus Theorie und Praxis einen Überblick über die industriel-le Qualitätssicherung mit automatischer Bildverarbeitung und ist sowohl zur Unter-stützung von Entscheidungsträgern als auch von Anwendern gedacht. Die Themen spannen sich von der Inspektion und Charakterisierung von Oberflächen über die optische 3D-Messtechnik bis hin zum Messen und Prüfen unter der Oberfläche.

www.vision.fraunhofer.de

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VDMA Robotik und Automation hebt Prognose auf 11 Prozent an

Der VDMA erhöht seine Wachstumsprognose 2017 für die deutsche Robotik und Automation von 7 Prozent auf 11 Prozent. „Wir werden die Rekordmarke von 14 Milliarden Euro Umsatz knacken“, sagte Dr. Norbert Stein, Vorsitzender des Vorstands von VDMA Robotik + Au-tomation. Die Industrielle Bildverarbeitung hebt die Prognose auf ein Umsatzplus von 18 (10) Prozent. Das entspricht 2,6 Milliarden Euro. Die Prognose der deutschen Robotik wird von 8 auf 15 Prozent (4,2 Milliarden Euro) angehoben. Die Montage- und Produktionslösungen erwarten eine Steigerung um 6 Prozent auf den Rekordwert von 7,4 Milliarden Euro.

www.jumo.de

https://ibv.vdma.org

www.consense-gmbh.de

Sensorik aus Kunststoff

eröffnet neue Möglichkeiten für Messtechnik

Ein neues Verfahren zur Herstellung von Temperaturfühlern eröffnet Jumo mit Plastosens T. Die Sensoren werden nicht wie bisher üblich in einem Metallrohr vergossen, sondern im Spritzgussverfahren mit Kunststoff ummantelt. Das System bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Temperaturfühlern. Das größte Plus bei Sensorik aus Kunststoff ist die Gestaltungsfreiheit. Die Produkte passen sich an die jeweilige Einbausituation an. So kann zum Beispiel ein Tempe-ratursensor komplett in eine Kunststoffrohrleitung integriert werden. Ein weiterer Vorteil neben dem geringen Gewicht ist die hohe Reproduzierbarkeit.

Überblick über die Bildverarbeitung

während der SPS IPC Drives

Die Bedeutung der industriellen Bildverarbeitung in der elektrischen Automatisie-rung nimmt stetig zu. Neben Einzelausstellern der industriellen Bildverarbeitung prä-sentiert die VDMA Fachabteilung Industrielle Bildverarbeitung einen Gemeinschafts-stand mit acht Unternehmen (Halle 3A, Stand 151) während der SPS IPC Drives. Die Messe für elektrische Automation findet vom 28. bis 30. November in Nürnberg statt. Auch die Vision, Weltleitmesse für Bildverarbeitung, wird mit einer Lounge und einem Infostand in Nürnberg sein. Zum ersten Mal bietet die VDMA-Fachabteilung Bildverarbeitung an zwei Tagen ein Bildverarbeitungsforum an.

Taskboard unterstützt

bei Aufgabenbearbeitung

Alle Aufgaben im Blick, nach Prioritäten sortiert und in ihrem Fortschritt nach-vollziehbar: Das sind die Inhalte eines Kanban-Boards. Unternehmen nutzen ein Taskboard zur strukturierten Visualisierung der Aufgaben. Die Consense GmbH entwickelt anwenderfreundliche Softwarelösungen zur vollständigen elektronischen Unterstützung der ISO 9001 und zahlreicher weiterer QM-Normen. Mit der Version 2017 der Software Consense IMS|QMS|PMS, in Verbindung mit dem Modul Maßnahmenmanagement, haben die Aa-chener Entwickler mit dem Taskboard das übersichtliche Tool, das bei einer systematischen Aufgabenplanung unterstützt, in ihre Software integriert.

https://rua.vdma.org

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In der globalisierten Produktion ste-hen fertigende Unternehmen längst nicht mehr nur im lokalen Wettbewerb. Die Suche nach dem optimalen Preis-Leistungsverhältnis verschärft sich. Dem stehen in Deutschland steigende Ar-beitskosten und der Mangel an Fach-kräften gegenüber. Großunternehmen lagern einfache Produktionsschritte in Länder mit niedrigen Lohnkosten aus; kleine und mittelgroße versuchen laut einer aktuellen Studie des Instituts für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung (IAB) immer häufiger, ihre Facharbeiter mit der Flexirente länger zu binden. Beide Modelle stellen jedoch keine dauerhaf-te Lösung für die deutsche Wirtschaft

Industrieroboter mit Tastsinn eröffnendem Mittelstand einen WettbewerbsvorteilUnternehmen profitieren vom Einsatz haptischer Sensoren

Das ungarische Unternehmen OptoForce stattet Industrieroboter mit einem Tastsinn aus und eröffnet so neue Chancen in der Automatisierung komplexer Arbeitsschritte. Die sechsachsigen Kraft-Momenten-Sensoren HEX-E und HEX-H bieten gleich mehrere essenzielle Wettbewerbsvorteile: Dank erweiterter Automatisierungsmöglichkeiten sorgen sie für eine Effizienzsteigerung in der Fertigung, verkürzen die Integrationszeit von Robotersystemen und verbessern die Performance bereits automatisierter Prozesse. Für das produzierende Gewerbe stellen sie eine Chance dar, in der Globalisierung wettbewerbsfähig zu bleiben und auch bei Losgröße 1 effizient zu wirtschaften.

Die Kraft-Momenten-Sensoren eröffnen weitere Bereiche für die Automatisierung. Tätigkeiten in unstrukturierten Produktionsumgebungen werden automatisierbar. Die Sensoren sind mit Leichtbaurobotern der gängigen Hersteller kompatibel. Fotos: Optoforce

dar, die sich mit Strategien in Richtung Zukunft bewegen möchte.

Die in Deutschland fortschreitende Automatisierung ist der richtige Weg. Sie eröffnet dem Mittelstand eine Chan-ce am Weltmarkt und bietet Konzernen eine attraktive Alternative zur Verlage-rung von Standorten in Niedriglohn-länder. Bei Präzisionsaufgaben war die Feinfühligkeit menschlicher Hände lange Zeit unerlässlich – problematisch, wenn gerade diese Hände zur Mangel-ware werden. Gleichzeitig erfordern Produktionsumgebungen auf dem Weg zur Losgröße 1 anpassungsfähigere und intelligentere Robotersyteme.

Kraft-Momenten-Sensoren schließen

diese Lücke, denn sie verleihen Indus-trierobotern den Tastsinn. Die mit den Sensoren ausgestatteten Roboterarme sind in der Lage, geringste Widerstän-de wahrzunehmen. So sind die Ro-boter nicht länger nur auf die Strecke zwischen vorprogrammierten Punkten beschränkt, sondern passen ihre Bewe-gung in Echtzeit ihrer Umgebung an.

Sollen in einer Verpackungsanwen-dung standardisierte Produkte von immer exakt gleicher Größe in einem ebenso standardisierten Karton platziert werden, so reicht es aus, die entspre-chenden Positionen und Bewegungen im Roboter zu programmieren, der dar-aufhin immer und immer wieder densel-

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ben Ablauf durchführt. Dies ändert sich drastisch, wenn es sich nicht mehr um die Verpackung von standardisierten Produkten handelt, sondern um solche von jeweils unterschiedlicher Größe – was heutzutage immer häufiger der Fall ist. Mit starr vorprogrammierten Po-sitionen kann dann nicht mehr operiert werden.

Bessere Performance in automatisierten Prozessen

Die feine Kraftmessung der Opto-force-Sensoren nimmt selbst geringste Widerstände bei jedem Arbeitsschritt war und ermöglicht auf dieser Basis die präzise Anpassung der Roboterbewe-gungen in Echtzeit – sie macht Indus-trieroboter bereit für Losgröße 1. Für Unternehmen stellt dies einen Weg dar, den erheblichen Mehraufwand ohne si-gnifikante Mehrkosten zu stemmen.

Damit ermöglichen die Sensoren den Einsatz von Industrierobotern bei Ar-beitsschritten, für die die Feinfühligkeit menschlicher Hände bisher unerlässlich war, und helfen Unternehmen auch in diesen Bereichen ihre Effizienz und Pro-duktivität zu steigern – was für eine zu-kunftsfähige Positionierung im globalen wie im lokalen Wettbewerb ein zentra-ler Faktor ist.

Sechsachsige Kraft-Momenten-Sen-soren tragen nicht nur zur Erweiterung von Automatisierungsmöglichkeiten bei, sondern helfen auch, die Performance bereits automatisierter Prozesse zu ver-bessern. Ein starr zwischen festgelegten Wegpunkten navigierender Roboter-arm ist nicht in der Lage, gelegentlich auftretende Unregelmäßigkeiten im Werkstück oder der zu bearbeitenden Oberfläche zu erkennen und angemes-sen darauf zu reagieren. Er führt immer wieder dieselbe Bewegung aus.

Kürzere Integrationszeit für Robotersysteme

Das Ergebnis können Produktions-fehler sein, die sich durch die gesamte restliche Wertschöpfungskette ziehen – bis der Endkunde das Produkt rekla-miert. Im schlimmsten Fall kommt es zum Produktionsstillstand, was eine teure Angelegenheit für jedes Unternehmen bedeutet und um jeden Preis vermieden werden soll. Diese Szenarien können mit dem Einsatz haptischer Sensoren von Optoforce bereits im Keim erstickt

und teure Reklamationsschleifen vermie-den werden.

Von zentraler Bedeutung bei der Ein-führung eines Robotersystems, genau wie bei jeder anderen Fertigungstech-nologie, ist die Integrationszeit. Sie ist neben dem Preis und der bewirkten Effi-zienzsteigerung ein maßgeblicher Fak-tor für den Return on Invest (ROI) und damit für die wirtschaftlichen Erfolge, die das Unternehmen mit der Technolo-gie erzielt.

Je anpassungsfähiger und flexibler ein Robotersystem aufgebaut ist, desto einfacher lässt es sich integrieren und desto schneller ist es dazu in der Lage, sich zu refinanzieren und im Anschluss daran Gewinne zu erwirtschaften. Der durch sechsachsige Kraft-Momenten-Sensoren erworbene Tastsinn stellt einen erheblichen Gewinn an Anpas-sungsfähigkeit für Robotersysteme dar – in derselben Zeit können mehr Produk-tionslinien automatisiert werden. Der Preis für die Sensoren ist im Vergleich zu den erzielten Vorteilen meist von un-tergeordneter Bedeutung.

Die Kraft-Momenten-Sensoren von Optoforce kommen mit einem vorins-tallierten Softwarepaket. Dieses enthält eine Vielzahl industrieller Standard-Ap-plikationen, die sich an den Anforderun-gen des Marktes orientieren. Beispiele sind Fertig-Applikationen zum Anbrin-gen von Steckverbindungen, Polieran-wendungen oder zur Palettierung. Die Zeit, die Endnutzer und System-Integra-toren auf die Programmierung eines Ro-

botersystems verwenden müssen, wird durch das umfangreiche Softwarepaket erheblich reduziert. Die Anwendungen sind in der Regel innerhalb von 15 Minuten betriebsbereit. Umfangreiche Programmierkenntnisse werden über-flüssig, und die Amortisationszeit sinkt.Ákos Dömötör, CEO von OptoForce Ltd.

KNOW-HOW

Tastsinn für Industrieroboter

Das produzierende Gewerbe er-zielt einen Mehrwert durch den Ein-satz von haptischen Sensoren:• Neue Automatisierungsmöglich-keiten – Tätigkeitsbereiche in un-strukturierten Produktionsumgebun-gen werden automatisierbar.• Optimierung bestehender Auto-matisierung – weniger Fehleranfäl-ligkeit beispielsweise in der Fein-montage oder Oberflächenbehand-lung.• Informationen über anfallende Kräfte und Drehmomente werden in Echtzeit pro Sekunde verarbeitet.• Einfache Integration über mitge-liefertes Softwarepaket mit industri-ellen Standardapplikationen.• Kompatibel mit Roboterarmen von Universal Robots, Kuka und ABB.www.optoforce.com/de

Haptische Sensoren erweitern die Möglichkeiten der Automatisierung. Sie verbessern auch die Performance bereits bestehender Applikationen.

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Gepulste Terahertz-Strahlung ermöglicht die Dickenmessung dünner Schichten, wobei die Auf-lösung bei zehn bis 20 Mikrometern liegt. Fotos: Toptica

Noch vor wenigen Jahren schienen die Einsatzmöglichkeiten von Terahertz-Strahlung bestenfalls obskur: Fragte man Experten nach einer Killer-Applikation, so erntete man ratlose Blicke. Inzwi-schen zeichnet sich für Terahertz-Mess-instrumente jedoch ein bedeutendes Marktpotenzial ab. Anwendungen im Bereich der zivilen Sicherheit, der zerstö-rungsfreien Prüfung und der industriellen Qualitätskontrolle profitieren gleicher-maßen von einer neuen Generation von Terahertz-Systemen. Die Einsatzgebiete von Terahertz-Technologien unterschei-den sich auch in den Messverfahren.

Terahertz-Anwendungen verspüren AufwindInnovationen in der Systemtechnik eröffnen neue Industrieanwendungen

Der Siegeszug der Terahertz-Messtechnik basiert auf Fortschritten sowohl bei den Lichtquellen als auch auf einer neuen Generation kompakter und zugleich preiswerter Systeme. Für Messungen mit hoher spektraler Auflösung, etwa dem Nachweis giftiger Spurengase, eignen sich Frequenzbereichspektrometer. Zeitbereichsysteme ermöglichen eine präzise Vermessung dünner Schichten beispielsweise in der Extrusion von Plastikteilen oder in der Charakterisierung von Lackschichten in der Automobilindustrie. Das dritte, bildgebende Verfahren erreicht Abtastraten bis zu 500 Kilosamples pro Sekunde und erlaubt eine Echtzeitüberwachung von Proben auf schnellen Förderbändern. Mittelfristig ist zu erwarten, dass der wachsende Absatz dieser Systeme zu Volumeneffekten bei der Fertigung der Komponenten führt.

Der Terahertz-Spektralbereich um-fasst Frequenzen von 100 Gigahertz bis zehn Terahertz (Wellenlängen zwischen drei Millimetern und 30 Mi-krometern) und füllt die Lücke zwischen Mikrowelle und fernem Infrarot. Zur Er-zeugung von Terahertz-Strahlung exis-tiert eine Vielzahl an Verfahren. Die im Folgenden betrachteten Anwendungen nutzen optoelektronische Quellen, die auf der Umwandlung von nahinfrarotem Laserlicht in Terahertz-Wellen beruhen. Gegenüber alternativen Technologien zeichnen sich optoelektronische Sys-teme durch eine hohe Robustheit, eine

kompakte Bauform und insbesondere einen sehr breiten nutzbaren Spektral-bereich aus.

Supergenauer Gasnachweis

Die Frequenzbereichspektroskopie nutzt das Prinzip der Differenzfrequenz-mischung zweier abstimmbarer Laser: Licht benachbarter Wellenlängen trifft auf eine spezielle Halbleiterkomponen-te, einen sogenannten Fotomischer, wel-cher das Schwebungssignal der eintref-fenden Wellen in Terahertz-Strahlung übersetzt. Da sich die Wellenlänge speziell von Diodenlasern sehr präzise kontrollieren lässt, kann auch die resul-tierende Terahertz-Frequenz hochgenau eingestellt und variiert werden. Topticas Frequenzbereichspektrometer Terascan erreicht eine minimale Schrittbreite von einem Megahertz.

Die exzellente Frequenzauflösung des Systems macht sich die Spurenanalytik zunutze: Etlliche Gase besitzen Rotati-onsübergänge im Terahertz-Spektralbe-reich und können anhand ihres Absorp-tionsfingerabdrucks identifiziert werden.

Ein vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördertes Verbundpro-jekt zielte auf den hochgenauen Nach-weis giftiger Spurengase in Industriean-lagen ab. Mögliche Einsatzszenarien umfassten sowohl den Schutz vor Explo-sionsgefahren in Produktionslinien als auch die Klärung der Gefahrensituation beim Eintreten eines Störfalls. In beiden Fällen müssen rasch genaue Informatio-nen über die Art und Menge freigesetz-ter Giftgase gewonnen werden.

Das Projektkonsortium, dem neben Toptica unter anderem das Fraunhofer-Heinrich-Hertz-Institut und die Analyti-sche Task Force der Feuerwehr Mann-heim angehörten, realisierte ein Funkti-onsmuster für eine mobile Messstation auf Basis eines hochpräzisen Frequenz-

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bereichspektrometers. Damit wurde bei Ammoniak eine Nachweisgrenze von 0,001 Prozent erreicht, bei Schwefel-wasserstoff und Schwefeldioxid waren es 0,01 Prozent.

Superdünne Schichtbestimmung

Terahertz-Messungen im Zeitbereich basieren auf gepulsten Quellen. An-ders als bei der Frequenzbereichspek-troskopie kommt nur ein einziger Laser zum Einsatz, der Infrarotpulse mit einer Dauer von 50 bis 100 Femtosekunden emittiert. Der Laser beleuchtet einen so-genannten fotoleitenden Schalter und ruft dort kurze Stromimpulse hervor; der Fourier-Theorie entsprechend enthält ein derart kurzer Puls sehr hohe Terahertz-Frequenzkomponenten.

Von den kurzen Pulsen profitiert eine vielversprechende Industrieanwendung: die Messung dünner, optisch intrans-parenter Schichten, etwa in der Qua-litätskontrolle von Plastikteilen oder bei der Inspektion von Farbschichten und Lackierungen. Das Messprinzip ähnelt dem Echolot: Die zu untersuchende Schicht wird mit Terahertz-Pulsen be-strahlt; an der Ober- und Unterseite kommt es teilweise zu einer Reflexi-on der einfallenden Pulse. Ist der Bre-chungsindex des Materials bekannt, so lässt sich aus dem Laufzeitunterschied beider Reflexe unmittelbar die Schicht-dicke berechnen.

Das Verfahren funktioniert auch bei Mehrfachschichten noch, sofern sich die einzelnen Materialien in ihrem Bre-chungsindex unterscheiden. So haben Topticas Kunden mit dem gepulsten Teraflash-System Schichten von zehn bis 20 Mikrometern Dicke aufgelöst.

Eine dritte Gruppe industrieller An-wendungen erfordert weder spektrale Messungen noch Dickeninformationen, sondern eine schnellstmögliche Aufnah-me von Intensitätswerten. Eine hohe Messgeschwindigkeit ist insbesondere dann gefragt, wenn sich die untersuch-ten Proben rasch bewegen, etwa auf einem schnellen Förderband.

Ein interessantes Beispiel findet sich in der Qualitätssicherung von Medikamen-tenverpackungen. Gemäß einer Verord-nung des EU-Parlaments dürfen Medi-kamente nur dann in Umlauf gebracht werden, wenn dem Produkt ein Bei-packzettel zur Information der Patienten beiliegt. Für die Verpackungen kommen üblicherweise Faltschachteln aus Pappe zum Einsatz, die mit Beipackzetteln aus Papier, Karton oder Plastik bestückt wer-den, bevor das eigentliche Arzneimittel hinzugefügt wird. Produktionsanlagen verwenden Bandgeschwindigkeiten von mehr als zehn Metern pro Sekunde. Da eine Inline-Messung bislang nicht mög-lich war, behilft man sich mit einer Ge-wichtsmessung ganzer Chargen. Falls das Gewicht jedoch in der Summe nicht stimmt, so liefert diese Methode keinen Aufschluss darüber, wo genau der Bei-packzettel fehlt.

Superschnelles Screening

Toptica hat ein Verfahren entwickelt, bei dem die Intensität jedes einzelnen Terahertz-Pulses vermessen wird. Dieses Messverfahren ist in Topticas Screening-System Teraspeed implementiert. Hier-durch wird prinzipiell eine Bildgebung mit 100 Millionen Datenpunkten pro Se-kunde möglich. Da derart große Daten-mengen nicht leicht zu verarbeiten sind,

bietet es sich an, jeweils einige tausend Messwerte zu mitteln: Die Datenrate ist selbst dann noch um Größenord-nungen höher als bei konventionellen Terahertz-Systemen, und sie liefert auch bei Probengeschwindigkeiten von 500 Stundenkilometern eine hohe räumliche Auflösung.

In einer von Toptica durchgeführten Versuchsreihe waren die Proben auf ei-ner Industriebohrmaschine montiert, um ein schnelles Förderband zu simulieren. Die Faltschachteln rotierten mit einer Transversalgeschwindigkeit von 21 Me-tern pro Sekunde durch den Fokus des Terahertz-Strahls. Die Experimente er-gaben, dass Packungen mit fehlendem Beipackzettel selbst bei einem Schup-penstrom, also bei Proben mit einem Überlappungsgrad von 50 bis 60 Pro-zent, noch richtig identifiziert werden konnten.

Im Gegensatz zu konventionellen Zeit-bereichspektrometern kommt das Scree-ning-System ohne bewegliche Kom-ponenten aus und ist thermisch sowie mechanisch außerordentlich robust. Die Datenrate lässt sich herabsetzen, wenn langsam ablaufende Prozesse – etwa das Trocknungsverhalten von Klebstof-fen – observiert werden sollen. Sowohl bei einem Zwei-Komponentenkleber als auch bei einem lichthärtenden Epoxy-Kleber ändern die Transmissionseigen-schaften signifikant infolge der Aushär-tung. Die Terahertz-Messtechnik ermög-licht eine berührungsfreie Kontrolle des Aushärtevorgangs und kann helfen, die Aushärtedauer sowie die Materialpara-meter zu optimieren.Anselm Deninger, Direktor Terahertz-Tech-nologien, und Tim Paasch-Colberg, Direktor Marketing, TOPTICA Photonics AG

Mit Terahertz-Strahlung lässt sich bei extrem hoher Geschwindigkeit feststellen, ob Verpackungen von Arzneimitteln den Beipackzettel enthalten. Topticas Terahertz-System ermöglicht Messungen an Proben bei Geschwindigkeiten von mehr als 150 Metern pro Sekunde. Fotos: Toptica

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Wettkampf der Besten aus 51 Berufen World-Skills Abu Dhabi 2017: Qualifizierte Nachwuchskräfte ihrer Zukunft messen sich

Die weltweit besten Nachwuchskräfte im Wettstreit haben sich bei den World-Skills in Abu Dhabi gemessen. Die Elite der Berufsneulinge aus 60 Ländern legte sich im Wettstreit um die Medaillen mächtig ins Zeug.

Erfolge, Niederlagen, Tränen, Trium-phe und handfeste Überraschungen: Die Wettbewerbe bringen die Teilneh-mer an ihre Grenzen. Kein Wunder, denn die Aufgaben bei den Berufswett-bewerben der World-Skills sind so an-spruchsvoll wie die Konkurrenz hart.

Ein internationales Flair weht durch die mit mehr als 100.000 Zuschauern stark frequentierte Veranstaltung. Alle zwei Jahre trifft sich im Rahmen der Be-rufsolympiade die Crème de la Crème an Nachwuchskräften aus aller Welt. Die maximal 22 Jahre – bei drei Wett-bewerben 25 Jahre – alten Youngster haben sich auf nationaler und kontinen-taler Ebene für die Weltausscheidung qualifiziert.

1300 Teilnehmer aus 51 Berufen mes-sen sich im fairen Wettstreit, um ihre Meister zu ermitteln. Mit Abu Dhabi ist erstmals ein arabisches Land Ausrichter. Die Spanne reicht von sozialen Berufen über kreatives Schaffen (Koch, Choco-latier, Friseur oder Webdesigner) bis hin zu technisch geprägten Metiers wie Schweißen, CNC-Drehen und -Fräsen oder Mechatronik.

Die Zeitvorgaben und Regularien sind äußerst streng. Bei den meisten Wettbe-werben werden die Materialien und die Arbeitsplätze vom Veranstalter gestellt. Bei einigen Wettbewerben müssen die Teams indes Vorbereitungen treffen und Equipment sowie Materialien mitbrin-gen. „Das wird streng kontrolliert“, sagt Jacob Parker. Der 21-Jährige startet im Wettbewerb „Manufacturing Team Challenge“. Es gilt, ein ferngesteuert fahrbares Roboterfahrzeug zu bauen, das automatisch einen Plexiglas-Kubus oder -Zylinder an Bord nehmen kann.

Ins Gesamtergebnis fließt eine Reihe von Prüfungen ein. Neben der Maßhal-tigkeit kommt es auch auf Kosteneffizi-enz für den Bau des Fahrzeugs an. Hier schlägt nicht nur das Material und die Arbeitszeit der dreiköpfigen Teams zu

Höchste Konzentration: Bei der Olympiade der Berufe haben sich 1300 Teilnehmer aus 60 Nationen in 51 Berufen im fairen Wettstreit miteinander gemessen. Die 44. World-Skills fan-den in Abu Dhabi statt. Foto: Mendle/Mitutoyo

Buche, sondern auch die Betriebszeit der zum Bau verwendeten Werkzeug-maschinen. „Wir liegen gut im Rennen“, macht sich Parker Hoffnung auf einen der Spitzenplätze, „das wird ein Kopf-an-Kopf-Rennen mit Team China.“

Am Stand des japanischen Messtech-nikherstellers Mitutoyo im Zentrum des Berufesektors „Manufacturing and Engi-neering Technology“ werden unterdes-sen auf vier Crysta-Apex-S-Koordinaten-messgeräten die Werkstücke aus den Wettbewerben CNC-Fräsen und CNC-Drehen auf Maßhaltigkeit überprüft. Surftest SJ-410 Oberflächenrauheits-messgeräte entlarven Mängel in der Bearbeitungsgüte. Mitutoyo als einer der Hauptsponsoren stellt rund 1800 Messgeräte für die Arbeitsplätze und die Experten von fast einem Drittel der Wettbewerbe. Darunter Messschieber, Mikrometer, Messuhren, Tiefenmesser, Höhenmessgeräte und Granitplatten. Zudem zeichnen die Messtechnikexper-ten für die Prüfung der Werkstücke von sieben verschiedenen Wettbewerben verantwortlich. „Bei Mitutoyo nimmt die Förderung der Nachwuchskräfte einen hohen Stellenwert ein“, so Mitutoyo-Ko-

ordinator Martin Weeks. Jungen Men-schen Karrierechancen aufzuzeigen ist auch eines der zentralen Ziele der World-Skills.

Vom oberen Ende der Halle dringt frenetischer Beifall und das Läuten von Kuhglocken herüber. Schweizer be-jubeln ein Team-Mitglied der Mecha-troniker, das eine Prüfung mit Bravour abgelegt hat. Der Zusammenhalt in den Teams ist beeindruckend.

Am vierten und letzten Tag der World-Skills-Wettbewerbe erzählt Par-ker sichtlich enttäuscht von der Fahrprü-fung seines Roboters, bei der sich der rechte Raupenantrieb gelöst hat. „Bei unseren Tests hat alles noch einwandfrei geklappt“, klagt der Engländer. Doch bei den World-Skills liegen Triumph und Niederlage immer eng beieinan-der. „Wir sind sehr enttäuscht, denn es war mehr drin“, fügt sein Teamkollege Jake Green hinzu. Doch letztlich gilt das olympische Motto. Sie waren dabei, bei den World-Skills – und zählen damit zu den weltweit besten Nachwuchskräften ihrer Zunft. Und das kann sich wahrlich sehen lassen. Thomas Mendle, Mitutoyo Europe GmbH

ISSN 2190-3107

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Kolumnist QM/QSDipl.-Ing. (FH) Stephan JosephBerater und Trainer für Management mit System, Leverkusen

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Ausgabe 4 | 2017 · neuen Hochregallager ... Wie funktioniert die Qualifizierung, ... ist der Laser nach wie vor ein Kosten-treiber für die Systeme. Die Hoffnung