Industrie 4.0: Berührungslose Gestenerkennung in der Stoßfängerfertigung

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Industrie 4.0 in der Automobilproduktion: Pilotprojekt zur berührungslosen Gestenerkennung in der Stoßfängerfertigung des BMW Group Werks Landshut: Beispiel für intelligente Interaktion von Mensch und Maschine.
Die vierte industrielle Revolution hat bei der BMW Group bereits begonnen. Ein Projekt in der Stoßfängerfertigung des Werks Landshut demonstriert, wie Virtualität und Realität im Produktionsalltag schon heute miteinander verschmolzen werden können. Mit einem berührungslosen System zur Gestenerkennung werden Stoßfänger nach dem Durchlaufen der Lackierstraßen einer effizienten, hoch zuverlässigen Qualitätskontrolle unterzogen – per Fingerzeig.

Innovation aus der Spielewelt

Automatische Gestenerkennung hat verschiedene Branchen wie etwa den Spielemarkt längst erobert: Mit Controllern in der Hand kegeln wir wie selbstverständlich im Wohnzimmer oder spielen virtuell Golf. Dass sich kamerabasierte Systeme zur Gestenerkennung nicht nur im Freizeitbereich, sondern auch in der Automobilfertigung sinnvoll einsetzen lassen, zeigt ein Pilotprojekt im BMW Group Werk Landshut. Hier wird das Prinzip der Gestenerkennung in der Stoßfängerfertigung genutzt. Ehe ein Stoßfänger montiert wird, prüfen die Mitarbeiter die Qualität der Bauteile. Um eine hundertprozentige Qualität zu erreichen, wird jede Abweichung vom Sollzustand in einem System erfasst und ausgewertet. Dazu mussten die Mitarbeiter das Ergebnis für jedes geprüfte Werkstück bislang an einem PC dokumentieren. Dies kostete wertvolle Zeit, insbesondere wenn der PC nicht direkt am Prüfplatz angebracht werden konnte und dadurch zusätzliche Laufwege anfielen. Traten gleichzeitig mehrere Fehler an unterschiedlichen Positionen auf, wurde die Dokumentation komplexer und die Mitarbeiter mussten sich mehr Details präzise merken.

Intelligente Interaktion von Mensch und Maschine.

In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut in Karlsruhe hat das BMW Group Werk Landshut an einer Lösung gearbeitet und ein Programm zur Erkennung und Auswertung von Gesten entwickelt. „Das System erkennt die Interaktion zwischen Mensch und Stoßfänger“, so die bei der BMW Group zuständige Projektkoordinatorin Ramona Tremmel. „Eine Wischgeste über das Bauteil markiert den Stoßfänger als qualitativ einwandfrei. Wenn ein Mitarbeiter hingegen mit dem Finger auf eine fehlerhafte Stelle auf dem Stoßfänger zeigt, registrieren Kameras diese Geste.“ Das Programm wertet sie aus und speichert die Buchung ab.

Gesteuert wird das Gestenerkennungssystem über je zwei 3D-Kameras, die über den Arbeitsplätzen angebracht sind. Darin sind Sensoren verbaut, die Infrarot-Licht durch einen Filter strahlen. So wird ein unsichtbares Netz aus Punkten mit festen Koordinaten in den Raum geworfen. Hierfür wurde das 3D-Modell eines Stoßfängers im System hinterlegt. „Zeigt der Mitarbeiter auf den Stoßfänger, verändern sich die Koordinaten bestimmter Punkte, weil die Hand sie reflektiert“, erklärt Tremmel. Das System speichert die Daten ab und wertet sie aus. Der Mitarbeiter muss zur Beurteilung der Stoßfänger seinen Arbeitsplatz nicht mehr verlassen. „Die dazu notwendige Sensorik wurde so installiert, dass sie den normalen Arbeitsablauf der Mitarbeiter nicht beeinträchtigt“, sagt Tremmel. Insbesondere ist es nicht notwendig, zusätzliche Geräte wie spezielle Brillen oder Mikrofone zu tragen. Das innovative System beschleunigt den Prüfprozess. Außerdem erfolgt die Eingabe punktgenau. Tremmel: „Die Mitarbeiter haben die neue Technik sehr positiv angenommen. Die Interaktion mit Gesten ist einfach und verständlich und kann intuitiv ohne Einlernzeit umgesetzt werden. Zusätzliche Laufwege fallen weg und der Mitarbeiter kann sich besser auf seine Arbeit konzentrieren.“ Die Pilotphase ist erfolgreich abgeschlossen. Derzeit wird das System für den Serieneinsatz vorbereitet.

Industrie 4.0 bei der BMW Group

Die BMW Group verfügt über ein hochmodernes Produktionsnetzwerk, das kontinuierlich weiterentwickelt wird. Einige Ansätze, die aktuell unter dem Begriff Industrie 4.0 in der Öffentlichkeit diskutiert werden, sind bei der BMW Group schon im Einsatz bzw. werden gerade ausgerollt. „Für die BMW Group sind die Mitarbeiter der Schlüssel für eine schlanke und auf den Kundennutzen ausgerichtete Produktion“, so Harald Krüger, Mitglied des Vorstands der BMW AG, Produktion. „Industrie 4.0 bedeutet für die BMW Group daher nicht eine menschenleere Produktion und auch nicht zwingend eine zunehmende Automatisierung. Es geht vielmehr darum, neue Technologien sinnvoll zu nutzen und zu vernetzen, um die Mitarbeiter in der Produktion und in den produktionsvorbereitenden Bereichen optimal zu unterstützen.“ So können mit intelligenten Mensch-Roboter-Systemen ergonomisch ungünstige Arbeitsvorgänge signifikant verbessert werden. Durch das Zusammenwachsen der digitalen und realen Welt ergeben sich neue Chancen, damit die Menschen effizienter im internationalen Produktionsnetzwerk der BMW Group zusammen arbeiten können. Durch mobile Assistenzsysteme lassen sich die Mitarbeiter in der Produktion zukünftig besser unterstützen. Im Mittelpunkt steht dabei für die BMW Group nicht das technisch Mögliche, sondern der konkrete produktionstechnische Nutzen der auch beim Endkunden ankommt.

BMW Group Werk Landshut

Im BMW Group Werk Landshut produzieren rund 3.500 Mitarbeiter Motor- und Fahrwerkskomponenten aus Leichtmetallguss, Kunststoffkomponenten für das Fahrzeugexterieur, Karosseriekomponenten aus Carbon, Cockpit- und Ausstattungsumfänge, elektrische Antriebssysteme, Sondermotoren sowie Gelenkwellen. Diese Komponenten werden weltweit an alle Fahrzeug- und Motorenwerke  der BMW Group geliefert. Als Innovations- und Produktionszentrum für die Zukunftstechnologien Leichtbau und Elektromobilität ist das BMW Group Werk Landshut frühzeitig in die Entwicklungsprozesse neuer Fahrzeuge eingebunden.

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