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11.12.2017

Hans-Jürgen Warnecke Innovationspreis 2017

1. Preis: Analysetool erkennt Produktionsfehler und deren Ursachen


Mit intelligenten Kameras und einem Maschinensteuerungskonnektor erkennt die »Smarte Systemoptimierung« des Fraunhofer IPA Produktionsfehler und deren Ursachen.

Quelle: Universität Stuttgart IFF/Fraunhofer IPA Foto: Rainer Bez

Mit der »Smarten Systemoptimierung« hat das Fraunhofer IPA ein mobiles Werkzeug entwickelt, das Fehler in verketteten Fertigungssystemen erkennt und ihre Ursachen aufzeigt. Dafür halten intelligente Kameras und ein hochperformanter Maschinensteuerungskonnektor die relevanten Prozessmerkmale fest. Anschließend wertet ein Analysetool die Daten echtzeitnah aus. Auf diese Weise lassen sich nicht nur schnelltaktende Anlagen optimieren, sondern auch ein automatisiertes Maschinenbenchmarking durchführen.

Bei kapitalintensiven Fertigungssystemen sind Unternehmen darauf angewiesen, die Produktivität stets zu maximieren. Andernfalls drohen Kostendruck und Finanzierungslücken. Jedoch umfassen viele Fertigungssysteme eine Vielzahl an Stationen und arbeiten so schnell, dass Fehlerursachen mit bloßem Auge nicht mehr erkennbar sind. In einer Umfrage mit 135 Teilnehmern konnte das IPA nachweisen, dass hoher Bedarf an einer Lösung zur Optimierung verketteter Systeme besteht. »Je komplexer die Anlage, desto geringer die Produktivität«, bestätigt Projektleiter Felix Müller. Besonders betroffen seien die Pharma- und Konsumgüterindustrie.

Tool erkennt Fehler und deren Ursachen

Mit der »Smarten Systemoptimierung« erfolgen Datenerfassung und -auswertung vollständig automatisiert. Schlüsseltechnologie sind lernende Algorithmen, die speziell zur Analyse von  schnelltaktenden Stückgüter-Produktionslinien entwickelt wurden. Zur Datenerhebung »von innen« kommt ein hochperformanter Konnektor zum Einsatz, der auf die Daten aus der Maschinensteuerung zugreift. Zusätzlich zeichnen intelligente Kameras »von außen« die relevanten Prozessmerkmale auf. So entsteht eine kontinuierliche Datenbasis, die zeitsynchron an das Analysetool übermittelt wird. Dieses kann nun mit den Algorithmen Rückschlüsse ziehen und die Informationen in gewünschter Form aufbereiten. Das Werkzeug arbeitet auch heraus, wie die Fehler zusammenhängen und kann sie  priorisieren. Es eignet sich auch für ein automatisiertes Maschinenbenchmarking. So lassen sich damit alle Maschinen eines Fuhrparks auf das höchstmögliche Niveau bringen.

Bei mehreren Unternehmen erfolgreich eingesetzt

Das Fraunhofer IPA hat das Tool schon mehrfach in der Industrie eingesetzt. Bei der SCHOTT Schweiz AG wurde die Gesamtanlageneffektivität (OEE) eines hochautomatisierten Fertigungssystems zur  Herstellung von Spritzen um zirka 10 Prozent gesteigert.

Bei Freudenberg Sealing Technologies (FST) haben die Forscher damit ein Maschinenbenchmarking durchgeführt und so die Zykluszeit um bis zu zehn Prozent pro Maschine reduziert. Aktuell sind die IPA-Wissenschaftler dabei, die Sensorik der Smarten Systemoptimierung zu erweitern. Neben optischen Merkmalen sollen auch Temperatur und Feuchtigkeit ermittelt werden. Weitere Ziele sind, den Konnektor für noch mehr Maschinensteuerungen verfügbar zu machen, Fehlerursachen automatisiert zuzuordnen und Fehlerbilder für Laien verständlich aufzubereiten, und das in Echtzeit.

Fachlicher Ansprechpartner
Felix Müller | Telefon +49 711 970-1974 | felix.mueller@ipa.fraunhofer.de

Jörg Walz | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Weitere Informationen:
http://www.ipa.fraunhofer.de/

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