SkyHawk: Auto­ma­ti­sierte Quali­täts­si­che­rung im Werk Mann­heim

Alle Trak­toren, die das John Deere Werk in Mann­heim verlassen, erfüllen höchste Quali­täts­an­sprüche. Ein auto­ma­ti­sierter Kame­ra­ro­boter unter­stützt die Mitar­bei­te­rinnen und Mitar­beiter nun dabei, Fehler im Produk­ti­ons­pro­zess zu erkennen und zu beheben.

Im John Deere Werk in Mann­heim herrscht geschäf­tiges Treiben. Auf einem Fließ­band, das sich durch die gesamte Produk­ti­ons­halle schlän­gelt, bewegen sich Trak­toren im Rohbau von einer Monta­ge­sta­tion zur nächsten. Mit jedem Schritt wachsen sie von einer Platt­form mit Rahmen zu einem kompletten Traktor mit Kabine, Motor­haube, Reifen und Beleuch­tung. In der Mitte ihres Weges führt das Fließ­band die Trak­toren seit einigen Monaten durch einen großen Torbogen. Blaue Lichter auf dem Boden markieren hier den Beginn des Arbeits­be­reichs einer der neuesten Errun­gen­schaften der Quali­täts­si­che­rung – des SkyHawk.

Hinter dem heroi­schen Namen verbirgt sich ein High­tech-Kame­ra­system, das auf einem 6-Achs-Roboter montiert ist. Dieses prüft die Trak­toren auf Herz und Nieren, bevor sie in den nächsten Stationen mit Kabine, Motor­haube und anderen Kompo­nenten versehen werden.

Ein scharfes Auge

50 Prüf­punkte fährt die SkyHawk-Kamera inner­halb von 3 Minuten an und vergleicht den Zustand des Trak­tors mit gespei­cherten Bildern des Soll­zu­stands.

Streben nach Perfek­tion

Die höchst­mög­liche Qualität der gefer­tigten Trak­toren ist für alle Mitar­bei­tenden im Werk in Mann­heim eines der wich­tigsten Ziele. Linus Baum­hauer, Werk­leiter in Mann­heim erklärt: „Mit dem Projekt SkyHawk bringen wir den Grund­ge­danken der für unsere Kunden entwi­ckelte See-and-Spray-Tech­no­logie in unsere eigene Ferti­gung. Während es bei den Land­wirten darum geht, Pflan­zen­schutz­mittel nach­hal­tige und ziel­ge­rich­tete auf dem Feld auszu­bringen, hilft SkyHawk uns dabei, Abwei­chungen in der Produk­tion früh zu erkennen und zu vermeiden.

SkyHawk hilft uns dabei, Abwei­chungen in der Produk­tion früh zu erkennen und zu vermeiden.

Linus Baum­hauer

Ziel des Projektes ist es, mensch­liche Bewe­gungs­ab­läufe mit Hilfe eines Robo­ters abzu­bilden sowie Monta­ge­er­geb­nisse mittels indus­tri­eller Bild­ver­ar­bei­tung zu erkennen und zu inter­pre­tieren. Dadurch können wir einer­seits unsere Werker entlasten und ande­rer­seits die Qualität unserer Produkte voll­au­to­ma­tisch über­wa­chen.“

Linus Baum­hauer, Werk­leiter in Mann­heim

Für das Konzept und den Aufbau des SkyHawk-Systems ist Tobias Trunk, Factory Auto­ma­tion Lead in Mann­heim, verant­wort­lich. Gemeinsam mit seinem Team musste er zunächst eine Lösung finden, um das Inspek­ti­ons­system nahtlos in die über Jahre gewach­sene Fabrik­struktur in Mann­heim zu inte­grieren. „Es gibt welt­weit nur wenige vergleich­bare Systeme. Und die sind alle parallel zur Monta­ge­linie aufge­baut – das redu­ziert die Komple­xität, weil der Roboter die Kamera so leichter an alle Stellen des Fahr­zeugs bringen kann. Diese Art der Montage war bei uns aber nicht möglich, weil der Platz nur eine Portal­an­lage zulässt, die quer zur Ferti­gungs­linie über den Trak­toren arbeitet.“

Um heraus­zu­finden, wie die Anlage funk­tio­nieren könnte, bauten Trunk und sein Team zunächst einen voll­ständig digi­talen Proto­typen des Systems, mit dem sie das Konzept gründ­lich über­prüften. In einem zweiten Schritt bauten sie das System in einer leeren Halle auf dem Mann­heimer Werks­ge­lände auf. „Vor allem bis Hard- und Soft­ware wirk­lich Hand in Hand arbeiten, mussten wir einige Hürden nehmen. Schließ­lich müssen wir am Ende eine große Vari­an­ten­viel­falt abbilden und prüfen können“, erzählt Trunk.

Damit die Kamera jeden Winkel des Trak­tors inspi­zieren kann, ist sie an einem Sechs-Achs-Roboter montiert, der sich auf einer Line­ar­schiene über dem Traktor hin und her bewegt.

Um heraus­zu­finden, wie die Anlage funk­tio­nieren könnte, bauten Trunk und sein Team zunächst einen voll­ständig digi­talen Proto­typen des Systems, mit dem sie das Konzept gründ­lich über­prüften.

Aufbau mit Dead­line

Der Weg, den die Kamera um das jewei­lige Trak­tor­mo­dell fährt, ist von den Experten genau program­miert, ebenso die Prüf­punkte, an denen die Kamera kurz anhalten muss. Grund­lage dafür sind digi­tale Modelle der Trak­toren: Die Kamera fliegt im Live-Betrieb also nicht den physi­schen Traktor vor sich ab, sondern einen digi­talen „Mantel“, der sich über die Maschine legt. Die Infor­ma­tion, welches Modell in welcher Konfi­gu­ra­tion geprüft werden soll, erhält SkyHawk über einen RFID-Chip im Tank­de­ckel des Trak­tors, der diese Infor­ma­tion trägt.

Nachdem das Team viele Test­stunden absol­viert und viele Code­zeilen program­miert hatte, war der SkyHawk bereit für den Einsatz in der realen Produk­tion. Für die Instal­la­tion des Systems in die Produk­ti­ons­linie stand ein festes Zeit­fenster von 14 Tagen während der Betriebs­fe­rien im Mann­heimer Werk zur Verfü­gung. Konzen­triert und einge­spielt baute das Team in dieser Zeit das SkyHawk-System in der Test­halle ab und in der Trak­to­ren­pro­duk­tion auf. „Das war noch einmal eine sehr inten­sive Zeit für uns alle“, erin­nert sich Tobias Trunk. „Aber weil wir alle hervor­ra­gend als Team zusam­men­ge­ar­beitet haben, stand das System und war live, bevor die Produk­tion nach der Betriebs­ruhe wieder losging.“

SkyHawk ist gelandet

Während der 14-tägigen Betriebs­fe­rien im Mann­heimer Werk wurde das SkyHawk-System einge­baut und in Betrieb genommen.

Team­ar­beit zwischen Menschen und Maschine

In den ersten Stunden und Tagen des SkyHawk-Einsatzes waren Trunk und sein Team ständig zur Stelle, um bei Start­schwie­rig­keiten schnell Abhilfe zu schaffen und even­tu­elle Kinder­krank­heiten zu besei­tigen. Mitt­ler­weile ist das System seit einigen Monaten im Einsatz. Es hat sich bewährt und auch die Zusam­men­ar­beit mit den mensch­li­chen Kollegen hat sich einge­spielt. In jedem Produk­ti­ons­be­reich gibt es inzwi­schen einen festen „Springer“, der eine Smart­watch am Hand­ge­lenk trägt. Sobald SkyHawk eine Unre­gel­mä­ßig­keit fest­stellt, analy­siert das System in Echt­zeit, welcher Produk­ti­ons­be­reich das Problem beheben kann. Der Springer aus diesem Bereich erhält dann einen Alarm auf seine Smart­watch, die direkt anzeigt, was genau anders ist, als es sein sollte. So kann er sich direkt zur SkyHawk-Station begeben und das Problem beheben, bevor es weitere Probleme verur­sacht.

Das Kern-Team hinter SkyHawk: Tobias Trunk, Timo Niebel und Bryan Horr.

Tobias Trunk ist zufrieden: „Das SkyHawk-Projekt zeigt, wie wir tech­ni­sche Systeme einsetzen und in unsere Produk­tion inte­grieren können, die die Qualität unserer Trak­toren weiter verbes­sern und gleich­zeitig die Aufgaben der Mitar­bei­te­rinnen und Mitar­beiter hier im Werk unter­stützen. So funk­tio­niert sinn­volle Auto­ma­ti­sie­rung.“