Schneider Electric Smart Factory steigert Produktqualität mit KI-basierter automatisierter Prüfung

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Durch die fortschreitende Miniaturisierung elektronischer Komponenten sind Hersteller wie Schneider Electric in der Lage, noch kleinere, leichtere, schnellere und effizientere elektrische Verteilungs- und Schutzeinrichtungen zu bauen. In der Smart Factory in Plovdiv, Bulgarien, spielen oft die kleinsten Komponenten für die Leistungsfähigkeit und Qualität von mehr als vier Millionen Produkten pro Monat die entscheidenste Rolle. Das über 48.000 m² große Werk ist ein wichtiges Produktionszentrum in Europa. Es beliefert sieben Vertriebszentren in mehr als 28 Ländern mit elektrischen Verteilungs- und Schutzeinrichtungen (wie z. B. Trennschaltern) für Verbraucher und Unternehmen.

Lötprüfung zu anspruchsvoll für herkömmliche industrielle Bildverarbeitung

Bei der Herstellung miniaturisierter elektrischer Komponenten gibt es zahlreiche Herausforderungen. Das Löten zum Beispiel erfordert Präzision und kann ein äußerst komplizierter Prozess sein. Noch komplizierter wird der Prozess wegen der vielfältigen Bedingungen – von der Temperatur bis zur Platzierung der Komponenten –, die die endgültige Qualität einer Lötverbindung in einem elektronischen Gerät beeinflussen können.

Letztlich können Lötfehler wie Risse, Hohlstellen oder geringe Verbundfestigkeit die Leistung eines Produkts beeinträchtigen, was zur Unzufriedenheit der Kunden führen kann. Hersteller prüfen, messen und bewerten Lötverbindungen, um Fehler zu identifizieren. Herkömmliche Lötprüfsysteme setzen hochauflösende Bildverarbeitungssysteme zum Scannen verschiedener elektronischer Komponenten und ihrer Verbindungspunkte ein. So können Hersteller die Lötstellen und die umliegenden Bereiche untersuchen, um die Qualität sicherzustellen.
Das Fertigungsteam von Schneider Electric Plovdiv stellte jedoch fest, dass der Einsatz herkömmlicher Bildverarbeitungssysteme für die Lötverbindungsprüfung eine große Herausforderung darstellte, weil Art, Größe und Position der Fehler stark variierten. Insbesondere ging es dabei um Folgendes:

uneinheitliche Qualität der Produkte
unwirtschaftliche Nutzung von Rohstoffen
keine Möglichkeit, die Daten der Prüfergebnisse für die Prozessoptimierung zu nutzen

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Schneider Electric arbeitet mit Cognex über das Exchange-Partnernetzwerk zusammen

Als eine Lösung zur Verbesserung des Lötprüfprozesses gefunden werden musste, wandte sich das Unternehmen an sein eigenes Partnernetzwerk – Schneider Electric (SE) Exchange. Partnergemeinschaften von Unternehmen, wie SE Exchange, ermöglichen die Art von Partnerschaften, die die Probleme der Branche durch gemeinsame Innovationsbemühungen bewältigen können. Die Partner entwickeln gemeinsam Lösungen, um schwierige geschäftliche Herausforderungen zu meistern. Darüber hinaus können Benutzer von SE Exchange IoT-Lösungen von Unternehmen wie Cognex, die mit der EcoStruxure™-Architektur kompatibel sind, für ihre Anlagenautomatisierungs- und Energiemanagementprojekte einsetzen. „Über SE Exchange kommunizieren wir mit unseren Partnern auf sehr zuverlässige und effektive Weise. Wir tauschen Ideen und Best Practices in unserem Bereich aus“, so Martin Yornadov, Leiter für Verfahren und Wartung im Werk Plovdiv. „Wir haben uns für die Zusammenarbeit mit Cognex entschieden, weil wir das Unternehmen als Partner schon sehr gut kennen“, fügt er hinzu.

Seit mehr als 20 Jahren liefert Cognex Bildverarbeitungs- und Rückverfolgungssysteme an Schneider Electric Werke weltweit. In den letzten fünf Jahren baute Cognex seine Beziehung zu Schneider Electric aus. Das Unternehmen wurde Partner des Schneider Electric Technology Partners Program (TPP) und bewarb seine Produkte auf dem Exchange-Marktplatz.

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KI-basierte automatisierte Lötprüfung bietet viele spürbare Vorteile

Eine der größten Herausforderungen im Werk in Plovdiv war die Automatisierung. „Es war wichtig, zusammen mit den Anwendungen von Schneider Electric und der Technologie von Cognex eine zentrale Lösung zu schaffen, die zur Verbesserung der Produktionseffizienz in der Fabrik in Plovdiv beiträgt“, so Yordanov. „Cognex hat auf der Grundlage seines Fachwissens Lösungen entwickelt, die auf unsere EcoStruxure-Anwendungen anwendbar sind.“

Die Cognex Bildverarbeitungssysteme unterstützen eine Vielzahl von Protokollen, sodass sie mit jeder Art von SPS oder externen Systemen kommunizieren können. „Gemeinsam mit Cognex haben wir einige Lösungen für unseren Prozess entwickelt, die uns bei der Herstellung qualitativ hochwertigerer Produkte geholfen haben“, so Yordanov. „So haben wir beispielsweise In-Sight D900 von Cognex mit integrierter KI-basierter Technologie eingesetzt, das das Werk bei der Verbesserung des Lötprozessmanagements unterstützt.“

KI-basierte Lösungen, die in das D900-Vision-System eingebettet sind, verwenden neuronale Netzwerke, um anhand von Beispielen zu lernen. Das neuronale Netzwerk wird anhand von Bildern oder Beispielen trainiert, die gute und schlechte Teile zeigen. Auf Basis dieser Erfahrung kann das System automatisch gute von schlechten Teilen unterscheiden.

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Seit der Entwicklung der KI-basierten Prüflösungen von Cognex sind die Anwendungen im Werk nicht nur viel einfacher zu bewältigen, sie liefern auch sehr genaue Ergebnisse. Mit dieser Lösung kann Schneider Electric seinen Kunden pünktlich Qualitätsprodukte liefern. Mit dem Cognex In-Sight D900 in Kombination mit dem DataMan Barcode-Lesesystem konnte Schneider Electric die Effektivität des Prüfprozesses maximieren.
Yordanov erklärt, dass das Werk mit EcoStruxure den Prozess effektiv rückverfolgen kann und die Cognex Lösung bei der Verbesserung der Produktqualität hilft. „Der eigentliche Gewinner ist letztendlich der Kunde, denn er erhält die hochwertigen Produkte pünktlich“, so Yordanov.

Durch den besseren Einblick in die Leistung der Produktionslinien und die Automatisierung des Prüfprozesses erzielte das Werk in Plovdiv die folgenden Vorteile:

  Einsparungen von 40.000 € pro Jahr
weniger Ausschuss an den Produktionslinien
verbesserte Linienproduktivität
Return on Investment (ROI) nach weniger als 2 Jahren

Eine vielversprechende Zukunft auf Grundlage einer zuverlässigen Partnerschaft

Der Einsatz der Cognex Lösungen im Werk in Plovdiv und in zahlreichen anderen Werken von Schneider Electric auf der ganzen Welt ist ein Beweis für das hohe Maß an Vertrauen zwischen den beiden Unternehmen.

Das Cognex Global Account Team sieht zwei Ansätze für die Zukunft dieser Partnerschaft: die Nutzung von Anwendungserfolgen in weiteren Schneiders Produktionsstätten und die gemeinsame Entwicklung. Der erste Ansatz umfasst die Zusammenarbeit mit den Werken von Schneider, um die globale Partnerschaft zwischen den Unternehmen zu vertiefen, die vor Jahren begonnen wurde. Schneider arbeitet weltweit mit Cognex in seinen verschiedenen Produktionsstätten zusammen, um die KI-basierte Technologie von Cognex für Prüfungen und bildbasierte Barcode-Lesegeräte für Rückverfolgbarkeitslösungen zu integrieren. Damit kann Schneider die verbesserte Produktionseffizienz und die erhöhte Produktqualität in großem Maße steigern.

Der zweite Ansatz sieht vor, dass Cognex und Schneider Electric gemeinsam Lösungen entwickeln, die von den Kunden beider Unternehmen genutzt werden können. Cognex verfügt über Fachwissen im Bereich industriellen Bildverarbeitung und KI-basierter Technologie. Schneider Electric verfügt über Fachwissen im Bereich der Datenanalyse von industriellen Prozessen, wie z. B. bei der EcoStruxure Machine Advisor-Lösung. Daher besteht ein großes Potenzial für eine Zusammenarbeit, die für die gemeinsamen Kunden einen Mehrwert darstellt.

Verschiedene Lösungen von Cognex sind in SE Exchange gelistet und weitere werden in Kürze hinzukommen, darunter das In-Sight-2800-Bildverarbeitungssystem, das 2022 auf den Markt gebracht wurde. Das In-Sight 2800 ist mit modernster Edge-Learning-Technologie ausgestattet. Es ist KI-basiert, benutzerfreundlich und einfach zu implementieren. Ein weiterer Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass für die Einrichtung keine besonderen Vorkenntnisse erforderlich sind. So kann jeder Benutzer die Möglichkeiten des Edge Learning nutzen.

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