Assistenzsysteme

Unterstützung der manuellen Montage

Digitales Assistenzsystem. Die Industrie fordert zunehmend Prüftechnologien, die auch bei händisch gefertigten Zuliefer-Produkten deren korrekten Zustand lückenlos protokollieren. Mit dem One-Piece-Flow-Assistance-System (OAS) liefert Treston ein digitales Assistenzsystem, das Mitarbeiter bei der manuellen Montage anleitet und unterstützt, alle Schritte dokumentiert und die Arbeitsbelastung des Personals reduziert.

Je Arbeitsschritt führt der Tiefenbildsensor (grün angedeutet) eine Soll-Ist-Überprüfung durch und analysiert über den 2D-Marker am Handgelenk, ob die tatsächlich ausgeführte Greifbewegung korrekt oder nicht korrekt ist. © Fraunhofer IFF

Ziel des OAS ist es, Mitarbeiter bei der Durchführung manueller Montagetätigkeiten hinsichtlich Effizienz, Prozesssicherheit sowie bei der Fehlervermeidung zu unterstützen. Das System ist mit einer Bildverarbeitungseinheit ausgestattet. 2D-Marker, welche die Mitarbeiter wie eine Uhr am Handgelenk tragen, erkennen Greifbewegungen und vergleichen diese mit vordefinierten Sollprozessen. Dadurch verwandelt sich das System in eine intelligente Prüftechnologie, die Produktionskosten senkt, weil Fehler, Reklamationen und teure Nachproduktion auf ein Minimum reduziert werden. Entwickelt wurde das OAS in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung (IFF) in Magdeburg.

Klar strukturierte Prozesse
Durch das OAS wird die Montage zusätzlich verschlankt und schafft mit der Schritt-für-Schritt-Anleitung einen klar strukturierten Arbeitsprozess. Das kommt auch dem Mitarbeiter entgegen. Er wird in seiner Konzentrationsleistung massiv entlastet. In Zukunft sollen auch alle weiteren Treston-Arbeitstischlösungen – etwa Concept, LMT, WB, Towerline oder TP – optional mit dem OAS erweitert werden können und von dem stabilen, sicheren Prozess profitieren. Je nach Verwendungszweck passt sich die Lösung an verschiedene Montage-Anwendungen an, weil der Betreiber individuelle Arbeitsprozesse selbst definieren kann.

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Tiefenbildsensorik lokalisiert Greifbewegungen
Ein OAS-System besteht aus einer Assembly-Monitoring-Unit (AMU), zwei 2D-Markern mit den Abmaßen von je 4,5 mal 4,5 Zentimeter und einem Gewicht von je 30 Gramm, einem Touchscreen und einem Rechner. Die AMU wird zum Beispiel am Moduline-Aufbau oben senkrecht über der Arbeitsstation angebracht. Von dort analysiert und überwacht ein in der AMU verbauter Tiefenbildsensor die unter ihm stattfindenden Hand- und Greifbewegungen des Mitarbeiters. Diese Überwachung wird über die fortlaufende, bildbasierte Identifikation und Lokalisierung von 2D-Markern ermöglicht, welche der Mitarbeiter ähnlich einer Uhr an den Handgelenken trägt. Hier ist es möglich mit rechts, mit links oder mit beiden Händen zu greifen.

Der Tiefenbildsensor (links), der über der Arbeitsstation installiert wird, und die 2D-Marker für das Handgelenk sind Kernkomponenten, mit der das OAS eine handbasierte (Greif-)Analyse durchführt. © Fraunhofer IFF

Schritt-für-Schritt zum fertigen Produkt
Die Arbeitsschritte an den beiden Arbeitsstationen werden vordefiniert und in einer Datenbank abgelegt. Startet der Mitarbeiter an einer Arbeitsstation über den Touchscreen den Montageprozess, werden dort zu jedem Arbeitsschritt die einzelnen Arbeitsanweisungen angezeigt. Sobald das OAS einen Arbeitsschritt als „ok“ identifiziert, schließt es den Arbeitsschritt ab und ruft den nächsten Arbeitsschritt mit den dazugehörigen Arbeitsanweisungen auf. Wird der Arbeitsschritt – etwa aufgrund eines Greiffehlers – als „nicht ok“ deklariert, fordert das System den Mitarbeiter dazu auf, den Fehler zu korrigieren und den Arbeitsschritt zu wiederholen. Zusätzlich ist das System mit einer Dokumentationsfunktion ausgestattet, die nach jedem abgeschlossenen Arbeitsschritt ein Foto erstellt und ein nachhaltiges wie durchgängiges Qualitätsmanagement ermöglicht.

Um diese Prozessschritte durchführen zu können, muss das OAS eine fortwährende handbasierte Analyse ausführen. Sie vergleicht die Ist-Handbewegungen je Arbeitsschritt mit den vordefinierten Soll-Handbewegungen. Auf diesem Weg kann das OAS intelligente Schlussfolgerungen ziehen und Entscheidungen treffen, ob der Arbeitsschritt „ok“ oder „nicht ok“ ist. Zukünftig soll das OAS weitere Analyseebenen haben. Geplant sind eine bereichsbasierte sowie eine objektbasierte Analyse, die wiederum bestimmte Funktionen auslösen soll, sobald der 2D-Marker in bestimmte, im Vorfeld definierte Arbeitszonen eindringt. Auf diese Weise sollen weitere Dokumentations- und Messfunktionen initiiert und spezifische Anforderungen weiterer Branchen erschlossen werden.

Elektro-Montage, Versand und Logistik
OAS eignet sich für den Dauereinsatz in nicht-automatisierten, manuellen Montageprozessen, die sich durch kleine Auftragsvolumen und häufige Produktwechsel auszeichnen. Es passt gut zu Anwendungen in der Elektroindustrie, zu Packprozessen in Versand und Logistik sowie zur händischen Montage im Werkzeug- und Maschinenbau. Installation, anwendungsspezifische Anpassung und Prozess-Programmierung des Systems sind einfach und lassen sich ohne Schulung vornehmen; die Inbetriebnahme erfolge binnen weniger Stunden. pb

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