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Inspekto und BMW bringen KI in die Produktion

Das BMW-Werk in Steyr, Österreich, ist das weltweit größte Motorenwerk der BMW-Gruppe und das einzige, das ein Diesel Engine Development Center beherbergt.

Inspekto und BMW bringen KI in die Produktion

Die höchsten Prioritäten in der Anlage sind Qualität, Effizienz sowie der Übergang zu Industrie 4.0 durch die Umsetzung digitaler Technologien in der Fertigung. Um diese drei Faktoren zu verbessern, führte die Werksleitung autonome Maschinenbildverarbeitung ein, eine neue Kategorie der industriellen Bildverarbeitung zur Qualitätsprüfung, die vom deutsch-israelischen Unternehmen Inspekto entwickelt wurde.

Wir sprachen mit David Bricher, Doktorand bei BMW Steyr und Experte für Innovation und Digitalisierung, um nähere Einzelheiten zu dieser erfolgreichen Partnerschaft zu erfahren.

Das ikonische weiß-blaue Emblem am Kühlergrill eines jeden BMW-Fahrzeugs gilt weltweit als Symbol für Qualität, Zuverlässigkeit und Luxus. Um diese Führungsposition in der Branche zu festigen, verbessert der deutsche Automobilgigant ständig seine Fertigungsstandards durch die Umsetzung neuester digitaler Technologien.

Dabei spielt die Qualitätssicherung (QS) eine zentrale Rolle. Im Einklang mit BMWs Mission, die Produktionsprozesse durch Digitalisierung zu verbessern, verfügt das Werk Steyr über mehrere hochmoderne Maschinenbildverarbeitungslösungen, um die Qualität ihrer Motoren zu überprüfen und sicherzustellen, dass jeder Prozess und jedes Bauteil die strengen Standards des Unternehmens erfüllt.

Aber selbst die anspruchsvollsten herkömmlichen Maschinenbildverarbeitungslösungen sind gegenüber Pseudofehlern anfällig, bei denen die Lösung einen Defekt an Komponenten meldet, die tatsächlich nach Spezifikation gefertigt wurden. Zudem können derartige Lösungen aufgrund ihrer Komplexität immer nur mit Hilfe eines Maschinenbildverarbeitungsexperten implementiert werden.

Ein schwieriges Szenario

„Wir verwenden viele verschiedene Techniken, um die Qualität von Komponenten zu prüfen“, erklärt David Bricher, Doktorand und Experte für Innovation und Digitalisierung bei BMW. „In vielen Fällen funktionieren sie angemessen, aber unser Hauptziel ist, die Prozessoptimierung in allen Aspekten unserer Produktionskette voranzutreiben. Das bedeutet auch, dass wir die Anzahl von Pseudodefekten so niedrig wie möglich halten wollen.“

Pseudodefekte sind ein häufiges Problem bei modernen Maschinenbildverarbeitungslösungen, die dazu neigen, kleine zulässige Abweichungen zu erkennen und sie als Defekte einzustufen. Dadurch entsteht eine zusätzliche und unnötige Schleife in der Produktion, da die identifizierten Artikel zu einer Reparaturstation transportiert werden müssen, wo ein Mitarbeiter sie erneut manuell überprüft.

„Das größte Problem“, fährt Bricher fort, „liegt darin, dass die Mitarbeiter an der Reparaturstation bei steigenden Raten von Pseudodefekten unaufmerksam werden können und annehmen, dass tatsächlich defekte Artikel gut sind. BMW ist nicht bereit, bei der Qualität Kompromisse einzugehen, und wir wollen dieses Szenario um jeden Preis verhindern.“

Demokratisierung der Qualität

BMW ist stark daran interessiert, KI-basierte Technologien in die Fertigungshalle zu bringen. Daher war die Werksleitung auf der Suche nach einer intuitiveren Qualitätssicherungstechnologie – einem sofort einsatzbereiten Produkt, das von jedem Mitarbeiter an der Produktionsstraße problemlos installiert und verwendet werden kann. Und hier erfolgt der Auftritt von Inspekto, dem Pionier autonomer Maschinenbildverarbeitung (AMV).

„Die BMW Start-Up Garage hilft uns, neue Unternehmen mit wegweisenden Ideen zu finden, um unsere Prozesse durch Digitalisierung zu verbessern“, sagt Bricher. „Das Team hat verschiedene Unternehmen mit innovativen Bildverarbeitungslösungen recherchiert, aber nur Inspekto bot genau das, wonach wir gesucht haben – ein System, das sofort einsatzbereit und so intuitiv ist, dass beliebige Mitarbeiter es in wenigen Minuten einrichten können.“

Daraufhin stellte Inspekto mit INSPEKTO S70 das weltweit erste autonome Maschinenbildverarbeitungssystem für BMW vor.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Lösungen, die aus mehreren Komponenten bestehen, die von einem Systemintegrator auf Projektbasis ausgewählt und installiert werden müssen, ist INSPEKTO S70 ein eigenständiges Produkt. Es ist selbstlernend, selbstkonfigurierend und selbstanpassend – mit anderen Worten, völlig autonom. Dadurch entfallen die langwierigen und komplexen Integrationsphasen, die herkömmliche Maschinenbildverarbeitungsprojekte kennzeichnen, und das Inspektionspotenzial wird in die Hände des QS-Managers gegeben.

Überzeugt von den Fähigkeiten, die INSPEKTO S70 bietet, erwarb das BMW-Werk Steyr vier Systeme und startete eine Pilotphase, um die Eignung der Geräte für komplexe Anwendungsbereiche zu testen. Nach dem erfolgreichen Abschluss dieser Phase werden die Systeme jetzt bereits in zwei verschiedenen Anwendungsfällen operativ eingesetzt – für einen komplizierten Verbinder mit vielen kleinen, kaum sichtbaren Komponenten und für eine Kraftstoffleitung. In beiden Fällen konnte das Werk eine Verbesserung der Qualität sowie eine spürbare Reduktion der Anzahl von Pseudodefekten feststellen.

Das Plug & Inspect®-Erlebnis

„Für mich ist eine der interessantesten Eigenschaften von INSPEKTO S70 seine einfache Installation. Das System ist sehr intuitiv einzurichten, es ist wirklich Out-of-the-Box“, bestätigt Bricher.

„Bei BMW ist es eines unserer Hauptziele, das Potenzial von KI näher an die Produktion heranzubringen. Wir wollen KI leicht verständlich machen, damit sie unseren Mitarbeitern wirklich helfen kann. Wir müssen den Nimbus loswerden, der mit dieser Technologie verbunden ist – Leute müssen sagen können: Ich arbeite mit KI.“

Diese Philosophie ist ein perfektes Spiegelbild der Mission von Inspekto, die Maschinenbildverarbeitung dadurch zu demokratisieren, dass Sichtprüfungsprodukte direkt in die Hände der Werksmitarbeiter gegeben werden, ohne die Beteiligung von Systemintegratoren oder Maschinenbildverarbeitungsexperten.

Dank der patentierten Plug & Inspect®-Technologie, die INSPEKTO S70 zugrunde liegt, schaltet der Bediener einfach die Steuereinheit ein und stellt sicher, dass das Sichtfeld den zu untersuchenden Ort abdeckt. Er präsentiert dann durchschnittlich 20 bis 30 gute Artikel für das System, das automatisch deren Eigenschaften lernt.

Ähnlich wie ein Mensch, weiß INSPEKTO S70, wann es genügend Informationen zu einem Produkt gesammelt hat, und es informiert den Bediener, dass die Inspektion beginnen kann. Bei der Inspektion werden dann jegliche Aspekte, die von den Eigenschaften eines guten Teils abweichen, die das System „gelernt“ hat, als Anomalie gekennzeichnet.

„Für herkömmliche Maschinenbildverarbeitungslösungen ist typischerweise ein langer Trainingsprozess erforderlich, bei dem sie Hunderten defekter Teile ausgesetzt werden. Aber in einer Produktionsumgebung auf einem so hohen Qualitätsniveau haben wir schlichtweg nicht genügend defekte Teile zur Verfügung, so dass wir diese explizit für Schulungszwecke fertigen müssten“, erklärt Bricher. „INSPEKTO S70 benötigt dagegen nur gute Teile, was ein großer Vorteil ist. Gute Teile produzieren wir ständig!“

„Und INSPEKTO S70 lernt außerordentlich schnell“, ergänzt Bricher. Anhand von nur 20 bis 30 Exemplaren kann das System die Eigenschaften eines recht komplexen Produkts in etwa einer halben Stunde lernen. Außerdem lernt das System nach seiner ersten Einrichtung immer weiter. Wenn es zusätzliche Variationen des Produkts gibt, können diese einfach auf die gleiche schnelle und intuitive Weise eingeführt werden. Ein weiterer Grund dafür, warum Pseudodefekte so stark zurückgegangen sind, ist, dass Bediener einen Pseudodefekt kennzeichnen können, so dass das System diesen in Zukunft nie wieder als defekt anzeigt.“

Je mehr desto besser

Das BMW-Werk Steyr muss viele verschiedene Motoren und Teile prüfen, oft auf der gleichen Produktionsstraße. Dies bildet eine ernsthafte Beschränkung für herkömmliche Maschinenbildverarbeitungslösungen, die ad hoc entwickelt werden, um nur ein bestimmtes Element zu prüfen. INSPEKTO S70 kann dagegen eine Reihe verschiedener Produkte auf derselben Produktionsstraße prüfen.

Genau wie ein Smartphone kann INSPEKTO S70 über eine Vielzahl von Apps personalisiert und genaue an die Bedürfnisse des Endbenutzers angepasst werden. Eine dieser Apps ist INSPEKTO TYPES, mit der das System die Eigenschaften verschiedener Produkttypen erlernen und dann schnell von einem Typ zum anderen wechseln kann, um maximale Flexibilität zu bieten.

Die Vorteile von der autonome Maschinenbildverarbeitung sind bei BMW Steyr bereits deutlich sichtbar. „Qualität hat bei BMW die höchste Priorität – für uns ist es das Wichtigste, perfekte Motoren zu versenden. In diesem Sinne hat INSPEKTO S70 sich bereits als ein wertvolles Werkzeug erwiesen“, fährt Bricher fort. „Die andere Priorität ist die Effizienz. Durch das Eliminieren von Pseudodefekten können wir die zusätzliche Schleife manueller Nachprüfungen vermeiden.

„Das bedeutet auch, dass wir langfristig unsere Kosten senken werden, da Mitarbeiter ihre Zeit nicht mit der Überprüfung von Komponenten verschwenden müssen, sondern sie sich stattdessen produktiveren Aufgaben zuwenden können. Aber das Wichtigste für mich ist, dass wir mit INSPEKTO S70 KI unseren Produktionsmitarbeitern näher gebracht haben. BMW und Inspekto haben eine gemeinsame Vision für die Zukunft.“

www.inspekto.com

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