Quality Engineering 03.2020
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03.20<br />
Interview | Pr<br />
ofessor Heiko Wenzel-Schinzer zur Digitalisierung der Mess<br />
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Coronavirus – die Effekte auf das QM<br />
Neue Webinare<br />
Qualitätssicherung in der additiven Fertigung – statt<br />
unseres Events veranstalten wir am 1. und 2. Juli<br />
2020 dazu Webinare. Mehr dazu ab Seite 10<br />
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2 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
Ansichten ::<br />
Die Lehren aus<br />
der Krise<br />
Dies ist nun schon die zweite Ausgabe von <strong>Quality</strong><br />
<strong>Engineering</strong>, nach dem Ausbruch der Corona-Pandemie<br />
in Deutschland. Es scheint, als haben wir hierzulande<br />
die Ausbreitung des Virus in den Griff bekommen.<br />
Aber das Problem ist noch lange nicht beseitigt.<br />
Und viele Auswirkungen der Krise auf unser tägliches<br />
Leben werden jetzt erst deutlich.<br />
Daher haben wir in dieser Ausgabe die Folgen von<br />
Corona für das Qualitätsmanagement in den Fokus<br />
genommen. So beschäftigt sich die Titelgeschichte<br />
(Seite 22) damit, dass viele Unternehmen ihre<br />
Fertigung umgestellt haben und nun Medizinprodukte<br />
herstellen. Das ist aber in einer so stark regulierten<br />
Wir erklären, wie sich<br />
Resilienz erzeugen<br />
lässt<br />
Markus Strehlitz, Redaktion<br />
qe.redaktion@konradin.de<br />
Branche wie der Medizintechnik eine große Heraus -<br />
forderung für das Qualitätsmanagement.<br />
Ein weiterer Artikel beschäftigt sich mit dem Risikomanagement<br />
(Seite 26), das im Qualitätsmanagement ein<br />
besonders starke Rolle spielt. In dem Beitrag wollen wir<br />
zeigen, was ein funktionierendes Risikomanagement<br />
benötigt. Und wir erklären, wie sich Resilienz erzeugen<br />
lässt, damit ein Unternehmen für die nächste Krise<br />
gewappnet ist.<br />
Unsere Reaktion auf die Krise und den dadurch be -<br />
dingten Ausfall der Messe Control war, Webinare zu<br />
veranstalten, in denen die Branche Produktneuheiten<br />
und Trends vorstellen konnte. Das Ergebnis war<br />
eindeutig: Das Interesse an den Online-Foren war groß,<br />
die Präsentationen und Diskussionen sehr spannend.<br />
Einen Nachbericht können Sie auf Seite 12 lesen.<br />
Das alles zeigt: Man ist Krisen nicht hoffnungslos<br />
ausgeliefert. Es gibt immer Möglichkeiten zu reagieren<br />
und neue Chancen, die sich auftun.<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 3
:: Inhalt<br />
▶ Wenn Unternehmen plötzlich<br />
Medizinprodukte herstellen,<br />
erfordert das starke Maßnahmen<br />
im Qualitätsmanagement<br />
▼ Ein Autozulieferer setzt auf<br />
Kraft-Weg-Überwachung – schnelle<br />
Taktzeit und Messmittelfähigkeitsprüfung<br />
inklusive<br />
36<br />
22<br />
Management<br />
06 Interview<br />
Wenzels Digital-Chef erklärt, wieso die<br />
Branche Google und Co. fürchten muss<br />
10 QS in der additiven Fertigung<br />
Das Fachforum im Juli<br />
findet virtuell statt<br />
12 Nachbericht: Webinare statt Control<br />
Experten sprechen über die Trends wie<br />
Usability und Machine Learning<br />
16 FMEA<br />
Webbasierte Software<br />
verhindert Datensilos<br />
18 Personal & Karriere<br />
Können Webkonferenzen das<br />
Bewerbungsgespräch vor Ort ersetzen?<br />
19 Alles was Recht ist<br />
Wiederanlauf der Produktion muss<br />
vom QM sorgsam begleitet werden<br />
20 Künstliche Intelligenz<br />
Daten lassen sich<br />
vorausschauend korrigieren<br />
Im Fokus:<br />
Corona-Virus und<br />
die Effekte<br />
22 Umstellung auf Medizinprodukte<br />
Qualitätsmanagement bleibt<br />
die große Hürde<br />
26 Risikomanagement<br />
Offenheit und Agilität<br />
sorgen für Resilienz<br />
29 Eine Redaktion – zwei Meinungen<br />
Persönliche Berichte aus dem Alltag<br />
mit Videokonferenzen<br />
30 Remote Audits<br />
Deutsche Akkreditierungsstelle<br />
gibt grünes Licht für<br />
Fernbegutachtungen<br />
Automobil<br />
34 Automatische Werkstückeinrichtung<br />
Forstmaschinenhersteller verkürzt<br />
Rüstzeiten um 75 %<br />
36 Elektronikfertigung<br />
Integrierte Prozessüberwachung für<br />
E-Mobilität im Sekundentakt<br />
38 Smarte Produktion<br />
BMW setzt im Münchner Werk<br />
auf Künstliche Intelligenz und<br />
schlaue Datenanalyse<br />
Technik<br />
41 Bildverarbeitung<br />
Das Einsatzspektrum reicht vom<br />
Assistenzsystem bis zur<br />
Industrie-4.0-Lösung<br />
44 3D-Druck<br />
Mikroprüfmaschinen sichern<br />
Qualität winziger Bauteile<br />
46 Chemieindustrie<br />
Klimaprüfschränke- und kammern<br />
schaffen perfekte Bedingungen für<br />
die Entwicklung von Rezepturen<br />
4 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
:: Management<br />
Wenzel-Schinzer geht<br />
davon aus, dass die Messtechnik<br />
künftig wichtiger<br />
wird. Und er befürwortet<br />
die Digitalisierung. Aber<br />
die Entwicklung brauche<br />
noch Zeit, so der Chief<br />
Digital Officer von Wenzel<br />
Bild: Ulrich Pfeiffer<br />
Interview mit Professor Heiko Wenzel-Schinzer<br />
„Das Spiel ist noch nicht entschieden“<br />
Die Messtechnik digitalisiert sich, wie das Beispiel Wenzel zeigt. Professor Heiko Wenzel-Schinzer<br />
erklärt, warum die Entwicklung nicht nur Vorteile hat, welche Hürden der Standardisierung im<br />
Weg stehen und was das alles mit Google und SAP zu tun hat.<br />
Der Autor<br />
Markus Strehlitz<br />
Redaktion<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong><br />
:: Herr Professor Wenzel-Schinzer, Sie<br />
bekleiden bei Wenzel die Position des Chief<br />
Digital Officers. Außerdem hat ihr Unternehmen<br />
gerade eine virtuelle Messe veranstaltet,<br />
ist auf Social Media sehr aktiv und<br />
nimmt in der Produktentwicklung die<br />
Software verstärkt in den Fokus. Man hat<br />
den Eindruck, dass Wenzel das Thema<br />
Digitalisierung auf breiter Basis angeht.<br />
War das eine strategische Entscheidung?<br />
Professor Heiko Wenzel-Schinzer: Die gesamte<br />
Messtechnik hat sich in den vergangenen<br />
Jahren digitalisiert, weil die Software<br />
immer wichtiger wurde. Das hat bei Wenzel<br />
schon immer stattgefunden. Wir haben es<br />
nur nicht so genannt. Doch das wurde nun<br />
professionalisiert. Die Leute mussten erst<br />
verstehen, dass Software genauso wichtig<br />
ist wie Hardware. Schließlich sind wir<br />
Maschinenbauer, wir kommen also von der<br />
6 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
„Unsere Lösungen werden bei jedem<br />
Kunden quasi neu erfunden.<br />
Der Integrationsaufwand ist extrem hoch.“<br />
Professor Heiko Wenzel-Schinzer<br />
Mechanik. Das war ein Umdenkprozess, den<br />
wir von oben begleiten wollten. Unsere<br />
Mitarbeiter sollen sich auch trauen, selbst<br />
Digitalisierungsideen einzubringen. Daher<br />
war es wichtig, den Titel des Chief Digital<br />
Officers einzuführen. Grundsätzlich steht<br />
unsere Digitalisierungsstrategie auf drei<br />
Säulen.<br />
:: Welche sind das?<br />
Wenzel-Schinzer: Zum einen haben wir in<br />
unsere Software-Entwicklung, die vor allem<br />
in der Schweiz stattfindet, viel Geld investiert.<br />
Dann haben wir auch unsere Produktion<br />
digitalisiert. Wir fertigen ja sehr stark<br />
kundenspezifisch. Wenn dies vor allem papierbasiert<br />
geschieht, besteht die Gefahr,<br />
die Übersicht zu verlieren. Daher gibt es in<br />
der Produktion von Wenzel sehr viele digitalisierte<br />
Arbeitsplätze. Die Verwendung von<br />
Papier wurde stark reduziert. Die dritte Säule<br />
ist das ganze Thema Online-Marketing<br />
und Social Media. Die virtuelle Messe beispielsweise,<br />
die wir statt der Control veranstaltet<br />
haben, war ein großer Erfolg – mit<br />
vielen internationalen Teilnehmern.<br />
:: Sie sagen, dass sich die gesamte<br />
Messtechnik digitalisiert. Wie groß ist die<br />
Herausforderung, dies umzusetzen?<br />
Wenzel-Schinzer: Die Digitalisierung lässt<br />
sich nicht umkehren. Sie ist aber im Detail<br />
viel aufwändiger als man denkt. Wenn wir<br />
etwa als mittelständischer Anbieter ein Digitalisierungsprojekt<br />
mit einem großen<br />
Kunden machen, dann hat dieser stets sehr<br />
individuelle Ansätze. Es gibt noch keine digitalen<br />
Standards. Unsere Lösungen werden<br />
also bei jedem Kunden quasi neu erfunden.<br />
Der Integrationsaufwand ist extrem hoch.<br />
Man kann die Situation mit der in der klassischen<br />
IT in der Zeit vor SAP vergleichen. Das<br />
wird sich in den kommenden zehn Jahren<br />
noch deutlich verändern müssen.<br />
:: Es fehlt also an Standards für die Verknüpfung<br />
von Maschinen unterschiedlicher<br />
Hersteller. Aber genau dies ist doch das Ziel,<br />
das man mit OPC UA erreichen möchte.<br />
Wenzel-Schinzer: Genau. Dazu gibt es auch<br />
eine Initiative des VDMA, an der wir mitwirken.<br />
Insgesamt beteiligen sich zehn Firmen,<br />
von denen alle gewillt sind, miteinander zu<br />
arbeiten. Aber wir versuchen dort schon seit<br />
drei Monaten die Use Cases zu bestimmen,<br />
die mal standardisiert werden sollen. Und<br />
zu Beginn kamen wir auf sehr sehr viele Use<br />
Cases. Nun wird versucht, dies zu reduzieren<br />
und einen gemeinsamen Nenner zu finden.<br />
Aber das ist nicht einfach. Jeder Anbieter<br />
hat seine eigenen Vorstellungen.<br />
:: Sie haben schon die IT-Branche erwähnt.<br />
Glauben Sie, dass es auch in der Messtechnik<br />
ähnlich laufen könnte und ein großer<br />
Anbieter irgendwann seinen eigenen<br />
Standard durchdrückt?<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 7
:: Management<br />
Wenzel-Schinzer: Ich will es nicht ausschließen.<br />
Aber wenn das passiert, dann wird es<br />
keiner der Messtechnikhersteller sein. Dann<br />
kommt ein Anbieter wie Google und räumt<br />
den Laden neu auf. Das hoffe ich zwar nicht.<br />
Aber wenn wir als Messtechnikhersteller keine<br />
Einigung finden, dann wird es passieren.<br />
:: Es könnte passieren, weil die Menge an<br />
Daten in der Messtechnik extrem zunimmt.<br />
Und daraus Erkenntnisse zu gewinnen,<br />
ist die große Herausforderung.<br />
Wenzel-Schinzer: In der Fertigungs-IT-Welt<br />
hat sich bisher noch nicht der eine beherrschende<br />
Player herausgestellt. Wir merken,<br />
dass die großen Bearbeitungsmaschinenhersteller<br />
wie Mazak oder DMG viel mehr<br />
mit uns reden wollen als früher, weil sie alle<br />
eine Verbundlösung brauchen. Aber es gibt<br />
nicht wie im IT-Bereich einen dominanten<br />
Anbieter wie etwa SAP oder Microsoft.<br />
:: Anbieter wie SAP, IBM oder Google haben<br />
viel Erfahrung mit der Analyse von Daten –<br />
und mit der Integration von IT.<br />
Genau diese Kompetenzen sind jetzt<br />
auch in der Messtechnik gefragt.<br />
Wenzel-Schinzer: Vor kurzem habe ich noch<br />
gesagt: Das Know-how kann nur von uns<br />
kommen. Kein Standardisierer ist dazu in<br />
der Lage. Aber mittlerweile bin ich der Meinung,<br />
wenn wir uns nicht beeilen, dann<br />
macht es jemand von außen. Denn die großen<br />
Top-100-Konzerne, die zu unseren Kunden<br />
zählen, arbeiten in der IT ohnehin schon<br />
mit Amazon Webservices oder Microsoft.<br />
Zur Person<br />
Prof. Dr. Heiko Wenzel-Schinzer ist Geschäftsführer<br />
und Chief Digital Officer der Wenzel Group.<br />
Er hält außerdem eine Professur an der Hochschule<br />
Merseburg für ABWL, Prozessmanagement und<br />
Business Consulting. Dort lehrt und forscht er im<br />
Bereich der Optimierung und Digitalisierung der<br />
betrieblichen Prozesse.<br />
Trotz Künstlicher Intelligenz kann auch künftig in der Fabrik auf die Messtechnikexpertise<br />
von Menschen nicht verzichtet werden, so die Einstellung des Wenzel-Managers<br />
Bild: Ulrich Pfeiffer<br />
:: Inwiefern gibt es bei den Anwendern<br />
schon den konkreten Wunsch zu digitali -<br />
sieren?<br />
Wenzel-Schinzer: Es findet gerade ein<br />
großer Wandel statt bei den Anwendern,<br />
die mit unseren Technologien arbeiten. Der<br />
Messtechniker im Messraum hatte klar umrissene<br />
Aufgaben. Wenn jetzt aber die Messtechnik<br />
an oder in die Linie auf den Shop -<br />
floor wandert, dann nutzt der Werker dort<br />
viele verschiedene Maschinen – zum Beispiel<br />
mal ein Messgerät oder mal eine Bearbeitungsmaschine.<br />
Diese Anwender möchten<br />
am liebsten nur noch einen Start-Stop-<br />
Button drücken. Das Messgerät soll messen<br />
und dem Nutzer sagen, ob ein Teil i.O. oder<br />
n.i.O. ist. Und Künstliche Intelligenz soll<br />
dann auswerten, wo der Fehler liegt. Das ist<br />
herausfordernd. Denn wir müssen jetzt Systeme<br />
bauen, die jeder bedienen kann. Aber<br />
trotzdem soll ein wertvolleres Ergebnis herauskommen<br />
als vorher. Und es wird noch<br />
viel anspruchsvoller werden.<br />
:: Was meinen Sie damit?<br />
Wenzel-Schinzer: Bei vielen unserer Projekte<br />
geht es darum, dass unsere Messtechnik<br />
die Abweichung zwischen Ist und Soll analysiert.<br />
Wenn die Messtechnik aber mit den<br />
Bearbeitungsmaschinn integriert im Verbund<br />
arbeitet – wer berechnet dann die Korrekturwerte<br />
für die Bearbeitungsmaschine?<br />
Manche Kunden erwarten, dass unsere Software<br />
dies tut. Das halte ich für schwierig.<br />
Ich finde es aber auch problematisch, wenn<br />
es die Bearbeitungsmaschine macht. Wenn<br />
die Maschinen das übernehmen sollen –<br />
und das werden sie mithilfe von Künstlicher<br />
Intelligenz künftig tun – dann stellt sich die<br />
Frage, wer im Unternehmen prüfen soll, ob<br />
alles in die richtige Richtung läuft. Der<br />
Mensch nimmt nach wie vor eine wichtige<br />
Rolle ein.<br />
:: Der Anwender gibt die Kontrolle ein<br />
Stück weit ab und lagert diese auf die<br />
Maschine aus.<br />
Wenzel-Schinzer: Der Messraum wird häufig<br />
vor allem als Kostenfaktor gesehen. Die<br />
Messraumkompetenz hat im Moment<br />
kaum eine Lobby. Und wenn die Losgrößen<br />
kleiner werden, dann hilft es nicht, wenn Ihnen<br />
der Messtechniker später erklärt, warum<br />
die Charge fehlerhaft war. Denn die ist<br />
dann schon verbaut. Aber auf dem Shop -<br />
floor kann der Anwender gar nicht über die<br />
gleiche Kompetenz verfügen wie der Messtechniker<br />
im Messraum.<br />
8 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
:: Aber wenn die Software immer mehr<br />
für den Menschen erledigen soll, kann es<br />
ja nur mithilfe von Künstlicher Intelligenz<br />
beziehungsweise Machine Learning<br />
funktionieren.<br />
Wenzel-Schinzer: Ja, richtig. Ich bin auch gar<br />
nicht gegen diese Entwicklung – im Gegenteil.<br />
Ich befürworte die Digitalisierung ja.<br />
Aber uns muss klar sein, dass die Entwicklung<br />
noch Zeit braucht. Das Spiel ist noch<br />
nicht entschieden. Daher kann es auch sein,<br />
dass für die Datenverarbeitung noch neue<br />
Player im Markt auftauchen werden.<br />
:: Sie haben gesagt, dass Qualitätssicherung<br />
und Messtechnik in der digitalen Fabrik<br />
wahrscheinlich noch wichtiger werden.<br />
Warum?<br />
Wenzel-Schinzer: Die Verantwortung, die<br />
wir bekommen, rückt deutlich näher an den<br />
Ursprung des Produktes. Früher hat man eine<br />
1000er Losgröße gefertigt und hat daraus<br />
eine Stichprobe gezogen. Dann hat die<br />
Messtechnik gesagt: Das Teil ist an dieser<br />
oder jener Stelle nicht in Ordnung. Anschließend<br />
wurde nachjustiert. Bei kleineren Losgrößen<br />
soll jedoch kein Stück die Fabrik verlassen,<br />
das schlecht ist. Also muss die Messtechnik<br />
nach vorne wandern und gewinnt<br />
an Bedeutung. Die Messtechnik wird wichtiger,<br />
weil wir immer weniger die Chance haben,<br />
uns im Nachhinein zu korrigieren. Ein<br />
gutes Beispiel dafür ist die additive Fertigung.<br />
Jedes Teil ist hier ein Unikat. Die Crux<br />
ist nun, dass dies am besten auch noch ohne<br />
den Menschen sichergestellt werden soll.<br />
Das wird eine große Herausforderung.<br />
:: Apropos additive Fertigung. Manche<br />
Experten gehen davon aus, dass durch<br />
die Coronavirus-Krise die Bedeutung des<br />
3D-Drucks steigt. Mit der Technologie<br />
könnte man, mehr vor Ort zu fertigen und<br />
weniger abhängig von Lieferketten werden.<br />
Wenzel-Schinzer: Das kann sein. Wenn wir<br />
im Moment über Projekte reden, dann geht<br />
es in vielen davon über die additive Fertigung.<br />
Viele Unternehmen haben jetzt diesen<br />
Impuls bekommen und beschäftigen<br />
sich stärker mit diesen Verfahren. Auch die<br />
großen Hersteller von Produktionsanlagen<br />
haben jetzt eigene Maschinen für die additive<br />
Fertigung im Portfolio. Und dafür ist<br />
dann die Computertomografie die perfekte<br />
Messtechnik. Diese Nachfrage spüren wir<br />
auch.<br />
:: Wenzel setzt also weiter stark auf die<br />
Computertomografie?<br />
Wenzel-Schinzer: Wir sehen den CT-Trend.<br />
Daher haben wir ein neues CT für die Mittelklasse<br />
entwickelt, das wir auf unserer virtuellen<br />
Messe vorgestellt haben. Von der Röhrenstärke<br />
passt es für die additive Fertigung.<br />
Mit diesem lässt sich auch Leichtmetall<br />
durchleuchten. Außerdem investieren wir<br />
sehr viel in die Bedienungsumgebung, also<br />
in die Software. Wir wollen die CT von dem<br />
Expertennimbus befreien und dafür sorgen,<br />
dass auch Nichtexperten die Technik sicher<br />
bedienen können.<br />
:: Was steht außerdem auf der Rodmap<br />
bei Wenzel?<br />
Wenzel-Schinzer: Wir sehen auch den Trend<br />
zu Nearline beziehungsweise Inline. Daher<br />
haben wir unsere Shopfloor-Familie jetzt<br />
abgerundet und eine große Maschine für<br />
den Einsatz in der Linie herausgebracht.<br />
Daneben setzen wir auf die Multisensorik.<br />
Unternehmen wollen sich nicht fünf<br />
Maschinen für fünf verschiedene Anwendungen<br />
in ihr Werk stellen. Stattdessen<br />
möchten sie mit einer Maschine taktil, optisch<br />
und auch Rauheit messen. Daher<br />
haben wir ein paar neue optische Sensoren<br />
vorgestellt – unter anderem einen optischen<br />
Sensor für die Rauheitsmessung. Wir<br />
gehen das Thema Multisensorik aber anders<br />
an als die Konkurrenz. Wir arbeiten mit<br />
einem Maschinenbett. Und auf diesem<br />
lassen sich verschiedene Anwendungen<br />
fahren. Daneben stehen auch die Vernetzung<br />
und die Integration unserer Technologien<br />
weiter auf der Roadmap.<br />
:: Was denken Sie: Könnte der Trend zur<br />
Vernetzung und zur Integration für eine<br />
weitere Konsolidierung im Markt sorgen?<br />
Unternehmen könnten verstärkt auf große<br />
Anbieter setzen, um Lösungen aus einer<br />
Hand zu kaufen, die dann auch miteinander<br />
verknüpft sind.<br />
Wenzel-Schinzer: Wenzel investiert sehr<br />
stark in diese Themen. Wir beschäftigen<br />
mittlerweile viel mehr Software- als Hardware-Entwickler.<br />
Von unseren 600 Mitarbeitern<br />
sind mehr als 50 in der Software-Entwicklung<br />
tätig. Kleinere Anbieter als wir<br />
werden dazu kaum in der Lage sein. Das<br />
heißt, diese müssen mit Partnerlösungen<br />
arbeiten oder sich einem anderen Hersteller<br />
anschließen. Und die Kunden sagen sich<br />
möglicherweise: Bevor ich mich auf jemanden<br />
einlasse, der es auf die Dauer nicht<br />
durchhält, gehe ich lieber zu einem der größeren<br />
Anbieter. Daher glaube ich, dass es eine<br />
weitere Konsolidierung geben wird. ■<br />
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<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 9
:: Management<br />
Die additive Fertigung hat sich entwickelt, die Qualitätssicherung gewinnt daher an<br />
Bedeutung Bild: Andrey Amyagov/stock.adobe.com<br />
Qualitätssicherung in der additiven Fertigung<br />
Online-Foren zum 3D-Druck<br />
Der 3D-Druck stellt die Qualitätskontrolle vor Herausforderungen. Daran ändert auch das Coronavirus<br />
nichts. Daher findet das Forum „QS in der additiven Fertigung“ nun virtuell statt. In drei<br />
Webinaren am 1. und 2. Juli werden Experten aus Industrie und Forschung über Lösungen und<br />
Praxiserfahrungen rund um die Qualitätssicherung von additiv hergestellten Bauteilen sprechen.<br />
Der Autor<br />
Markus Strehlitz<br />
Redaktion<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong><br />
Die additive Fertigung hat sich entwickelt.<br />
Während in der Vergangenheit vor allem<br />
Prototypen hergestellt wurden, geht es nun<br />
auch um die Produktion von Bauteilen, die<br />
tatsächlich im Einsatz sein. Somit gewinnt<br />
auch die Qualitätssicherung an Bedeutung.<br />
Grund genug für der Redaktion von <strong>Quality</strong><br />
<strong>Engineering</strong>, sich nun bereits zum dritten<br />
Mal diesem Thema in einer eigenen Veranstaltung<br />
zu widmen. Im Gegensatz zu<br />
den ersten beiden Malen wird das Forum<br />
„Qualitätssicherung in der additiven Fertigung“<br />
aufgrund der Coronavirus-Pandemie<br />
dieses Jahr allerdings nicht als Präsenzveranstaltung<br />
am Fraunhofer Institut für Produktionstechnik<br />
und Automatisierung (IPA)<br />
stattfinden.<br />
Stattdessen werden am 1. und 2. Juli Experten<br />
aus Industrie und Forschung in drei<br />
Webinaren über die Herausforderungen<br />
und technischen Möglichkeiten sprechen,<br />
die es rund um die Qualitätskontrolle von<br />
additiv hergestellten Bauteilen gibt.<br />
Die Themen der ursprünglichen Präsenzveranstaltung<br />
werden aber für die Online-<br />
Variante übernommen. So beschäftigt sich<br />
ein Webinar mit der Inline-Messtechnik: Die<br />
Qualität von additiv gefertigten Bauteilen<br />
wird heute in der Regel nach der Produktion<br />
überprüft. Doch ebenso wie in anderen Fertigungsbereichen<br />
wird es künftig auch möglich<br />
sein, die erforderlichen Parameter inline<br />
zu überprüfen – also bereits während des<br />
Druckvorgangs.<br />
Bauteil und Prozessparameter im Blick<br />
Dafür kann zum Beispiel Computertomografie<br />
(CT) in die Linie eingebunden werden.<br />
„Wir arbeiten bereits mit Inline-CT-Anlagen.<br />
Und ich kann mir vorstellen, dass wir das<br />
auch auf die additive Fertigung ausweiten<br />
werden“, berichtete etwa Anian Gögelein,<br />
Verfahrenspezialist Optische Tomografie bei<br />
MTU Aero Engines, auf einem Roundtable<br />
zur additiven Fertigung, den <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong><br />
im vergangenen Jahr veranstaltete.<br />
Außerdem geht es für gute Ergebnisse<br />
verstärkt darum, die Prozessparameter der<br />
Maschinen im Blick zu haben. Dafür stehen<br />
10 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
Monitoring-Tools zur Verfügung beziehungsweise<br />
befinden sich in der Entwicklung.<br />
Kunststoffverarbeiter Hachtel arbeitet<br />
beim 3D-Druck bereits mit Inline-Prozessüberwachungs-Tools.<br />
„Damit wird der Prozess<br />
geprüft, aber auch nahe stehende Parameter<br />
wie zum Beispiel die Temperatur“,<br />
sagte Yasin Gönenc, Bereichsleiter Additive<br />
und CT-Technologien bei Hachtel auf dem<br />
Roundtable. „Bei einem Kunststoffdrucker<br />
sind wir gerade in der Entwicklung, einen<br />
Prozess zu schaffen“, so Gönenc weiter.<br />
Zu den Themen, die in dem Webinar zur<br />
Inline-Messtechnik behandelt werden sollen,<br />
zählen unter anderem:<br />
• Inline-Analyse im durchgängigen Qualitätssicherungsprozess<br />
für Pulverbettverfahren<br />
• In-situ-Prozessüberwachung in der additiven<br />
Fertigung von Metallen<br />
Serienfertigung braucht Automatisierung<br />
In einem zweiten Webinar wird die automatisierte<br />
Qualitätssicherung im Mittelpunkt<br />
stehen. Denn die effiziente Serienfertigung<br />
im 3-Druck funktioniert auf Dauer nur,<br />
wenn die Prozesse hochgradig automatisiert<br />
werden. In dem Online-Forum soll daher<br />
gezeigt werden, mit welchen Lösungen<br />
sich dies heute realisieren lässt.<br />
Zu den geplanten Vorträgen gehören unter<br />
anderem:<br />
• Praxisbericht der Firma Cirp: Durch permanente<br />
Überwachung von Einflussgrößen<br />
zur robusten additiven Kleinserienfertigung<br />
von Kunststoffteile<br />
• Automatisierte Qualitätssicherung entlang<br />
der Prozesskette – vom Pulver bis<br />
zum Bauteil<br />
• Qualitätssicherung und Typenerkennung<br />
durch optische Messtechnik<br />
Das dritte Webinar wird sich mit Künstlicher<br />
Intelligenz (KI) beziehungsweise Machine<br />
Learning beschäftigen. Lösungen auf Basis<br />
von KI erleichtern Anwendern schon jetzt<br />
die Arbeit in verschiedensten Bereichen.<br />
Auch bei der Qualitätskontrolle in der additiven<br />
Fertigung werden entsprechende<br />
Systeme bestimmte Aufgaben übernehmen.<br />
Dazu gehören zum Beispiel die Entwicklung<br />
und Verbesserung von Prozessen<br />
und die automatisierte Detektion und Bewertung<br />
von Prozessauffälligkeiten.<br />
„Das Hauptpotenzial für Machine Learning<br />
sehe ich in der Kombination der Einflussgrößen<br />
auf den Prozess und der Qualität,<br />
die dann am Ende tatsächlich heraus-<br />
kommt“, sagte etwa Ira Effenberger, Gruppenleiterin<br />
am Fraunhofer IPA, während des<br />
Roundtables zur QS in der additiven Fertigung.<br />
„Ich sehe große Möglichkeiten, additive<br />
Fertigungsprozesse mithilfe von Machine<br />
Learning zu optimieren und somit langfristig<br />
eine reproduzierbare Bauteilqualität zu<br />
erreichen.“<br />
Im Online-Forum werden die Experten<br />
Antworten auf folgende Fragen geben: Welche<br />
Möglichkeiten bieten KI-Systeme schon<br />
jetzt? Was können wir von der weiteren Entwicklung<br />
der KI-Technologien erwarten?<br />
Was sind die Herausforderungen? Wie verlässlich<br />
ist die KI in der Qualitätskontrolle?<br />
Ein Auszug der geplanten Vorträge:<br />
• Maschinelles Lernen bei der optischen<br />
Qualitätskontrolle von additiven Fertigungsverfahren<br />
• KI in der additiven Fertigung: Defekterkennung,<br />
Qualitätsprognose und Parameteroptimierung<br />
Es fehlt an Normen<br />
Ein weiteres wichtiges Thema für die additive<br />
Fertigung sind Richtlinien und Normen.<br />
Hier steht die Entwicklung im 3D-Druck<br />
noch am Anfang. Jeder Anwender ist quasi<br />
noch ein Pionier, lautete etwa eine der Botschaften<br />
des Experten-Roundtables.<br />
In den Webinar wird daher auch der Fragen<br />
nachgegangen, welche Normen schon<br />
vorhanden sind und an welchen Stellen es<br />
noch Nachholbedarf gibt. Dabei wird auch<br />
die DIN SPEC 17071 ein Thema sein. Konkret<br />
wird es um die Fragen gehen: Dienstleister<br />
mit Zertifizierung nach DIN SPEC 17071 –<br />
was heißt das, was bringt das?<br />
■<br />
Die Webinare im Überblick<br />
:: Mittwoch, 01.07. – 14 Uhr bis 15.30 Uhr.<br />
Inline-Messtechnik<br />
:: Donnerstag, 02.07. – 10 Uhr bis 11.30 Uhr.<br />
Automatisierte Qualitätssicherung<br />
:: Donnerstag, 02.07. – 14 Uhr bis 15.30 Uhr.<br />
Machine Learning/Künstliche Intelligenz<br />
Weitere Informationen zu den Webinaren sowie die<br />
Möglichkeit zur Anmeldung finden<br />
Sie unter:<br />
www.qe-online.de/webinarreiheadditive-verfahren<br />
Die Software<br />
für Prozessund<br />
Qualitätsmanagement<br />
Prozesse<br />
Berichte<br />
Datenschutz<br />
LDAP<br />
Mehrsprachigkeit Formulare<br />
Maßnahmen Social QM<br />
WIKI<br />
QM<br />
Validierung<br />
Matrixorganisation International<br />
Auditmanagement<br />
Schulungen<br />
Gefahrstoffmanagement<br />
Dokumente<br />
GxP<br />
Qualifikationen<br />
IMS<br />
Workflows<br />
Kennzahlen BPMN<br />
Compliance<br />
Schnittstellen<br />
Risikomanagement<br />
Fragenkataloge<br />
KVP<br />
ConSense GmbH<br />
info@consense-gmbh.de<br />
Tel.: +49 (0)241 | 990 93 93-0<br />
www.consense-gmbh.de<br />
Kontaktieren Sie uns!<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 11
:: Management<br />
Webinare geben Technologieüberblick<br />
Smart und einfach messen<br />
Webinare statt Control – in fünf Online-Foren zeigten Technikanbieter die Highlights aus<br />
Qualitätsmanagement und Qualitätssicherung. Dabei ging es um Produktneuheiten und die<br />
aktuellen Trends. Was deutlich wurde: Die Lösungen werden einfacher bedienbar, die<br />
Messtechnik rückt in die Fertigung vor und Machine Learning gewinnt an Bedeutung.<br />
Der Autor<br />
Markus Strehlitz<br />
Redaktion<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong><br />
Die Messe Control ist ein fester Termin im Jahr für alle,<br />
die sich mit Qualitätsmanagement und Qualitätssicherung<br />
beschäftigen. Dort kann man sich über die technische<br />
Neuheiten und aktuellen Trends informieren.<br />
Dies vor Ort zu tun, war dieses Jahr zwar nicht möglich.<br />
Doch mit der Reihe „Webinare statt Control“ brachte<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> alle wichtigen Informationen zu<br />
den Interessierten ins Home Office oder an den Büroarbeitsplatz<br />
– und zwar in Online-Form. In fünf Web-Foren<br />
sprachen Experten über Produkt-News und Trends, so<br />
wie sie es normalerweise in den Messehallen in Stuttgart<br />
getan hätten. Die Themen: QS-Systeme/Software,<br />
Koordinatenmesstechnik, Computertomografie, optische<br />
Messtechnik und Oberflächenmesstechnik.<br />
Die Webinare waren gespickt mit Highlights der<br />
Qualitätssicherung und des Qualitätsmanagements. So<br />
präsentierte zum Beispiel Bernd Becker, Chief Technology<br />
Strategist bei Faro, den neuen 3D-Machine-Vision-<br />
Sensor seines Unternehmens. Daniel Fischer und Matthias<br />
Krieger von Renishaw sprachen über einen neuen<br />
Kamerasensor für ihr Videomessystem Revo. Und Aerotech-Geschäftsführer<br />
Norbert Ludwig stellte die neue<br />
Steuerungsplattform Automation 1 vor.<br />
Software wird zum entscheidenden Faktor<br />
Die Webinare zeigten aber nicht nur Produktneuheiten.<br />
Sie verdeutlichten auch, in welche Richtung die Entwicklung<br />
geht. Sie machten die derzeitigen Trends sichtbar.<br />
Dazu zählt die Digitalisierung. Die Menge an Daten,<br />
die in der Messtechnik zur Verfügung steht, wächst stetig<br />
an. Software wird zunehmend zum entscheidenden<br />
Faktor im Qualitätsmanagement und der Qualitätssicherung.<br />
Und sie ist nicht mehr nur Experten vorbehalten. Die<br />
Lösungen lassen sich zunehmend einfacher bedienen.<br />
So berichtete zum Beispiel Kurt Gailer, Mitglied der Geschäftsleitung<br />
bei IMS, dass Usability eines der wichtigsten<br />
Entwicklungsthemen in seinem Unternehmen<br />
sei. „Anwender erwarten, dass Applikationen einfacher<br />
12 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
Geballte Expertise: Jedes Webinar wurde mit einer<br />
Abschlussdiskussion beendet, an der alle Sprecher<br />
teilnahmen Bild: <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong><br />
und intuitiver werden. Sie müssen sich ohne großen<br />
Lernaufwand nutzen lassen“, so Gailer, dessen Unternehmen<br />
integrierte Managementsysteme anbietet.<br />
Jörg Schneider berichtete im Webinar, dass das Thema<br />
einfache Bedienbarkeit beim CAQ-Anbieter iqs ganz<br />
oben aufgehängt sei. „Die Geschäftsleitung gibt die<br />
Designrichtlinien vor“, sagte Schneider, der bei iqs für<br />
den Vertrieb zuständig ist.<br />
Nur noch auf den richtigen Knopf drücken<br />
Usability ist aber nicht nur im Qualitätsmanagement<br />
gefragt. Software sorgt auch dafür, dass Maschinen einfacher<br />
genutzt werden können. Das gilt etwa für die<br />
Schichtdickenmessgeräte von Hitachi, wie Johannes<br />
Eschenhauer erklärte, Business Development Manager<br />
für die Region EMEA. Der Anwender werde Schritt für<br />
Schritt durch die Bedienung geführt und müsse nur<br />
noch den richtigen Knopf drücken. „Ein Experte wird<br />
nicht benötigt.“<br />
Henning Mansel, Produktmanager bei Carl Zeiss Industrielle<br />
Messtechnik, erläuterte, was Usability bei den<br />
Automatisierungslösungen seines Unternehmens bedeutet.<br />
Diese können sowohl den Bediener als auch das<br />
Bauteil selbstständig identifizieren. Anschließend wird<br />
das Messprogramm geladen. Der Bediener setzt das<br />
Werkstück dann nur noch auf die Palette und startet<br />
den Prozess.<br />
Ludwig von Aerotech wies jedoch daraufhin, dass<br />
Usability nicht nur für den Bediener der Maschine, sondern<br />
auch für den Programmierer wichtig sei. „Wenn<br />
dieser sich ständig in neue Programmiersysteme hineindenken<br />
muss, wird seine Arbeit sehr aufwändig.“<br />
Dass einfache Bedienbarkeit auch in der Computertomografie<br />
(CT) eine wichtige Rolle spielt, hoben die Experten<br />
des entsprechenden Webinars hervor. „Beim industriellen<br />
Einsatz der CT gibt es nicht den Anspruch,<br />
das Maximum aus der Maschine herauszuholen, sondern<br />
dass jeder Bediener mit kurzer Einweisung zu einem<br />
reproduzierbaren Ergebnis kommt“, so Gábor Szabó,<br />
Sales Account Manager bei Nikon Metrology. Er geht<br />
daher davon aus, dass die Bedienung der CT-Geräte<br />
künftig noch einfacher werden wird.<br />
Auch Benedikt Krist, Anwendungsingenieur CT bei<br />
Zeiss, glaubt, dass die Bedienerfreundlichkeit in Sachen<br />
CT sich weiter erhöhen wird. Das gelte sowohl für die<br />
Auswertung der Ergebnisse als auch schon für das Finden<br />
der richtigen Parameter beim Einsatz der Technik.<br />
Wie die Entwicklung zur Usability mit einem weiteren<br />
Trend zusammenhängt, erläuterte Benjamin Becker<br />
von Volume Graphics. Er wies daraufhin, dass die Computertomografie<br />
wie die Messtechnik generell verstärkt<br />
in die Fertigung vorrücke. „Je mehr es in die Linie geht,<br />
desto einfacher werden die Bedienkonzepte“, so Becker.<br />
Der Grund: In der Fertigung arbeitet nicht mehr der<br />
Messtechnikexperte mit den Geräten. Der Bediener<br />
muss dort mit vielen verschiedenen Technologien umgehen<br />
können, insofern darf die Bedienung nicht zu<br />
spezialisiert sein.<br />
Neue Anwendergruppen<br />
QE auf Linkedin<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> ist jetzt auch au f Linkedin zu finden. Wer sich über die neuesten Meldungen<br />
und Trends in Sachen Qualitätssicherung und Qualitätsmanagement informieren möchte,<br />
kann dies nun auch in dem sozialen Netzwerk tun, das auf berufliche und fachliche<br />
Kontakte spezialisiert ist. Auf ihrem Linkedin-Profil postet die QE regelmäßig<br />
Artikel, Infos zu Events und viele andere wissenswerte News:<br />
www.linkedin.com/company/qe-online<br />
„Im Fertigungsbereich haben wir andere Zielgruppen“,<br />
sagte Gerd Schwaderer, Produktmanager für Messtechnik<br />
und CAD bei Volume Graphics, im Webinar zur Koordinatenmesstechnik.<br />
Daher müsse man sich auf andere<br />
Nutzer einstellen. „Die Highend-Anwender werden uns<br />
langsam ausgehen.“<br />
Auch Isra Vision sieht sich mit dieser Anforderung<br />
konfrontiert. „Wir versuchen jede technische Neuerung<br />
so aufzusetzen, dass man sie nicht nur mit Expertenwissen,<br />
sondern auch relativ einfach in der Fertigungsumgebung<br />
nutzen kann“, berichtete Wolfgang Berggold<br />
im Webinar zur Oberflächenmesstechnik. In den meisten<br />
Bereichen funktioniere das auch sehr gut. „Es gibt<br />
nur wenige Anwendungsfälle, wo Expertenwissen nötigt<br />
ist“, so Berggold, der bei Isra Vision für die Geschäftseinheit<br />
Precision Metrology zuständig ist.<br />
Das Messsystem Revo war einer der Schwerpunkte im<br />
Vortrag von Renishaw Bild: Renishaw<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 13
:: Management<br />
Faro präsentierte seinen<br />
neuen 3D-Machine-Vision-<br />
Sensor Bild: Faro<br />
Die zunehmende Integration der Messtechnik in die<br />
Linie ist auch für Renishaw ein wichtiges Thema. Laut Fischer<br />
arbeitet sein Unternehmen daran, die Systeme<br />
darauf einzustellen. „Es ist wichtig, auch in der Fertigung<br />
reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten“, so Fischer.<br />
„Wir beschäftigen uns daher unter anderem mit<br />
Temperaturkompensation und Genauigkeiten der Maschinen,<br />
um auch bei schwierigeren Umgebungsbedingungen<br />
noch gute Ergebnisse zu erzielen.“<br />
Technik nimmt dem Menschen Aufgaben ab<br />
Einfache Bedienbarkeit bedeutet auch, dass die Software<br />
dem Menschen bestimmte Aufgaben abnimmt.<br />
Dazu muss sie intelligent sein. Der zunehmende Einsatz<br />
von Künstlicher Intelligenz beziehungsweise Machine<br />
Learning, der mittlerweile viele Bereiche bestimmt, ist<br />
somit auch in der Qualitätssicherung und im Qualitätsmanagement<br />
zu sehen.<br />
Dort steht die Entwicklung zwar gerade erst am Anfang.<br />
Die Experten machten in den Webinaren aber<br />
deutlich, dass mit Lösungen auf Basis von Machine Learning<br />
zu rechnen ist. „Wir arbeiten auch an Künstlicher<br />
Intelligenz, um auf lokaler Ebene viel schneller Entscheidungen<br />
fällen zu können“, berichtete etwa Bernd Becker<br />
von Faro.<br />
Auf die Frage, mit welchen technischen Entwicklungen<br />
in den kommenden zwei Jahren bei Hitachi zu rechen<br />
sei, sagte Eschenhauer, dass sich sein Unternehmen<br />
ebenfalls mit Künstlicher Intelligenz beschäftige.<br />
Weitere Themen seien Big Data und das Internet der<br />
Dinge. Und Schwaderer bestätigte, dass auch Volume<br />
Graphics an Machine-Learning-Lösungen arbeite, um<br />
die Software für den Anwender einfacher nutzbar zu<br />
machen.<br />
Auch im Qualitätsmanagement kommt das Thema<br />
voran. So berichtete Schneider, iqs, von einem Projekt<br />
mit der RWTH Aachen, in dem mit KI gearbeitet wurde.<br />
Ziel war es, anhand der Aufzeichnung von verschiedenen<br />
Prozessparametern eine Vorhersage zu treffen, unter<br />
welchen Umständen und mit welchen Korrelationen<br />
Ausschuss produziert wird.<br />
Laut Gailer nutzt IMS die Möglichkeiten von Künstlicher<br />
Intelligenz, um die rollenbasierte Arbeit zu unterstützen.<br />
Auf dieser Basis kann das System dem Anwender<br />
genau die Informationen zur Verfügung stellen, die<br />
er seiner Funktion entsprechend erhalten muss und<br />
darf.<br />
In den Webinaren wurde aber auch deutlich, dass der<br />
Anwendung von Machine Learning Grenzen gesetzt<br />
sind. So sagte Herbert Daxauer von Zeiss im Webinar<br />
zur optischen Messtechnik, dass sich die Frage stelle,<br />
wie viel Intelligenz man künstlich erzeugen könne.<br />
Schließlich verfüge der Bediener einer Maschine bereits<br />
über viel Erfahrungswissen, das nicht einfach ersetzt<br />
werden könne.<br />
Machine Learning sei eine sehr leistungsfähige Methode,<br />
die auch genutzt werden solle, meinte Kai Gansel<br />
von Additive im Software-Webinar. „Man muss sich allerdings<br />
im Klaren darüber sein, dass es ein Werkzeug<br />
ist, das im besten Fall genau das tut, was es tun soll –<br />
nämlich einen Fehler zu erkennen“, so Gansel. „Es ist<br />
aber nicht dafür geeignet, Dinge zu verstehen“<br />
Außerdem hob er die Black-Box-Eigenschaft von<br />
Künstlicher Intelligenz hervor – dass also nicht nachvollziehbar<br />
ist, wie ein entsprechendes System zu seinen Ergebnissen<br />
kommt. Bei Machine Learning wisse man<br />
nicht, „was unter der Haube passiert“.<br />
Mehr Einsatz für die optische Messtechnik<br />
Neben diesen Entwicklungen zeigten die Webinare weitere<br />
Trends, die sich auf die einzelnen Technologien bezogen.<br />
So wird die Multisensorik an Bedeutung gewinnen.<br />
Laut Fischer arbeitet etwa Renishaw an weiteren<br />
Lösungen zu diesem Thema.<br />
Außerdem wird die optische Messtechnik ihre Einsatzfelder<br />
ausweiten können. So sagte etwa Ulrich Beck<br />
von Nikon Metrology, dass die Strukturen immer kleiner<br />
und daher die optischen Technologien zumindest in der<br />
Bauteilvermessung wichtiger werden.<br />
Auch Bruker Alicona will das Thema optische Messtechnik<br />
weiter vorantreiben, wie Geschäftsführer Christian<br />
Janko berichtete. Dabei gehe es unter anderem um<br />
die Aspekte einfache Bedienung und Automatisierung.<br />
Nach Meinung von Roland Fröwis von Zeiss wartet<br />
auf die Anbieter allerdings auch noch Arbeit. „Es gibt in<br />
der optischen Messtechnik noch einiges zu tun, etwa<br />
wenn es darum geht schnell und sicher zu messen“, so<br />
Fröwis. „Da werden wir in den kommenden Jahren noch<br />
einige Entwicklungen sehen.“<br />
■<br />
Webhinweis<br />
Die Webcasts aus der Reihe „Webinare statt Control“<br />
finden Sie auf der Website der QE<br />
unter:<br />
www.qe-online.de/qe-webinarreihe<br />
14 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
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<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 15
:: Management<br />
Um robuste Produkte auf höchstem Niveau, arbeitsteilig<br />
und effizient auf Basis von verfüg barem Unternehmenswissen<br />
zu entwickeln, bedarf es einer modernen<br />
webbasierten Technologie Bild: AndSus/stock.adobe.com<br />
Webbasierte Software für die FMEA<br />
Cloud schlägt Desktop<br />
Viele Unternehmen führen ihre Risikoanalysen immer noch mit eigenständigen<br />
Tabellenkalkulationen und Desktop-Anwendungen durch. Das sorgt für Daten-Silos und<br />
erschwert die Zusammenarbeit. Mit einer webbasierte Software dagegen lassen sich Abläufe<br />
optimieren und komplexe Zusammenhänge schon im frühen Entwicklungsprozess erfassen.<br />
Die Autorin<br />
Julia Meyer-Holderbaum<br />
Marketing<br />
Plato<br />
www.plato.de<br />
Ziel der FMEA ist das konsequente, dauerhafte Beseitigen<br />
von Fehlern durch Erkennen der Fehlerursachen.<br />
Darüber hinaus bezweckt diese Methode die Einführung<br />
nachweislich wirksamer Maßnahmen sowie das<br />
Vermeiden von Wiederholungsfehlern bei neuen Produkten<br />
und Prozessen durch Nutzung der gewonnenen<br />
Erkenntnisse. Die präventive Fehlervermeidung ist immerwirtschaftlicher<br />
als die nachträgliche Fehlerbeseitigung.<br />
Nicht zuletzt verspricht auch der disziplinübergreifende<br />
Wissensaustausch, die Steigerung des Qualitätsbewusstseins<br />
der Mitarbeiter und die geordnete sowie<br />
lückenlose Dokumentation der Fehler und Gegenmaßnahmen<br />
einen großen Mehrwert. Denken auf Systemebene<br />
ist erforderlich, auch um sich abzeichnende geopolitische<br />
und umweltrelevante Risiken und Bedrohungen<br />
zu untersuchen, die andernfalls nicht ausreichend<br />
ins Bewusstsein rücken könnten.<br />
Gut durchgeführte Risikoanalysen erfordern Input<br />
und Feedback von mehreren Informationsquellen und<br />
Personen aus der gesamten Organisation. Dokumentenbasiertes,<br />
lokales Arbeiten, doppelte Datenführung,<br />
Datensilobildung und eine Mischung verschiedener<br />
Softwaretools, die nur über Schnittstellen zusammenarbeiten,<br />
sind hierbei nur einige der möglichen Fehlerquellen.<br />
Um robuste Produkte auf höchstem Niveau, arbeitsteilig<br />
und effizient auf Basis von verfügbarem Unternehmenswissen<br />
zu entwickeln, bedarf es einer modernen<br />
webbasierten Technologie.<br />
Firmen müssen für transparente Lieferketten sorgen<br />
Dennoch führen die meisten Organisationen ihre Risikoanalysen<br />
immer noch mit eigenständigen Tabellenkalkulationen<br />
und Desktop-Softwareanwendungen<br />
durch. Die hier entstehenden Daten-Silos verhindern<br />
16 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
eine Priorisierung der richtigen Investitionen in der<br />
Fehlervermeidung und machen eine Zusammenarbeit<br />
von Entwicklungsteam und -mitgliedern aus verschiedenen<br />
Funktionen und Bereichen unmöglich.<br />
Mehr denn je müssen die Hersteller sicherstellen,<br />
dass sie in ihrer gesamten Lieferkette vollständige<br />
Transparenz für ihre eigene Einhaltung und die ihrer<br />
Zulieferer haben. Hinzu kommen neue Vorschriften und<br />
Standards, die Unternehmen bei ihren Entscheidungen<br />
mehr und mehr in die soziale Verantwortung zwingen.<br />
Die Berücksichtigung des gesamten Produktlebens -<br />
zyklus ist hierbei unerlässlich.<br />
Produktentwicklung im rasanten Tempo<br />
Mit der FMEA gegen das Virus<br />
Die FMEA hilft auch, der aktuellen Corona-Krise zu begegnen.<br />
Ein Beispiel dafür ist das Unternehmen Laird Technologies, das<br />
thermische und elektromagnetische Lösungen zum Schutz<br />
elektronischer Anwendungen entwickelt. Die Unternehmensführung<br />
hatte im Januar eine Covid-19-Task-Force gebildet und in ihren vier<br />
Werken nahe der chinesischen Südküste eine Vielzahl an Maßnahmen<br />
zum Schutz ihrer 3.400 Mitarbeiter und damit gegen die<br />
Verbreitung des Virus eingeleitet. Dabei waren sie sehr detailliert<br />
vorgegangen. Ihre Erfahrungen aus der Entwicklung hochkomplexer<br />
Elektronik- und Wireless-Produkte waren dabei hilfreich. Denn das<br />
Vorgehen zur Einschätzung der Risiken ist vergleichbar mit der von<br />
komplexen Produkten.<br />
„In den Meetings ermitteln wir die Ursache äußerst präzise.<br />
Das hat uns geholfen, Probleme mit dem Coronavirus vor anderen<br />
zu erkennen. Tatsächlich verwendeten wir auch die FMEA-Methode<br />
für die Fehlermöglichkeitsanalyse, um effektiv vorherzusagen, was<br />
schief gehen könnte. Das hat uns geholfen, sehr viele potenzielle<br />
Probleme zu identifizieren, die auf uns zukommen könnten“, sagt<br />
Sheetoh Waichong, Vizepräsident der Laird-Werke in Asien und<br />
darüber hinaus Leiter der Covid-19-Task-Force des Unternehmens.<br />
Wir leben in einer verbraucherorientierten Welt und als<br />
solche bewegen sich Produktentwicklung und Innovation<br />
in einem rasanten Tempo. Um profitabel zu bleiben,<br />
müssen Hersteller in der Lage sein, mit dem Tempo<br />
Schritt zu halten. Da Unternehmen darum wetteifern,<br />
als erste mit einem neuen Konzept auf den Markt zu<br />
kommen, kann die Versuchung groß sein, bei der Qualität<br />
Kompromisse einzugehen.<br />
Die Hersteller müssen jedoch streng sein und dürfen<br />
keine Abstriche machen. Eine schnelle Markteinführung<br />
bedeutet, dass Unternehmen in ihrem Innovationsmanagement<br />
strukturierter vorgehen müssen. Großartige<br />
Produktideen dürfen nicht dem Zufall überlassen oder<br />
Risiken ausgesetzt werden.<br />
Zukunftsorientierte Ingenieure sind nicht mehr<br />
bereit, mit einer Software zu arbeiten, die dafür konzipiert<br />
ist, auf einem Desktop zu bleiben. Sie erwarten<br />
eine webbasierte Software, die deren Arbeitsabläufe<br />
optimiert und in der frühen Phase des Entwicklungsprozesses<br />
komplexe Zusammenhänge sowie Wechselwirkungen<br />
zueinander erfasst. Ein gemeinsames Systemverständnis,<br />
vernetzte Zusammenarbeit und transparente<br />
Entwicklungsprozesse stellen die Weichen für den<br />
Wandel zum digitalen <strong>Engineering</strong>.<br />
■<br />
<br />
DER MESSEVERBUND FÜR MASCHINENBAU UND ZULIEFERINDUSTRIE<br />
2. – 5. MÄRZ 2021<br />
www.messe-intec.de<br />
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<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 17
:: Management<br />
Analog ist manchmal besser<br />
Videokonferenzen sind derzeit das Mittel der Wahl, wenn es um die Kommunikation zwischen<br />
Mitarbeitern geht. Aber können sie auch das persönliche Bewerbungsgespräch vor Ort ersetzen?<br />
Es gibt einige Punkte, die dagegen sprechen.<br />
Die Coronavirus-Krise hat uns immer noch fest im Griff.<br />
Unsere bewährten Abläufe – ganz zu schweigen von<br />
den gesundheitlichen und wirtschaftlichen Folgen –<br />
werden gerade empfindlich gestört.<br />
Der Mensch versucht, das Sinnvollste in der aktuellen<br />
Situation möglich zu machen und mit interaktiven<br />
Mitteln, wenn es schon nicht persönlich geht, weiter<br />
produktiv zu bleiben. Immer häufiger treten Worte wie<br />
Homeoffice, Videokonferenz, Video Calls, Telefonkonferenzen<br />
in unserem täglichen Sprachgebrauch auf.<br />
Aber wie sieht dies denn nun eigentlich im Personalbereich<br />
aus – insbesondere im Recruiting-Prozess? Sind<br />
denn überhaupt persönliche Gespräche zukünftig noch<br />
notwendig und sinnvoll?<br />
Personal & Karriere<br />
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Die Autorin:<br />
Ivonne Pechmann<br />
Videokonferenz hört sich doch eigentlich gar nicht so<br />
schlecht an. Der Bewerber muss die Wohnung nicht für<br />
ein Vorstellungsgespräch verlassen. Er muss sich nicht<br />
stundenlang in einem Anzug oder Kostüm mit dem Zug,<br />
Flugzeug oder Auto durchs halbe Land bewegen. Und er<br />
spart dabei auch noch Zeit, Aufwand und Reisekosten.<br />
Zu guter Letzt wird auch noch die Umwelt geschont.<br />
Ein gemeinsamer Kaffee nimmt die Nervosität<br />
Effizient hört sich das schon an. Ist diese Variante aber<br />
für beide Seiten – Bewerber/Kandidat und Unternehmen<br />
– zielführend und ergebnisorientiert?<br />
Nein, denn im Vergleich zu einer Videokonferenz gibt<br />
es einige Punkte, die für ein persönliches Treffen vor Ort<br />
sprechen:<br />
• Persönliches Kennenlernen ist wichtig. Ein erster<br />
Händedruck, ein gemeinsamer Kaffee verbunden mit<br />
Small Talk können die Nervosität etwas eindämmen<br />
und die Persönlichkeit in einem anderen Licht erscheinen<br />
lassen.<br />
• Viele Informationen können nebenbei aufgenommen<br />
werden, die bei der finalen Entscheidung von beiden<br />
Seiten wesentlich sein könnten.<br />
• Der Bewerber kann eventuell Mitarbeiter des Unternehmens<br />
beobachten, bekommt ein Gefühl für die<br />
Stimmung beziehungsweise die Atmosphäre im Unternehmen,<br />
hat Einblick in die „normale“ Kleiderordnung,<br />
hat die Möglichkeit seinen zukünftigen Arbeitsplatz<br />
zu sehen oder sich mit potenziellen Kollegen<br />
auszutauschen.<br />
• Er kann die Reaktionen der Gesprächspartner besser<br />
beobachten, einschätzen und kann gegebenenfalls<br />
Unklarheiten „gerade rücken“, was über den Bildschirm<br />
eingeschränkt ist und durchaus auch zu Missverständnissen<br />
führen könnte.<br />
• Darüber hinaus kann es je nach Netzabdeckung und/<br />
oder technischen Voraussetzungen zu Verbindungsproblemen<br />
kommen. Das ist natürlich in einer Stresssituation<br />
wie in einem Bewerbungsgespräch nicht gerade<br />
förderlich. Mancher Gesprächspartner wird so<br />
leicht aus dem Konzept gebracht.<br />
• Es ist schwierig, ein Bauchgefühl neben den fachlichen<br />
Fakten zu entwickeln, denn Persönlichkeit,<br />
Eindruck und Auftreten sind entscheidend – wie<br />
eingangs erwähnt.<br />
• Es kommt zu Zeitverzögerungen im weiteren Bewerbungsprozess,<br />
da in der Regel nach einer Videokonferenz<br />
noch ein persönliches Gespräch folgen muss.<br />
Beide Seiten möchten ja nicht „die Katze im Sack<br />
kaufen“ .<br />
Bewerber müssen gewonnen werden<br />
Ein Video-Interview kann ein persönliches Gespräch in<br />
keiner Weise ersetzen. Es geht hierbei neben dem Auswahlprozess,<br />
in dem das Auftreten sowie die Persönlichkeit<br />
aber auch die fachliche Seite beleuchtet wird, ebenso<br />
um die Motivation (ausführliche Diskussion der Produkte<br />
und Technologien, Firmenführung) und Gewinnung<br />
qualifizierter potenzieller neuer Mitarbeiter oder<br />
Mitarbeiterinnen, die gerade im technischen Bereich in<br />
viel zu geringer Anzahl zur Verfügung stehen und nach<br />
wie vor viele Jobchancen haben.<br />
Sicherlich kann die Videokonferenz in gewissen Ausnahmefällen<br />
herangezogen werden – gerade in der aktuellen<br />
Situation, wenn Kandidaten sich über einen längeren<br />
Zeitraum im Ausland befinden oder eine große<br />
Menge von Bewerbungen vorliegen und man eine Vorselektion<br />
vornehmen möchte.<br />
■<br />
18 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
Kraftakt für den Wiederanlauf<br />
Die Produktion in den Unternehmen läuft langsam wieder an und damit gibt<br />
es auch für das Qualitätsmanagement einiges zu tun. Neue Lieferstrukturen<br />
sowie Notfallpläne müssen gegebenenfalls aufgebaut werden. Wird jetzt<br />
nicht ordentlich geprüft, bewertet und korrigiert, ist der Weg zu erheblichen<br />
Haftungsrisiken eröffnet.<br />
„Jetzt wird wieder in die Hände gespuckt…“ – ein wenig<br />
zumindest. Die Industrien dieser Welt laufen schrittweise<br />
wieder an, auch die Automobilindustrie. Für einige<br />
stehen nun sehr arbeitsreiche Zeiten an. Dies betrifft<br />
auch und insbesondere die Qualitätsmanagement-Bereiche<br />
der Unternehmen.<br />
Es wird sich nun sehr schnell zeigen, ob die bisher<br />
existierenden Prozesse und Pläne geeignet sind und gut<br />
umgesetzt werden, oder ob Nachholbedarf besteht.<br />
Vorab: Niemand hat mit einer derartigen Entwicklung<br />
gerechnet. Es ist somit auch nicht verwunderlich,<br />
wenn es hier und da etwas stärker ruckelt. Selbst top<br />
aufgestellte Unternehmen mit durchdachten Notfallplänen<br />
haben diese in der Regel nie geprobt – und<br />
im kalten Wasser schwimmt niemand auf den ersten<br />
Metern gut.<br />
Aber was geschieht nun genau? Abgesehen davon,<br />
dass der Wiederanlauf nach einer (un-)geplanten Unterbrechung<br />
der Produktion an sich schon erhebliche<br />
Konsequenzen haben kann (so zum Beispiel Maßnahmen<br />
nach Ziffer 8.5.1.4 der IATF 16949 und nach kundenspezifischen<br />
Vorgaben), kommen direkt ein paar<br />
weitere Themen auf den Tisch: Einige Kunden fordern<br />
auf, die bereits existierenden Notfallpläne (IATF 16949<br />
Ziffer 6.1.2.3) zu überprüfen und gegebenenfalls an -<br />
zupassen. Dies kann erheblichen Aufwand bedeuten,<br />
da unter anderem Einkauf, Vertrieb, Produktion und<br />
Logistik abgefragt und die Ergebnisse bewertet werden<br />
müssen.<br />
Regionale Lieferanten bevorzugt<br />
Zudem stellen aber auch einige Kunden die Lieferketten<br />
neu auf. Teilweise geschieht dies im Rahmen des so genannten<br />
„Directed Buys“ (Setzteile), teils aber auch<br />
schlicht über die Forderung an den First-Tier-Lieferanten,<br />
neue, vornehmlich regional ansässige oder aber zumindest<br />
hinsichtlich der Risikofaktoren gut bewertete<br />
Sublieferanten zusätzlich einzusetzen.<br />
Erschwerend kommt hinzu, dass einige Unternehmen<br />
all diese Schritte parallel gehen möchten – oft<br />
auch in Projekten, die schon in der Serie sind. Dies hat<br />
weitere, teils erhebliche Konsequenzen im Rahmen der<br />
(Re-)Qualifizierung von Unternehmen, Produkten und<br />
Prozessen.<br />
Als wäre das alles nicht schon genug, darf man das<br />
eigene Unternehmen und dessen Haftungsexposition<br />
nicht außer Acht lassen. Es gilt, bei der Lieferantenauswahl<br />
und -qualifizierung sehr wachsam und genau zu<br />
sein, bestenfalls alle relevanten Inhalte und Bewertungen<br />
zu analysieren, zu dokumentieren und gegebenenfalls<br />
an die Kunden zu kommunizieren.<br />
Das kann soweit gehen, dass nicht nur komplexe<br />
Risikobewertungen (produkt- wie prozessorientiert)<br />
angestellt und umgesetzt werden müssen, sondern<br />
auch verstärkte Kontrollmaßnahmen bei Warenein- und<br />
-ausgang sowie in der Produktion durchzuführen sind.<br />
Die Regelungen haben sich nicht geändert<br />
Es wird Menschen geben, die nach dem „warum“ fragen<br />
werden. Die Antwort ist<br />
recht einfach: weil sich die<br />
rechtlichen Haftungsstrukturen<br />
nicht geändert<br />
Alles was Recht ist<br />
haben. Sei es auf der Gewährleistungsebene<br />
(§§<br />
Regelmäßige Beiträge<br />
377 HGB, 437 ff. BGB), sei<br />
zu rechtlichen Themen<br />
es im Bereich der Produktsicherheit<br />
(§ 3ff ProdSG),<br />
Rechtsanwälte,<br />
liefert Reusch<br />
in dem der Produkthaftung<br />
(§ 823 BGB, §§ 1ff<br />
Der Autor:<br />
www.reuschlaw.de<br />
ProdHaftG), im Hinblick<br />
Daniel Wuhrmann<br />
auf stoffrechtliche Vorgaben<br />
(zum Beispiel Reach-<br />
VO) oder aber auch im<br />
Hinblick auf die eigenen<br />
Versicherungen und deren Forderungen nach Erprobung<br />
von Produkten und der Anwendung ausreichender<br />
Sorgfalt.<br />
Prüft, bewertet, dokumentiert und korrigiert man<br />
jetzt nicht ordentlich, ist der Weg zu erheblichen Haftungsrisiken<br />
des eigenen Unternehmens eröffnet. Um<br />
diesen nicht zu gehen, helfen Strukturen. Es gilt<br />
Risikobereiche zu identifizieren und zu kategorisieren.<br />
Dem folgen Ableitungen aus den vorgenannten<br />
Rechtsquellen: Was sind die (An-)Forderungen und<br />
Sorgfaltsniveaus? Kombiniert man beides, erhält man<br />
zumindest grobe Raster. Hierdurch sollten alle nun folgenden<br />
Maßnahmen laufen und gefiltert werden.<br />
Neue Lieferanten und neue Lieferstrukturen haben<br />
immer das Potenzial, Probleme zu generieren. Das wird<br />
man nie vollständig verhindern können, aber man kann<br />
sich sorgfältig vorbereiten und damit die Wahrscheinlichkeit<br />
des Auftretens von Problemen verringern. Und<br />
das muss Maßgabe jedweden Handelns sein.<br />
■<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 19
:: Management<br />
Künstliche Intelligenz<br />
hilft in der digitalen<br />
Fabrik mit flexiblen<br />
Produktionssystemen,<br />
Bauteile mit hoher<br />
Qualität zu niedrigen<br />
Kosten zu produzieren<br />
Bild: Dataprophet<br />
Qualitätssicherung durch Künstliche Intelligenz<br />
Weniger Ausschuss durch<br />
vorausschauendes Handeln<br />
Bauteile mit hoher Qualität zu möglichst niedrigen Kosten zu produzieren – in der digitalen<br />
Fabrik mit flexiblen Produktionssystemen funktioniert dies nicht ohne den Einsatz von Künstlicher<br />
Intelligenz (KI). Sie ist heute bereits so weit entwickelt, dass Daten auch ohne menschliches<br />
Eingreifen vorausschauend, also noch schneller als in Echtzeit, korrigiert werden können.<br />
Der Autor<br />
Dr. Michael Grant<br />
CTO<br />
Dataprophet<br />
www.dataprohet.com<br />
Das Ziel der autonomen Fertigung ist nur über etliche<br />
Umwege zu erreichen. Denn schließlich ist die autonome<br />
Produktionsanlage keine einfache Maschine, die<br />
sich mit einem einzigen Knopfdruck einschalten lässt.<br />
Das KI-System muss einen Überblick über den gesamten<br />
Produktionsprozess behalten und den Mitarbeitern<br />
einer Produktionsanlage Vorschläge unterbreiten können,<br />
wie sich die Qualität weiter verbessern ließe. Nur<br />
so kann bei unterschiedlichsten Werkstoffen und Aufgaben<br />
ein qualitativ hochwertiges Ergebnis erreicht und<br />
damit das wirtschaftliche Risiko der Fertigung reduziert<br />
werden. Ein geringerer Ausschuss führt zu einer Vergrößerung<br />
der Produktionskapazitäten sowie zu einer Zunahme<br />
an qualitativ hochwertigen Teilen. Letztlich lässt<br />
sich durch den Einsatz von KI also die Effizienz ganzer<br />
Produktionssysteme steigern.<br />
In den meisten Fertigungsstätten wird heute im Laufe<br />
des Produktionsvorgangs eine Fülle an Daten erhoben<br />
und an die Konstruktions- oder Produktionsteams übermittelt.<br />
Ob sich diese Daten für eine Optimierung und<br />
Verbesserung der Produktionssysteme nutzen lassen,<br />
hängt immer noch wesentlich vom Forschergeist der zuständigen<br />
Mitarbeiter ab. Eine ganzheitliche Betrachtung<br />
oder Nutzung der Daten, die den gesamten Produktionsprozess<br />
im Blick hätte, erfolgt in der Regel nicht.<br />
Zudem wird die Analyse und Auswertung der erhobenen<br />
Daten häufig durch die Komplexität der Produktionssysteme<br />
erschwert. Mit den klassischen Arbeitsmethoden<br />
eines Ingenieurs lassen sich die technischen<br />
Vorgänge meist nicht genau abbilden. Ein Modell, mit<br />
dem sich ein Werkstoff vom Anfang einer Produktionskette<br />
bis hin zu dessen Ende genau verfolgen ließe, wäre<br />
20 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
so vielschichtig und umfangreich, dass die üblicherweise<br />
verwendeten Analysemethoden an ihre Grenzen stoßen<br />
würden. Auch die Rückverfolgbarkeit eines Bauteils<br />
ließe sich aufgrund der Komplexität der Produktionsvorgänge<br />
so kaum erreichen. Nur wenn ein Produktionssystem<br />
immer wieder Proben entnehmen und dadurch den<br />
Weg jeder einzelnen Komponente aufzeichnen würde,<br />
wären die komplexen Produktionsvorgänge für den<br />
Menschen noch in einzelnen Schritten nachvollziehbar.<br />
Die Lösung für dieses vielschichtige Problem ist ein<br />
spezielles Prozessleitsystem EES (Expert Execution System).<br />
Mit diesem haben Hersteller gleichzeitig den Anfang<br />
und das Ende eines Produktionsprozesses im Blick,<br />
ohne jeden Produktionsschritt einzeln nachverfolgen zu<br />
müssen. Auf diese Weise wird das Problem etwas anders<br />
angegangen: Wenn in jedem einzelnen Produktionsabschnitt<br />
verstanden wird, wie es zu einem qualitativ<br />
hochwertigen Ergebnis kommt, können schließlich<br />
auch Qualitätssteigerungen für die gesamte Produktionskette<br />
erreicht werden.<br />
Die vollständige Automatisierung einer Produktion<br />
setzt in der Regel bei der herkömmlichen Produktion an.<br />
Im Unterschied zur letzteren erfolgt die Steuerung der<br />
Produktionsprozesse bei der vollständig autonomen<br />
Fertigung jedoch verstärkt über die erhobenen Produktions-<br />
und Qualitätsdaten, denn nur so lassen sich die<br />
gewünschten Qualitätssteigerungen erreichen. Ausgangspunkt<br />
für eine vollständig autonome Fertigung ist<br />
also meist eine traditionelle Produktion mit manuellen<br />
Teilschritten. Allerdings ist auch der Aufbau einer neuen<br />
Produktionsstätte denkbar, in der von Anfang an ausschließlich<br />
vollständig automatisierte Fertigungsprozesse<br />
zum Einsatz kommen. Schließlich setzt diese lediglich<br />
einen umfangreichen Datensatz voraus, mit<br />
dem sich alle Produktionsprozesse hinreichend genau<br />
beschreiben lassen.<br />
Ein reaktives System entdeckt einen Qualitätsfehler oft<br />
erst am Ende der gesamten Produktionskette. Anschließend<br />
reagieren die Produktionsmitarbeiter und nehmen<br />
eine Reihe von Änderungen am System vor, um den<br />
Fehler für folgende Produktionszyklen zu korrigieren.<br />
Dieser Ansatz ist aus zwei Gründen problematisch: Erstens<br />
können die Mitarbeiter erst aktiv werden, wenn ein<br />
Fehler aufgetreten ist. Zweitens werden solange Waren<br />
minderwertiger Qualität produziert, bis die Fehlerursache<br />
behoben wurde.<br />
Präskriptives KI-System nimmt kleine Änderungen vor,<br />
um Qualitätsmängel künftig zu vermeiden<br />
Ein präskriptives KI-System funktioniert ganz anders:<br />
Hier geht es immer darum, jetzt eine kleine Änderung<br />
vorzunehmen, um in Zukunft Qualitätsmängel vermeiden<br />
zu können. Allein aufgrund der zu erwartenden<br />
Qualitätseinbußen werden also bereits einige Korrekturmaßnahmen<br />
angeordnet, um so die Kosten für Ausschuss<br />
oder Umprogrammierung zu reduzieren. Kommt<br />
ein reaktives KI-System zum Einsatz, wird hingegen abgewartet,<br />
bis ein Problem auftritt.<br />
Unternehmen können sich auf die autonome Produktion<br />
vorbereiten, indem sie Produktionsdaten erheben<br />
und speichern. Sobald in der Fertigung Produktionsdaten<br />
erhoben und gespeichert werden, können diese<br />
auch für Optimierungsprozesse genutzt werden. Wenn<br />
die Qualität verbessert werden soll, müssen außerdem<br />
alle Daten etwaiger Fehler genau aufgezeichnet werden,<br />
also Art, Entstehungsort und genaue Beschreibung.<br />
Die alleinige Feststellung, dass ein Fehler aufgetreten<br />
ist, reicht nicht aus. Nur so kann das KI-System<br />
die Problemursache selbstständig erkennen und entsprechende<br />
Anweisungen für die Maschine oder den<br />
Bediener daraus ableiten.<br />
■<br />
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<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 21
:: Im Fokus: Coronavirus und die Effekte<br />
Medizintechnik gerade jetzt ein attraktiver Markt für viele Firmen<br />
Das QM bleibt<br />
die große Hürde<br />
Durch die Covid-19-Pandemie stellen viele Unternehmen ihre Fertigung um – und produzieren<br />
Medizinprodukte, die derzeit besonders stark gefragt sind. Zwar hat die EU<br />
manche Konformitätsbewertungsverfahren gelockert. Doch generell ist die Branche<br />
stark reguliert und erfordert starke Maßnahmen hinsichtlich Qualitätsmanagement.<br />
Die Autorin<br />
Sabine Koll<br />
Redaktion<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong><br />
Mitte März hatte die EU einen Aufruf zu dringend benötigten<br />
Produkten zum Schutz gegen das Covid-19-Virus<br />
gestartet. Darunter fielen Produkte für die persönliche<br />
Schutzausrüstung wie Schutzbrillen und Medizinprodukte<br />
wie etwa OP-Masken. Die Resonanz von produzierenden<br />
Unternehmen auf den Appell war riesig. „Bei<br />
uns alleine sind mehrere hundert Rückmeldungen eingegangen“,<br />
sagt Diethelm Carius, Referent der Arbeitsgemeinschaft<br />
Medizintechnik im VDMA, welche den<br />
Aufruf an ihre Mitglieder weitergeleitet hatte.<br />
Große Herausforderungen stellen für viele Unternehmen<br />
dabei Produkte dar, die als Medizinprodukte<br />
klassifiziert sind. Um ein Medizinprodukt in der EU in<br />
Verkehr bringen zu können, muss es alle anwendbaren<br />
EU-Richtlinien erfüllen und ein Konformitätsbewertungsverfahren<br />
erfolgreich durchlaufen. Dafür gelten<br />
Stand heute in Europa die Richtlinie über aktive implantierbare<br />
medizinische Geräte 90/385/EWG (kurz AIMD)<br />
und die Richtlinie über Medizinprodukte 93/42/EWG<br />
(kurz MDD). Ersetzt werden beide durch die im Mai<br />
2017 in Kraft getretene Medizinprodukteverordnung<br />
(MDR), die eigentlich nach einer dreijährigen Umsetzungsfrist<br />
im Mai 2020 die alten Richtlinien obsolet machen<br />
sollte. Eigentlich – denn auch hier sorgte das Coronavirus<br />
für Turbulenzen: Die EU hat im April den Geltungsbeginn<br />
der MDR auf den 26. Mai 2021 verschoben.<br />
Das heißt, Hersteller von Medizintechnik haben nun ein<br />
weiteres Jahr Zeit, um die Anforderungen der MDR zu<br />
erfüllen. Das heißt, alle Produkte – also auch Bestandsprodukte<br />
– müssen nach den Regeln der MDR einer neuen<br />
Konformitätsbewertung unterzogen werden.<br />
Je nach Risikoklasse des Medizinprodukts stehen dabei<br />
unterschiedliche Konformitätsbewertungsverfahren<br />
zur Auswahl. Die Klassifizierung berücksichtigt das potenzielle<br />
Risiko, das vom Medizinprodukt ausgeht und<br />
mit den Eigenschaften und der Herstellung der Produkte<br />
verbunden ist.<br />
„Generell benötigen Medizinprodukte eine CE-Kennzeichnung.<br />
Je nach Risikoklasse ist bei dem dafür notwendigen<br />
Konformitätsbewertungsverfahren die Mitwirkung<br />
einer Benannten Stelle notwendig“, erklärt<br />
Meinrad Kempf, Projektleiter beim Medizintechnik-<br />
Netzwerk Medical Mountains. Benannte Stellen sind<br />
unabhängige, staatlich zugelassene Drittunternehmen,<br />
die die Konformitätsbewertung im Auftrag der Medizinproduktehersteller<br />
durchführen. Das heißt, die benannten<br />
Stellen bewerten das vollständige Qualitätsmanagementsystem.<br />
Eine Ausnahme davon bilden Medizinprodukte der<br />
Risikoklasse I, die nicht steril sind beziehungsweise<br />
nicht über eine Messfunktion verfügen. Darunter fallen<br />
zum Beispiel OP-Masken. In dem Fall dürfen Hersteller<br />
sich die CE-Konformität selbst erklären. Das heißt, sie<br />
können das Zertifizierungsverfahren eigenständig<br />
durchführen. Dafür beauftragen sie einen Sachverständigen,<br />
der den Prototypen des Produkts anhand der<br />
22 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
Für Schutzmasken, die in den Bereich medizinischer<br />
Mund-Nasen-Schutz (MNS) – also zum Beispiel<br />
OP-Masken – sowie filtrierende Halbmasken<br />
(FFP2 und FFP3) fallen, gibt es aktuell Sonderzu -<br />
lassungsverfahren in Deutschland<br />
Bild: JLO_FOTO/stock.adobe.com<br />
Richtlinien für Medizinprodukte prüft und eine sogenannte<br />
Erklärung zur Konformitätsbewertung anfertigt.<br />
Diese Medizinprodukte müssen den zuständigen nationalen<br />
Behörden gemeldet werden.<br />
Für viele Unternehmen stellt sich derzeit die Frage:<br />
Handelt es sich bei der Atemschutzmaske, die sie auf<br />
den Markt bringen wollen, um ein Medizinprodukt und/<br />
oder um persönliche Schutzausrüstung (PSA)? „Die Frage<br />
ist oft nicht zweifelsfrei zu beantworten“, betont Miriam<br />
Schuh, Rechtanwältin und Team Leader Healthcare<br />
bei Reuschlaw. „Nach der geltenden europäischen<br />
Richtlinie für Medizinprodukte gilt, dass Produkte, die<br />
vom Hersteller sowohl zur Verwendung als Medizinprodukt<br />
als auch als persönliche Schutzausrüstung bestimmt<br />
sind, auch den Anforderungen der europäischen<br />
PSA-Verordnung genügen müssen. Sowohl Medizinprodukte<br />
als auch PSA müssen danach einem Konformitätsbewertungsverfahren<br />
unterzogen werden, um ihre<br />
Sicherheit und Leistungsfähigkeit zu gewährleisten,<br />
und dürfen nur mit CE-Kennzeichnung auf dem europäischen<br />
Markt vertrieben werden.“<br />
Auch Risikoklasse I erfordert zum Teil<br />
die Mitwirkung einer Benannten Stelle<br />
Schon für Produkte der Risikoklasse I – wenn diese steril<br />
sind beziehungsweise über eine Messfunktion verfürgen<br />
– und aufwärts benötigen Hersteller für die CE-<br />
Kennzeichnung die Mitwirkung einer Benannten Stelle.<br />
„Der Weg dahin ist ein komplizierter Prozess, der auch<br />
die Produktionsprozesse umfasst und bei dem viele Normen<br />
und Standards einzuhalten sind“, so Kempf.<br />
„Von der ersten Idee bis zum Inverkehrbringen eines<br />
neuen Medizinprodukts dauert es zwischen zwei bis<br />
fünf Jahre. Das heißt, man braucht einen langen Atem“,<br />
stellt Carius klar. „Dass ein Unternehmen nun erstmals<br />
Kostenlose Normen<br />
DIN stellt in Absprache mit der Europäischen Kommission derzeit verschiedene,<br />
normalerweise kostenpflichtige Normen für medizinische Ausrüstung kostenlos<br />
zur Verfügung. Ziel ist es, dem wachsenden Mangel an Schutzmasken, -handschuhen<br />
und weiteren Covid-19-Produkten zu begegnen. Mit der Bereitstellung der<br />
Normen soll Unternehmen geholfen werden, die ihre Produktlinien umstellen<br />
wollen, um die so dringend benötigte Ausrüstung kurzfristig herzustellen. Der Einsatz<br />
von Normen kann dabei unterstützen, die Sicherheit von medizinischen Geräten<br />
und persönlicher Schutzausrüstung zu gewährleisten und Herstellern bei der<br />
Produktion praktische Hilfestellung zu geben. Zu den im Covid-19-Rahmen relevanten<br />
Normen für Masken gehören die DIN EN 14683 Medizinische Gesichtsmasken<br />
für Medizinprodukte sowie die DIN EN 149 für Persönliche Schutzausrüstung.<br />
Der Bezug erfolgt via Beuth Verlag über diese Webseite:<br />
http://hier.pro/Fo4v<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 23
:: Im Fokus: Coronavirus und die Effekte<br />
Miriam Schuh, Rechtsanwältin<br />
bei Reuschlaw: „Einführer wie<br />
Händler, die ihren Pflichten<br />
nach PSA-Verordnung zur<br />
Gewährleistung eines<br />
(vereinfachten) Konformitäts -<br />
bewertungsverfahrens nicht<br />
nachkommen, sind mit dem<br />
Straf- und Ordnungswidrig -<br />
keitenkatalog des deutschen<br />
PSA-Durchführungsgesetzes<br />
konfrontiert“ Bild: Reuschlaw<br />
Meinrad Kempf, Projektleiter<br />
beim Medizintechnik-Netzwerk<br />
Medical Mountains: „Ich kann<br />
nachvollziehen, dass bei einem<br />
akuten Bedarf an Medizin -<br />
produkten wie in der jetzigen<br />
Krise kurzfristig die Zügel<br />
gelockert werden. Langfristig<br />
aber müssen die bestehenden<br />
Standards und Normen eingehalten<br />
werden“<br />
Bild: Medical Mountains<br />
komplexe Medizinprodukte zu fertigen beginnt, die in<br />
der jetzigen Krise einsetzbar sind, ist aufgrund der<br />
strengen Regularien praktisch nicht vorstellbar.“ Kempf<br />
bestätigt dies: „Ein schneller Switch vom Automobilzum<br />
Medizintechnikhersteller ist nicht möglich.“<br />
Doch Ausnahmen gibt es auch hier, wenn auch in<br />
Spanien: So montiert der zum Volkswagen gehörende<br />
Automobilhersteller Seat in einem Werk im spanischen<br />
Martorell nun Beatmungsgeräte statt Fahrgestelle für<br />
Autos. Die Beatmungsgeräte wurden gemeinsam mit<br />
einem Prototypen-Unternehmen aus Barcelona und der<br />
Unterstützung vieler Partner entwickelt – und inzwischen<br />
von der spanischen Zulassungsbehörde für Arzneimittel<br />
und Gesundheitsprodukte (AEMPS) für den<br />
klinischen Einsatz freigegeben. Nikolas Kuczaty, Geschäftsführer<br />
der AG Medizintechnik im VDMA, geht<br />
davon aus, dass Beatmungsgeräten in Spanien dringend<br />
benötigt werden, sodass die spanischen Behörden<br />
hier eine schnelle Sonderzulassung ermöglicht haben.<br />
Auch die bloße Zulieferung von Bauteilen, die einer<br />
hohen Risikoklasse zugeordnet sind – wie zum Beispiel<br />
Schläuche, die in die Lunge eingeführt werden – ist<br />
nicht problemlos möglich. Carius: „Ein Hersteller eines<br />
Medizinprodukts der Risikoklasse III wechselt nur ungern<br />
seine Zulieferer, weil er dann unter Umständen<br />
selbst eine neue Zertifizierung benötigt.“<br />
Neues Sonderzulassungsverfahren für<br />
Covid-19-Schutzmasken<br />
Erleichterungen gibt es derzeit allerdings für Medizinprodukte<br />
im Bereich Infektionsschutzausrüstung, genauer<br />
gesagt geht es um Schutzmasken, die in den Bereich<br />
medizinischer Mund-Nasen-Schutz (MNS) – also<br />
zum Beispiel OP-Masken – sowie filtrierende Halbmasken<br />
(FFP2 und FFP3) fallen. Für sie hat das Bundesinstitut<br />
für Arzneimittel und Medizinprodukte (Bfarm) am 6.<br />
April aufgrund des akuten Versorgungsengpasses ein<br />
Sonderzulassungsverfahren gemäß § 11 Abs. 1 des MPG<br />
erlassen. Das heißt, das reguläre Konformitätsbewertungsverfahren<br />
entfällt hier. Die Antragstellung erfolgt<br />
formlos. Hersteller von Medizinprodukten, die im direkten<br />
Zusammenhang mit der Situation zu Covid-19 stehen,<br />
füllen ein Formular aus und senden dieses zusammen<br />
mit einem formlosen Antrag auf Sonderzulassung<br />
nach § 11 MPG sowie aussagekräftigen Unterlagen per<br />
Mail an das Bfarm. In diesem Fall ist die Sonderzulassung<br />
derzeit außerdem kostenfrei.<br />
Das Bfarm in Bonn bemüht sich derzeit sehr darum,<br />
die entsprechenden Sonderzulassungen möglichst zeitnah<br />
und unbürokratisch zu erteilen. „Wir können diese<br />
Sonderzulassung bei Vorliegen der entsprechenden Unterlagen<br />
in ein bis zwei Tagen aussprechen“, sagte<br />
Bfarm-Präsident Karl Broich kürzlich gegenüber der Tageszeitung<br />
General-Anzeiger Bonn. Dies bestätigt auch<br />
die Wirtschaftskanzlei Taylor Wessing, die Unternehmen<br />
bei den Lizenzanträgen berät. Zu ihren Klienten gehört<br />
der Wäschehersteller Mey, bei dem der Prozess für<br />
die Zulassung eines neuen Mund-Nasen-Schutzes, ein<br />
Medizinprodukt der Risikoklasse 1, eine Woche dauerte.<br />
Unternehmen, die bislang noch keine Medizinprodukte<br />
hergestellt haben, haben eine weitere Besonderheit<br />
zu erfüllen, wenn sie nun medizinische Gesichtsmasken<br />
produzieren wollen: Sie müssen ihre Tätigkeit<br />
beim Deutschen Institut für Medizinische Dokumentation<br />
und Information (Dimdi) elektronisch über dessen<br />
Website anzeigen. Das Dimdi leitet die Anzeige an die<br />
zuständige Landesbehörde zur Registrierung weiter. Die<br />
Registrierung erst befugt Unternehmen, Medizinprodukte<br />
in Deutschland herzustellen und zu vertreiben.<br />
Unternehmen, die Masken ohne CE-Kennzeichen in<br />
Deutschland in Verkehr bringen wollen, müssen diese<br />
von einem anerkannten Labor (siehe Infobox rechts)<br />
prüfen lassen hinsichtlich der Anforderungen, die in der<br />
Norm DIN EN 14683:2019–6 vorgegeben sind.<br />
„Für Einführer und Vertreiber nicht CE-gekennzeichneter<br />
Produkte gelten dessen ungeachtet weiterhin die<br />
Anforderungen und Pflichten nach der PSA VO (EU)<br />
24 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
2016/425“, mahnt Rechtanwältin Schuh. „Es bleibt aber<br />
dabei, dass der Einführer gewährleisten muss, dass der<br />
Hersteller das Konformitätsbewertungsverfahren<br />
durchgeführt hat. Die Empfehlung kann sich zugunsten<br />
der Einführer und Händler mittelbar insofern auswirken,<br />
als das Konformitätsbewertungsverfahren an sich<br />
unter erleichterten Bedingungen durchgeführt werden<br />
kann. Das heißt aber auch, dass Einführer wie Händler,<br />
die ihren Pflichten nach PSA-Verordnung zur Gewährleistung<br />
eines vereinfachten Konformitätsbewertungsverfahren<br />
nicht nachkommen, mit dem Straf- und Ordnungswidrigkeitenkatalog<br />
des deutschen PSA-Durchführungsgesetzes<br />
konfrontiert sind.“<br />
Keine Sonderzulassungsverfahren<br />
für additiv gefertigte Medizinprodukte<br />
Die Lockerung der Zulassungsverfahren für Schutzmasken<br />
weckt weitere Begehrlichkeiten in der Industrie: So<br />
forderte auch Cecimo, der europäische Verband der<br />
Werkzeugmaschinenindustrie, für additiv gefertigt Medizinprodukte<br />
Sonderzulassungsverfahren. Cecimo-Mitglieder,<br />
die Schutzausrüstung fertigen wollten, beklagten<br />
die Blockade durch, regulatorische Anforderungen.<br />
Deshalb forderte der Verband die Politik auf, Additive-<br />
Manufacturing-Hersteller vorübergehend von den Anforderungen<br />
der Richtlinie über Medizinprodukte und<br />
Produkthaftung zu befreien. „Die Hersteller wollen helfen,<br />
aber eine solche Sonderregelung halte ich für gewagt“,<br />
betont VDMA-Experte Carius. „Die Gesetzgebung<br />
schreibt aus gutem Grund eine sorgsame Validierung<br />
von Medizinprodukten vor.“ Medical-Mountains-<br />
Mann Kempf kann nachvollziehen, dass bei einem akuten<br />
Bedarf kurzfristig die Zügel gelockert werden. „Langfristig<br />
aber müssen die bestehenden Standards und<br />
Normen eingehalten werden.“<br />
■<br />
Prüfstellen für Atemschutzmasken<br />
Als geeignete Prüfstellen für Covid-19-Atemschutzmasken nennt<br />
die Zentralstelle der Länder für Sicherheitstechnik:<br />
:: Institut für Arbeitsschutz der DGUV (IFA), Sankt Augustin,<br />
www.dguv.de/ifa<br />
:: Dekra Testing and Certification, Stuttgart,<br />
www.dekra-testing-and-certification.de<br />
:: TÜV Nord Cert, Essen, www.tuev-nord.de<br />
:: Textilforschungsinstitut Thüringen-Vogtland e. V., Greiz,<br />
www.titv-greiz.de<br />
:: ift Rosenheim, Rosenheim,<br />
www.ift-rosenheim.de/atemschutzmasken<br />
:: TÜV Rheinland LGA Products, Köln, www.tuv.com<br />
Darüber hat das SKZ in Würzburg angekündigt, ab Ende Mai<br />
Prüfungen an Atemschutzmasken (FFP 1, FFP 2 und FFP 3)<br />
durchzuführen – etwa hinsichtlich Einatem- und Ausatem -<br />
widerstand sowie Durchlass von Partikeln.<br />
Fantastische Fünf<br />
Die Universalprüfmaschinen der AGS-X<br />
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Druckversuche in der Qualitätskontrolle.<br />
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<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 25
:: Im Fokus: Coronavirus und die Effekte<br />
Zukunftsfähiges Qualitäts- und Risikomanagement<br />
Beweglichkeit im Kopf<br />
macht resilient<br />
Die Corona-Krise zeigt: Es braucht ein Umdenken im Qualitätsmanagement. Die vorhandenen<br />
Instrumente für das Risikomanagement müssen genutzt, Risikobewertungen dynamisch<br />
angepasst werden. Agilität ist gefordert – sowohl im Mindset der Qualitätsmanager als auch<br />
in der Organisation. Und die Digitalisierung muss vorangetrieben werden.<br />
Der Autor<br />
Markus Strehlitz<br />
Redaktion<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong><br />
Die Krise hat die Unternehmen unerwartet<br />
getroffen. So wie das auch für die gesamte<br />
Gesellschaft der Fall war. Nun sind die Firmen<br />
damit beschäftigt, die Scherben aufzukehren,<br />
zu schauen, was noch heil geblieben<br />
ist und wie sie sich aufstellen, um die kommende<br />
Zeit zu überstehen.<br />
Das Qualitätsmanagement nimmt dabei<br />
eine wichtige Rolle ein – besonders weil<br />
spätestens seit der Revision der ISO 9001<br />
das Risikomanagement ein elementarer Bestandteil<br />
eines QM-Systems ist. Risiken<br />
frühzeitig zu erkennen, ist ein wichtiger Faktor<br />
für eine erfolgreiche Unternehmensführung.<br />
Und diese Fähigkeit ist entscheidend,<br />
um für künftige Krisen gewappnet zu sein.<br />
„Seit Jahren befassen wir uns im Qualitätsmanagement<br />
und in der Qualitätssiche-<br />
26 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
Das Qualitätsmanagement<br />
braucht einen stärkeren<br />
Austausch von Menschen,<br />
um Offenheit und Lern -<br />
bereitschaft zu erzeugen<br />
Bild: Blue Planet Studio/<br />
stock.adobe.com<br />
rung mit Risiken und dem Risikomanagement.<br />
Jetzt können wir zeigen, was wir können“,<br />
sagt Benedikt Sommerhoff, Leiter Innovation,Transformation<br />
und Themenmanagement<br />
bei der Deutschen Gesellschaft<br />
für Qualität (DGQ).<br />
Die nötigen Instrumente sind vorhanden.<br />
Software-Lösungen für das Qualitäts- oder<br />
integrierte Management bieten entsprechende<br />
Funktionen. Ein EDV-gestütztes Risikomanagement<br />
hilft laut Alexander Künzer,<br />
sich in dem vielfältigen Geflecht von Wechselwirkungen<br />
zurechtzufinden, die das Unternehmensgeschehen<br />
beeinflussen und<br />
mit Risiken in den verschiedenen Bereichen<br />
und in unterschiedlichen Ausmaßen behaftet<br />
sind.<br />
Künzer ist Risk Management Officer ISO<br />
31000 und Mitglied der Geschäftsführung<br />
beim Software-Anbieter Consense. Sein Unternehmen<br />
hat das hauseigene Managementsystem<br />
mit einem entsprechenden<br />
Modul ausgestattet. Dieses unterstütze eine<br />
systematische Risikoanalyse und -bewertung<br />
mittels Matrix im Risiko-Assessment<br />
sowie das Management von Kontrollen zur<br />
Risikobewältigung, berichtet Künzer,<br />
Ein systematisches Risikomanagement<br />
sollte ganz oben auf der Agenda von Unternehmenslenkern<br />
stehen. Doch dies ist häufig<br />
nicht der Fall. „Experten sprechen davon,<br />
dass im deutschen Mittelstand hier an vielen<br />
Stellen noch Nachholbedarf besteht“,<br />
sagt Künzer. Durch eine gelebte Risikokultur<br />
und ein elektronisches systematisches und<br />
funktionierendes Risikomanagement entstünden<br />
einem Unternehmen aber strategische<br />
Wettbewerbsvorteile, die im globalen<br />
Wettbewerb erfolgsentscheidend sein können.<br />
Risikobewertungen sind zu abstrakt<br />
Das Thema Risiko sei in den Unternehmen<br />
schwierig zu adressieren, meint Sommerhoff.<br />
„Viele Risikobewertungen, die ich auf<br />
Ebene des Qualitätsmanagements gesehen<br />
habe, sind sehr abstrakt.“<br />
Damit ein Risikomanagement funktionieren<br />
kann, muss es immer wieder in die<br />
Hand genommen werden. Sommerhoff fordert<br />
daher agile Risikobewertungen und<br />
Maßnahmenpläne. Schließlich erleben wir<br />
alle gerade, wie schnell sich die Situation<br />
immer wieder ändert – im Wochen- oder sogar<br />
im Tages-Rhythmus.<br />
Bewertungen, Pläne und Handeln sollten<br />
daher ebenso laufend aktualisiert werden.<br />
„Was immer wir uns zu einer Pandemie und<br />
ihren gesundheitlichen, wirtschaftlichen<br />
oder sozialen Folgen einmal überlegt haben<br />
– der Ereignisfall führt uns noch einmal<br />
deutlich vor Augen, dass solche Krisenpläne<br />
Ein systematisches Risikomanagement sollte ganz oben auf der<br />
Agenda von Unternehmenslenkern stehen Bild: Consense<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 27
:: Im Fokus: Coronavirus und die Effekte<br />
„Die Krise führt dazu, dass Unternehmen<br />
überhaupt keine Planbarkeit mehr haben“,<br />
sagt Benedikt Sommerhoff von der DGQ<br />
Bild: DGQ<br />
„Was digitalisiert werden kann,<br />
wird auch digitalisiert“, sagt Lutz Krämer<br />
von Babtec Bild: Babtec<br />
des Qualitätsmanagements: dem PDCA-<br />
Zyklus. Dieser gilt als wichtiges Mittel zu<br />
Qualitätsverbesserung und schreibt folgende<br />
Reihenfolge vor: Zuerst wird geplant<br />
(Plan). Dann wird dies umgesetzt (Do). Anschließend<br />
werden die Maßnahmen überprüft<br />
(Check). Und letztlich werden diese<br />
entsprechend angepasst (Act).<br />
„Die Krise führt jedoch dazu, dass Unternehmen<br />
überhaupt keine Planbarkeit mehr<br />
haben“, sagt Sommerhoff. Daher müsse der<br />
Zyklus nun mit dem D beginnen. Will heißen:<br />
Zuerst wird etwas getan. Dann prüft<br />
man, was dabei herauskommt. Anschließend<br />
werden die Maßnahmen eventuell angepasst.<br />
Und zum Schluss lässt sich klären,<br />
ob daraus ein Plan entsteht. „Dieses Adaptieren,<br />
das Einstellen auf neue Situationen<br />
führt auch zu größerer Resilienz“, so Sommerhoff.<br />
Digitale Prozesse sind stabiler<br />
dynamisch gehandhabt werden müssen“,<br />
so der DGQ-Experte.<br />
Doch das geschieht in vielen Unternehmen<br />
nicht gut genug. Die Instrumente sind<br />
zwar da, aber die Risikobewertungen bleiben<br />
in den Schubladen liegen. „Sie könnten<br />
zwar Woche für Woche hervorgeholt werden“,<br />
so Sommerhoff. „Doch das macht niemand.<br />
Es wird eher unsystematisch entlang<br />
der Risiken gearbeitet.“<br />
Neue Feedbacksysteme und Lernfähigkeit<br />
Bei den Mitarbeitern im Qualitätsmanagement<br />
fehlt hierfür das entsprechende Bewusstsein.<br />
„Das Mindset ist nicht agil“, sagt<br />
Pehl, die als Coach und Unternehmensentwicklerin<br />
mit den Schwerpunkten Führung,<br />
persönliche Resilienz und wertebasierte Unternehmensentwicklungsprozesse<br />
tätig ist.<br />
„Sonst wäre es selbstverständlich, dass Menschen<br />
immer wieder neu auf Risiken schauen<br />
und auch die Art der Risikobewertung<br />
agilisiert wird.“<br />
Agilität – dieses Wort fällt häufiger, wenn<br />
man mit Experten wie Sommerhoff oder<br />
Pehl spricht. Resilienz – also die Fähigkeit,<br />
Krisen standhalten zu können – ermöglicht<br />
erst, schnell und flexibel handeln zu können,<br />
wodurch diese wiederum verstärkt<br />
wird. Dafür brauche es Lernfähigkeit im<br />
Qualitätsmanagement und neue Feedbacksysteme<br />
– für die Kommunikation mit Partnern,<br />
Führungskräften oder Kunden.<br />
„Klassische QM- und QS-Mechanismen<br />
sind Feedbacksysteme, die auf Kontrolle,<br />
Steuerung und Überprüfung beruhen“, so<br />
Pehl. Bei den nun geforderten Feedbacksystemen<br />
gehe es dagegen um den Austausch<br />
von Menschen, um Offenheit und Lernbereitschaft<br />
zu erzeugen. Dann könne man<br />
auch mit Krisen besser umgehen, weil man<br />
offener gegenüber Fehlern ist.<br />
Social Media Analytics liefert Erkenntnisse<br />
„Es gibt in Qualitätsmanagement und Qualitätssicherung<br />
noch immer einen ganz starken<br />
Technik- und Sachfokus“, erklärt Sommerhoff.<br />
Qualitätsmanager müssten sich<br />
nun aber auch Fragen stellen wie zum Beispiel<br />
„Wie ist die Stimmung bei den Kunden?“<br />
oder „Welche Qualitätsanforderungen<br />
leiten sich aus Stimmungen, Wahrnehmungen<br />
und Bedürfnissen ab?“. Darin seien<br />
sie bisher nicht besonders gut gewesen,<br />
meint Sommerhoff.<br />
Er nennt ein Beispiel: Qualitätsmanager<br />
hätten noch nicht erkannt, dass etwa Social<br />
Media Analytics ein interessantes Feld für<br />
sie sein könnte. Mithilfe entsprechender<br />
Software-Werkzeuge lassen sich die Social-<br />
Media-Einträge von Kunden und somit deren<br />
Meinungen zu Produkten großflächig<br />
analysieren. Dies könnte auch wertvolle Erkenntnisse<br />
für das Qualitätsmanagement<br />
liefern. „Doch die Qualitätsmanager sind<br />
weiter auf ihre bisherigen Feedbackquellen<br />
sowie die klassischen Anforderungsarten<br />
fokussiert.“<br />
Um reaktionsschnell zu sein, braucht es<br />
auch ein Umdenken im klassischen Ansatz<br />
Es gibt noch eine weitere Lehre aus der Krise.<br />
Der Trend zur Digitalisierung, der schon<br />
vorher existierte, wird durch Corona noch<br />
einmal deutlich verstärkt. „Was digitalisiert<br />
werden kann, wird auch digitalisiert“, sagt<br />
etwa Lutz Krämer, Bereichsleiter Produkte<br />
beim CAQ-Anbieter Babtec. Das gelte auch<br />
für das Qualitätsmanagement.<br />
„Der Grad der Digitalisierung hängt hier<br />
aber nicht allein vom Einsatz moderner<br />
Technologie ab“, sagt Krämer. Entscheidend<br />
sei es, in den relevanten Handlungsfeldern<br />
das Qualitätsmanagement mit den Möglichkeiten<br />
der Digitalisierung neu zu denken.<br />
„Sind diese aus Sicht des jeweiligen<br />
Unternehmens identifiziert, kann Software<br />
bei der Umsetzung der Lösung erfolgreich<br />
helfen.“<br />
Sommerhoff sagt, dass die aktuelle<br />
Situation zeige, wie viel stabiler digitale<br />
Geschäftsmodelle und Prozesse in einer<br />
weitgehend digitalisierten Welt sind. Seine<br />
dringende Empfehlung an die Qualitätsmanager<br />
lautet daher, dass diese ihre Prozesse<br />
für Qualitätsmanagent und Qualitätssicherung<br />
sowie Services deutlich mehr digitalisieren.<br />
Bereits vorhandene Lösungen sollten<br />
stärker genutzt werden, um Prozesse<br />
schneller, vernetzter und leistungsfähiger<br />
zu gestalten.<br />
Grundsätzlich ist er der Meinung, „dass<br />
wir die Krise aktiv nutzen können, um längst<br />
fällige Innovationen in Qualitätsmanagement<br />
und Qualitätssicherung voranzutreiben<br />
und bisheriges Vorgehen in Frage zu<br />
stellen“.<br />
■<br />
28 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
Webkonferenzen mit Bild<br />
und Ton haben Vorteile.<br />
Die Kamera erzeugt Nähe,<br />
die der Kommunikation<br />
gut tut Bild: The Design<br />
Garage/stock.adobe.com<br />
Eine Redaktion – zwei Meinungen<br />
Vollkommen im Bild<br />
Die Deutsche Akkreditierungsstelle unterstützt jetzt Audits per Videokonferenz.<br />
Auch in unserem Alltag sind Meetings über das Web mit Bild und Ton innerhalb kürzester<br />
Zeit zur Selbstverständlichkeit geworden. Jeder hat seine ganz persönlichen Erfahrungen<br />
damit gemacht, wie die Redaktion von <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> berichtet.<br />
Der erste Technik-Check für unsere<br />
Webinar-Reihe zur Control<br />
war für mich der Tipping Point:<br />
Die Kollegen in der Technik waren<br />
skeptisch, ob das System<br />
und alle Referenten das Handling<br />
der Videokameras bewältigen<br />
können. Doch schon in den<br />
Sabine Koll, Redaktion ersten Minuten wurde klar: Yes,<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong>, funktioniert. Und durch ein nettes<br />
Gesicht wird die trockene<br />
mag doch nicht ständig<br />
Videokonferenzen Materie auch gleich viel freundlicher<br />
vermittelt als durch eine<br />
anonyme Stimme aus dem Off. Danach gab es kein Halten<br />
mehr. Die technische Voreinstellung für Interviews<br />
lautet nun auch für mich Videokonferenz. Auch Gespräche<br />
mit Kollegen werden nun gerne per Videochat geführt.<br />
Manche Kollegen werden dabei von Neugier getrieben.<br />
Einer stellte zum Beispiel – sichtlich enttäuscht<br />
(das konnte das Video nicht verbergen) – fest, dass ich ja<br />
aufgrund der Aktenordner im Hintergrund in einem<br />
richtigen Büro sitze. Das war also nichts mit dem Blick in<br />
unser Wohnzimmer. Ein anderer meldete sich um 8 Uhr<br />
morgens per Video und war überrascht, dass ich schon<br />
adrett gekämmt im Büro saß. Er war das übrigens nicht<br />
– und das war für mich der Tipping Point, um wieder<br />
über Telefonate nachzudenken.<br />
■<br />
Es ist erstaunlich, was alles<br />
möglich wird, wenn der nötige<br />
Druck vorhanden ist. Jahrelang<br />
wird die Digitalisierung zwar<br />
diskutiert, aber nur zögerlich in<br />
Angriff genommen. Dann<br />
kommt der Lockdown und innerhalb<br />
von Tagen trifft sich<br />
Markus Strehlitz, ganz Deutschland in Videokonferenzen.<br />
Das gilt auch für mich.<br />
Redaktion <strong>Quality</strong><br />
<strong>Engineering</strong>, braucht Ich bin zwar schon allein wegen<br />
manchmal Support meines Jobs technikaffin. Aber<br />
mich in Web-Meetings nicht nur<br />
akustisch, sondern auch optisch zu präsentieren, war<br />
mir eher unangenehm. Ich weiß gar nicht, warum. Vielleicht<br />
wollte ich keinen Einblick in mein unaufgeräumtes<br />
Büro gewähren. Oder ich dachte, ich müsste mich<br />
immer mit Hemd und Sakko präsentieren. Doch nun<br />
mache ich jedes Interview in Video-Form und finde es<br />
großartig. Die Kamera erzeugt eine Nähe, die einem Gespräch<br />
gut tut. Auch für meine Frau sind Webkonferenzen<br />
zur Selbstverständlichkeit geworden. Sie ist Schulleiterin<br />
und konferiert mit ihren Kollegen regelmäßig<br />
auf diese Weise. Neulich musste sie mir sogar Support<br />
geben, als ich bei meinem Konferenz-Tool Probleme hatte.<br />
Zur Erinnerung: Ich bin der Technikjournalist. Es ist<br />
erstaunlich, was mittlerweile alles möglich ist. ■<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 29
:: Im Fokus: Coronavirus und die Effekte<br />
Die Dakks erlaubt seit<br />
Anfang April remote<br />
durchgeführte Überwachungs-<br />
und Wiederholungsbegutachtungen<br />
durch Konformitätsbewertungsstellen<br />
Bild: ty/stock.adobe.com<br />
Dakks forciert Überwachungs- und Wiederholungsbegutachtungen aus der Ferne<br />
Der Durchbruch<br />
für Remote Audits?<br />
Die Coronavirus-Pandemie beschleunigt die Digitalisierung im Qualitätsmanagement:<br />
Die Deutsche Akkreditierungsstelle (Dakks) hat Anfang April grünes Licht gegeben<br />
für die Fernbegutachtungen durch Konformitätsbewertungsstellen – zumindest für<br />
Überwachungs- und Wiederholungsbegutachtungen.<br />
Die Autorin<br />
Sabine Koll<br />
Redaktion<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong><br />
Und plötzlich ging alles sehr schnell: Bereits<br />
seit Jahren sind Remote Audits nach der Auditnorm<br />
ISO 19011 möglich. Doch Anwendung<br />
fanden sie in der Vergangenheit eher<br />
selten – auch wenn die Deutsche Gesellschaft<br />
zur Zertifizierung von Managementsystemen<br />
(DQS) in einer Umfrage Ende vergangenen<br />
Jahres eine gewisse Aufgeschlossenheit<br />
für diese Art der Auditierung auf<br />
Seiten von Unternehmen und Konformitätsbewertungsstellen<br />
festgestellt hat.<br />
Doch nun wirkt die aktuelle Covid-<br />
19-Pandemie wie ein Katalysator für die digitale<br />
Form der Konformitätsbewertung –<br />
offiziell forciert durch die Dakks, die nationale<br />
deutsche Akkreditierungsstelle. Mitte<br />
März hat sie entschieden, dass aufgrund der<br />
Ansteckungsgefahr vorerst keine Vor-Ort-<br />
Begutachtungen mehr durchgeführt werden<br />
sollen – und schon am 1. April hat sie<br />
für Konformitätsbewertungsstellen einen<br />
Leitfaden für die flächenhafte Durchführung<br />
von Remote-Begutachtungen per etwa<br />
per Videokonferenz veröffentlicht. Mit diesem<br />
Schritt will die Dakks dabei helfen, dass<br />
Unternehmen die Fristen für die Begutachtungstermine<br />
hinsichtlich Managementnormen<br />
einhalten können und dass die<br />
bestehenden Akkreditierungen von Prüfund<br />
Kalibrierlaboratorien auf Grundlage der<br />
DIN EN ISO/IEC 17025 ihre Gültigkeiten<br />
behalten.<br />
30 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
Allerdings sind damit nun nicht Tür und<br />
Tor geöffnet für Fernaudits sämtlicher Art.<br />
Denn nach wie vor sind entsprechende Aussagen<br />
von zwei Regelwerken verbindlich:<br />
Neben der ISO 19011 ist dies die IAF MD 4<br />
des International Accreditation Forums.<br />
Demnach können Erstbegutachtungen<br />
grundsätzlich nicht remote durchgeführt<br />
werden. Überwachungs- und Wiederholungsbegutachtungen<br />
sind aber sehr wohl<br />
auf digitalem Weg möglich – sofern die entsprechende<br />
Konformitätsbewertungsstelle<br />
über die notwendigen Kompetenzen verfügt<br />
und die Dakks davon überzeugt ist,<br />
dass alle relevanten Informationen – übersandte<br />
Unterlagen, Kenntnisse aus vorangegangenen<br />
Begutachtungen, aktueller Geltungsbereich,<br />
Geltungsbereich nach der Erweiterung<br />
– vorhanden sind, um Erweiterungsanträge<br />
aus der Ferne zu beurteilen.<br />
Sonderlösung für Prüf- und Kalibrierlabore<br />
bei der Umstellung auf neue ISO/IEC 17025<br />
Eine Sonderlösung wurde für Prüf- und Kalibrierlaboratorien<br />
gefunden, die nur noch bis<br />
30. November 2020 Zeit haben, ihre Akkreditierung<br />
nach der revidierten Version der DIN<br />
EN ISO/IEC 17025 umzustellen: In Fällen, bei<br />
denen Dakks-Kunden die Umstellung beantragt<br />
haben und eine Vor-Ort-Begutachtung<br />
in Kombination von Überwachung und Umstellung<br />
geplant war, findet die Fernbegutachtung<br />
auf Basis der neuen Akkreditierungsnorm<br />
statt. Und falls zwischen Verfahrensmanager<br />
und Laboratorium eine sogenannte<br />
„reine Umstellungsbegutachtung“<br />
vereinbart wurde, kann diese als reine Dokumentenprüfung<br />
durchgeführt werden.<br />
Doch wie läuft nun ein solches Fernaudit<br />
in der Praxis ab? Was heißt das genau? „Im<br />
Audit kann man grob drei Haupttätigkeiten<br />
unterscheiden – Kommunikation, Dokumentenprüfung<br />
und Vor-Ort-Audit in der<br />
Realität“, erklärte Auditor Dr. Thomas Spielau<br />
kürzlich in einem Webinar von Klinkner<br />
& Partner, einem auf die Laborbranche spezialisierten<br />
Schulungs- und Beratungshaus.<br />
„Auditinterviews lassen sich sehr gut aus<br />
der Ferne durchführen. Hier bieten sich teilweise<br />
sogar Vorteile gegenüber dem Vor-Ort<br />
Besuch, beispielsweise bei der Einbeziehung<br />
weitere Gesprächspartner an anderen Orten.“<br />
Bei der Dokumentenprüfung bleibt laut<br />
Spielau alles wie gehabt: „Die vorab eingereichten<br />
Unterlagen sollte der Auditor natürlich<br />
wie bisher auch schon vorab und remote<br />
machen. Das Besprechen der Ergebnisse<br />
und gegebenenfalls die Einsicht in<br />
weitere Dokumente ist aber eben auch remote<br />
möglich.“<br />
Herausforderungen sieht er allerdings<br />
hinsichtlich der Tätigkeiten am Prozess, am<br />
Produkt und in den Räumlichkeiten außerhalb<br />
des Besprechungsraums: „Hier sind die<br />
realen Möglichkeiten meist noch sehr begrenzt<br />
und die Bedenken aufgrund technischer<br />
Herausforderungen noch am größten.“<br />
Er denkt an den Einsatz von Tablets,<br />
Virtual-Reality-Brillen, Drohnen oder sogar<br />
Avataren gehen. „Dieses Feld wird sich in<br />
Zukunft erst entwickeln“, so der Auditor.<br />
Auch Frank Graichen, Leiter des Auditorenmanagements<br />
der DQS, geht davon aus,<br />
dass dass die Coronavirus-Pandemie nun<br />
Bewegung in das Thema Remote Audits gebracht<br />
hat: „Es ist anzunehmen, dass die Akzeptanz<br />
von Remote Audits inzwischen größer<br />
ist und Bedenken abgenommen haben.<br />
Als Vorteil könnte hervortreten, dass in einer<br />
Zeit, in der Vor-Ort-Besuche vielfach nicht<br />
möglich sind, Remote Audits im Sinn einer<br />
späteren Aufwandsersparnis jetzt einen<br />
Teilbereich der üblichen Audits abdecken<br />
und die notwendigen Begehungen zu gegebener<br />
Zeit vor Ort nachgeholt werden.“<br />
Apropos Bedenken: Ein sensibler Punkt<br />
ist bei Remote Audits laut Spielau die Hoheit<br />
über die aufgezeichneten Daten. Generell<br />
gelte dabei: Wer die Technik stellt, hat<br />
auch die aufgezeichneten Daten. In Präsenzaudits<br />
komme of die Frage auf, ob der Auditor<br />
Fotos machen darf. „Analog dazu entsteht<br />
bei Remote Audits die Frage, ob Tonund<br />
Bildaufzeichnungen angefertigt werden<br />
und wenn ja, ob das aufzubewahrende<br />
Auditnachweise sind und wann diese zu<br />
vernichten sind“, so Spielau. „Eine eindeutige<br />
allgemeingültige Antwort darauf scheint<br />
es nicht zu geben. Besonders heiß ist das<br />
Thema, wenn es um personenbezogene Daten<br />
geht. Der Auditor sollte dies vorab regeln<br />
– im Auditplan, im Auditprogramm<br />
oder durch den Auditauftraggeber.“ ■<br />
Webhinweis<br />
Welche Voraussetzungen in Unternehmen für Remote<br />
Audits vorhanden sein müssen und welche Chancen<br />
und Herausforderungen Fernaudits bergen, erklärte<br />
Dr. Holger Grieb, Auditor der DQS,<br />
in einem Vortrag im Herbst 2019:<br />
http://hier.pro/n8KRf<br />
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Die Qualitätssicherung in der<br />
Automobilindustrie erstreckt<br />
sich auf viele Bereiche entlang<br />
der gesamten Wertschöpfungskette.<br />
In diesem Special<br />
berichten wir über einige von<br />
ihnen – angefangen bei der<br />
spanenden Bearbeitung bis hin<br />
zum Einsatz von künstlicher<br />
Intelligenz in der Produktion.<br />
SPECIAL<br />
Automotive<br />
Inhalt<br />
34 Werkstückeinrichtung<br />
Forstmaschinenhersteller<br />
verkürzt die Rüstzeiten mit<br />
Messtechnik um 75 %<br />
36 Elektronikfertigung<br />
E-Mobilität im Sekundentakt<br />
dank integrierter<br />
Prozessüberwachung<br />
38 Smarte Produktion<br />
BMW setzt auf<br />
Künstliche Intelligenz und<br />
schlaue Datenanalyse<br />
Im BMW Werk München ist Künstliche Intelligenz in vielen<br />
Bereichen schon zur Steigerung der Qualität im Einsatz.<br />
Bei der Validierung der schlüssellosen Fahrzeugöffnung ist<br />
zum Beispiel ein Messroboter im Einsatz.<br />
Bild: BMW<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 33
:: Special Automotive<br />
Tigercat hat den<br />
RMP600 Werkstückmesstaster<br />
für die Mazak Versatech<br />
V100N 5-Achsen-<br />
Werkzeugmaschine konfiguriert<br />
Bild: Renishaw<br />
Tigercat optimiert mit automatischer Werkstückeinrichtung die Fertigung<br />
Mit Messtastern zu<br />
minimalen Rüstzeiten<br />
Seitdem der kanadische Forstmaschinen- und -gerätehersteller Tigercat die<br />
Werkstückeinrichtung mithilfe von Werkzeugmesstastersystemen und Software von<br />
Renishaw automatisiert hat, konnte er die Rüstzeiten um 75 % verkürzen. Gleichzeitig<br />
steigerte das Unternehmen dadurch die Zeit für produktive Bearbeitungsgänge um 40 %.<br />
Der Autor<br />
Risshu Bergmann<br />
Marketing-Koordinator<br />
Renishaw<br />
www.renishaw.de<br />
Das Produktangebot von Tigercat umfasst Maschinen<br />
für die Aufarbeitung von Lang- und Kurzholz einschließlich<br />
Fäller-Bündlern, Skiddern, Ladern, Vollerntern und<br />
Baumfällmaschinen. Es handelt sich um große, starke<br />
und robuste Maschinen, die in der Regel 25 t und mehr<br />
wiegen. Da die Forstarbeiterteams häufig auf eine Fäll-<br />
Bündelmaschine mit sogenannter Drive-to-Tree-Funktion<br />
– die Erntemaschinen bewegt sich zur Fällung in die<br />
unmittelbare Nähe des Baumstamms – angewiesen<br />
sind, um einen kontinuierlichen Sammelbetrieb zu gewährleisten,<br />
kommt es auf eine hohe Zuverlässigkeit<br />
der Maschinen an. Für Tigercat bedeutet dies, dass eine<br />
robuste Konstruktion, hohe Maschinenverfügbarkeit<br />
und lange Nutzungsdauer wichtige Voraussetzungen<br />
für das Produktdesign sind. In seinem Werk in Cambridge,<br />
Süd-Ontario, produziert das Unternehmen die<br />
größeren Stahlteile für seine radbasierten Forstmaschinen,<br />
insbesondere für seine Fäller-Bündler-Bagger. Die<br />
aktiven Produktionslinien umfassen Verfahren wie Laserschneiden,<br />
maschinelle Bearbeitung, Schweißen und<br />
Montieren durch Bediener und Roboter.<br />
Angesichts der steigenden globalen Nachfrage hat<br />
es sich Tigercat zur Aufgabe gemacht, die Produktionseffizienz<br />
und den Durchsatz durch eine zunehmende<br />
Automatisierung zu steigern. Bei einer umfassenden<br />
Überprüfung der bestehenden Produktionsprozesse<br />
wurde besonderes Verbesserungspotenzial im Bereich<br />
der Werkstückeinrichtung identifiziert. Die Idee: Eine fabrikweite<br />
Standardisierung auf eine neue automatisierte<br />
Lösung für die Werkstückmessung sollte sowohl die<br />
sehr großen Abmessungen und Vielfalt der dickwandigen,<br />
hochtolerierten Werkstücke von Tigercat als auch<br />
die Bandbreite unterschiedlicher Verfahren in den Produktionslinien<br />
abdecken. Messtaster müssten in der Lage<br />
sein, kritische, schwer zugängliche Merkmale genau<br />
zu messen, und robust genug sein, um dicht neben neuen<br />
automatisierten Schweißzellen arbeiten zu können.<br />
Gleichzeitig wollte das Unternehmen auch die Mazacheck<br />
Diagnosefunktionen seines Mazak Versatech<br />
V100N, eines produktionskritischen Doppelständer-Bearbeitungszentrums<br />
für die Bearbeitung sehr großer<br />
Teile mit fünf Achsen, nutzen.<br />
34 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
„Als es um die Beschaffung der von uns benötigten<br />
Maschinen-Messsysteme ging, hatten wir mehrere Unternehmen<br />
im Auge. Wir entschieden uns für Renishaw,<br />
da das Unternehmen perfekt im Einklang mit unserer<br />
Ingenieurskultur steht“, erinnert sich David Hodder, Produktionsleiter<br />
bei Tigercat. „Renishaw bietet einen guten<br />
technischen Support, die Techniker vor Ort kennen<br />
sich sehr gut aus und ich würde ihre Geräte als erstklassig<br />
bezeichnen.“<br />
Tigercat setzt heute den vielseitigen RMP60M Spindelmesstaster<br />
mit Funksignalübertragung, der für die<br />
Werkstückeinrichtung und Messung an Multitasking-<br />
Maschinen und Bearbeitungszentren entwickelt wurde,<br />
in seiner gesamten Produktionslinie in Cambridge ein.<br />
Renishaws große Auswahl an kompatiblen Tastereinsätzen<br />
mit Keramikschaft und Rubinkugel ermöglicht es<br />
dem Unternehmen, automatisierte Lösungen für die<br />
Werkstückeinrichtung zu entwickeln, die auf die spezifischen<br />
Anforderungen seiner vielen großen und unterschiedlichen<br />
Werkstücke zugeschnitten sind.<br />
Maschinenmesstaster mit einer<br />
Wiederholgenauigkeit von ±1 Mikrometer<br />
Der kinematisch wiederholgenaue Messtastermechanismus<br />
des RMP60M in Verbindung mit der Frequenzsprungtechnik<br />
(Frequency Hopping Spread Spectrum,<br />
FHSS) bietet Tigercat eine robuste Lösung, die in der Lage<br />
ist, Signalinterferenzen in der Nähe des Schweißbereichs<br />
zu tolerieren und Probleme bei Sichtverbindungen<br />
zu meistern. Der Maschinenmesstaster arbeitet im<br />
2,4-GHz-Frequenzband und entspricht den Funkvorschriften<br />
in allen wichtigen Industriemärkten. Er bietet<br />
verschiedene Aktivierungsmöglichkeiten, einstellbare<br />
Auslösekraft und eine Messwiederholgenauigkeit von<br />
±1 μm. Renishaws kombinierte Empfänger- und Maschineninterface-Einheiten<br />
RMI-Q werden im gesamten<br />
Werk eingesetzt. Sie wandeln die Signale der RMP Spindelmesstaster<br />
in potenzialfreie SSR-Signale für die Maschinensteuerungen<br />
um.<br />
Für Tigercats Mazak Versatech V100N 5-Achsen Maschine<br />
wurde ein RMP600 Messtaster konfiguriert. Als<br />
komplexer, hochgenauer Messtaster, der über die gleiche<br />
FHSS wie der RMP60M verfügt, bietet er Tigercat<br />
sämtliche Vorteile einer automatischen Werkstückeinrichtung<br />
sowie die Fähigkeit, komplexe 3D-Teilegeometrien<br />
mit einer sehr hohen Messleistung von Bruchteilen<br />
eines Mikrometers zu messen.<br />
Der Messtaster arbeitet mit Renishaws Rengage Technologie,<br />
die eine Silizium-Dehnmessstreifen-Technologie<br />
mit einer extrem kompakten Elektronik verbindet. Er liefert<br />
hochgenaue Messungen, selbst wenn lange und kundenspezifische<br />
Tastereinsätze verwendet werden – eine<br />
ideale Lösung für Tigercats Anwendungen, die häufig Messungen<br />
an schwer zugänglichen Merkmalen erfordern.<br />
Zudem nutzt der Forstmaschinenhersteller Reni<br />
shaws PC-basierte Software Productivity+ für die Programmierung<br />
von Messroutinen und ihre nahtlose Integration<br />
in die V100N Bearbeitungszyklen.<br />
Durch die Integration der hochgenauen Renishaw<br />
Messtaster mit Funkübertragung in die Fertigungsprozesse<br />
hat sich bei Tigercat die Rüstzeit für Werkstücke<br />
um 75 % verkürzt. Die manuelle Einrichtung, die früher<br />
eine Stunde dauerte, wurde nun automatisiert und<br />
dauert nur noch 10 bis 15 min.<br />
Die neuen Maschinenmesssysteme protokollieren<br />
und speichern jedes von ihnen gemessene Teil. Bei einer<br />
fehlerhaften Ausrichtung des Teils oder Abweichung von<br />
der Spezifikation wird der Bediener sofort informiert.<br />
Daten können gesammelt werden, um die Maschinenund<br />
Prozessleistung im Zeitverlauf zurückzuverfolgen.<br />
Seitdem Tigercat mit Renishaw eine Partnerschaft<br />
zur Automatisierung von Maschinenmessungen eingegangen<br />
ist, konnte das Unternehmen seine wöchentliche<br />
Produktionsleistung um 40 % erhöhen. Für die Zukunft<br />
werden weitere Verbesserungen erwartet. Die<br />
tägliche Teileproduktion ist nun beständiger geworden<br />
und es gibt eine neu entdeckte Freiheit, da die Maschinenbediener<br />
jenen Bearbeitungszentren zugewiesen<br />
werden können, die nachfragebedingt einen höheren<br />
Einsatz erfordern. Das Fehlerrisiko durch menschliches<br />
Eingreifen wurde praktisch eliminiert und damit hat<br />
sich auch die Bedienersicherheit verbessert.<br />
Im Laufe der Zeit hat Tigercat den Einsatz der Messsysteme<br />
von der allgemeinen Werkstückeinrichtung –<br />
vor der Bearbeitung – zur vollintegrierten In-Prozess-Regelung<br />
und Teileprüfung weiterentwickelt, das heißt alle<br />
Arbeitsgänge, bevor das Werkstück das Maschinenbett<br />
verlässt. Dies bedeutet Verbesserungen in jeder<br />
Hinsicht, das heißt für die Maschinenzykluszeiten, die<br />
Teilequalität und auch die Bedienersicherheit. Die<br />
Messsysteme werden zudem für Maschinendiagnosen<br />
verwendet. Tigercat kann somit heute noch stärker darauf<br />
vertrauen, dass sämtliche Fertigungsprozesse genau<br />
der Spezifikation entsprechen.<br />
■<br />
Webhinweis<br />
Fäller-Bündler von<br />
Tigercat fällen mehrere<br />
Stämme hintereinander<br />
und legen sie dann gesammelt<br />
ab Bild: Tigercat<br />
Ein Video von Renishaw zeigt die Anwendung bei<br />
Tigercat: http://hier.pro/nzvFp<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 35
:: Special Automotive<br />
An der ersten von<br />
16 Stationen des<br />
Automaten wird die<br />
Federkraft geprüft<br />
(rechts der Bildmitte).<br />
Vorne links ist der<br />
zweite Sensor zu sehen,<br />
der etwa alle 100 Teile<br />
eine Gegenprüfung<br />
vornimmt Bild: Kistler<br />
Integrierte Prozessüberwachung für hochautomatisierte Elektronikfertigung<br />
Präzise Prüfung im Sekundentakt<br />
Um die Anforderungen der Automobilindustrie zu erfüllen, benötigt Schurter 100-Prozent-<br />
Kontrolle und -Rückverfolgbarkeit im Produktionsprozess. In den neuen Vollautomaten zur<br />
Fertigung komplexer und sicherheitsrelevanter Teile sind vier Systeme von Kistler für die Kraft-<br />
Weg-Überwachung integriert – schnelle Taktzeit und Messmittelfähigkeitsprüfung inklusive.<br />
Der Autor<br />
André Signer<br />
Verkaufsingenieur<br />
Kistler<br />
www.kistler.com<br />
Durch den Trend zur Elektromobilität nehmen<br />
elektrische Sicherungen aktuell eine<br />
Schlüsselrolle ein, insbesondere bei der Batteriefertigung<br />
für E-Automobile. Da jede<br />
Batteriezelle einzeln abgesichert werden<br />
muss, kommen pro Fahrzeug schnell 400 bis<br />
500 Sicherungen zusammen. Für einen Endkunden<br />
aus der Automobilindustrie erhielt<br />
Schurter 2017 den Auftrag, Sicherungen für<br />
sicherheitskritische Bereiche in hohen<br />
Stückzahlen zu fertigen.<br />
Für die besondere Herausforderung, die<br />
kleinteilig aufgebauten Sicherungen möglichst<br />
vollautomatisiert und in hohen Stückzahlen<br />
– sowie außerdem normgerecht und<br />
in hoher Qualität – produzieren zu können,<br />
holte man den Sondermaschinenbauer Robomat<br />
ins Boot: In der Anlage werden zwei<br />
Varianten von Sicherungen mit einer Stückzahl<br />
von etwa 3.000 Teilen pro Stunde und<br />
einer Taktzeit von 2,7 s gefertigt. In dieser<br />
kurzen Zeitspanne durchläuft das Produkt<br />
16 verschiedene Stationen. „Die Herausforderung<br />
beim Anlagendesign war die Abstimmung<br />
der Prozessschritte, um die kurze<br />
Taktzeit zu erreichen. Das Schöne dabei war,<br />
dass Schurter das Sicherungsdesign zu Beginn<br />
noch nicht finalisiert hatte, so dass<br />
man spezielle Anforderungen im Design<br />
noch berücksichtigen konnte“, betont Markus<br />
Zimmermann, Inhaber und Geschäftsführer<br />
von Robomat.<br />
Um die hohen Anforderungen an Traceability<br />
und Qualität im Automobilumfeld zu<br />
erfüllen, setzt man auf Systeme zur Kraft-<br />
Weg-Überwachung von Kistler. Insgesamt<br />
kommen vier piezoelektrische Kleinkraftsensoren<br />
vom Typ 9217A plus die entsprechenden<br />
Auswertesysteme Maxymos BL in der<br />
neuen Anlage zum Einsatz. „Neben den guten<br />
Erfahrungen in der Vergangenheit gaben<br />
vor allem der kleine Kraftbereich und die<br />
sehr niedrige Ansprechschwelle den Ausschlag<br />
für Kistler“, so Zimmermann. Die ge-<br />
36 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
omni<br />
control<br />
messenen Kenngrößen werden während des<br />
Prozesses aufgezeichnet und visualisiert; darüber<br />
hinaus dienen die definierten Kriterien<br />
zur automatischen Sortierung von Gut- und<br />
Schlechtteilen im Prozess. Geprüft werden<br />
sowohl die Federkraft als auch die Kraft beim<br />
Aufsetzen des Deckels der Sicherungen.<br />
Auch die Sensoren selbst werden geprüft:<br />
„Das Besondere an dieser Anlage ist,<br />
dass die Messtechnik im Prozess selbst gegengeprüft<br />
wird. Etwa alle 100 Teile findet<br />
eine Messung der Sensorik statt: Das heißt,<br />
es wird nachgeschaut, ob die Sensoren noch<br />
das erfassen, was sie sollen“, betont Zimmermann.<br />
„Getrieben wird diese Entwicklung<br />
von den Anforderungen in der Automobilindustrie.<br />
Laut der Norm IATF 16949<br />
der International Automotive Task Force für<br />
sicherheitskritische Bauteile muss die Messmittelfähigkeit<br />
regelmäßig im Fertigungsprozess<br />
überprüft werden. Der Endkunde<br />
hat diese Eigenschaft eigens bei uns vor Ort<br />
auditiert“, ergänzt André Schürmann, Head<br />
of Automation & Maintenance bei Schurter.<br />
Die Kombination aus anspruchsvollen<br />
Kundenvorgaben, zu erfüllender Norm und<br />
Komplexität der Anlage führte dazu, dass<br />
ein neues, ungeahntes Niveau bei der Qualitätsdatenerfassung<br />
erreicht wurde: „Pro Sicherung<br />
werden 76 spezifische Datensätze<br />
erfasst und in einer zentralen Datenbank gespeichert<br />
– zusätzlich zu Kraft und Weg auch<br />
Ofentemperatur, Lufttemperatur und viele<br />
weitere Größen. Das ist die umfassendste<br />
Erfassung von Qualitätsdaten, die wir bis<br />
dahin in einer Anlage realisiert haben“, sagt<br />
Zimmermann.<br />
Mehrwert durch intuitive Messtechnik<br />
Zwar ist nach etwa einem Jahr Entwicklungszeit<br />
die Abnahme durch den Endkunden<br />
bereits erfolgt, dies ist aber noch nicht<br />
gleichbedeutend mit der angestrebten<br />
24/7-Volumenproduktion. In Phase zwei<br />
werden daher kritische Faktoren wie Materialien,<br />
Anlageneinstellungen und weitere<br />
Parameter intensiv getestet und optimiert.<br />
„In Bezug auf die Messtechnik war dank der<br />
intuitiven Bedienbarkeit der Systeme kein<br />
großer Aufwand nötig“, erinnert sich Schürmann.<br />
„Wir hatten Produkte von Kistler bereits<br />
zuvor eingesetzt und können uns daher<br />
auf Performance, Service und Preis-Leistungsverhältnis<br />
verlassen“, sagt Zimmermann.<br />
„Andere Teile der Anlage erfordern<br />
aufgrund der hohen Komplexität jedoch einen<br />
gewissen Inbetriebnahme- und Optimierungsaufwand.<br />
Der Vorteil ist, dass nach<br />
Zielerreichung die Einstellungen direkt für eine<br />
zweite Anlage übernommen werden, um<br />
die geplanten hohen Stückzahlen abdecken<br />
zu können.“ Auch dann werden Maxymos &<br />
Co. wieder mit an Bord sein und durch die<br />
doppelte Prüfung dafür sorgen, dass die<br />
Sicherungen halten, was sie versprechen.<br />
Schürmann gibt einen Ausblick auf das,<br />
was kommen wird: „Für E-Mobilität und Industrie<br />
4.0 müssen Anlagen immer intelligenter<br />
werden. Condition Monitoring, Predictive<br />
Maintenance und Traceability auf<br />
Losgröße werden zunehmend zum Standard<br />
gehören. Das erfordert Messtechnik,<br />
die sich leicht integrieren und intuitiv bedienen<br />
lässt sowie präzise und verlässliche Ergebnisse<br />
liefert. Qualitätsüberwachung im<br />
Prozess liefert klaren produktiven Mehrwert<br />
und wird daher mehr und mehr in die industrielle<br />
Fertigung integriert.“<br />
■<br />
Webhinweis<br />
ORBITER600<br />
360°-Oberflächenkontrolle<br />
im Durchlauf<br />
im Pressentakt<br />
kompakte Baugröße<br />
stumpfe und glänzende<br />
Oberflächen<br />
für Metall- und<br />
Kunststoffoberflächen<br />
360° Mantelprüfung<br />
für Erkennung von Dopplungen,<br />
Rissen und Zinkabplatzern<br />
Deckel und Beschnitt (optional)<br />
bis 100 Teile/min<br />
für matte und spiegelnde Teile<br />
Ø 30-120 mm, bis 110 mm hoch<br />
geringer Platzbedarf:<br />
1,2 m x 1,6 m x 1,6 m (B x L x H)<br />
INDUSTRIELLE<br />
BILDVERARBEITUNG<br />
AUS OFFENBURG<br />
An einer weiteren Station wird die Kraft beim<br />
Aufsetzen des Deckels überwacht (links der Bildmitte).<br />
Im Vordergrund ist der zweite Sensor für die<br />
Gegenprüfung zu sehen Bild: Kistler<br />
Ein Video von Kistler zu der<br />
Anwendung bei Schurter sehen<br />
Sie hier:http://hier.pro/qjViH<br />
Omni Control<br />
Prüfsysteme GmbH<br />
In der Spöck 10<br />
77656 Offenburg, Germany<br />
Tel. +49 781 9914-12<br />
Fax +49 781 9914-11<br />
mail@omni-control.de<br />
www.omni-control.de<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 37
:: Special Automotive<br />
KI wertet in der Montage<br />
Bilder eines Bauteils aus<br />
und gleicht sie in Milli -<br />
sekunden mit Hunderten<br />
anderen Bildern der<br />
gleichen Sequenz ab.<br />
So prüft sie in Echtzeit,<br />
ob beispielsweise alle<br />
vorgesehenen Teile<br />
eingebaut oder an der<br />
richtigen Stelle montiert<br />
sind Bild: BMW<br />
Automobilhersteller setzt künstliche Intelligenz im Werk München ein<br />
BMW gibt Gas mit KI<br />
in der Qualitätssicherung<br />
Anwendungen aus dem Bereich der Künstlichen Intelligenz (KI) gibt es im Münchner Werk von<br />
BMW mittlerweile viele — angefangen beim Presswerk über die Fahrzeuglackierung bis hin zur<br />
Funktionsabsicherung. Gekoppelt mit Smart Data Analytics und moderner Messtechnik ergeben<br />
sich neue Möglichkeiten für die Steigerung der Qualität und eine effiziente Fahrzeugproduktion.<br />
Die Autorin<br />
Susanne Tsitsinias<br />
Kommunikation<br />
Werk München<br />
BMW Group<br />
www.bmw.de<br />
„Die Produktion eines Fahrzeugs dauert bei<br />
uns etwa 30 Stunden. Innerhalb dieser Zeit<br />
erzeugt es erhebliche Mengen an Daten.<br />
Mithilfe von KI und smarter Datenanalyse<br />
können wir unsere Produktion mit diesen<br />
Daten intelligent managen und analysieren“,<br />
sagt Robert Engelhorn, Leiter des<br />
BMW-Werks München. „Die Technologie unterstützt<br />
uns dabei, unsere Fahrzeuge noch<br />
effizienter zu fertigen und die Premium-<br />
Qualität für jeden Kunden sicherzustellen.<br />
Gleichzeitig entlasten wir unsere Mitarbeiter<br />
von monotonen und sich wiederholenden<br />
Aufgaben.“ Entscheidend ist für ihn immer<br />
die Wirksamkeit der Innovationen: „Dabei<br />
setzen wir ganz auf die Erfahrung und<br />
das Know-how unserer Mitarbeiter in der<br />
Fertigung. Sie können am besten beurteilen,<br />
bei welchen Schritten eine KI-Anwendung<br />
für mehr Qualität und Effizienz sorgt“, so<br />
Engelhorn.<br />
Im Werk München erprobt der Fahrzeughersteller<br />
den Einsatz von KI und Smart Data<br />
Analytics in zahlreichen Projekten entlang<br />
der gesamten Fertigung – angefangen<br />
im Presswerk. Hier werden täglich mehr als<br />
30.000 Blech-Platinen zu Karosserieteilen<br />
verarbeitet. Seit 2019 wird jede Platine zu<br />
Beginn mit einer Lasercodierung versehen.<br />
Diese ermöglicht eine eindeutige Identifizierung<br />
des Bauteils. Das System IQ Press erfasst<br />
mithilfe der Codierung Material- und<br />
Prozessparameter wie zum Beispiel die Dicke<br />
des Blechs und der Beölungsschicht, die<br />
Temperatur oder die Geschwindigkeit der<br />
Pressen und verknüpft diese mit der Qualität<br />
der produzierten Teile. All diese Daten<br />
werden in Echtzeit an eine Cloud geschickt<br />
und stehen dem Produktionsmitarbeiter<br />
unmittelbar zur Verfügung. Für die Mitarbeiter<br />
erhöht sich dadurch die Transparenz<br />
im Produktionsprozess und sie nutzen die<br />
38 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
Erkenntnisse von IQ Press als ein wichtiges<br />
Hilfsmittel wie zum Beispiel für die Qualitätskontrolle.<br />
Denn sie müssen nicht mehr<br />
alle Karosserieteile bis ins Detail überprüfen,<br />
sondern nur noch die Unregelmäßigkeiten,<br />
die das System zuvor ermittelt hat. Darüber<br />
hinaus bietet der Einsatz von KI das Potenzial,<br />
auf Basis der gewonnenen Daten wiederkehrende<br />
Muster im Prozess zu erkennen<br />
und diese für die kontinuierliche Optimierung<br />
zu verwenden. Der Einsatz des Systems<br />
führt somit zu einer gesteigerten Anlageneffektivität<br />
und einer weiteren Erhöhung<br />
der Stundenleistungen im Presswerk.<br />
Predictive Maintenance<br />
für Schweißroboter<br />
KI nutzt der Münchner Autobauer in seinem<br />
Stammwerk auch für Predictive Maintenance<br />
im Karosseriebau. Hier sind an den Robotern<br />
über 600 Schweißzangen im Einsatz.<br />
Ein ungeplanter Austausch der Komponenten<br />
ist zeit- und kostenintensiv. Viele Roboter<br />
sind räumlich schwer zu erreichen – sie<br />
für Instandhaltungen auszubauen und zu<br />
ersetzen kann mehrere Stunden dauern.<br />
Bisher wurden die Schweißzangen täglich<br />
von einem Mitarbeiter äußerlich begutachtet.<br />
Über mehrere Monate hat die Instandhaltung<br />
nun alle Schweißzangen mit Sensoren<br />
ausgestattet. Diese messen dreimal pro<br />
Schicht die Reibung und melden, wenn Abweichungen<br />
auftreten. Eine Software wertet<br />
diese Daten kontinuierlich aus und kann<br />
so Vorhersagen treffen, wann ein Ausfall<br />
droht. Martin Hilt, Innovations- und Digitalisierungsbeauftragter<br />
des Werks München:<br />
„Durch die Sensoren und die Erfassung der<br />
Daten in einer Cloud wird nun rund um die<br />
Uhr automatisch ermittelt, wo es Bedarf für<br />
die Instandhaltung gibt. So können wir den<br />
Austausch besser planen und zum Beispiel<br />
in produktionsfreie Zeiten legen.“<br />
Trotz umfangreicher Reinigungssysteme<br />
nimmt die Karosserie auf ihrem Weg zur<br />
Lackstraße Staubpartikel auf, die das Lackierergebnis<br />
beeinträchtigen können. Mögliche<br />
Fehler wurden bisher erst nach Abschluss<br />
des Lackierprozesses bei der automatischen<br />
Oberflächeninspektion (AOI)<br />
sichtbar. Dann musste nachgearbeitet oder<br />
die Lackierung wiederholt werden. Mittlerweile<br />
ist eine Vielzahl von Anlagen in der Lackiererei<br />
mit Sensoren ausgestattet, die<br />
Messwerte zur Staubbelastung liefern und<br />
damit Vorhersagen zur Lackierqualität ermöglichen.<br />
„Wir können nun schnell erkennen,<br />
an welcher Stelle in der Lackiererei oder<br />
in den Zwischenpuffern die Umgebungsparameter<br />
nicht stimmen. Wir erheben dafür<br />
im gesamten Prozess eine große Menge an<br />
Daten, die wir historisch auswerten und in<br />
Echtzeit analysieren“, erklärt Hilt.<br />
Auch zu Beginn des Lackierprozesses vor<br />
und nach den sogenannten Emufeder-Walzen,<br />
die den letzten feinsten Staub von der<br />
Karosserie wedeln, misst seit einigen Monaten<br />
ein im Werk München entwickelter Sensor,<br />
wie viel Staub noch auf der Karosse haftet.<br />
Sind die Werte zu hoch, soll in Zukunft<br />
die Karosse ohne Auftragen der Lackschichten<br />
durchgeschleust und anschließend erneut<br />
gereinigt werden.<br />
KI-Projekte im Bereich der Fahrzeugmontage<br />
beschäftigen sich bei BMW vor allem<br />
mit automatisierten Bilderkennungsverfahren:<br />
Dabei wertet die KI in der laufenden<br />
Produktion Bilder eines Bauteils aus und<br />
gleicht sie in Millisekunden mit Hunderten<br />
INNOVATIVE PRODUKTE-<br />
BILDVERARBEITUNG<br />
Staubpartikelanalyse<br />
in der Lackiererei: Zu<br />
Beginn des Lackierprozesses<br />
vor und nach den<br />
sogenannten Emufeder-<br />
Walzen misst seit einigen<br />
Monaten ein Sensor,<br />
wie viel Staub noch auf<br />
der Karosse haftet<br />
Bild: BMW<br />
TELEZENTRISCHE<br />
OBJEKTIVE:<br />
SWIR OBJEKTIVE<br />
OBJEKTIVE MIT<br />
VARIABLEM<br />
ARBEITSABSTAND<br />
BELEUCHTUNGEN Autor<br />
CCD OBJEKTIVE<br />
Fließtext betont Fließtext<br />
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SILL OPTICS GmbH & Co. KG<br />
Tel.: +49 9129 9023-0<br />
info@silloptics.de • silloptics.de<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 39
:: Special Automotive<br />
Ein Mitarbeiter am Leitstand mit IQ Press<br />
im Presswerk: IQ Press erfasst mithilfe der<br />
Codierung Material- und Prozessparameter<br />
wie zum Beispiel die Dicke des Blechs<br />
und der Beölungsschicht, die Temperatur<br />
oder die Geschwindigkeit der Pressen<br />
und verknüpft diese mit der Qualität der<br />
produzierten Teile Bild: BMW<br />
anderen Bildern der gleichen Sequenz ab. So<br />
ermittelt sie in Echtzeit Abweichungen von<br />
der Norm und prüft, ob etwa alle vorgesehenen<br />
Teile eingebaut oder an der richtigen<br />
Stelle montiert sind. Mit dieser Methode<br />
prüfen Montagemitarbeiter, ob das Warndreieck<br />
oder die Scheibenwischerkappen<br />
richtig montiert sind. Befinden sich zum<br />
Beispiel kleine Bläschen in den Folien der<br />
Einstiegsleisten, erkennen herkömmliche<br />
Kamera-Gates eventuell nicht, ob die Leiste<br />
das richtige Logo trägt. Deshalb fotografiert<br />
ein Mitarbeiter nacheinander die entsprechenden<br />
Stellen am Fahrzeug. Mit dem mobilen<br />
Gerät können auch schwierig einsehbare<br />
Teile geprüft werden, Entfernung und<br />
Winkel oder die Ausleuchtung spielen bei<br />
der Auswertung durch die KI kaum eine Rolle.<br />
In Sekundenbruchteilen meldet das Gerät,<br />
ob alles korrekt ist oder nicht.<br />
Für das Trainieren der Künstlichen Intelligenz<br />
fotografieren Mitarbeiter zunächst das<br />
entsprechende Bauteil aus unterschiedlichen<br />
Perspektiven und markieren danach<br />
auf den Bildern mögliche Abweichungen. So<br />
erstellen sie eine Bilddatenbank, mit der<br />
dann ein neuronales Netz aufgebaut wird,<br />
das die Bilder später selbstständig auswertet<br />
und entscheidet, ob ein Bauteil den Vorgaben<br />
entspricht oder nicht.<br />
Für die im BMW 3er erstmals angebotene<br />
Sonderausstattung Comfort Access hat<br />
ein Team der Elektrik-/Elektronik-Absicherung<br />
einen Roboter entwickelt. Bei Fahrzeugen<br />
mit dieser Funktion wird mit den Außenantennen<br />
ein dreidimensionales elektromagnetisches<br />
Feld um das Auto erzeugt.<br />
Betritt man dieses Feld, wird der Fahrzeugschlüssel<br />
erkannt. Ab einer Entfernung von<br />
rund 3 m wird zunächst das Welcome Light<br />
vor der Fahrertür aktiviert. Nähert man sich<br />
auf circa 1,5 m, wird das Fahrzeug automatisch<br />
entriegelt. Entfernt man sich wieder,<br />
verriegelt sich das Auto selbstständig.<br />
Die Funktionsabsicherung hat<br />
ein Messroboter übernommen<br />
Abgesichert wurde diese Sonderausstattung<br />
bisher manuell, allein die Parametrierung<br />
in der Entwicklung dauerte etwa zwei<br />
Tage pro Fahrzeug. Im Werk prüfen Experten<br />
vor Produktionsstart die Comfort-Access-<br />
Zonen und den Einfluss des Produktionsprozesses<br />
auf ihre Funktionalität – ebenfalls<br />
manuell. Dabei müssen auch andere Länder-<br />
oder Sonderausstattungen wie zum<br />
Beispiel eine Anhängerkupplung berücksichtigt<br />
werden. Insgesamt ein großer zeitlicher<br />
Aufwand, bei dem aufgrund der Fülle<br />
von unterschiedlichen Funktionen Ungenauigkeiten<br />
nie ganz ausgeschlossen werden<br />
konnten.<br />
Heute umrundet ein gemeinsam mit der<br />
Hochschule für Technik und Wirtschaft<br />
Dresden (HTW) entwickelter Messroboter in<br />
Schrittgeschwindigkeit eigenständig immer<br />
wieder das zu prüfende Fahrzeug in einem<br />
vorher definierten Raster und ermittelt die<br />
Feldstärken für jeden gewünschten Messpunkt.<br />
Der Fahrzeugschlüssel steckt dabei in<br />
einem Kasten an einem Liftsystem, das die<br />
unterschiedlichen Tragemöglichkeiten und<br />
-höhen wie zum Beispiel in der Hand-,<br />
Sport- oder Brusttasche simuliert. Sobald eine<br />
Ent- oder Verriegelung erkannt und von<br />
der Fahrzeugelektronik übertragen wird,<br />
führt der im Roboter verbaute Lidar-Scanner<br />
eine Abstandsmessung zwischen Schlüssel<br />
und Fahrzeug durch. Auch das gesamte<br />
Umfeld des Fahrzeugs wird erkannt und<br />
vermessen. Diese Daten werden live an einen<br />
Zentralrechner übermittelt und in einer<br />
Grafik dargestellt. Die Vorteile des Systems<br />
liegen auf der Hand: „Mit dem Roboter sind<br />
wir nicht nur viel schneller in der Absicherung,<br />
sondern auch präziser. Wir erhalten<br />
ein detailliertes und vor allem objektives<br />
Ergebnis. Die Validierung kann damit schon<br />
vor der ersten Fahrerprobung beginnen“,<br />
so Hilt.<br />
■<br />
Webhinweis<br />
Den Einsatz von KI zur Qualitäts -<br />
sicherung im Presswerk sowie zur<br />
Qualitätskontrolle bei der Fahrzeugmontage<br />
zeigt BMW in diesen Videos:<br />
:: http://hier.pro/qu8Af<br />
:: http://hier.pro/zRTfJ<br />
40 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
Technik ::<br />
Etiketten-Verarbeitungssystem<br />
Omega SRI mit<br />
integriertem Inspektionssystem<br />
von AB Graphic<br />
International<br />
Bild: AB Graphic International<br />
Bildverarbeitung und ihre Integration in automatisierte Prozesse<br />
Vom Assistenzsystem bis zur<br />
Industrie-4.0-Lösung<br />
Der Einsatz von Bildverarbeitung hat sich in vielen Bereichen der Industrie bewährt und hilft<br />
Anwendern, Qualität und Effizienz im Produktionsumfeld zu verbessern. Die Einbindung<br />
entsprechender Systeme lässt sich in vier Integrationsstufen unterteilen – von manuellen bis<br />
zu hochautomatisierten Prozessen.<br />
Schnelle und zuverlässige Inspektion rund um die Uhr<br />
macht die industrielle Bildverarbeitung zu einer unverzichtbaren<br />
Technologie in der Qualitätskontrolle. Ihr rasanter<br />
technischer Fortschritt treibt die Leistungsfähigkeit<br />
von Bildverarbeitungssystemen voran und eröffnet<br />
eine Vielzahl an neuen Anwendungsmöglichkeiten.<br />
Die Bildverarbeitung wird sowohl in hochautomatisierten<br />
Prozessen als auch in manuellen Montageprozessen<br />
eingesetzt. Dabei lassen sich vier Integrationsstufen<br />
für die Einbindung industrieller Bildverarbeitung<br />
herausstellen.<br />
Stufe 1: Unterstützung in manuellen<br />
Montageprozessen<br />
In der Herstellung gibt es eine große Anzahl von Produkten,<br />
die eine manuelle Montage erfordern. Dabei<br />
kommt es vorwiegend auf die Kompetenz des Anwenders<br />
an, jeden Arbeitsschritt richtig auszuführen. Meist<br />
übernimmt ein anderer Mitarbeiter die visuelle Überprüfung<br />
im Rahmen der Qualitätssicherung.<br />
Für fehlerhafte Produkte oder Komponenten ergeben<br />
sich zwei Konsequenzen: Entweder werden sie bereits<br />
bei der Qualitätskontrolle identifiziert und ausgeschleust,<br />
oder sie gelangen zum Endkunden und werden<br />
mit großer Wahrscheinlichkeit als Mangelware zurückgegeben.<br />
Wird das Produkt nicht nachgebessert, bedeutet<br />
das in beiden Fällen unnötigen Ausschuss und schadet<br />
möglicherweise dem guten Ruf des Herstellers.<br />
Selbst wenn das ausgeschleuste Teil nachgebessert werden<br />
kann, entstehen dem Hersteller zusätzliche Kosten.<br />
Der Einsatz eines Bildverarbeitungssystems zur Inspektion<br />
reduziert die Wahrscheinlichkeit signifikant,<br />
dass der Kunde ein fehlerhaftes Produkt erhält, was der<br />
Reputation des Herstellers zugute kommt. Allerdings<br />
lassen sich damit nicht die Kosten für die Nachbearbei-<br />
Der Autor<br />
Mark Wiliamson<br />
Director Corporate<br />
Market Development<br />
Stemmer Imaging<br />
www.stemmer-imaging.<br />
com<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 41
:: Technik<br />
Technik zum kleinen Preis<br />
Viele Bildverarbeitungsbibliotheken und Toolkits können mittlerweile<br />
auf kleine Embedded-Bildverarbeitungsboards portiert<br />
werden, die in der Regel auf ARM-Architektur basieren und<br />
kosteneffizienter für Anwendungen mit höheren Stückzahlen sind.<br />
Die Kombination dieser Verarbeitungsmöglichkeiten mit kostengünstigen<br />
Kameras – einschließlich Platinenkameras – ermöglicht<br />
die Integration von Bildverarbeitungssystemen in eine Vielzahl<br />
von Produkten und Prozessen mit vergleichsweise geringen Kosten,<br />
die bisher nicht realisierbar waren.<br />
Darüber hinaus eröffnet die Verwendung von Deep-Learningund<br />
maschinellen Lerntechniken in Bildverarbeitungsanwendungen<br />
mehr Möglichkeiten für organische Produkte mit variierenden<br />
Merkmalen. Diese können ebenfalls auf kostengünstigen<br />
Embedded-Systemen laufen und ermöglichen somit besonders<br />
preiswerte Systeme.<br />
Leiterplattenbestückung mit dem Human-Assistance-<br />
Kamerasystem Ricoh SC-10 Bild: Ricoh<br />
tung senken. Dieses Problem kann nur eine Methode<br />
lösen, mit der Fehler bereits bei der Herstellung ver -<br />
mieden werden.<br />
Unter Verwendung einer Human-Assistance-Kamera<br />
befolgt der Anwender eine Reihe von Montageanweisungen,<br />
die in die Kamera geladen und auf einem Monitor<br />
angezeigt werden. Nach jedem Arbeitsschritt vergleicht<br />
das System das Ergebnis mit einer gespeicherten<br />
Vorlage, um sicherzustellen, dass alles korrekt und vollständig<br />
ausgeführt wurde, bevor zum nächsten Schritt<br />
übergegangen werden kann. Jeder abgeschlossene<br />
Schritt wird verifiziert und aufgezeichnet, womit sich<br />
das System auch für Analysen von Montageprozessen<br />
und zur Rückverfolgung einsetzen lässt.<br />
Stufe 2: Integration eines manuellen<br />
Montageprozesses<br />
Die oben beschriebene Methode ist sehr effektiv, um die<br />
korrekte manuelle Montage eines Produkts zu gewährleisten,<br />
stellt aber im Wesentlichen ein eigenständiges<br />
System dar. Hier kann man einen Schritt weitergehen<br />
und den manuellen Montageprozess in das gesamte<br />
Steuerungssystem der Anlage integrieren.<br />
Dies ermöglicht ein ausgeklügelteres Bildverarbeitungssystem<br />
zur Unterstützung der manuellen Montage<br />
mit einer größeren Auswahl an Mess- und Inspektionswerkzeugen<br />
und einer Funktion, eventuelle Montagefehler<br />
auf einem Monitor anzuzeigen. Montageanleitungen<br />
und Fertigungsdaten können dann bei Bedarf<br />
aus einer zentralen Datenbank in das System heruntergeladen<br />
werden.<br />
Mit diesem Ansatz ließen sich auch verschiedene<br />
Sicherheitsvorkehrungen treffen wie zum Beispiel die<br />
Verknüpfung einer Operator-ID mit der Ausbildungskompetenz,<br />
sodass das System überprüfen kann, ob ein<br />
Mitarbeiter, der sich für einen bestimmten Montageschritt<br />
anmeldet, für dieses Produkt geschult wurde.<br />
Ebenso könnten alle Inspektionsdaten einschließlich<br />
der Bilder in die Datenbank zurückübertragen werden,<br />
um einen vollständigen Audit-Trail für jedes montierte<br />
Bauteil zu erstellen. Außerdem erlauben innovative<br />
Bildverarbeitungswerkzeuge eine einfache Anpassung<br />
der Systemanforderungen, beispielsweise bei der Einführung<br />
neuer Produkte in die Produktion.<br />
Stufe 3: Automatisierte Inspektion<br />
Automatisierte Inspektionssysteme zur Qualitätskontrolle<br />
kommen in den unterschiedlichsten Branchen<br />
und Prozessen zum Einsatz. Auch wenn sich die Konfigurationen<br />
stark unterscheiden, haben doch alle Bildverarbeitungssysteme<br />
eines gemeinsam: Sie sind in einem<br />
Prüfprozess integriert und mit einem Ausschleusemechanismus<br />
verbunden.<br />
Produkte oder Komponenten werden oft mit hohen<br />
Geschwindigkeiten geprüft und auf der Grundlage der<br />
durchgeführten Messungen als Gut- oder Schlechtteil<br />
klassifiziert. Die verschiedenen Bildverarbeitungssyste-<br />
42 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
me reichen von einer eigenständigen intelligenten Kamera,<br />
bei der die gesamte Verarbeitung und Messung in<br />
der Kamera selbst durchgeführt und ein Pass/Fail-Ergebnis<br />
an den Ausschleuser zurückgegeben wird, bis<br />
hin zu PC-basierten Systemen mit mehreren Kameras<br />
und/oder mehreren Prüfstationen.<br />
Der Schlüssel zum Erfolg ist die Fähigkeit, ein Bildverarbeitungssystem<br />
unter Berücksichtigung der für das<br />
Industrieumfeld spezifischen Anforderungen in einen<br />
Prozess zu integrieren. Bildverarbeitungssysteme lassen<br />
sich entweder von Anfang an in neue Prozesse integrieren<br />
oder auch in bestehende nachrüsten. Mit dem Aufkommen<br />
von Embedded-Vision-Systemen werden sie<br />
zunehmend auch in OEM-Geräte integriert.<br />
Stufe 4: Prozesssteuerung mit Hilfe von<br />
Bildverarbeitung<br />
Der Einsatz von automatisierter Bildverarbeitung zur<br />
Qualitätskontrolle reduziert die Wahrscheinlichkeit signifikant,<br />
dass ein nicht vorschriftsmäßig gefertigtes Produkt<br />
den Endverbraucher erreicht. Aber in Verbindung<br />
mit statistischen Verfahren zur Prozesskontrolle und<br />
Feedback lassen sich damit nicht nur Toleranzwerte<br />
überprüfen, sondern auch Trends auf Basis der Messdaten<br />
analysieren und Änderungen am Prozess vornehmen.<br />
Auf diese Weise können Maßnahmen zur Anpassung<br />
des Fertigungsprozesses ergriffen werden, bevor ein<br />
Produkt außerhalb der festgelegten Toleranzwerte hergestellt<br />
wird. Hier folgt der logische Schritt in die Industrie<br />
4.0, wo Prozesse mit Hilfe von Big Data optimiert<br />
werden sollen — basierend auf dem Feedback der verschiedenen<br />
Sensoren, die den Prozess überwachen. Dazu<br />
gehören Standardsensoren ebenso wie intelligente<br />
Vision-Sensoren sowie hochkomplexe Bildverarbeitungssysteme<br />
und Subsysteme.<br />
Großes Spektrum an Anwendungen<br />
Die beschriebenen vier Stufen geben nur einen groben<br />
Überblick darüber, wie Bildverarbeitungssysteme eingesetzt<br />
werden können. Ihre Fähigkeiten bieten ein weitaus<br />
größeres Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten.<br />
Die Applikationen reichen von der Messdatenerfassung<br />
während der Herstellung über die Integritätsprüfung<br />
von Verpackungen bis hin zum Lesen und Verifizieren<br />
von Druckerzeugnissen, Barcodes und Etiketten.<br />
Die Vermessungsaufgaben lassen sich in drei Kategorien<br />
unterteilen: 1D, 2D und 3D. Die 1D-Vermessung<br />
wird hauptsächlich verwendet, um Positionen, Abstände<br />
oder Winkel von Kanten zu erhalten. Die 2D-Vermessung<br />
bietet eine Vielzahl von Messungen wie Fläche,<br />
Form, Umfang, Schwerpunkt, die Qualität des Oberflächenbildes,<br />
kantenbasierte Messungen sowie das Vorhandensein<br />
und die genaue Position von Merkmalen.<br />
Der Musterabgleich eines Objekts mit einer Vorlage<br />
ist ebenfalls ein wichtiger Bestandteil der 2D-Werkzeuge.<br />
Das Lesen und Überprüfen von Zeichen und Text<br />
sowie das Dekodieren von 1D- oder 2D-Codes stellen<br />
weitere wichtige Aufgaben dar.<br />
3D-Messmethoden liefern zusätzliche Höheninformationen<br />
und ermöglichen die Messung von Volumen,<br />
Form und Oberflächenqualität wie Vertiefungen, Kratzern<br />
und Dellen sowie die 3D-Formerkennung. Endlosmaterial<br />
in Form von Bahn- oder Plattenwaren wie beispielsweise<br />
Papier, Textilien, Folien, Kunststoffe, Metalle,<br />
Glas oder Beschichtungen werden im Allgemeinen mit<br />
Zeilenkamerasystemen auf Fehler geprüft.<br />
Die Bildverarbeitung spielt eine wichtige Rolle bei der<br />
End-of-Line-Inspektion, wo sie Unique Identifiers (UIDs)<br />
in Form von 1D- oder 2D-Codes, Alphanumerik oder sogar<br />
Brailleschrift für Track-and-Trace-Anwendungen in<br />
den unterschiedlichsten Branchen wie Luft- und Raumfahrt,<br />
Automobil, Lebensmittel, Gesundheitswesen und<br />
Pharmazie lesen kann. Menschenlesbare Daten auf<br />
Verpackungen wie Chargennummern, Mindesthaltbarkeits-<br />
oder Verfallsdaten sind auch für Produkte wie<br />
Lebensmittel, pharmazeutische und medizinische Erzeugnisse<br />
sowie Kosmetika unverzichtbar.<br />
■<br />
Wir fixieren Ideen!<br />
Sie haben die faszinierenden Herausforderungen – wir die spannenden<br />
Konzepte: modulare Spannsysteme, Vakuum-Spanntechnik und<br />
Zuführsysteme. Mit der Perfektion aus über 50 Jahren marktführender<br />
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punktgenauer kann man Ideen nicht fixieren!<br />
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MODULARE SPANNSYSTEME | VAKUUM-SPANNTECHNIK | ZUFÜHRSYSTEME | AUFTRAGSFERTIGUNG<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 43
:: Technik<br />
3D Microprint setzt auf spezielle Lösung für Qualitätssicherung additiv gefertigter Bauteile<br />
Großer Auftritt<br />
für Mikroprüfmaschinen<br />
Besondere Aufgaben erfordern spezielle Lösungen: 3D Microprint fertigt mit dem Mikrolasersinter-Verfahren<br />
additiv winzige Bauteile mit Oberflächenrauheiten von Rz zwischen 10 und<br />
25 μm bei gleichzeitig hohen Dichten von über 99,5 %. Tests zur Untersuchung der mechanischen<br />
Kennwerte führt das Unternehmen mit Mikroprüfmaschinen von Hegewald & Peschke durch.<br />
Die Autoren<br />
Joachim Göbner<br />
Geschäftsführer<br />
3D Microprint<br />
www.3dmicroprint.com<br />
Cornelia Graf-Chmiel<br />
Marketing<br />
Hegewald & Peschke<br />
www.hegewald-peschke.de<br />
Die Miniaturprüfmaschine<br />
Inspekt Micro S500 ist mit<br />
einem Wegmesssystem<br />
ausgestattet, das eine<br />
Auflösung von 5 nm besitzt<br />
Bild: Hegewald & Peschke<br />
Beim Mikrolasersintern wird das am Computer<br />
in 3D konstruierte Modell nach dem<br />
Pulverbettverfahren hergestellt. Hierbei<br />
wird das Pulvermaterial eines Werkstücks<br />
Schicht für Schicht aufgetragen und verfestigt.<br />
Beim Mikrolasersintern wird das Material<br />
per Laser strukturiert aufgeschmolzen<br />
und somit schichtweise miteinander verbunden.<br />
Mit dem Verfahren lassen sich<br />
Wandstärken von weniger als 100 μm erstellen<br />
mit einer Materialdichte von über<br />
99 % bei gleichzeitiger Maßhaltigkeit und<br />
vollumfänglichen Materialeigenschaften.<br />
Mit dem Verfahren und durch eine unternehmensinterne<br />
Pulverspezifikation kann<br />
3D Microprint mit Sitz in Chemnitz diese<br />
Marktanforderungen erfüllen und teilweise<br />
sogar übertreffen.<br />
Durch die hohen Auflösungen der Bauteilgeometrien<br />
und -eigenschaften erreicht<br />
das Unternehmen im Vergleich zum Metallpulverspritzgießen<br />
(MIM) gleiche beziehungsweise<br />
teilweise höhere Qualitätsstandards.<br />
Im Hinblick auf Oberflächenrauigkeit<br />
werden Rz-Werte von weniger als 10 bis<br />
25 μm erreicht bei gleichzeitig hohen Dichten<br />
von über 99,5 %. Um diese Eigenschaften<br />
für Industriebereiche wie der Medizintechnik<br />
sicherzustellen, prüft 3D Microprint<br />
zum einen Kundenanforderungen nach<br />
hausinterner Zertifizierung nach ISO<br />
9001:2015. Bearbeitet und dokumentiert<br />
werden diese schon jetzt nach den Anforderungen<br />
der EN ISO 13489 Norm für Maschinensicherheit.<br />
Aufgrund der hohen Anforderungen arbeitet<br />
die Qualitätssicherung des Unternehmens<br />
seit einiger Zeit mit Hegewald &<br />
Peschke zusammen. Neben Standarduniversalprüfmaschinen<br />
hat Hegewald & Peschke<br />
sowohl für statische Zugversuche an Miniaturproben<br />
als auch für zyklische Prüfaufgaben<br />
Mikroprüfmaschinen entwickelt. Die<br />
Miniaturprüfmaschine Inspekt Micro S500<br />
ist zum Beispiel mit einem Wegmesssystem<br />
ausgestattet, das eine Auflösung von 5 nm<br />
besitzt und Zug-, Druck-, Biege- und Peel-<br />
Versuche an lasergesinterten Werkstoffen<br />
und Bauteilen bis 500 N erlaubt.<br />
Für den Zugversuch an metallischen<br />
Werkstoffen nach DIN EN ISO 6892 erweisen<br />
sich die Probenformen nach DIN 50125<br />
als gute Basis, bedürfen allerdings einer genauen<br />
Untersuchung. Besonders die Radien<br />
und Übergänge zwischen Probenkopf und<br />
Probentaille können häufig nicht in gewohnter<br />
Weise verwendet werden. Die Herstellung<br />
ist zwar problemlos möglich, aller-<br />
44 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
dings führen kurze und scharfe Übergänge<br />
wie zum Beispiel bei Gewinde- oder Schulterproben<br />
zu lokalen Spannungsüberhöhungen<br />
und entsprechendem Versagen an<br />
diesen Stellen. Die Zugversuche mit dieser<br />
Bruchlage wären alle ungültig. Je nach Herstellungsverfahren<br />
muss die Oberfläche<br />
nachbearbeitet werden und kann nicht „asbuilt“<br />
geprüft werden.<br />
Weitere Einschränkungen bei der Wahl<br />
einer Probenform kommen besonders bei<br />
hochpräzisen und teuren Herstellungsverfahren<br />
vor, da die Proben möglichst kurz<br />
sein sollen. Klassische Probeneinspannungen<br />
wie Keilspannzeuge oder Schraubspannzeuge<br />
lassen sich nur sehr aufwändig<br />
verkleinern. Deutlich einfacher sind dann<br />
formschlüssige Aufnahmen, aber ohne Gewinde.<br />
Flach- beziehungsweise Rundzugproben<br />
mit einer Schulter als Gegenlager<br />
lassen sich leicht herstellen und einfach<br />
prüfen.<br />
Aufnahmen müssen formschlüssig in<br />
engem Toleranzfenster gefertigt sein<br />
Bei der Miniaturisierung der Proben und<br />
entsprechend des Prüfaufbaus muss verschiedenen<br />
Einflussfaktoren Rechnung getragen<br />
werden. Eine Herausforderung besteht<br />
dabei in der Präzision und Axialität der<br />
Probeneinspannung und Krafteinleitung.<br />
Das heißt beispielsweise für die formschlüssige<br />
Aufnahme, dass sie in einem engen Toleranzfenster<br />
gefertigt werden muss und es<br />
die Möglichkeit der Selbstausrichtung geben<br />
sollte.<br />
Des Weiteren sollte die Krafteinleitungsachse<br />
— das betrifft die Kraftmesszelle sowie<br />
die obere und die untere Einspannung<br />
— unidirektional präzise axial zueinander<br />
ausgerichtet sein. Abweichungen im Mikrometer-Bereich<br />
können bereits zur Einleitung<br />
von Querkräften führen und das Ergebnis<br />
verfälschen. Auch ist es erforderlich, dass<br />
der Maschinenbau der Prüfmaschine so optimiert<br />
ist, dass beim Verfahren der Fahrtraverse<br />
diese Axialität über den gesamten<br />
Prüfhub nicht beeinträchtigt wird.<br />
Eine zusätzliche Herausforderung des<br />
Downscaling der Prüfaufgabe stellt die Bestimmung<br />
der Dehnungsparameter dar. Als<br />
Dehnung wird prinzipiell die Verlängerung<br />
bezeichnet, also die Zunahme der Anfangsmesslänge<br />
zu einem beliebigen Zeitpunkt,<br />
angegeben in Prozent. Diese Verlängerung<br />
kann herkömmlich über das Wegmesssystem<br />
der Prüfmaschine oder über ein spezielles<br />
Dehnungsmessgerät, auch Extensometer<br />
genannt, bestimmt werden. Die Bestimmung<br />
der Dehnung auf Basis des Wegkanals<br />
der Prüfmaschine unterliegt stets verschiedenen<br />
Einflussgrößen. Besonders die<br />
Steifigkeit des Prüfaufbaus, zu der neben<br />
dem Lastrahmen auch der Kraftmesssensor,<br />
die Adaption der Komponenten sowie die<br />
Probeneinspannung beitragen, ist von Bedeutung<br />
und kann zu einem erheblichen<br />
Messfehler führen.<br />
Daher ist die Bestimmung der Verformung<br />
der Probe durch ein Extensometer<br />
empfohlen. Die ISO6892–1 spricht explizit<br />
von einer Extensometer-Dehnung. Dies gilt<br />
besonders, wenn Ergebnisse ermittelt werden<br />
sollen, bei denen kleine Dehnungen benötigt<br />
werden, wie zum Beispiel bei der Ermittlung<br />
des Elastizitätsmoduls.<br />
Bei Zugversuchen an additiv gefertigten<br />
Bauteilen sind material- und herstellkostenabhängig<br />
Probenlängen von kleiner 10 mm<br />
nicht ungewöhnlich. Dies macht den Einsatz<br />
taktiler Messsysteme nahezu unmöglich<br />
beziehungsweise extrem aufwendig. In<br />
diesem Einsatzfeld können optische Messverfahren<br />
angewendet werden. Laser- und<br />
Videoextensometer mit speziellen telezentrischen<br />
oder semitelezentrischen Linsen erlauben<br />
die Bestimmung der Probendehnung<br />
entsprechend Klasse 1 nach ISO 9513<br />
für kleinste Anfangsmesslängen.<br />
■<br />
Die Funktionsweise des Mikrolasersinterns: Das Material wird per Laser<br />
strukturiert aufgeschmolzen und somit schichtweise miteinander verbunden<br />
Bild: 3D Microprint<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 45
:: Technik<br />
Wacker Chemie nutzt bei der Entwicklung Prüftechnik von Weiss Technik<br />
Jedem Klima gewachsen<br />
Ein zentraler Schritt bei der Entwicklung und Optimierung von Rohstoffen und Rezepturen für die<br />
Bauindustrie ist für Wacker Chemie die Prüfung unter bestimmten klimatischen Bedingungen.<br />
Dabei verlässt sich das Unternehmen auf erprobte und vielseitig einsetzbare Klimaprüfschränke<br />
und -kammern von Weiss Technik.<br />
Fliesenkleber, Farben und Putze, Selbstverlaufsmassen,<br />
Wärmedämmverbundsysteme, Dichtungsschlämme,<br />
Klebstoffe sowie Bitumenanstriche – solche Produkte<br />
entwickelt Wacker für die Baubranche. Um die geforderten<br />
Produkteigenschaften sicher zu erzielen und in Versuchsreihen<br />
zu überprüfen, greifen acht Laborgruppen<br />
auf die Technik des Prüflabors in Burghausen zu. Diese<br />
besteht unter anderem aus insgesamt sechs Standard-<br />
Klimaprüfschränken und einem Spezialprüfschrank für<br />
größere Probenkörper von Weiss Technik. Darüber hinaus<br />
verfügt der Standort über ein komplettes Klimalabor<br />
von Weiss Technik. Darin können Anwendungen unter<br />
unterschiedlichsten klimatischen Bedingungen realitätsnah<br />
geprüft werden. So ist es beispielsweise möglich<br />
zu untersuchen, wie sich eine Bitumenmasse bei<br />
+ 40 °C und 90 % Luftfeuchtigkeit in Dubai verarbeiten<br />
lässt oder ob bei derselben Masse Bruchstellen bei<br />
−20 °C in Moskau entstehen. Ein enormer Kostenvorteil,<br />
eine deutliche Zeiteinsparung und ein sicherer Weg, um<br />
zuverlässig vergleichbare Prüfergebnisse zu erzielen.<br />
Service ist entscheidend für den zuverlässigen Betrieb<br />
Der Autor<br />
Janko Förster<br />
Leiter Produktmanagement<br />
Weiss Technik<br />
www.weiss-technik.com<br />
Um die Eigenschaften von Bitumen unter<br />
bestimmten klimatischen Bedingungen zu<br />
testen, werden in den Klimakammern bei<br />
Wacker Rissüberbrückungstests durchgeführt<br />
Bild: Wacker Chemie<br />
Wacker setzt gezielt auf Prüftechnik von Weiss Technik,<br />
weil diese einerseits die gewünschten klimatischen Bedingungen<br />
– in der Regel Temperatur und Feuchte – präzise<br />
erzielt. Andererseits arbeiten die Geräte und Kammern<br />
besonders zuverlässig und sind auch im Wartungsfall<br />
schnell wieder einsatzbereit. „Wir sind sehr zufrieden<br />
mit den Anlagen, der Service ist perfekt. Wenn einmal etwas<br />
ist, wissen die Techniker immer genau, was zu tun ist<br />
und setzen die Anlage schnell wieder instand“, sagt<br />
Michael Killermann, Anwendungstechniker bei Wacker.<br />
Die eingesetzten Klimaprüfschränke WK3–180/40<br />
realisieren Temperaturen von – 40 bis bis + 180 °C und<br />
eine relative Feuchte von 15 bis 98 %. Damit decken sie<br />
alle gängigen Prüfaufgaben bei Wacker ab, die im Bitumenbereich<br />
überwiegend im Bereich zwischen – 20 bis<br />
+ 70 °C prüfen. Darüber hinaus ist am Standort ein Prüfschrank<br />
für große Probenkörper sowie seit neustem eine<br />
Frosttaukammer verfügbar. In den Prüfschränken<br />
werden einfache und mehrstufige Prüfungen über Zeiträume<br />
von einer Stunde bis hin zu vier Wochen und länger<br />
realisiert. Eine typische Prüfung ist das Anfahren<br />
und Halten verschiedener Temperaturen hintereinander,<br />
beispielsweise 0 °C, + 23 °C, – 5 °C und – 20 °C.<br />
Im Bitumenbereich entwickelt Wacker im Kundenauftrag<br />
vornehmlich abdichtende Beschichtungen für<br />
46 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
Keller und Dach. Dazu wird die vorhandene Bitumenpaste<br />
mit Vinnapas R Dispersionspulver und anderen<br />
Zusatzstoffen so optimiert, dass die gewünschte Widerstandsfähigkeit<br />
im jeweiligen Einsatzgebiet beziehungsweise<br />
in der jeweiligen Klimazone sicher gewährleistet<br />
ist. Bei den Entwicklungen muss Wacker zahlreiche<br />
kundenseitige und baurechtlich Anforderungen<br />
einhalten. So sind bei Bitumenprodukten für öffentliche<br />
Gebäude beispielsweise 21 verschiedene Normen zu<br />
berücksichtigen. Daher ist es Wacker besonders wichtig,<br />
dass die geforderten Prüfwerte exakt eingehalten werden.<br />
Killermann: „Wir wollen unseren Kunden immer eine<br />
perfekte Lösung bieten. Dafür brauchen wir natürlich<br />
auch exakte Prüfergebnisse, die wir mit der Prüftechnik<br />
von Weiss Technik zuverlässig erzielen.“<br />
Herstellerunabhängige Kalibrierung<br />
Ihrer Messmittel bei SPEKTRA.<br />
Sensoren (Beschleunigung, Drehrate, Schall, ...)<br />
Messgeräte (Vibrationsmessung, …)<br />
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Bilder Sensoren: Kistler Instrumente AG, Winterthur, Schweiz<br />
Mit ein- und mehrstufigen Prüfungen lassen sich die Eigenschaften<br />
eines Produktes exakt ermitteln und an Kundenwünsche anpassen<br />
Bild: Wacker Chemie<br />
Um die Prüftechnik der Laborgruppe in Burghausen<br />
bestmöglich auszulasten, bedarf es einer exakten Planung.<br />
Hierfür ist ein Mitarbeiter zuständig, der alle Prüfungen<br />
koordiniert und die Prüfanlagen so programmiert,<br />
dass sie zum gewünschten Zeitpunkt konditioniert<br />
bereitstehen. Da die Arbeitsplätze der Anwendungstechniker<br />
zum Teil weiter vom Prüflabor entfernt<br />
sind, können diese die Prüfungen über einen Remote-<br />
Zugang jederzeit am Rechner oder per Smartphone<br />
überwachen – auch am Wochenende. Das ist insbesondere<br />
bei längeren Versuchsreihen sehr komfortabel.<br />
Die Entwicklung und Optimierung von Grundstoffen,<br />
Rezepturen und fertigen Mischungen in Klimaprüfschränken<br />
bietet viele Vorteile. Einerseits kann Wacker die<br />
Viskosität und das Aushärteverhalten testen und anpassen.<br />
Damit ermöglicht das Unternehmen seinen Kunden<br />
kürzere Bauphasen mit reduzierten Trockenzeiten und<br />
die Arbeit auch bei niedrigen Temperaturen. Andererseits<br />
leistet die Prüftechnik einen Beitrag zum Umweltschutz.<br />
Killermann: „Statt durch die Welt zu fliegen und ein Produkt<br />
in Moskau, Dubai und Hamburg zu testen, holen wir<br />
das Klima in den Prüfschränken einfach zu uns. Das ist<br />
schneller, zuverlässiger und schont die Umwelt.“ ■<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
• Gutlehrring/dorn aus Material HX wird in Gauger eingespannt<br />
• Werkstück wird zur Lehrung herangefahren, Pendelhalter erlaubt<br />
Bewegungen in 4 Richtungen ähnlich einer Lehrung von Hand<br />
• <br />
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www.frenco.de<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> FRENCO GmbH I Verzahnungstechnik I Messtechnik I 90518 Altdorf I www.frenco.de 47
:: Technik<br />
Schnelles Messen von Asphären und anderen Optiken<br />
Hohe Anforderungen an die<br />
Positioniergenauigkeit<br />
Für ein neues berührungsloses Verfahren, mit dem sich Optiken, insbesondere Asphären präzise,<br />
schnell, flexibel und direkt in der Produktionslinie messen lassen, setzt Mahr Hexapoden ein.<br />
Diese können mit ganz unterschiedlichen Stellwegen die verschiedensten Lasten auf den<br />
Mikrometer oder sogar Nanometer genau positionieren.<br />
Im Gegensatz zu<br />
existierenden Systemen,<br />
die eine Messzeit von<br />
mehreren Minuten<br />
benötigen, ermöglicht<br />
das Maropto TWI 60 die<br />
Vermessung gesamter<br />
Oberflächen in 20 bis<br />
30 s. Ein Hexapod als<br />
Positioniersystem<br />
beim Kalibrieren und<br />
Vermessen trägt entscheidend<br />
dazu bei<br />
Bild: Mahr<br />
„Im Gegensatz zu bestehenden Systemen, die eine<br />
Messzeit von mehreren Minuten benötigen, ermöglicht<br />
das Maropto TWI 60 die Vermessung gesamter Oberflächen<br />
in 20 bis 30 Sekunden“, erklärt Dr. Jürgen Schweizer,<br />
Produktmanager bei Mahr. Bereits während der Auswertung<br />
eines Prüflings, die typischerweise etwa 2 min<br />
dauert, kann der nächste Prüfling vermessen werden.<br />
Neben der geringen Vermessungsdauer punktet das<br />
System zudem durch Flexibilität. Vermessen werden<br />
können nicht nur Asphären, sondern auch andere Optiken<br />
mit von den Standardformen abweichenden Geometrien,<br />
sogenannte Freiformen. Dabei ist das System<br />
so robust, dass es direkt in der Fertigung aufgebaut<br />
werden kann.<br />
Das Messsystem von Mahr arbeitet ähnlich wie ein<br />
„normales“ Interferometer, erfasst jedoch den Prüfling<br />
optisch nicht „auf einmal“ vollständig in einem Bild,<br />
sondern in vielen Subaperturen, die zu verschiedenen<br />
Zeiten aktiv sind. Die Erfassung des Prüflings „auf einmal“<br />
würde bei Asphären und Freiformoptiken mit ihren<br />
relativ steilen Oberflächen nämlich ein Ineinanderlaufen<br />
der Interferenzmuster verursachen, welches anschließend<br />
nicht mehr aufgelöst werden könnte. Werden<br />
die einzelnen Subaperturen nun geometrisch verteilt<br />
aktiv geschaltet, treffen unterschiedlich gekippte<br />
Wellenfronten auf die Prüfoptik und zwar so, dass sich<br />
die entstehenden Interferenzmuster nicht überlappen.<br />
So erhält man letztlich von jeder Subapertur ein ungestörtes<br />
Interferenzmuster eines lokalen Teiles der Prüflingsoberfläche.<br />
Anschließend werden die einzelnen Interferenzmuster<br />
zu einem Gesamtmuster zusammengerechnet.<br />
Dieses repräsentiert die Oberfläche des<br />
(asphärischen) Prüflings und kann entsprechend ausgewertet<br />
werden.<br />
Die Autorinnen<br />
Doris Knauer<br />
Markt & Produkte<br />
Physik Instrumente (PI)<br />
www.pi.de<br />
Ellen-Christine Reiff<br />
Redaktionsbüro<br />
Stutensee<br />
Kalibrierung für jede Subapertur<br />
Wie jedes Messgerät muss auch das Maropto TWI referenziert<br />
und kalibriert werden. Dazu wird eine hochgenau<br />
gefertigte Kugel bekannter Geometrie für jede Subapertur<br />
an eine Vielzahl von Positionen im Messvolumen<br />
gefahren und deren Oberfläche mit der jeweiligen<br />
Subapertur gemessen. Schließlich werden die individuellen<br />
Messungen ausgewertet, und für jede Subapertur<br />
wird ein Korrekturalgorithmus erstellt. „Da sich laterale<br />
Positionsfehler der Kalibrierkugel im Korrekturalgorithmus<br />
der jeweiligen Subapertur auswirken, muss die Kalibrierkugel<br />
präzise im Raum positioniert werden und<br />
ihre Position muss während der Messung stabil gehalten<br />
werden“, betont Schweizer. „Dieser Kalibrierprozess<br />
muss das Messvolumen abdecken und wird daher an<br />
sehr vielen Positionen im Messvolumen durchgeführt.<br />
Da jeder Kalibrierfehler in den späteren Messprozess<br />
eingeht, muss jede einzelne Position sehr exakt angefahren<br />
werden.“ Gefordert ist ein maximaler lateraler<br />
Positionierfehler von 5 μm bei einer Wiederholgenauigkeit<br />
von weniger als 0,5 μm. Um die hohen Anforderungen<br />
an den Positioniermechanismus im Messgerät sicherzustellen,<br />
hat sich Mahr für den Hexapod H-824<br />
von Physik Instrumente (PI) entschieden. Beim eigentlichen<br />
Messvorgang muss dieser dann auch den Prüfling<br />
in fünf Freiheitsgraden stabil positionieren. Hierbei müssen<br />
Soll- und Ist-Position sehr genau übereinstimmen.<br />
48 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
Incircuit-Funktionstestsysteme und<br />
Adaptionen für Flachbaugruppen, Hybride,<br />
Module und Geräte<br />
Im Gegensatz zur seriellen Kinematik wirken bei<br />
parallelkinematischen Systemen alle Aktoren unmittelbar<br />
auf die gleiche Plattform. So können Hexapoden<br />
mit verbesserter Bahngenauigkeit, höherer Wiederhol -<br />
genauigkeit und Ablaufebenheit arbeiten Bild: PI<br />
So dürfen zum Beispiel Abweichungen bei der Kippung<br />
60 μrad nicht überschreiten.<br />
Dieser Anforderung wird der Hexapod mehr als gerecht.<br />
Er eignet sich für Stellwege bis ±22,5 mm entlang<br />
der translatorischen Achsen XY und bis ±12,5 mm in Z. .<br />
Die Aktorauflösung beträgt 7 nm. Die kleinste Schrittweite<br />
liegt bei 0,3 μm in Richtung der X-, Y- und Z-Achse,<br />
bei einer Wiederholgenauigkeit bis ±0,1 μm beziehungsweise<br />
±2 μrad über den gesamten Stellweg.<br />
Gegenüber seriellen Kinematiken haben Parallelkinematik-Systemen,<br />
zu denen die Hexapoden zählen, einige<br />
Vorteile: In einem seriellkinematischen Mehrachsensystem<br />
ist jeder Aktor genau einem Bewegungsfreiheitsgrad<br />
zugeordnet. Werden Positionssensoren integriert,<br />
sind diese ebenfalls jeweils einem Antrieb zugeordnet<br />
und messen nur die Bewegung in dem Freiheitsgrad<br />
der entsprechenden Stellachse. Alle unerwünschten<br />
Bewegungen in den anderen Freiheitsgraden, die<br />
zum Beispiel durch Führungsfehler der einzelnen Achsen<br />
entstehen, können nicht erkannt und ausgeregelt<br />
werden. Da bei Hexapoden alle sechs Aktoren unmittelbar<br />
auf die gleiche Plattform wirken, können sich keine<br />
Führungsfehler addieren. Zu der präziseren Bewegung<br />
kommt die geringere bewegte Masse, da nur die Plattform<br />
bewegt wird. Daraus ergibt sich eine höhere Dynamik,<br />
eine deutlich bessere Bahntreue sowie Wiederholund<br />
Ablaufgenauigkeit für alle Bewegungsachsen. Weil<br />
es keine geschleppten Kabel gibt, ist die Präzision nicht<br />
durch Reibung oder Momente eingeschränkt. Außerdem<br />
bauen die Hexapoden sehr kompakt.<br />
■<br />
seit 1979 Testsysteme im Einsatz , u.a.<br />
bei Automotive, Avionik, Medizintechnik,<br />
Maschinensteuerungen, Sensorik u.v.m.<br />
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2 <br />
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externer Programme<br />
Auswertung von Analog-/Digital-<br />
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manuelle und pneumatische Prüfadapter<br />
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Intelligent Testing<br />
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Selbsthilfe.<br />
Webhinweis<br />
Ein Video von Mahr zum Maropto TWI 60 mit dem<br />
Hexapod von PI sehen Sie hier:<br />
http://hier.pro/jt8ZA<br />
www.zwickroell.com<br />
zwickiLine bis 5 kN<br />
Manchmal sind es die kleinen Details die den Unterschied<br />
ausmachen. Egal wie klein oder groß die Prüfherausforderung<br />
ist, die Prüfmaschine zwickiLine eignet sich für<br />
die Forschung und Entwicklung genauso hervorragend<br />
wie für die laufende Qualitätssicherung.<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 49
:: Technik<br />
Neuentwicklungen der Fraunhofer-Allianz Vision für die Qualitätssicherung<br />
Bildverarbeitung bereitet<br />
der digitalen Fabrik den Weg<br />
Die 100-Prozent-Qualitätssicherung in der digitalen Fabrik wird durch die industrielle Bildver -<br />
arbeitung erst möglicht. Die Fraunhofer-Allianz Vision hat eine Reihe neuer Lösungen für die<br />
Bildverarbeitung entwickelt, die diesen Trend unterstützen. Sie umfasst intelligente Assistenz -<br />
systeme, Augmented Reality, die digitale Prüfplanung und den Einsatz von maschinellem Lernen.<br />
Die Autorin<br />
Sabine Koll<br />
Redaktion<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong><br />
Mithilfe des maschinellen Lernens wird in der industriellen<br />
Bildverarbeitung sowie der optischen und akustischen<br />
Mess- und Prüftechnik eine neue Ära eingeleitet.<br />
Damit werden Anwendungen möglich, die bisher zu teuer,<br />
zu langsam oder zu unflexibel waren. Auf maschinellem<br />
Lernen basierende Mess- und Prüfsysteme müssen<br />
nicht mehr auf feste Arbeitsschritte oder Aufgaben ausgelegt<br />
sein. Sie lassen sich nicht nur an unterschiedlichste<br />
Randbedingungen, wie Prüfinhalte, Fehlerklassen<br />
oder Gestalt der Prüfobjekte frei anpassen, sondern haben<br />
oft sogar von vornherein die notwendige Intelligenz<br />
implementiert, um die Anpassungen selbst vornehmen<br />
zu können.<br />
Sie verfügen zudem über die Fähigkeit zur Selbstkonfiguration<br />
und arbeiten autonom und selbstlernend, ohne<br />
dass jede Anwendungsvariante fallspezifisch vorgegeben<br />
werden muss. Vor diesem Hintergrund gewinnen<br />
neue Technologien und Lösungen aus der angewandten<br />
Forschung an Bedeutung, wie sie die Institute innerhalb<br />
der Fraunhofer-Allianz Vision entwickeln.<br />
Im Bereich der zerstörungsfreie Prüfung entwickelt<br />
das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik<br />
ITWM in Kaiserslautern Terahertz-Messtechnik-Systeme,<br />
mit denen sich zum Beispiel Schichtdicken<br />
nicht-metallischer Oberflächen in oder am Ende des Lackierprozesses<br />
messen lassen. Nun steht eine robotergestützte<br />
Variante zur Verfügung, bei der zur vereinfachten<br />
Integration in das Arbeitsumfeld wird ein kollaborativer<br />
Roboter (Cobot) eingesetzt wird.<br />
Das System eignet sich vor allem für die Dickenmessung<br />
einzelner Schichten innerhalb eines Mehrschichtsystem,<br />
wobei die Beschichtung auf beliebigem Material<br />
aufgetragen sein kann. Daneben können auch feuchte,<br />
klebrige und weiche Beschichtungen und Schichten<br />
auf gekrümmten Oberflächen gemessen werden. Analog<br />
zur Ultraschallmessung werden kurze Terahertz-<br />
Lichtpulse auf die Probe geschickt. Terahertz-Messungen<br />
kommen jedoch, anders als Ultraschall, ohne Koppelmedium<br />
aus und arbeiten somit berührungs- los. An<br />
jeder Grenzfläche wird ein Teil des Lichts reflektiert und<br />
diese reflektierten Signale werden vom Terahertz-Empfänger<br />
zeitaufgelöst registriert. Die zeitaufgelösten<br />
Echosignale enthalten die Tiefeninformationen der Probe,<br />
woraus die Schichtdicken bestimmt werden können.<br />
50 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
Das Assistenzsystem 3D-Smartinspect des Fraunhofer<br />
IZFP kommt dort zum Einsatz, wo große Bauteile oder<br />
Strukturen von Hand geprüft werden. Es erfasst<br />
optisch den Prüfprozess, das Trackingmodul verfolgt<br />
die Bewegung des Prüfkopfs und protokolliert<br />
Prüfpositionen und Messsignale. Abschließend wird<br />
das Ergebnis in Form einer digitalen Bauteilakte an<br />
das sogenannte Diconde-System (Digital Imaging and<br />
Communications for Non-Destructive Evaluation)<br />
übergeben Bild: Fraunhofer IZFP<br />
Für dünne Schichten erfolgt die Schichtdickenbestimmung<br />
durch einen Vergleich von gemessenem und<br />
simuliertem Signalverlauf. Zur Simulation benötigt man<br />
die Materialparameter der eingesetzten Beschichtungsmaterialien<br />
und den Signalverlauf des einfallenden Terahertz-Pulses.<br />
Mit dieser Kenntnis werden die Dicken<br />
der Einzelschichten so lange variiert, bis eine optimale<br />
Übereinstimmung von Messung und Simulation erreicht<br />
wird. Eine Messzeit deutlich unter einer Sekunde<br />
pro Messpunkt ist möglich, da die Auswertung der Messung<br />
erfolgt, während schon das nächste Messsignal<br />
aufgenommen wird. Die Auswertezeit für die Messung<br />
von bis zu fünf Schichten ist damit vernachlässigbar<br />
kurz. Die in vielen industriellen Umgebungen vorhandenen<br />
Vibrationen und Schwingungen werden durch eine<br />
speziell angepasste Auswertesoftware ausgeglichen,<br />
durch die auch unter widrigen Bedingungen zuverlässige<br />
Dickenmessungen möglich sind.<br />
Mobile Terahertz-Prüfungen mit<br />
Hand- oder kompaktem Scanner<br />
Auch für mobile Terahertz-Prüfungen hat das Fraunhofer<br />
ITWM ein Gerät entwickelt. Sie kommen zum Einsatz<br />
bei schwer zugänglichen Bauteilen wie etwa der Inspektion<br />
von Kunststoff- und beschichteten Metallrohren<br />
oder der Prüfung von Baugruppen aus Faserverbundwerkstoffen<br />
während der Produktion. Dabei stehen<br />
zwei Versionen zur Verfügung: Der Handscanner ist mit<br />
einem Encoder ausgestattet und ermöglicht so eine<br />
schnelle Messung in Richtung der Sensorbewegung.<br />
Auf diese Weise kann mittels B-Scan das Innere des untersuchten<br />
Bauteils dargestellt werden. Sollen größere<br />
Ausschnitte untersucht werden, so bietet sich die Ausführung<br />
als kompakter Scanner an, der die Fläche eines<br />
DIN A4-Blatts in weniger als eine Minute erfasst. Hier<br />
sind neben den B-Scans auch C-Scan-Darstellungen<br />
möglich, die eine 3D-Darstellung erlauben.<br />
Ein weiteres Beispiel für die Handprüfung großer industrieller<br />
Bauteile und Strukturen ist das intelligente<br />
Assistenzsystem 3D-Smartinspect des Fraunhofer Instituts<br />
für zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP in Saarbrücken.<br />
Es macht mit interaktiver Visualisierung und digitaler<br />
Prüfakte die Handprüfung objektivierbar und<br />
quantifizierbar. Das System erfasst optisch den Prüfprozess,<br />
das Tracking-Modul verfolgt die Bewegung des<br />
Prüfkopfs und protokolliert Prüfpositionen und Messsignale.<br />
Aufgenommene Messsignale und Volumendaten<br />
werden KI-gestützt ausgewertet und für das Livebild<br />
mit Ortskoordinaten fusioniert. Die registrierten<br />
Fehleranzeigen werden auf einem Notebook oder Tablet<br />
dargestellt. Augmented Reality (AR) ermöglicht zudem<br />
die Visualisierung mit einer Hololens. Abschließend<br />
wird das Ergebnis über eine entsprechende Schnittstelle<br />
im Dateiformat Diconde (Digital Imaging and Communication<br />
for Non-Destructive Evaluation) übergeben,<br />
das sich zunehmend als Standard in der zerstörungsfreien<br />
Prüfung etabliert. Dadurch können die aufgenommen<br />
Daten mit weiteren Verfahren der zerstörungsfreien<br />
Prüfung verglichen und analysiert werden.<br />
Swir-Sensor prüft auch glänzende<br />
oder tiefschwarze Oberflächen<br />
Neuentwicklungen aus der Fraunhofer-Allianz Vision<br />
gibt es auch aus dem Bereich optische 3D-Messtechnik:<br />
Dazu gehört ein kurzwelliges Infrarotlicht (Swir) nutzender<br />
3D-Sensor des Fraunhofer-Instituts für Angewandte<br />
Optik IOF in Jena, mit dem sich auch sogenannte<br />
unkooperativer Oberflächen, also glänzende oder<br />
tiefschwarze, prüfen lassen. Der Swir-3D-Sensor arbeitet<br />
mit einer Wellenlänge von 1.450 nm außerhalb des<br />
zumeist verwendeten VIS- (400...800 nm) oder NIR-<br />
A-Spektrums (zum Beispiel 850 oder 950 nm). Er basiert<br />
auf dem im VIS-Bereich etablierten Verfahren der Triangulation<br />
zweier Stereokameras, kombiniert mit einem<br />
aktiven Musterprojektor. Da klassische Verfahren der<br />
Mustergenerierung wie etwa Digital Light Projection<br />
(DLP) nicht im SWIR einsetzbar sind, wurde der Swir-<br />
Musterprojektor basierend auf dem Gobo-Projektorprinzip<br />
entwickelt. Auch der Einsatz klassischer, siliziumbasierter<br />
Kameras ist im Swir nicht möglich, sodass<br />
hier Ingaas-Sensoren eingesetzt werden.<br />
Die Projektion aperiodischer Sinusmuster erlaubt die<br />
Rekonstruktion dichter 3D-Punktwolken anhand von<br />
Das Fraunhofer IFF<br />
entwickelt kundenindividuelle<br />
und flexible<br />
3D-Messysteme zur<br />
Maß- und Formprüfung<br />
sowie zur Montage- und<br />
Vollständigkeitsprüfung,<br />
wie sie zur Inline-<br />
Qualitätsprüfung in<br />
der Fertigung individualisierter<br />
Produkte mit<br />
hoher Variantenvielfalt<br />
benötigt werden<br />
Bild: Fraunhofer IFF<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 51
:: Technik<br />
Optische 3D-Messtechnik<br />
tut sich schwer bei<br />
„unkooperativen“, also<br />
etwa metallisch glänzenden<br />
Oberflächen. Abhilfe<br />
schafft ein neuer optischer<br />
3D- Sensor, der am<br />
Fraunhofer IOF in Jena<br />
entwickelt wurde.<br />
Er nutzt kurzwelliges<br />
Infrarotlicht (Swir) und<br />
damit einen Spektral -<br />
bereich außerhalb des<br />
sichtbaren Lichts<br />
Bild: Fraunhofer IOF<br />
sechs bis zwölf Kamerabildern mit einer Auflösung von<br />
320 x 256 Punkten. Die 2D-Bildrate beträgt bis zu 344<br />
Bilder pro Sekunde und ist damit auch für Prüfprozesse<br />
geeignet, in denen die Datenerfassung und -verarbeitung<br />
in Echtzeit erfolgen müssen. Arbeitsabstand und<br />
Messfeld sind anwendungsspezifisch konfigurierbar.<br />
Bei einem Arbeitsabstand von 1,5 m wird ein Bereich<br />
von 300 x 300 x 300 mm 3 mit einem Punktabstand von<br />
1,2 mm erfasst. Die 3D-Daten können optional mit den<br />
Aufnahmen einer Farbkamera verknüpft werden, um<br />
zusätzliche Texturdaten der Prüfobjekte zu erhalten.<br />
Mobile Prüfungen mittels Augmented Reality<br />
für den schnellen Soll-Ist-Vergleich<br />
Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung<br />
IGD in Darmstadt hat ein System entwickelt, bei<br />
dem Augmented-Reality-Verfahren dazu genutzt werden,<br />
Differenzen zwischen Soll und Ist automatisiert<br />
und in Echtzeit zu erkennen. Die Verfahren können sehr<br />
flexibel an unterschiedlichste Produktkonfigurationen<br />
angepasst werden. Sie benötigen kein Training auf<br />
Grundlage der Kamerabilder, denn die Prüfverfahren<br />
setzen auf die Konstruktionsdaten auf und können<br />
schon während des Planungsprozesses der Produktion<br />
eingerichtet werden. Somit können wandlungsfähige<br />
Kostenlose Leitfaden zur Bildverarbeitung<br />
Um die Aus- und Weiterbildung im Bereich der industriellen Bildverarbeitung und optischen<br />
Mess- und Prüftechnik auch zu Corona-Zeiten zu fördern, bietet die Fraunhofer-Allianz Vision<br />
bis Juli die fünf neuesten Bände ihrer Leitfaden-Reihe zur Bildverarbeitung als kostenlose<br />
PDF-Dateien an.<br />
:: Band 14 – Leitfaden zur optischen 3D-Messtechnik<br />
:: Band 15 – Leitfaden zur industriellen Röntgentechnik<br />
:: Band 16 – Leitfaden zur Inspektion und Charakterisierung von Oberflächen<br />
:: Band 18 – Leitfaden zur Bildverarbeitung in der zerstörungsfreien Prüfung<br />
:: Band 19 – Leitfaden zur hyperspektralen Bildverarbeitung<br />
Es genügt eine E-Mail mit der Angabe des gewünschten Bands an vision@fraunhofer.de.<br />
Prüfverfahren umgesetzt werden, die flexibel auf zahlreiche<br />
Produktvarianten adaptiert werden können. Für<br />
die Registrierung der Prüfkörper können entweder<br />
2D-Kameraarrays oder 3D-Kamerasysteme eingesetzt<br />
werden. Die auf Augmented Reality basierende Qualitätskontrolle<br />
kann aber auch für mobile Prüfsysteme<br />
eingesetzt werden, indem der Prüfingenieur ein Tabletsystem<br />
nutzt. Mit der Tabletkamera werden die Prüfkörper<br />
aufgezeichnet und in Echtzeit zum CAD-Modell registriert.<br />
Somit kann der Prüfingenieur Abweichungen<br />
zwischen CAD- und realem Modell identifizieren und<br />
dokumentieren. Die Augmented-Reality-Verfahren tracken<br />
3D-Objekte modellbasiert und ohne Einsatz von<br />
Markern. Die Tracking-Lösung ist robust, akkurat und<br />
einfach zu integrieren. Das Tracking lässt sich auch bei<br />
unsteten Lichtverhältnissen nutzen. An einem Monitor<br />
wird die Überlagerung vom CAD-Modell im Kamerabild<br />
angezeigt und Differenzen werden hervorgehoben.<br />
Modellgestützte Digitalisierung ermöglicht<br />
Prüfprozesse für die variantenreiche Fertigung<br />
Die modellgestützte Digitalisierung von Prüfprozessen<br />
treibt das Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und<br />
-automatisierung IFF in Magdeburg voran. Der Hintergrund:<br />
In der Fertigung variantenreicher Produkte in<br />
kleinen Losgrößen werden digitale Modelle von Produktionsanlagen<br />
und Produkten zunehmend wichtiger. Die<br />
Fertigungsmesssysteme profitieren hiervon, was viele<br />
Vorteile hat. Ein Beispiel: Zur Einrichtung dieser Messsysteme<br />
muss häufig ein Gut- oder Meisterteil oder ein<br />
vom Prüfplaner definierter Parametersatz erstellt werden.<br />
Bei hoher Variantenzahl ist dies ressourcen- und<br />
damit kostenintensiv. Sind Produktionsanlagen und<br />
Produkte hingegen digitalisiert, stehen die Informationen<br />
als strukturierte CAD-Modelle zur Verfügung. Diese<br />
aus der Konstruktion stammenden Daten können dank<br />
ihrer maschinenlesbaren Form für vielfältige Zwecke genutzt<br />
werden. Technische Teilprozesse für die Prüfplanung<br />
und die Durchführung der Prüfung können simuliert<br />
werden. Damit kann die Qualitätsprüfung parallel<br />
zur laufenden Produktion offline geplant werden. ■<br />
52 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
News und Produkte ::<br />
3D-Scanner<br />
Streifenlicht ohne Referenzmarken<br />
Die Leistungen eines<br />
Flächenscanners kombiniert<br />
der Streifenlicht-Scanner<br />
RS-Squared<br />
für den Absolute<br />
Arm von Hexagon mit<br />
denen eines mobilen<br />
Messarms. Der RS-<br />
Squared wurde eigens<br />
für das High-Speed-<br />
Scanning einfacher<br />
Formen und Oberflächen konzipiert und misst Teile schneller als<br />
herkömmliche Laserscanner und sogar andere Streifenlichtscanner.<br />
Dank der Kombination aus einem flexiblen mobilen Messarm mit<br />
dem schnellen Streifenlicht-Scanning erfasst er bis zu vier „Kacheln“<br />
mit 3D-Punktdaten pro Sekunde, wobei die hohe Messgenauigkeit<br />
des Tasters selbst in schwer zugänglichen Bereichen gewährleistet<br />
ist. Da der Absolute Arm die Referenzierung übernimmt, kommt der<br />
RS-Squared als erster Flächenscanner ohne die üblichen Referenzmarken<br />
aus. Dies sorgt für Messabläufe mit minimalen Stillstandzeiten.<br />
Der RS-Squared kann problemlos jederzeit vom Arm abgenommen<br />
und ohne Rekalibrierung durch andere Sensoren oder Taster<br />
ersetzt werden.<br />
■<br />
3D-Scanner<br />
Mobil messen in<br />
rauen Umgebungen<br />
Für komplexe Inspektionsaufgaben<br />
ausgelegt ist der kompakte<br />
3D-Scanner Atos Q von GOM. Er ist<br />
mit Wechselobjektiven für kleine<br />
bis mittelgroße Bauteile ausgestattet<br />
und wird mit der neuesten Software<br />
von GOM betrieben. Dabei<br />
setzt der Hersteller auf die bewährten<br />
Funktionen der Atos-Messsysteme.<br />
Dazu gehören das Triple Scan<br />
Prinzip, der Blue Light Equalizer und<br />
die präzise Kalibrierung als selbstüberwachendes System mit<br />
aktivem Temperaturmanagement. Die für präzise Messungen<br />
nötige Streifenlichtprojektion geschieht mit hoher Geschwindigkeit.<br />
Die eingebauten Lichtwellenleiter ermöglichen sehr<br />
schnelle Datenübertragung und hohen Datendurchsatz. Mit<br />
seinen kompakten Abmessungen von 340 mm x 240 mm x 83<br />
mm und einem Gewicht von unter 4 kg ist der Atos Q mobil<br />
und flexibel einzusetzen. Betrieben werden kann er manuell<br />
auf einem Dreibeinstativ, halb-automatisiert und sogar komplett<br />
automatisiert in der Atos Scanbox 4105.<br />
■<br />
Ringsensoren<br />
Erkennen feinster Farbabstufungen<br />
Die zwei neuen Ringsensoren –<br />
CFS2-M11 und CFS2-M20 von<br />
Micro-Epsilon erkennen feinste<br />
Farbabstufungen auch auf metallisch-glänzenden<br />
sowie strukturierten<br />
Oberflächen. Dies gilt<br />
als sehr anspruchsvoll, denn der<br />
Farbeindruck ändert sich über<br />
die Reflexion und den Betrachtungswinkel,<br />
vor allem wenn die<br />
Oberfläche nicht gleichmäßig<br />
ausgeleuchtet wird. Bei den beiden<br />
Sensoren von Micro-Epsilon<br />
führt hingegen die gleichmäßige<br />
Ausleuchtung der<br />
Messobjekte zu sehr<br />
stabilen Messergebnissen<br />
und einer extrem<br />
hohen Farbgenauigkeit.<br />
Die Sensoren<br />
erkennen minimale<br />
Farbunterschiede<br />
mit einer Genauigkeit<br />
von ΔE ≤ 0,3 beispielsweise<br />
auf lackierten,<br />
metallischen Oberflächen.<br />
Der CFS2-M20<br />
kann für einen Messabstand<br />
von 10 bis 100 mm und mit einem<br />
Messfleck von 10 bis 66<br />
mm Durchmesser eingesetzt<br />
werden. In einem Winkel von<br />
22° beleuchtet er einen Messbereich<br />
von 20 mm Durchmesser<br />
kreisförmig. Der CFS2-M11<br />
nutzt den gleichen Messabstand,<br />
verfügt aber über einen<br />
größeren Beleuchtungswinkel<br />
von 67° und erzeugt so einen<br />
Messfleck von 12 bis 114 mm<br />
Durchmesser.<br />
■<br />
Highspeed-Video-Kamera<br />
Robust und sehr kompakt<br />
Mit der neuen Hochgeschwindigkeitskamera Phantom VEO<br />
1310 von High Speed Vision lassen sich Fertigungsprozesse<br />
automatisieren. Die kompakte und robuste Kamera mit Aluminiumgehäuse<br />
und integriertem Speicher ist schockresistent<br />
bis 30G (100G optional). Sie bietet viele Vorteile im mobilen<br />
Einsatz oder in räumlich beengten Umgebungen. Der<br />
12-bit CMOS Sensor neuester Generation liefert bei maximaler<br />
Auflösung von 1280 x 960 Pixel (1,2 MP) bis zu 10.860 Bilder<br />
pro Sekunde. Im Videoformat HDTV mit 1280 x 720 Pixel<br />
werden bereits 14.300 fps erzielt und<br />
durch weitere Reduzierung der Bildauflösung<br />
ergeben sich bis zu 423.350 fps.<br />
Im Vergleich zu Wettbewerbsprodukten<br />
verfügt sie über eine sehr hohe<br />
Lichtempfindlichkeit<br />
ISO bis<br />
25.000 im Betrieb<br />
Mono<br />
und bis 6.400<br />
in Color. Durch<br />
das synchrone<br />
Zusammenfassen<br />
von vier Pixelzellen<br />
(Binning Mode) kann die Lichtempfindlichkeit und<br />
die Aufnahmefrequenz teilweise verdoppeln werden. Der Videoeinsatz<br />
ist im Temperaturbereich von –10 bis +50 °C gewährleistet.<br />
■<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 53
:: News und Produkte<br />
Testsysteme smart gesteuert<br />
Intelligente Fertigungen lassen sich mit Überwachungs- und Monitoring-Optionen<br />
optimieren. Das Software-Tool Test System Monitoring (TSM) von MCD sammelt und<br />
visualisiert untereinander vernetzte Testsysteme, die Daten wie Statusmeldungen,<br />
Prüfergebnisse oder Fehlerdetails liefern.<br />
TSM setzt sich aus insgesamt drei Komponenten<br />
zusammen: Der TSM-Version der<br />
universellen MCD-Prüfsoftware Testmanager<br />
CE, dem TSM Server und dem MCD Communication<br />
Service. Die etablierte und flexibel<br />
einsetzbare Prüfsoftware Testmanager<br />
CE bildet auf dem smarten Testsystem die<br />
Plattform, in der das TSM eingebunden wird<br />
und über die die Prüfprozesse ablaufen.<br />
Gleichzeitig fungiert die Plattform als zentraler<br />
Sammelpunkt für Prüfdaten, welche<br />
in einer lokalen Datenbank auf dem Prüfsystem<br />
gespeichert werden. Der MCD Communication<br />
Service bildet die Schnittstelle zwischen<br />
den lokalen Datenbanken der Messsysteme<br />
und dem TSM Server, von dem die<br />
Messdaten abgefragt und verarbeitet werden.<br />
Der Test System Monitoring Server ist das<br />
Herz des Tools, das Messdaten bei den verknüpften<br />
Systemen abfragt und für die Darstellung<br />
optimiert. Gleichzeitig werden die<br />
Verbindungen zu vorhanden Kommunikati-<br />
Prüfsysteme innerhalb<br />
der smarten Fabrik lassen<br />
sich mit dem Tool<br />
Test System Monitoring<br />
überwachen Bild: MDC<br />
ons-Interfaces über TCP-/IP-Protokolle identifiziert<br />
und so die Verbindung zu Testsystemen<br />
innerhalb der smart Factory herstellt.<br />
Die zyklische Aktualisierung erlaubt eine<br />
Echtzeit-Abfrage der Ursachen von Stilloder<br />
Fehlerständen.<br />
Der webbasierte Server fasst die gesammelten<br />
Statistiken von Prüfabläufen, geprüften<br />
Devices under Test und deren Pass/Fail<br />
Counts in übersichtlichen Benutzeroberflächen<br />
zusammen. Diese können über mobile<br />
oder stationäre Endgeräte an beliebigen Orten<br />
abgerufen, gesteuert und analysiert werden,<br />
solange der Server-Zugriff besteht. Somit ist<br />
keine zusätzliche App oder Software zur Nutzung<br />
und Steuerung der Software nötig. ■<br />
Schichtdickenmessung<br />
Für ultradünne Beschichtungen<br />
Beschichtungen im<br />
Nanometerbereich<br />
lassen sich mit dem<br />
FT160 RFA von Hitachi<br />
High-Tech<br />
Analytical Science<br />
messen. Bei dem<br />
auf energiedispersiver<br />
Röntgenfluoreszenz<br />
basierenden<br />
Tischgerät fokussiert<br />
eine Polykapillaroptik<br />
den Röntgenstrahl<br />
auf einen Durchmesser von 30<br />
μm, wodurch die Probe intensiver<br />
angeregt wird und Merkmale<br />
gemessen werden, die kleiner<br />
sind als dies mit herkömmlichen<br />
Kollimatoren möglich ist. Ein<br />
hochsensibler, hochauflösender<br />
Hightech-Silizium-Driftdetektor<br />
(SDD) nutzt die Optik voll aus,<br />
um Beschichtungen etwa auf<br />
Mikroelektronik und Halbleitern<br />
im Nanometer-Maßstab zu<br />
messen. Ein hochpräziser Probentisch<br />
und eine hochauflösende<br />
Kamera mit digitalem<br />
Zoom ermöglichen eine schnelle<br />
Positionierung der Probenstrukturen.<br />
■<br />
Kamera<br />
Sieht feinste Details<br />
IDS hat den lichtempfindlichen und extrem hochauflösenden<br />
20 MP Sensor IMX183 von Sony in seine Ueye SE Kamerafamilie<br />
mit USB3 Vision-Schnittstelle integriert. Er ermöglicht beispielsweise<br />
Oberflächen- und Displayinspektionen. Die Auflösung<br />
von 5536 x 3692 Pixel erlaubt zudem die Inspektion beziehungsweise<br />
Überwachung größerer Bereiche. Der Rolling<br />
Shutter Sensor von Sony verfügt über sogenannte Back Side Illumination<br />
Technologie. Durch diese rückseitige Belichtung<br />
wird das eingefangene Licht optimal genutzt, was selbst bei<br />
schlechten Lichtverhältnissen eine außergewöhnliche Bildqualität<br />
mit sehr geringem Rauschen ermöglicht. Die Ueye SE-<br />
Kameras von IDS liefern 19,5 fps und sind in unterschiedlichen<br />
Ausführungen erhältlich – vom kompakten, soliden Metallgehäuse<br />
bis hin zur<br />
praktischen Boardlevel-Variante<br />
mit<br />
oder ohne Frontflansch,<br />
die sich bequem<br />
und platzsparend<br />
in Vision-<br />
Systeme integrieren<br />
lassen. ■<br />
54 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>
Sensor<br />
Misst Hochleistungslaser bei<br />
kleinem Strahldurchmesser<br />
Dauerstrich-Laser bis 500 W und gepulste Laser bis 2kJ misst<br />
der Ophir L40(500)A-LP2-DIF-35 von MKS Instruments. Im<br />
Kurzzeitbetrieb können mit dem Sensor selbst Leistungen bis<br />
zu 4 kW ohne Wasserkühlung gemessen werden. Durch das<br />
kompakte Design kann der Sensor zwischen den optischen<br />
Komponenten platzieren werden, um eine Strahlführung zu<br />
untersuchen. Der Sensor kann Strahlen mit einem großen<br />
Durchmesser bis 35 mm, vor allem aber geringe Strahldurchmesser<br />
bis hinunter auf 1 mm bei 1 kW Leistung messen. Dies<br />
bedeutet – im Vergleich zu den<br />
üblichen Empfehlungen für<br />
Strahlgrößen – einen um den Faktor<br />
3 bis 5 kleineren Wert. Bei der<br />
Darstellung der Messwerte kann<br />
der Anwender aus unterschiedlichen<br />
Formaten wählen und Echtzeit-Statistiken<br />
erstellen lassen.<br />
Die Anzeigegeräte bieten ein<br />
durchdachtes Logging von Leistung<br />
und Energie, Statistiken, Histogrammen<br />
sowie umfangreiche<br />
mathematische Funktionen. Sie<br />
werden automatisch konfiguriert,<br />
sobald sie mit einem Ophir Messkopf<br />
verbunden werden. ■<br />
Industriekameras<br />
Sensor sorgt für schnelleres Messen<br />
Für das dritte Quartal kündigt<br />
Matrix Vision erste Prototypen<br />
neuer Kameramodelle mit den<br />
Pregius Generation 4 Sensoren<br />
von Sony an. Der IMX540 (24,6<br />
MPix), der IMX541 (20,4 MPix)<br />
und der IMX542 (16,2 MPix)<br />
werden die ersten Gen4-Vertreter<br />
sein, die in das Sensorportfolio<br />
der Dual-GigE Vision und<br />
UBS3 Vision Produktfamilien<br />
übernommen werden. Das<br />
heißt für Netzwerk-basierte Anwendungen<br />
erweitern die Sensoren<br />
das Angebot der Mvbluecoguar-XD<br />
und für USB 3.0 Anwendungen<br />
das der Mvbluefox3–2.<br />
Darüber hinaus werden<br />
die Sensoren auch den Baukasten<br />
der Embedded Vision Lösung<br />
Mvbluefox3–5M von Matrix<br />
Vision vergrößern. Mit den<br />
Pregius Gen4-Sensoren verbessert<br />
Sony erneut die Leistungsfähigkeit<br />
der Global Shutter IMX<br />
CMOS-Sensoren. Diese basieren<br />
auf der Back Side Illumination<br />
Architektur. Diese führt bei höheren<br />
Auflösungen, höheren<br />
Bild- und Datenraten sowie kürzeren<br />
Messzeiten zu kleineren<br />
Sensorflächen. Somit können –<br />
trotz der hohen Auflösungen –<br />
kostengünstigere C-Mount Objektive<br />
eingesetzt werden. ■<br />
Vakuumstandfuß<br />
So steht der<br />
Messarm sicher<br />
Witte Barskamp hat seinen Vakuumstandfuß<br />
für Messarme nahezu<br />
aller gängigen Fabrikate mit<br />
einem verbesserten Druckschalter<br />
sowie einer digitalen Unterdruckanzeige<br />
ausgestattet. Außerdem<br />
verfügt der Standfuß nun über eine Akku-Ladezustandsanzeige<br />
mit Leuchtdioden sowie eine zusätzliche zweite<br />
Dichtung für den Einsatz auf unebenen Flächen. Die Dichtung<br />
unterstützt den festen Halt des Fußes auf Freiformflächen<br />
sowie problematischen Untergründen, etwa Fliesenböden<br />
mit Fugen oder Beton. Bei dem Vakuumstandfuß erzeugt<br />
eine akkubetriebene Miniaturpumpe in Sekundenschnelle ein<br />
Vakuum, mit dem sich der Teller des Standfußes auf dem Untergrund<br />
ansaugt. Die spezielle Saugerdichtung erlaubt dabei<br />
das Fixieren auch auf gewölbten Oberflächen, etwa Fahrzeugkarosserien<br />
oder Flugzeugrümpfen.<br />
■<br />
Messvorrichtung<br />
Passt für alle Fahrzeugtüren<br />
Mit der Multi-Tür-Vorrichtung von Topometric sind für Messtechniker<br />
modell-bezogene Einzel-Tür-Vorrichtungen nicht<br />
mehr erforderlich. Mit nur einer Vorrichtung können sämtliche<br />
Türen unterschiedlicher Fahrzeug-Modelle aufgenommen<br />
werden – sowohl Rohbautüren als auch komplette Zusammenbauten.<br />
Es müssen lediglich die Auf- und Anlagepunkte<br />
angepasst werden. Innen- und Außenseiten der Türen werden<br />
in einer Aufspannung gemessen. Die Multi-Tür-Vorrichtung<br />
spart Kosten und Lagerflächen. Da Zeit für das Wechseln und<br />
Rüsten der Vorrichtungen entfällt, können die Kapazitäten der<br />
Messmaschinen bis zu 50 % besser genutzt werden. Messtechniker<br />
sind weniger an den manuellen Werkstückaustausch<br />
gebunden, so dass diese effektiver für anspruchsvolle<br />
Messaufaufgaben eingesetzt werden können. Auf der Multi-<br />
Tür-Vorrichtung kann jeweils ein Türen-Set gemessen werden.<br />
Durch die Anlagepunkte<br />
aus PA-<br />
Kunststoff werden<br />
Beschädigungen an<br />
sensiblen Werkstückteilen<br />
vermieden.<br />
Der jeweilige<br />
Neigungswinkel zur<br />
korrekten Positionierung<br />
der Bauteile<br />
wird auf der Vorrichtung<br />
über das Profilsystem<br />
eingestellt.<br />
Dieses ermöglicht<br />
reproduzierbare<br />
Messungen. ■<br />
<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 55
:: <strong>Quality</strong> World<br />
Klick ist nicht gleich<br />
Klick: Für das zuver -<br />
lässige und dokumentierte<br />
Einrasten etwa<br />
von Steckverbindungen<br />
hat das Fraunhofer IDMT<br />
ein System für das<br />
Inline-Monitoring in der<br />
Produktion entwickelt<br />
Bild: Fraunhofer IDMT/<br />
Hannes Kalter<br />
So lernen Maschinen hören<br />
Ein akustisches Monitoringsystem des Fraunhofer-Instituts für Digitale Medientechnologie IDMT<br />
erkennt anhand von Geräuschen sofort, ob Produktionsparameter innerhalb der vorgegebenen<br />
Grenzwerte liegen. Auf künstlicher Intelligenz (KI) basierte Verfahren helfen dabei, Rückschlüsse<br />
auf den Maschinenzustand zu ziehen und die Fertigungskontrolle zu optimieren.<br />
Viele Produkte werden geklebt, zusammengesteckt<br />
und mit größeren einzelnen Komponenten gefertigt.<br />
„Roboterarme führen die Komponenten zusammen. Dabei<br />
spielen Bauteiltoleranzen eine wichtige Rolle. Sind<br />
diese zu groß, kann es zu Kollisionen und Verschiebungen<br />
kommen“, sagt Danilo Hollosi, Gruppenleiter Akustische<br />
Ereignisdetektion am Fraunhofer IDMT in Oldenburg.<br />
Der Fehler wird oftmals zu spät bemerkt, was zu<br />
Ausfallzeiten der Produktionsanlage führt und hohe<br />
Kosten verursacht.<br />
Um dies zu vermeiden, haben Hollosi und sein Team<br />
smarte Sensoren entwickelt, die direkt an der Anlage<br />
verbaut werden können und Störungen umgehend<br />
identifizieren. Die Sensoren sind sensitiv für Luftschall<br />
und erkennen Störungen anhand von Geräuschen.<br />
„Wenn die Steckverbindungen einrasten, wird ein Klick<br />
ausgelöst, den das Mikrofon beziehungsweise der Sensor<br />
erkennt. Bleibt der Klick aus, dann zeigt das akustische<br />
Monitoring System einen Fehler an, der zuverlässig<br />
dokumentiert wird. Zugleich wird der Werker davon informiert“,<br />
erklärt Hollosi. In der automatisierten Fertigung<br />
werden die Metadaten zur Prozessdokumentation<br />
und Qualitätssicherung verwendet. Die Besonderheit<br />
der Lösung: Das Wartungssystem kann zwischen unzähligen<br />
Arten von Klicks und mechanischen Stößen<br />
unterscheiden und darüber hinaus Störgeräusche in<br />
lauten Produktionsumgebungen ausblenden. „Klick ist<br />
nicht gleich Klick. Ein Steckverbinder klingt anders als<br />
ein Lichtschalter. Man glaubt gar nicht, wie viele Varianten<br />
von Einrastgeräuschen es gibt“, so Hollosi.<br />
Eigens entwickelte KI-basierte Algorithmen zur Audioanalyse<br />
ermitteln die Stör- und Zielgeräusche.<br />
Die Datenverarbeitung erfolgt direkt auf dem Sensor.<br />
Das komplette Condition Monitoring System beansprucht<br />
nicht viel Platz: Mikrofon, Audiosignalverarbeitung,<br />
Software und Batterie sind aktuell in einem zigarettenschachtelgroßen<br />
Gehäuse untergebracht. Es geht<br />
auch noch kleiner. Die miniaturisierte Lösung liegt in<br />
drei Varianten vor und lässt sich problemlos in bestehende<br />
Anlagen integrieren. Auch ist es möglich, das intelligente<br />
Wartungssystem an Robotern zu befestigen<br />
oder es im Abstand von mehreren Metern zur Anlage<br />
und an strategisch sinnvollen Messpunkten anzubringen.<br />
Darüber hinaus ist die Akustiklösung skalierbar.<br />
„Im Prinzip spendieren wir Maschinen einen Hörsinn<br />
für die Qualitätssicherung. Sich abzeichnende Schäden<br />
werden früh- und rechtzeitig erkannt, ungeplante Stillstände<br />
lassen sich reduzieren“, so Hollosi.<br />
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Additive .................................................................... 12<br />
Aerotech .................................................................. 12<br />
Amazon Webservices ............................................ 6<br />
Babtec .............................................................. 26, 57<br />
Bfarm ........................................................................ 22<br />
BMW Group ............................................................ 38<br />
Bruker Alicona ....................................................... 12<br />
Carl Zeiss Industrielle Messtechnik ...... 12, 15<br />
ConSense .........................................................11, 26<br />
Dataprophet ........................................................... 20<br />
Deutsche Akkreditierungsstelle .................... 30<br />
DGQ ........................................................................... 26<br />
dk Fixiersysteme ...................................................45<br />
DMG ............................................................................. 6<br />
DQS ............................................................................ 30<br />
Faro ............................................................................ 12<br />
Fraunhofer IDMT .................................................. 56<br />
Fraunhofer IFF ....................................................... 50<br />
Fraunhofer IGD ..................................................... 50<br />
Fraunhofer IOF ...................................................... 50<br />
Fraunhofer ITWM ................................................. 50<br />
Fraunhofer-Allianz Vision ................................. 50<br />
Frenco .......................................................................47<br />
GOM .......................................................................... 53<br />
Google ......................................................................... 6<br />
Hegewald & Peschke .......................................... 44<br />
Hexagon ........................................................... 53, 60<br />
High Speed Vision ................................................ 53<br />
Hitachi High-Tech Analytical Science .......... 54<br />
Hitachi ...................................................................... 12<br />
IDS .............................................................................. 54<br />
IMS ............................................................................. 12<br />
IQM Tools ...................................................................9<br />
iqs Software .................................................... 12, 21<br />
Isra Vision ................................................................ 12<br />
Kistler ........................................................................ 36<br />
Klinkner & Partner ............................................... 30<br />
Leipziger Messe ....................................................17<br />
Mahr .......................................................................... 48<br />
Matrix Vision .......................................................... 55<br />
Mazak .......................................................................... 6<br />
MCD ...................................................................27, 54<br />
Medical Mountains ............................................. 22<br />
Micro-Epsilon ....................................................3, 53<br />
Microsoft .................................................................... 6<br />
MKS Instruments ................................................. 55<br />
Nikon Metrology .................................................. 12<br />
OGP Meßtechnik ..................................................31<br />
Omni Control Prüfsysteme ..............................37<br />
Physik Instrumente ............................................. 48<br />
Plato ........................................................................... 16<br />
Quentic .......................................................................7<br />
Reinhardt System- und Messelectronic .....49<br />
Renishaw .......................................................... 12, 34<br />
Reusch Rechtsanwälte ................................ 19, 22<br />
SAP ................................................................................ 6<br />
Shimadzu ................................................................25<br />
Sill Optics .................................................................39<br />
Spektra .....................................................................47<br />
Stemmer Imaging ................................................ 41<br />
Studenroth .............................................................59<br />
Tigercat ..................................................................... 34<br />
Topometric .........................................................5, 55<br />
VDMA ........................................................................ 22<br />
Volume Graphics .................................................. 12<br />
Wacker Chemie ..................................................... 46<br />
Weiss Technik ........................................................ 46<br />
Wenzel ........................................................................ 6<br />
wirth + partner ..................................................... 18<br />
Witte Barskamp ............................................43, 55<br />
YXLON ..........................................................................2<br />
ZwickRoell ...............................................................49<br />
ISSN 1436-2457<br />
Herausgeberin:<br />
Katja Kohlhammer<br />
Verlag<br />
Konradin-Verlag Robert Kohlhammer GmbH<br />
Ernst-Mey-Straße 8, 70771 Leinfelden-Echterdingen,<br />
Germany<br />
Geschäftsführer:<br />
Peter Dilger<br />
Verlagsleiter:<br />
Peter Dilger<br />
Chefredakteur:<br />
Dipl.-Ing. (FH) Werner Götz, Phone +49 711 7594-451<br />
Redaktion:<br />
Sabine Koll, Markus Strehlitz<br />
E-Mail: qe.redaktion@konradin.de<br />
Redaktionsassistenz:<br />
Daniela Engel, Phone +49 711 7594-452<br />
E-Mail: daniela.engel@konradin.de<br />
Layout:<br />
Michael Kienzle, Phone +49 711 7594-258<br />
Gesamtanzeigenleiter:<br />
Joachim Linckh, Phone +49 711 7594-565<br />
E-Mail: joachim.linckh@konradin.de<br />
Auftragsmanagement:<br />
Annemarie Olender, Phone +49 711 7594-319<br />
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bestellt war, läuft das Abonnement bis auf Widerruf.<br />
Bezugszeit: Das Abonnement kann erstmals vier Wochen<br />
zum Ende des ersten Bezugsjahres gekündigt werden.<br />
Nach Ablauf des ersten Jahres gilt eine Kündigungsfrist von<br />
jeweils vier Wochen zum Quartalsende.<br />
Bei Nichterscheinen aus technischen Gründen oder höherer<br />
Gewalt entsteht kein Anspruch auf Ersatz.<br />
Auslandsvertretungen:<br />
Großbritannien: Jens Smith Partnership, The Court, Long<br />
Sutton, GB-Hook, Hampshire RG29 1TA, Phone 01256<br />
862589, Fax 01256 862182, E-Mail: jsp@trademedia.info;<br />
USA: D.A. Fox Advertising Sales, Inc. Detlef Fox, 5 Penn<br />
Plaza, 19th Floor, New York, NY 10001, Phone +1 212<br />
8963881, Fax +1 212 6293988, detleffox@com cast.net<br />
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nicht unbedingt die der Redaktion dar. Für unverlangt eingesandte<br />
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Eingesandte Manuskripte unterliegen der evtl. redak -<br />
tionellen Kürzung oder Erweiterung. Korrekturabzüge<br />
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Alle in <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> erscheinenden Beiträge sind urheberrechtlich<br />
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Druck:<br />
Konradin Druck GmbH, Leinfelden-Echterdingen<br />
Printed in Germany<br />
© 2020 by Konradin-Verlag Robert Kohlhammer GmbH,<br />
Leinfelden-Echterdingen<br />
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60 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>