KI in der Fertigung bedeutet Automatisierung ohne Kompromisse

Ein Szenario, das sich täglich in den Produktionsstätten abspielt: Ein Auftragsfertiger erhält eine Bestellung über 50 kundenspezifische Teile. Das Team bemüht sich, die Produktionslinie einzurichten, die Ausrüstung zu programmieren und die Bediener zu den spezifischen Anforderungen zu schulen. Gerade als alles reibungslos läuft, ist der Auftrag fertig – nur alles wird für die nächste kleine Charge verschiedener Teile vollständig zurückgesetzt.  

Willkommen in der Welt der High-Mix-/Low-Volume-Fertigung (HMLV), in der Flexibilität alles ist, aber die Effizienz sich frustrierend schwer erfassen lässt. Aber eine neue Ära der intelligenten Automatisierung überbrückt nun endlich diese langjährige Kluft.  

In einem HMLV-Betrieb wissen Sie, dass Ihr Unternehmen von Vielseitigkeit profitiert – der Fähigkeit, Dutzende oder Hunderte verschiedener Produktvarianten in relativ kleinen Mengen zu produzieren. Und Ihre Kunden schätzen Ihre Reaktionsfähigkeit und Qualität. Doch intern kämpfen Sie einen harten Kampf.  

Traditionelle Automatisierung wurde für Umgebungen mit hohem Volumen und geringem Mischaufkommen entwickelt: wie Fahrzeugmontagelinien, die Tausende nahezu identischer Produkte ausstoßen. Diese Systeme sind besonders für repetitive Aufgaben geeignet, nicht aber für häufige Umrüstungen und Anpassungen. Die Programmierung von Robotern für neue Produkte kann Stunden oder Tage dauern – Zeit, die Sie der Herstellung kleiner Chargen einfach nicht haben.  

​Dadurch befinden sich viele HMLV-Hersteller in einem Zwiespalt zwischen zwei unbefriedigenden Optionen:  

• Entweder verlassen sie sich im Wesentlichen auf manuelle Arbeit (kostenintensiv, inkonsistent und zunehmend schwieriger für die Mitarbeiter)
• Oder sie investieren in Automatisierung, die zu starr ist, um ihre Produktvielfalt zu berücksichtigen  

Das Ergebnis? HMLV-Hersteller blieben in der Vergangenheit bei der Automatisierung auf der Strecke. Während Großserienproduzenten die Produktivitätsvorteile von Robotern und automatisierten Systemen genießen, sind HMLV-Produktionsstätten immer noch Inseln der manuellen Arbeit in einer zunehmend automatisierten Welt.  

Aber das ändert sich, und KI ist der Katalysator.

Der entscheidende Faktor für die HMLV-Auftragsfertigung ist nicht nur die Automatisierung – es ist die intelligente Automatisierung. Systeme, die sehen, lernen und sich anpassen können, anstatt einfach feste Programme auszuführen.  

Moderne Bildverarbeitungssysteme, die auf Deep-Learning-Algorithmen basieren, können mehr als nur sich wiederholende Aufgaben ausführen; sie erkennen Muster, treffen Entscheidungen und verbessern sich im Laufe der Zeit. Diese grundlegende Verschiebung betrifft die zentralen Herausforderungen der HMLV-Produktion.

Betrachten Sie die Qualitätsprüfung– ein kritischer, aber arbeitsintensiver Prozess für HMLV-Hersteller. Traditionelle automatisierte Prüfsysteme erfordern eine umfangreiche Programmierung für jedes neue Teil, was sie für kleine Chargen unpraktisch macht. Die menschlichen Prüfer bleiben flexibel, sind aber nicht konsistent und können nicht mit der Produktion Schritt halten.  

​KI-gestützte Bildverarbeitungssysteme ändern diese Gleichung, weil sie:

• Lernen, akzeptable und defekte Teile aus einer kleinen Reihe von Beispielen zu unterscheiden.
• Das Lernen auf ähnliche Produkte übertragen können, anstatt von Grund auf neu zu beginnen.
• ​Variationen bei Beleuchtung, Positionierung und Ausrichtung berücksichtigen können.
• Kosmetische Defekte erkennen, die mit einer einfachen regelbasierten Programmierung  nicht zu erfassen wären

Das bedeutet, dass ein Prüfsystem in wenigen Minuten oder Stunden, nicht Tagen, für ein neues Teil trainiert werden kann, und so die Automatisierung auch bei kurzen Produktionsläufen ökonomisch realisierbar ist. 

Der Fachkräftemangel in der Auftragsfertigung ist nicht nur eine Schlagzeile – er ist in den meisten Betrieben tägliche Realität. Fachkräfte für Programmierung, Einrichtung und Wartung zu finden und zu binden, ist nach wie vor eine der größten Herausforderungen für die Branche.

KI-gestützte Bildverarbeitungssysteme gehen dieses Problem an, indem sie intuitiver und benutzerfreundlicher werden. Heutige Lösungen zeichnen sich häufig durch Folgendes aus:

• Programmierschnittstellen ohne Code, die die nächsten Schritte visualisieren
• Automatische Kalibrierungsfunktionen, die komplexe Setup-Prozeduren überflüssig machen
• Unterstützende Technologien, die weniger erfahrene Bediener durch komplexe Aufgaben führen
• Remote-Fehlerbehebungsfunktionen, die Ausfallzeiten reduzieren

Das Bemerkenswerte an den heutigen Bildverarbeitungssystemen ist, dass sie hochentwickelte KI-Funktionen in Schnittstellen integrieren, die Produktionsmitarbeiter schnell beherrschen können. Die Komplexität wird von der Technologie selbst gehandhabt und nicht auf den Benutzer abgewälzt. Das bedeutet, dass Ihre Beschäftigten innerhalb von Tagen statt Monaten mit fortschrittlichen Bildverarbeitungstools produktiv werden können, sodass Sie High-End-Prüfungen und -Anleitungen einsetzen können, ohne Fachkräfte einzustellen oder in umfangreiche Schulungsprogramme zu investieren.

Mehrere innovative Technologien machen die Automatisierung jetzt auch für HMLV-Hersteller zugänglich. Beispielsweise ermöglicht das Cognex In-Sight Bildverarbeitungssystem komplexe Prüfungen, ohne dass spezielle Programmierkenntnisse erforderlich sind. Seine vortrainierten Algorithmen können Teile klassifizieren, Anomalien erkennen und Merkmale über Produktvarianten hinweg mit minimalem Training identifizieren.  

Bei der Montageüberprüfung helfen Lösungen wie die Cognex VisionPro Deep Learning Software, die Qualität über verschiedene Produktlinien hinweg sicherzustellen. Das System kann mit nur einer Handvoll Bildern korrekt montierter Produkte trainiert werden. Danach überprüft es die ordnungsgemäße Montage, weshalb es sich für kurze Produktionsläufe eignet.

Für die Identifikation und Rückverfolgbarkeit von Teilen – ein entscheidender Vorgang in HMLV-Umgebungen – eignen sich Barcode-Lesegeräte der DataMan Serie. Sie können Codes zuverlässig lesen, unabhängig von Ausrichtung, Größe oder Qualität. Dies bedeutet eine konsistente Rückverfolgbarkeit, auch wenn sich die Produkte im Laufe des Tages ändern.  

Am wichtigsten für den HMLV-Betrieb sind Lösungen mit intuitiven Schnittstellen, wie bei den Cognex Vision-Systemen, die Bediener über eine intuitive Benutzeroberfläche ohne spezielle Programmierkenntnisse einrichten können. Dies reduziert die Umrüstzeiten drastisch und gibt Produktionsmitarbeitern die Automatisierungskontrolle, statt spezialisierten Ingenieuren.  

„Wir haben uns für die Cognex In-Sight Vision Suite entschieden, da sie auch für Benutzer ohne technisches Wissen einfach zu programmieren war“, sagt An-Sofie Van Parys von Ansomat und betont die Bedeutung der Zugänglichkeit in den heutigen Automatisierungslösungen. Diese Benutzerfreundlichkeit ist entscheidend für HMLV-Umgebungen, in denen häufige Umrüstungen Systeme erfordern, die Bediener – nicht nur Ingenieure – anpassen können.

Während der Begriff „Industrie 4.0“ in der Regel mit der Herstellung großer Stückzahlen in Verbindung gebracht wurde, demokratisieren diese neuen KI-gestützten Lösungen auch die Smart Factory-Fähigkeiten für HMLV-Hersteller. Was das Spiel verändert, ist dass diese anspruchsvollen Technologien jetzt breitflächiger zugänglich sind, ohne Datenwissenschaftler oder Vision-Spezialisten.  

Die Zukunft gehört Fabriken, in denen Systeme:

• Automatisch ihre eigenen Programmierungen auf Basis von CAD-Daten erstellen können.
• Qualitätsprobleme vorhersehen und verhindern können, bevor sie auftreten.
• Sich auf bestimmte Ziele (Durchsatz, Energieeffizienz, Qualität) hin selbst optimieren.
• Nahtlos in die vorgelagerte Konstruktion und die nachgelagerte Logistik integriert werden können.  

Spannend ist, dass diese Funktionen zunehmend so verpackt werden, dass sie für kleine und mittlere Hersteller zugänglich sind. Die Intelligenz ist in die Lösungen selbst integriert und nicht ausgelagert in spezialisierte Abteilungen oder externe Berater. Diese Demokratisierung bedeutet, dass auch kleinere HMLV-Betriebe von Technologien profitieren können, die einst Produktionsriesen mit dedizierten Automatisierungsteams vorbehalten waren.  

Diese Zukunft ist keine Science-Fiction – sie wird heute in Forschungslaboren und progressiven Fertigungsstätten auf der ganzen Welt entwickelt.  

Bei der High-Mix-/Low-Volume-Fertigung ging es schon immer um Flexibilität und individuelle Anpassung. Die neue Generation von KI-gestützten Automatisierungstools bewahrt diese Stärken und geht gleichzeitig die historischen Schwächen der HMLV-Produktion an: Inkonsistenz, Arbeitsabhängigkeit und Ineffizienz bei der Umstellung.  

Zum ersten Mal können HMLV-Hersteller das Beste aus beiden Welten genießen: die Flexibilität, die sie ihren Kunden schon immer mit der zuvor für die Massenproduktion reservierten Effizienz geboten haben. Es ist Automatisierung ohne Kompromisse – genau das, worauf dieser entscheidende Fertigungssektor gewartet hat.  

Durch die Nutzung von KI in der Fertigung halten HMLV-Betriebe nicht nur mit Branchentrends Schritt – sie positionieren sich als agile, effiziente Partner für Kunden in einer zunehmend kundenspezifischen Welt. Das ist ein Wettbewerbsvorteil, in den es sich zu investieren lohnt.