Im Mannheimer John Deere-Werk rollen täglich knapp 140 Traktoren vom Band. Diese müssen den hohen Qualitätsansprüchen der landwirtschaftlichen Kundschaft entsprechen. Auf einem großen, über 80 Meter langen Montageband werden Traktoren in verschiedenen Fertigungszuständen durch die Werkshalle befördert. Auf ihrem Weg wachsen sie von einem Chassis zu einem kompletten Traktor mit Kabine, Motorhaube, Reifen und Beleuchtung. Dabei machen die Traktoren an Prüfungsstationen halt, an denen sichergestellt wird, dass alle Teile korrekt verbaut wurden. Hier hat sich das Team der Automatisierten Fertigung bei John Deere vor rund drei Jahren ein Lösungskonzept überlegt. Es ging darum, den Produktionsschritt der Qualitätssicherung für Werkerinnen und Werker effizienter zu gestalten.
Vom Feld in die Fabrik
Schon bald konzentrierte sich die Konzeption auf High-Tech-Kameras und künstliche Intelligenz. Das See & Spray-System von John Deere unterscheidet bereits auf dem Acker in Sekundenbruchteilen Nutzpflanzen von Unkräutern. Satellitengestützte Hochgeschwindigkeitskameras erfassen zentimetergenau, welche Ackerpflanzen mit einer individuellen Dosis Pflanzenschutzmitteln versorgt werden und welche nicht. Diese automatisierte Erkennung käme der Produktion zugute, wo Abweichungen in der Produktion möglichst früh erkannt werden müssen. Die Idee um ein automatisches Inspektionssystem mit einem KI-gesteuerten Kameraarm war geboren.
Platzmangel macht erfinderisch
Zunächst musste das System in die über Jahre gewachsene Fabrikstruktur in Mannheim integriert werden. Keine leichte Aufgabe, herausfordernd waren vor allem die Größe des Systems und ein unterbrechungsfreier Fertigungsalltag. Um herauszufinden, wie die Anlage funktionieren könnte, baute das Team der Automatisierten Fertigung zunächst einen vollständig digitalen Prototypen des Systems, welcher Sky Hawk getauft wurde. Hierbei wurde der analoge Prüfungsablauf eines Traktors von vorne bis hinten und von unten bis oben in ein digitales Modell übertragen, bevor die Anlage ins reale Werk gesetzt wurde. Weltweit gibt es nur wenige vergleichbare Systeme. Üblicherweise werden Kamera-Prüfsysteme parallel zu einer Montagelinie aufgebaut, das parallele Fahren ermöglicht eine Synchronisation an die Montagegeschwindigkeit. In der Mannheimer Produktion ließ der Platz jedoch nur eine Portalanlage zu, die quer zur Fertigungslinie über den Traktoren arbeitet. Es musste eine maßgeschneiderte Lösung her.
In Teamarbeit zum Testlauf
Am schwierigsten war es, Hard- und Software miteinander zu verknüpfen. Die quer stehende Portalanlage musste eine große Variantenvielfalt an Prüfpunkten erfassen und bewerten und dabei mit der maximalen Taktgeschwindigkeit von drei Meterm pro Minute Schritt halten können. Die unterschiedlichen Prüfstellen der Traktormontage arbeiteten zusammen, um nach und nach Prüfpunkte etwa für Motor, Kühler und Achse ins System zu übertragen. Als dies nach vielen Teststunden und vielen programmierten Codezeilen digital funktionierte, baute das Team das System in einer leeren Halle auf dem Mannheimer Werksgelände für erste Testläufe auf. Nachdem sich Sky Hawk dort auch in der echten Welt bewährte, war es an der Zeit, die Portalanlage in den Produktionsalltag zu integrieren. Das ideale Zeitfenster waren die Betriebsferien des Mannheimer John Deere Werks. Innerhalb von 14 Tagen baute das Team das System in der Testhalle ab und in der Traktorenproduktion an den Hauptbändern der Produktion inklusive aller Anpassungen der Werkselektronik und aufwändigen Montagearbeiten wieder auf. Pünktlich zum Ende der Betriebsruhe kam Sky Hawk im August 2023 zum Einsatz.
