Opti­mier­te End­kon­trol­le in der Seri­en­pro­duk­ti­on von Airbag-Generatoren

Für die opti­sche End­kon­trol­le von Air­bag-Gene­ra­to­ren hat das Fraun­ho­fer IGD die Soft­ware AEOLIA ent­wi­ckelt, die bei der Qua­li­täts­si­che­rung Zeit und Kos­ten spart und Mit­ar­bei­ter ent­las­tet. Sie kommt im meck­len­bur­gi­schen Laage bei der ZF Air­bag Ger­ma­ny GmbH zum Ein­satz und wird der­zeit welt­weit auf wei­te­re Stand­or­te ausgeweitet.
Deut­lich mehr als 100.000 Air­bag-Gas­ge­ne­ra­to­ren ver­las­sen täg­lich das Werk der ZF Air­bag Ger­ma­ny GmbH in Meck­len­burg-Vor­pom­mern und tre­ten ihre welt­wei­te Rei­se zu den Kun­den an. Als sicher­heits­re­le­van­tes Bau­teil unter­lie­gen die Gene­ra­to­ren stren­gen Qua­li­täts­kon­trol­len. Die visu­el­le End­kon­trol­le im Werk bestand bis­lang aus dem Zusam­men­spiel kon­ven­tio­nel­ler Bild­ver­ar­bei­tungs­ver­fah­ren und der u.U. manu­el­len Kon­trol­le durch das Produktionspersonal.
Abwei­chun­gen vom Soll-Zustand wie klei­ne Beschä­di­gun­gen oder Fremd­kör­per, die die Funk­ti­on des Air­bags beein­träch­ti­gen, wur­den vom Sys­tem gemel­det und die Bil­der dar­auf­hin kon­trol­liert. Bei Bestä­ti­gung des Man­gel­ver­dachts such­ten die Mit­ar­bei­ter das defek­te Teil her­aus und prüf­ten es hän­disch. Bei mehr als zehn Fer­ti­gungs­li­ni­en, die alle vier Sekun­den einen fer­ti­gen Gene­ra­tor pro­du­zie­ren, stellt dies einen enor­men Auf­wand und eine gro­ße Belas­tung an die Mit­ar­bei­ten­den dar. Zeit­ver­zö­ge­run­gen im Ablauf und Nach­kon­trol­len kos­ten Zeit und Geld.
Im Rah­men einer Auf­trags­for­schung erstell­te das Fraun­ho­fer-Insti­tut für Gra­phi­sche Daten­ver­ar­bei­tung IGD in Ros­tock zunächst eine Mach­bar­keits­stu­die und prä­sen­tier­te Mög­lich­kei­ten für die Umset­zung einer opti­mier­ten End­kon­trol­le. Der neue Lösungs­an­satz über­zeug­te die ZF Air­bag Ger­ma­ny GmbH und das For­scher­team mach­te sich an die Arbeit, eine Soft­ware für den pro­duk­ti­ven Ein­satz zu ent­wer­fen: AEOLIA – Auto­ma­tic End of Line Image Audit.

Opti­mier­te Qualitätssicherung

Es wird erwar­tet, dass die Soft­ware, die in die­ser Qua­li­täts­prü­fung zum Ein­satz kommt, mit einer 100-Pro­zent-Erken­nungs­ra­te arbei­tet, so dass kein defek­tes Bau­teil das Werk ver­lässt. Außer­dem muss die Pseu­d­ofeh­ler­ra­te, also falsch posi­ti­ve Feh­ler­mar­kie­run­gen der Bil­der, auf ein Mini­mum redu­ziert wer­den, da die Nach­kon­trol­le jedes mut­maß­lich defek­ten Bau­teils die Pro­duk­ti­on ver­lang­samt. Bei AEOLIA liegt die­se bei unter 0,1 Pro­zent. Ein wei­te­rer wich­ti­ger Aspekt: die Soft­ware muss in der Lage sein, in hoher Geschwin­dig­keit die Bil­der zu prü­fen – nahe­zu in Echtzeit.
Das ist die Grund­vor­aus­set­zung, damit sich die Qua­li­täts­si­che­rung in einem voll­au­to­ma­ti­sier­ten Ver­fah­ren rei­bungs­los in die Pro­duk­ti­ons­ab­läu­fe ein­fügt. Sobald die Fraun­ho­fer-Soft­ware ein mög­li­cher­wei­se defek­tes Teil iden­ti­fi­ziert, kom­mu­ni­ziert sie online mit der SPS-Ein­heit der Pro­duk­ti­ons­an­la­ge und das Teil wird nicht zum nächs­ten Ver­ar­bei­tungs­schritt, son­dern zur Nach­kon­trol­le sortiert.

„Wir arbei­ten per­ma­nent dar­an, dass unse­re Pro­duk­te das Werk im Top-Zustand ver­las­sen. Die mit künst­li­cher Intel­li­genz arbei­ten­de AEO­LIA-Soft­ware ist dabei ein wich­ti­ger Bau­stein in unse­rer Qualitätskontrolle.“
— Sven Wachs, Projektleiter

Intel­li­gen­te und fle­xi­ble Software

AEOLIA basiert auf einer spe­zi­el­len Vari­an­te eines Gaus­si­an-Mix­tu­re-Modells, also eines sta­tis­ti­schen Modells zur Wahr­schein­lich­keits­be­rech­nung. Die Soft­ware lernt, wel­che Schwan­kun­gen in der Erschei­nung eines Pro­duk­tes nor­mal sind und spürt gezielt Abwei­chun­gen auf und mar­kiert nur noch wirk­lich rele­van­te Tei­le für eine manu­el­le Nach­prü­fung. Die dafür not­wen­di­gen Tem­pla­tes wer­den mit Bild­da­ten kor­rek­ter Bil­der ange­lernt. Der Vor­teil: die Soft­ware kann unkom­pli­ziert auf neue Vari­an­ten ange­passt wer­den. Ändert sich eine oder kommt eine neue hin­zu, kön­nen die zustän­di­gen Tech­ni­ker die­se selbst­stän­dig anler­nen und verwalten.
Den­noch muss­ten sich die Mit­ar­bei­ten­den auf kei­nen voll­kom­men neu­en Pro­zess ein­stel­len: Eine Grund­vor­aus­set­zung der Auf­trags­ent­wick­lung war das naht­lo­se Ein­fü­gen in die vor­han­de­nen tech­ni­schen Abläu­fe an der Linie. Auch die Schnitt­stel­le für die Kom­mu­ni­ka­ti­on der Soft­ware mit der SPS-Ein­heit hat das Fraun­ho­fer IGD pro­gram­miert. Alle bis dato ver­wen­de­te Soft- und Hard­ware konn­te wei­ter­ver­wen­det wer­den, was die Akzep­tanz der neu­en Soft­ware­lö­sung posi­tiv beein­fluss­te: „Bei einem Vor-Ort-Ter­min kam ein Mit­ar­bei­ter aus der Pro­duk­ti­on zu uns, um uns für die hilf­rei­che Soft­ware zu dan­ken – das ist natür­lich das bes­te Lob, dass wir uns als Ent­wick­ler wün­schen kön­nen“, berich­tet Tom Krau­se, Pro­jekt­lei­ter am Fraun­ho­fer IGD.