Bei der JentnerGroup dreht sich alles um Galvanik: Während Jentner Plating Technology Geräte und Chemikalien herstellt, sind C. Jentner und Jentner IPP (International Plating Project) auf Lohngalvanik spezialisiert. Eine Besonderheit ergibt sich aus dem Zusammenspiel beider Bereiche. So befinden sich Labor, Analytik und Galvanisierungsstraßen mit zugehörigem Knowhow am gleichen Standort, um ein autarkes Agieren zu ermöglichen. Zwar beschäftigt beschäftige sich Chris Jentner bereits seit 2015 intensiv mit den Chancen der Digitalisierung, aufgrund fehlender Marktverfügbarkeiten zunächst aber hauptsächlich mit Blick auf rein hauseigene Ansätze, schildert der geschäftsführende Inhaber.
Start mit BDE-Funksteuerung
Einen ersten Schritt in die funkgestützte Prozessautomatisierung unternahm die Firma im Sommer 2019, als RFID-Technologie (Radiofrequenzidentifikation) in das eigenentwickelte System zur Betriebsdatenerfassung (BDE) integriert wurde, um zuvor händisch gesteuerte Produktionsprozesse abzulösen. So konnten die Durchlaufzeiten halbiert, der Einsatz teuren Edelmetalls um zwölf Prozent reduziert und die Liefertreue um 25 Prozent verbessert werden. Auf 18 Prozent bezifferte sich die erzielte Effizienzsteigerung aus optimierter Anlagenplanung, Auslastung und Fehlervermeidung.
Durch Erfolg motiviert
Der messbare Erfolg spornte die Verantwortlichen an, den angelegten Kurs weiterzugehen. Aufsetzend auf der BDE-Funksteuerung sollte unter der Bezeichnung IPS 5.0 (Intelligent Plating Surveillance) ein umfassenderes Verfahren den weiteren Weg in die digitale Galvanik ebnen. Das Ziel lautete, über das bloße Dokumentieren aller Abläufe hinaus ein ganzheitliches Verfahrenssystem zu etablieren, das die Veredelung der angelieferten Rohprodukte vom Wareneingang bis zur Rückführung an den Kunden steuert, unter Einbezug von KI (Künstliche Intelligenz)-Methoden lückenlos überwacht und die Ergebnisse für die Kunden jederzeit nachvollziehbar minutiös kontrolliert. Bei der Konzeption von IPS 5.0 in Eigenregie wurde Chris Jentner von seinem Prozessingenieur Marcel Scheidig unterstützt. Für die fachliche Expertise sorgten punktuell extern hinzugenommene Spezialisten für die digitale Transformation und Robotik, Software-Architekten und Web-Entwickler. Bei einem vorgelagerten Retrofit-Projekt wurden die bislang an jedem Bad vorgehaltenen Gleichrichter in zwei Schränken zusammengeführt. Der Umbau erforderte das Verlegen von je sechs Kilometern Kupferkabel und sechs Kilometern LAN-Kabel. Des Weiteren wurden in der Produktionshalle zwei separate Netzwerke aufgebaut, die das RFID-System und die SPS-Steuerung verwalten und verknüpfen. Künstliche Intelligenz (KI) verspricht die Revolution der Fertigung, doch in der Praxis scheitern viele Projekte an einer unzureichenden Datenbasis. Warum Sie erst Ordnung schaffen müssen, bevor Sie Künstliche Intelligenz erfolgreich nutzen können. ‣ weiterlesen
Ohne Datenordnung keine Effizienz: Wie Sie Ihre Produktion KI-ready machen
Geschlossenes Verfahren
Seit Mitte 2020 nun befindet sich IPS 5.0 im Pilotbetrieb. Der Closed Loop beginnt schon mit Empfang der zu veredelnden Ware. Hier wird die komplette Charge einer optischen Eingangsprüfung unterzogen. Dazu wird die Rohware aus dem Tray genommen und zunächst über ein Kamerasystem geführt, das mehrere Fotos erstellt und in eine Microsoft Azure Cloud lädt. „Werden später bei der Qualitätskontrolle am Ende des Veredelungsprozesses Mängel festgestellt, lässt sich so nachvollziehen, ob sie auf Produktionsfehler oder bereits schadhaftes Rohmaterial zurückzuführen sind“, sagt Chris Jentner. Im Rahmen eines Hochschulprojekts werde aktuell daran gearbeitet, hierfür schon bald einen Cobot (Kollaborierender Roboter) einzusetzen. Dieser solle den Mitarbeitenden nicht etwa ersetzen, sondern unterstützen. Im gleichen Arbeitsgang sortiert der Cobot etwa Werkstücke präzise und positionsdokumentiert in das Warengestell. Im Auftrag hinterlegt sind alle Artikel mit ihren Beschichtungsanweisungen. Von den Bädern 1-n übernimmt IPS 5.0 daraus schrittweise und chronologisch den Workflow mit den im Stamm hinterlegten Einstellwerten. Das sind beispielsweise Verweilzeiten, Stromstärken und Spannungen oder die Schaltoptionen für Warenbewegung, Ultraschall und Pumpendurchfluss. Daraufhin durchlaufen die bestückten Gestelle den Prozess, getrackt vom RFID-System. Per Human Machine Interface-Panel (HMI) wird den Galvaniseuren vom System mitgeteilt, welche Tätigkeiten wo durchzuführen sind. Die Rückmeldung erfolgt automatisiert via RFID. Schon bald werden sie ihre Anweisungen per Push-Nachrichten auf einer Smartwatch erhalten, wie Marcel Scheidig durchblicken lässt, „mit besserer Übersicht und vorausschauenden Erinnerungen, was wann konkret zu tun ist. Über die Information, wann ein Gestell fertig prozessiert ist, bis hin zu bevorstehenden Wartungen und Ergänzungen ist der Galvaniseur somit vollumfänglich integriert.“
Intelligente Qualitätskontrolle
Der komplette Durchlauf – je nach Werkstück sind das durchschnittlich fünf bis zehn Aktivbäder plus Spülungen mit Faktor 3 – wird getrackt und in vordefinierten Messintervallen mithilfe von Algorithmen überwacht. Liegen die im Prozess ermittelten Werte außerhalb vordefinierter Bereiche, führt das zu Alarmen oder Produktionssperren. Am Ende der Prozesskette wird am (Cobot-) Arbeitsplatz die Fertigware abgehängt und vor dem Zurückführen ins Tray wieder über die Kamera geführt. Bei der eingehenden Prüfung beurteilt eine KI-Lösung die Ist- mit den hinterlegten Sollwerten. Entsprechende Trainingsdaten mit annotierten galvanischen Defekten wurden zuvor im Probebetrieb sukzessive über mehrere Monate gesammelt und verfeinert. Bei ermittelten Mängeln wird die Produktion gesperrt. Bei der anschließenden Fehlersuche werden alle im Prozess gesammelten Daten inklusive der erfassten Rohwarenqualität herangezogen, um den konkreten Grund für die Fehlproduktion zu ermitteln. „Die KI muss iterativ lernen, wie Aufbauten, Kratzer oder Dellen aussehen, um sie später überhaupt als Muster erkennen zu können“, erläutert Marcel Scheidig. „Je größer die Datenbasis, desto höher der Automatisierungsgrad und genauer die Erkennung.“ Auch die finale Qualitätskontrolle wird für die Kunden über geschützte Bereiche in der Cloud bereitgestellt. Diese können ihre eigenen Wareneingangskontrollen somit immerhin teilweise einsparen.
Patent bereits angemeldet
Steuerung, Kontrolle, KI-Tracking mit Mustererkennung und Datastreaming-Analytics: Im Ergebnis erzielt IPS 5.0 eine deutlich verbesserte Qualität und macht sämtliche Prozesse von Warenein- bis -ausgang detailliert rückverfolgbar – pro Auftrag und Werkstück, aber auch auftragsunabhängig für jedes einzelne Bad. Den rund 18-monatigen Pilotbetrieb hat C. Jentner im Juli 2021 in den Echtbetrieb überführt. Inklusive Hardware und Programmieraufwand sind bis dahin Kosten in Höhe von einer Million Euro aufgelaufen – das Verfahren wurde bereits zum Patent angemeldet. „Dank IPS 5.0 wissen unsere Kunden zu jeder Zeit genau über jedes gefertigte Teil Bescheid und erhalten zudem automatisch erstellte Werksprüfzeugnisse, die eine hundertprozentig normgerechte Veredelung dokumentieren“, sagt Chris Jentner. „Die Ganzheitlichkeit des Ansatzes mit dem sehr hohen Digitalisierungsgrad macht unser Verfahren mindestens deutschlandweit im Bereich der Lohngalvanik vergleichslos.“
Neue Kundensegmente in Sicht
Damit IPS 5.0 zweckgemäß funktioniert, ist eine Anlernphase für das Einrichten und Optimieren der KI-Komponenten erforderlich. Mit dieser Rüstzeit erhöht sich auch das Anfangsinvestment für neue Produktionslinien. Auf lange Sicht jedoch und gerade bei Werkstücken, die hohe Präzision mit lückenloser Rückverfolgbarkeit erfordern, ist das Verfahren deutlich günstiger – und ohnehin sicherer. Damit er-schließt die JentnerGroup neue Zielgruppen aus dem Hochtechnologiebereich wie Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt und Verteidigung. Neukunden haben aktuell eine besondere Möglichkeit: Derzeit entsteht am zentralen Standort in Pforzheim in einem Neubau zusätzliche Produktionsfläche in einer Größenordnung von 3.600m², das Investitionsvolumen hierfür beläuft sich auf 12 Mio. Euro. „Wer zum Start unserer neuen Produktionslinien im Herbst 2022 mit dabei sein möchte, kann seine individuellen Anforderungen schon in der Bauphase einbringen“, schildert Chris Jentner.
Projekte auf Microsoft-Stack
Bis dahin will er auch eine neue ERP-Software eingeführt haben. Auf eine On-Premise-Lösung folgt Microsoft Dynamics Business Central als Cloud-Applikation – dem Microsoft-Stack im Unternehmen folgend und der einhergehend hohen Standardisierungsrate. Geplant ist außerdem eine mathematische Fertigungsoptimierung. Hierüber lassen sich Fertigungstage in ihre Elemente wie einzelne Bäder, Aufträge, Arbeitsplätze und Mitarbeitende herunterbrechen. Dies ermöglicht zum einen, die Planung flexibler und unabhängig von Personen zu gestalten. Durch die Automatisierung sollen zum anderen die Abläufe schneller, effizienter und sicherer werden. Darüber hinaus verspricht sich Marcel Scheidig von der Fertigungsoptimierung, sprichwörtlich auf Knopfdruck Neuberechnungen bei Ausfällen von Produktionsteilen sowie Simulationen für Neuaufträge erstellen zu können.
