Projektbegleitung des Mittelstand-Digital Zentrums Kaiserslautern mit Helmuth Meeth1,2
Unternehmen: Helmut Meeth GmbH & Co.KG
Unternehmensgröße: 51-200 Mitarbeitende
Einsatzbereich: RAL-geprüfte Fenster & Türen
Einführungszeitraum: Projektbeginn 2020
KI-Methode: Bilderkennung in der optischen Qualitätskontrolle
KI-Partner: Mittelständisches Unternehmen aus Rheinland-Pfalz
Gründe für den KI-Einsatz
Die optische Qualitätskontrolle von Fensterglasscheiben mit dem menschlichen Auge ist eine ermüdende und repetitive Aufgabe für Mitarbeitende (siehe Abbildung 1). Nachdem ein Werker diese Aufgabe mehrere Stunden durchgeführt hat, steigt die Fehleranfälligkeit und somit die Gefahr, dass fehlerhafte Fensterglasscheiben verbaut werden. Zusätzlich herrscht in der Fensterproduktion Fachkräftemangel, so dass die Unternehmen Ihre Mitarbeitenden an vielen anderen Stellen in der Produktion brauchen.
Die optische Qualitätskontrolle eignet sich gut als Anwendungsfall für eine KI-basierte Lösung aus dem Bereich der Bilderkennung und Bildverarbeitung.
KI-basierte Lösungen zur optischen Qualitätskontrolle können den oben genannten kritischen Punkten entgegenwirken und die Qualitätssicherung auf kontinuierlich hohem Niveau halten. Ebenso wird durch den Einsatz der KI-basierten Lösung ermöglicht, dass Mitarbeitende mehr Kapazität haben, um sich anderen wichtigen und kreativeren Aufgaben im Unternehmen widmen zu können.
Beschreibung der Anwendung
Bei der KI-basierten optischen Qualitätskontrolle ist das Ziel analog zur „händischen“ Qualitätskontrolle Gut- und Schlechtteile zu identifizieren. Ein System zur KI-basierten Lösung der optischen Qualitätskontrolle besteht aus verschiedenen, für den Prozess wichtigen, Komponenten:
- Technologie zur Erfassung von Aufnahmen der zu überprüfenden Werkstücke. An dieser Stelle können verschiedene Kamera- oder Scanarten verwendet werden, um Bilder, bzw. Modelle der Werkstücke zu erstellen, welche im nächsten Schritt überprüft werden sollen.
- Technologie zur Auswertung der Aufnahmen. Hier gibt es verschiedene KI-Algorithmen und vorgefertigte KI-Modelle. Diese können auf den konkreten Anwendungsfall angepasst und durch das Training mit vielen Trainingsdaten (welche mit Hilfe der oben genannten Aufnahmetechnologien erfasst wurden) ein KI-Modell speziell für den Anwendungsfall erstellt werden. Wurde ein KI-Modell erstellt, das auf Basis von Tests und Validierungen ein zufriedenstellendes Ergebnis liefert, wird dieses verwendet, um die Werkstücke in Gut- und Schlechtteile zu unterscheiden.
- Ggf. weitere Automatisierungstechnik. Das optische Prüfsystem kann, je nach Ziel des Unternehmens, durch weitere Komponenten aus der Automatisierungstechnik, wie beispielsweise Roboterarme, erweitert werden. Dabei können u.a. Prozessschritte, wie das Handling der Fensterglasscheiben zur Prüfstelle oder die Aussortierung von Schlechtteilen (nach der Identifikation und Zuordnung durch das oben beschriebene KI-System) automatisiert werden.
Im Rahmen eines Unterstützungsformats wurde das Unternehmen auf dem Weg zum Einsatz der KI-basierten Lösung vom Mittelstand-Digital Zentrum Kaiserslautern begleitet. Dabei wurde gemeinsam ein Lastenheft erstellt sowie verschiedene passende Anbieter recherchiert. Helmut Meeth hat daraufhin einen mittelständischen Lösungsanbieter ausgewählt, der das gesuchte KI-basierte System zur Qualitätskontrolle der Fensterglasscheiben einbauen kann.
Vorteile im Unternehmen durch den KI-Einsatz
- Automatisierte Zuordnung der Werkstücke zu Gut- und Schlechtteilen
- Konstantes Level der Qualitätskontrolle
- Lernendes System: Fähigkeit nach Anpassung auch neue Fehlerarten zu erkennen
- Möglichkeit, das KI-basierte System in eine automatisierte Fertigungszelle zu integrieren
Änderungen im Betrieb durch den KI-Einsatz
- Entlastung des Anwenders (kein massenhaftes händisches Erkennen der Fehler benötigt) erhöht Arbeitszufriedenheit
- Beschleunigung des Prozesses durch automatisierte Zuordnung von Gut- und Schlechtteilen
Herausforderungen
- Zum Training des KI-Modells werden zahlreiche Aufnahmen der zu detektierenden Fehlerarten benötigt
- Es muss für den Anwendungsfall geeignete Technologie zur Aufnahme ausgewählt werden
- Das KI-Modell muss regelmäßig evaluiert und angepasst werden
Wie wurde im Unternehmen Akzeptanz für den KI-Einsatz geschaffen?
Es ist wichtig, die Mitarbeitenden an der entsprechenden Fertigungszelle frühzeitig über das Vorhaben der Einführung der KI-basierten Lösung zu informieren und deren Vorteile für die Mitarbeitenden aufzuzeigen. Dabei müssen Rückfragen klar beantwortet werden.
Quellenverzeichnis
1. Helmut Meeth Webseite (2022). Über uns.
2. Mittelstand-Digital Zentrum Kaiserslautern (2022). Mit Künstlicher Intelligenz zu höherer Qualität.
Dieser Beitrag wurde von Manuel A. Heid verfasst. Er ist Researcher am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) und hat sich im Projekt Mittelstand-Digitalzentrum mit der Einführung KI-basierter Lösungen in Unternehmen beschäftigt sowie KMU auf dem Weg zum Einsatz dieser Lösungen im Bereich der optischen Qualitätskontrolle unterstützt.
