Prettl Electronics setzt in THT-Bestückung auf das Assistenzsystem der Schlaue Klaus

| Anwenderbericht

Fehlerfreie manuelle Fertigungsprozesse mit lückenloser Dokumentation

Der neueste Prettl-Kollege am Standort Radeberg ist digital. Der Schlaue Klaus, das kamerabasierte Assistenzsystem der Optimum datamanagement solutions GmbH, unterstützt die manuelle THT-Bestückung bei Prettl electronics.

Die Auswahl des richtigen Systems haben sich Geschäftsführer Miroslaw Dziuba und sein Team nicht leicht gemacht.

Ansprüche an das Assistenzsystem

„Digitale Prozesse in die Fertigung einzubinden, ist für uns ein zentrales Thema. Nur so sind wir in der Lage, unseren Kunden auch in Zukunft eine effizient produzierte Top-Qualität anbieten zu können“, erklärt Quentin Zapf, Leiter für Maschinen- und Prozesstechnologie. Die Anforderungen an ein Assistenzsystem sind bei Prettl deshalb entsprechend hoch:

  1. Die Mitarbeiter sollen durch den Bestückungsprozess geführt werden.
  2. Die Fehlerprüfung der Werkstücke soll in Echtzeit laufen. 
  3. Wechsel von Arbeitsanweisung in Papierform zu einem digitalen, lernenden System.
  4. Lückenlose Dokumentation zum Nachweis einer einwandfreien Fertigung.
  5. Die Fertigung aller Produkte soll nach den gleichen Qualitätsstandards erfolgen, reproduzier- und nachvollziehbar. 
  6. Reduzierung des Aufwands, der für das Anlernen neuer Mitarbeiter nötig ist.

Die Wahl fiel schließlich auf den Schlauen Klaus von Optimum. Das kamerabasierte, kognitive Assistenzsystem aus Karlsruhe nutzt Kameratechnik und intelligente industrielle Bildverarbeitung in Kombination mit Datenbankmanagement, um an manuellen Arbeitsplätzen in der digitalen Produktionsumgebung der Industrie 4.0 Werker zu unterstützen.

Der Schlaue Klaus hatte die Nase vorn

Um das Assistenzsystem zu finden, das die Anforderungen des Unternehmens am besten erfüllt, hat Prettl neben dem Schlauen Klaus auch noch Geräte dreier weiterer Hersteller getestet. Diese sollten beim Zusammensetzen unterschiedlicher Baugruppen mit einer variierenden Anzahl an THT-Bauteilen assistieren. Im Schnitt wurden die Systeme mit einer Bestückungs- und Inspektionsfläche von 520 cm² inklusive 31 THT-Bauteilen konfrontiert, was ca. 5 % aller Bauteile entspricht, die auf dem Prettl-Shopfloor montiert werden. 

Der Schlaue Klaus schnitt in fast allen Tests deutlich besser ab, als die Konkurrenz. Er erkannte fehlerfrei eine große Anzahl an Bauteilen in verschiedenen Größen. Und er hatte keine Probleme, auch die richtige Polung der Bauteile zu registrieren. Eine enorme Herausforderung, da – insbesondere bei Kleinteilen – Details schwieriger zu identifizieren sind. „Eine beeindruckende Leistung“, gibt auch Quentin Zapf zu. „Die Bauteile sind oft nur mit kleinen Kerben oder Strichen versehen, die sich nur schwach vom Hintergrund abheben. Auch die Markierungen der Polung sind sich oftmals sehr ähnlich und verwenden Farbtöne wie Weiß und Grau, die sich optisch kaum unterscheiden lassen.“

Die Technik im Hintergrund

Neben einer fortschrittlichen Bildverarbeitungssoftware greift der Schlaue Klaus auf High-End-Kamerasysteme zurück. Das System, das bei Prettl zum Einsatz kommt, ist mit zwei verschiedenen Kameras ausgestattet. Die erste verfügt über 18 Megapixel und ist die ideale Kombination aus Geschwindigkeit und Genauigkeit. Für Detailaufnahmen kommt die zweite Kamera zum Einsatz. Diese hat eine Auflösung von beeindruckenden 42 Megapixel und ermöglicht es dem Schlauen Klaus, auch kleinste Bauteilmerkmale zu erkennen.

Werkerführung: Schritt für Schritt zum fertigen Produkt

Neben der Erkennung einzelner Teile ist die Werkerführung die wichtigste Aufgabe des Schlauen Klaus. Wolfgang Mahanty, Geschäftsführer Vertrieb bei Optimum, erklärt, wie das Assistenzsystem arbeitet: „Die verschiedenen Fertigungsprozesse sind im Schlauen Klaus hinterlegt – und zwar als Schritt-für-Schritt-Anleitung in digitaler Form.“ Auch alle Kriterien, die zur Überprüfung der einzelnen Arbeitsschritte nötig sind, sind gespeichert. Der Schlaue Klaus fungiert so als digitale Arbeitsanweisung. Er greift stets auf die aktuellen Arbeits- und Prüfvorgaben zu und unterstützt dadurch Mitarbeiter sowohl in der regulären Fertigung wie auch beim Erlernen neuer Arbeitsschritte. 

Der Werker wird über einen Bildschirm durch den Fertigungsprozess geführt und das Werkstück dabei ständig kontrolliert. Wird ein Arbeitsschritt nicht vollständig und inkorrekt ausgeführt, weist der Schlaue Klaus darauf hin, sodass eine umgehende Korrektur möglich ist. Und auch im Erfolgsfall gibt es eine Rückmeldung und das Programm schaltet automatisch zum nächsten Schritt weiter.

Um die erfolgreiche Montage im weiteren Verarbeitungsprozess nachzuweisen, ist optional ein weiteres Modul zur Dokumentation verfügbar. Dieses erfasst und speichert alle während der Montage ermittelten Messwerte und dokumentiert die Kamerabilder automatisch.

Flexible Einsatzmöglichkeiten

Sowohl die Soft- als auch die Hardware ist so aufgebaut, dass der Schlaue Klaus in verschiedenen Abteilungen eingesetzt werden kann. Die Bilderkennung funktioniert im Warenein- und -ausgang ebenso wie in der Werkerführung und der Qualitätskontrolle. Bei Kapazitätsengpässen lassen sich dadurch Aufgaben und Aufträge schnell und ohne großen Aufwand an andere Standorte verlagern. „In Summe hat der Schlaue Klaus in der Evaluierung am besten abgeschnitten. Also haben wir uns für die Implementierung des Assistenzsystems von Optimum am Standort in Radeberg entschieden“, erläutert Zapf.

Tracebility sorgt für zusätzliche Sicherheit und Arbeitserleichterung

Der Schlaue Klaus ist bei Prettl nicht nur in die Produktions-, sondern auch in die IT-Umgebung integriert. Die Verknüpfung zum internen Traceability System Compass ließ sich problemlos herstellen. „Die Programmierung der Datenumwandlung in ein für uns nutzbares Format hat gerade einmal einen Tag gedauert. Und wir sind gleich noch einen Schritt weiter gegangen und haben zwei automatische Barcodeleser eingebunden. Dadurch wird zum einen das richtige Programm ausgewählt und zum anderen unsere Werksauftragsnummer direkt mit der individuellen Nummer der Baugruppe und mit dem Zeitstempel der erfolgreichen Prüfung durch den Schlauen Klaus verknüpft und im Anschluss in die Datenbank geschrieben. Eine erhebliche Zeiteinsparung bei der Dokumentation der Arbeitsschritte“, berichtet Quentin Zapf. 

Um die Bedürfnisse, Wünsche und Anforderungen von Prettl perfekt zu erfüllen, wird der Schlaue Klaus in enger Abstimmung ständig weiterentwickelt. „Wir sind auf einem sehr guten Weg und machen die Lernkurve gleich für unsere Kollegen in den anderen Standorten mit. Denn auch hier wird der Schlaue Klaus in Zukunft zum Einsatz kommen“, betont Zapf.