Die optische Qualitätsüberwachung von Produkten und Halbfabrikaten ist personal und damit kostenintensiv. Das Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV hat mit dem Assistenzsystem „imageSAM“ eine Lösung entwickelt, mit der Unternehmen nicht nur eine 100-prozentige Kontrolle ihrer Produktion erreichen, sondern auch dem Fachkräftemangel begegnen.

Von Dr. Isabell Rothkopf, Dr. Lukas Oehm

Die Pralinenherstellung ist ein traditionelles Handwerk. Um große Mengen für den Einzelhandel wirtschaftlich produzieren zu können, ist die Unterstützung durch Fertigungsanlagen notwendig. Diese Anlagen haben eine lange Lebensdauer und werden oft über viele Jahrzehnte betrieben. Der technische Fortschritt im Bereich Automatisierung und Digitalisierung verläuft jedoch rasant. Das kann dazu führen, dass die Anlagen schnell veralten. Schichtleiter schildern zudem, dass erfahrenes Personal an verschiedenen Stellen der Anlage eingesetzt werden müsste, um die Produktion zu überwachen und bei Abweichungen einzugreifen. Das ist problematisch, da es einerseits unwirtschaftlich ist, alle relevanten Produktionselemente von einer Person überwachen zu lassen. und andererseits in der Branche zunehmend ein Mangel an ausreichend geschultem und erfahrenem Personal herrscht. Zudem sind nicht alle Stellen während der laufenden Produktion für das Personal einsehbar.

Zur Lösung dieser Problematik hat das Fraunhofer IVV mit dem Assistenzsystem „imageSAM“ eine automatische optische Qualitätsüberwachung entwickelt, die aufwandsarm in bestehende Anlagen integriert werden kann. An den zu überwachenden Produktionsschritten werden Kameras installiert und kontinuierlich Aufnahmen von Halbfabrikaten und Produkten aufgenommen. „imageSAM“ wertet die erfassten Bilder aus und klassifiziert diese mittels Künstlicher Intelligenz (KI) nach den Vorgaben des Kunden. Dies kann eine Unterscheidung zwischen A-Ware, B-Ware oder Ausschuss sein. Auch eine Erkennung von verschiedenen Fehlerarten ist möglich. Das Ergebnis wird dem Bedienpersonal auf einem Tablet, Smartphone, PC oder einem neben der Anlage platzierten Bildschirm präsentiert je nach Wunsch und Integrationsmöglichkeit in den Betriebsablauf.

Im durch die IVLV e. V. geförderten Projekt PralineDigital wurde „imageSAM“ kostengünstig in eine bestehende Anlage nachgerüstet und für die dort hergestellten Produkte konfiguriert. Als Ergebnis sieht der Bediener auf seinem Bildschirm das Kamerabild sowie die erkannte Fehlerklasse inklusive Handlungsvorschlägen zur Behebung der Fehlerursache. Die Genauigkeit der KI-basierten Fehlererkennung liegt bei 91 bis 98 %. Dadurch können Qualitätsprobleme in der Produktion schneller erkannt und nachhaltig behoben werden. Die Inbetriebnahme des Systems ist dabei nicht aufwendiger als die Einarbeitung eines neuen Mitarbeitenden. Die einfache Integration in die bestehende Anlage und die benutzerfreundliche Bedienoberfläche ermöglichen es, Qualitätsprobleme schnell zu erkennen und zu beheben.