Anwendungsbericht Smarte Sortierhilfe statt Nadel im Heuhaufen

Von Sebastian Human

Manuelles Absortieren kostet Zeit – und manchmal auch Nerven. Eine intelligente Lösung, die die Anwender beim Entnehmen von lasergeschnittenen Teilen unterstützt, schont beides. Der Sorting Guide von Trumpf will das bei Rolf Lasertechnik unter Beweis stellen.

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Mit dem Sorting Guide lassen sich mit Hilfe von künstlicher Intelligenz geschnittene Blechteile schnell und einfach von der Maschine absortieren.
Mit dem Sorting Guide lassen sich mit Hilfe von künstlicher Intelligenz geschnittene Blechteile schnell und einfach von der Maschine absortieren.
(Bild: Trumpf)

So offen Tobias Rolf, Geschäftsführer der Rolf Lasertechnik GmbH & Co. KG, Innovationen gegenübersteht, so kritisch blickt er auch auf sie. Neue Lösungen, die es in die Hallen des westfälischen Mittelständlers schaffen wollen, müssen zunächst einer eingehenden Prüfung standhalten. Denn nicht alles, was glänzt, ist Gold – oder anders: Nicht alles, was Vorteile verspricht, passt für Rolf auch ins Konzept.

Als er bei einem Besuch in Ditzingen erstmals einen Prototyp des Trumpf Sorting Guide im Einsatz sieht, ist sein Interesse aber schnell geweckt: „Wir haben uns schon lange über das zeitintensive Absortieren von lasergeschnittenen Teilen Gedanken gemacht. Das ist ein echter Flaschenhals in der Produktion. Als Trumpf uns anbot, das System zu testen, haben wir sofort zugegriffen.“

Vielfältige Kunden, vielfältige Aufgaben

Das Familienunternehmen Rolf Lasertechnik mit Sitz im nordrhein-westfälischen Lotte hat sich seit seiner Gründung im Jahr 2005 zu einem erfolgreichen Lohndienstleister entwickelt. Seit 2008 teilen sich Tobias Rolf und seine Mutter Susanne die Geschäftsführung des Unternehmens. Auf einer 3.500 Quadratmeter großen Produktionsfläche mit hochmodernen Maschinen fertigen 40 Mitarbeiter im Dreischichtbetrieb über 1.100 Kundenaufträge pro Monat.

Die Kunden der Rolfs kommen aus den unterschiedlichsten Branchen – vom Landmaschinenbau über den Maschinenbau bis hin zum Stahlbau. Aber auch Privatkunden, die ein Teil für ihren Gartenzaun benötigen, werden bei Rolf Lasertechnik bedient. Sie alle eint ein hoher Anspruch an Qualität und möglichst kurze Lieferzeiten. So vielfältig die Kunden, so hoch sei auch die Teilevarianz, erklärt Tobias Rolf: „Wir haben 516 verschiedene Blechsorten auf Lager und produzieren im Schnitt 2.500 verschiedene Laserzuschnitte in der Woche. Vom Einzelstück bis zu solchen mit bis zu 200 verschiedenen Positionen ist bei unseren Kundenaufträgen alles dabei.“

Schnell geschnitten, aufwendig absortiert

Um das Rohmaterial effizient zu nutzen und Kosten zu sparen, setzt Tobias Rolf auf das Know-how von fünf erfahrenen Maschinenprogrammierern. Er erklärt: „Das ist viel Personal im Verhältnis zu den fünf Lasermaschinen, mit denen wir arbeiten, aber der Einsatz lohnt sich für uns.“ Auf den Blechtafeln verschachteln die Programmierer bis zu 20 verschiedene Kundenaufträge mit bis zu 60 unterschiedlichen Bauteilen. Dabei achten sie zwar darauf, dass die Verschachtelungen möglichst strukturiert sind, dennoch kommen die Maschinenbediener beim Absortieren der fertig geschnittenen Teile häufig ganz schön ins Schwitzen.

Zur Vereinfachung der Teileentnahme, druckten die Programmierer bisher die Ansichten aus dem Verschachtelungsprogramm aus und kennzeichneten die zu einem Auftrag gehörenden Teile mit farbigen Textmarkern. „Der Zeitaufwand dieser Vorbereitung war immens und trotzdem mussten wir mit einer gewissen Fehlerquote rechnen“, erklärt Rolf und ergänzt schmunzelnd: „Schließlich stehen da Menschen an der Maschine.“

Perfekte Ergänzung: Mensch-Maschine-Interaktion

Der Sorting Guide unterstützt den Bediener bei der Optimierung der eigenen Abläufe, indem er beispielsweise Teile des gleichen Auftrags farblich markiert.
Der Sorting Guide unterstützt den Bediener bei der Optimierung der eigenen Abläufe, indem er beispielsweise Teile des gleichen Auftrags farblich markiert.
(Bild: Trumpf)

Diesen Menschen macht der Sorting Guide von Trumpf das Leben nun um einiges einfacher. Im Testbetrieb wurde das kamerabasierte Assistenzsystem zunächst auf einer Tru Laser 5040 Fiber Bestandsmaschine installiert. Der Sorting Guide besteht aus einer hochauflösenden Kamera, einem großen Bildschirm sowie einer Software zur Bilderkennung. Auf dem Bildschirm sieht der Bediener eine Abbildung der Blechtafel, auf der alle zueinander gehörenden Teile in jeweils einer Farbe markiert sind. Sobald er das erste Teil entnommen hat, erkennt die Kamera, um welches es sich handelt und der Sorting Guide zeigt nur noch die Teile farbig an, die zu dem entnommenen Teil passen. Ein fixes Teile-Limit gibt es dabei nicht. Das System ist laut Trumpf aber für sehr hohe Stückzahlen ausgelegt. Kunden des Unternehmens sollen bereits Tafeln mit über 3.000 Teilen absortiert haben. Das System reagiert dabei in Echtzeit auf die Teileentnahme. Sobald die Kamera freie Sicht auf die Blechtafel hat, startet die intelligente Bildauswertung und der Bediener erhält eine Absortierempfehlung.

Darüber hinaus geht die Information, welche Teile entnommen werden, an die Fertigungssteuerung Tru Tops Fab, wo sie bis zum Ende des Absortiervorgangs zur Verbuchung vorgemerkt werden. So ist ein manuelles Buchen von Aufträgen über separate Terminals oder über ein Tablet nicht mehr notwendig. Der Vorteil: Mögliche manuelle Fehler reduzieren sich deutlich.

Rolf fasst zusammen: „Der Sorting Guide ist einfach zu bedienen, entlastet unsere Mitarbeiter und minimiert die Fehlerquote enorm. Wenn ich von einer Blechtafel ausgehe, auf der mehrere Kundenaufträge platziert sind, beträgt die Arbeitszeitersparnis von der Programmierung über die Entnahmevorbereitung bis hin zum Absortieren rund eine Stunde pro Tag.“ Korbinian Weiss, Product Owner Sorting Guide und Experte für Daten und künstliche Intelligenz bei Trumpf, ergänzt: "30 Prozent der Zeit, die der Mitarbeiter fürs Absortieren benötigt, entfallen auf unproduktive Tätigkeiten. Zu ihnen gehört etwa das händische Abgleichen geschnittener Teile mit dem Auftrag oder die Verbuchung der Teile und des Auftrags im IT-System." Diese Zeiten will der Sorting Guide auf ein Minimum verringern. Die KI-Unterstützung zeigt dem Bediener alle relevanten Informationen zur richtigen Zeit auf einem Bildschirm in seinem Arbeitsumfeld an. Neben Zeit spart das auch Material. Denn die automatisierte Absortierung erlaubt es, Aufträge effizienter auf der Blechtafel anzuordnen. So verschwenden Betriebe deutlich weniger Material.

Künstliche Intelligenz sorgt für Treffsicherheit

Die KI im Sorting Guide erkennt, welche Blechteile der Maschinenbediener bereits entnommen hat. Außerdem kann das neuronale Netz unterscheiden, ob ein Blechteil oder ein Fremdobjekt, wie zum Beispiel ein Beladekran, im Blickfeld der Kamera ist. Hinzu kommt: Durch jeden Sortierprozess lernt die KI dazu und schafft weitere Optimierungspotentiale für die Anwender.

Umgekehrt muss der Algorithmus vor Inbetriebnahme nicht durch den späteren Anwender trainiert werden. Die künstliche Intelligenz hat Trumpf dem System bereits im Vorfeld mittels einer großen Menge von Datensätzen antrainiert. Bei der Installation kalibriert der Trumpf-Servicetechniker lediglich die Kamera und passt sie an die Lichtbedingungen in der Fertigungshalle des Kunden an.

Die Bilderkennung arbeitet danach sehr treffsicher. Denn durch kontinuierlich gesammelte Daten lernt die Bilderkennung dazu und lässt sich so verbessern. Nahezu alle Materialien erkennt die Lösung mühelos. Lediglich extrem dünne oder sehr kleine Teile stellen für die KI manchmal eine Herausforderung dar – aber auch hier minimiert die künstliche Intelligenz die Fehler Schritt für Schritt.

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