Wissensdatenbank
Planung7 Min. Lesezeit

Kameras als Sensoren: Wann Bildverarbeitung den Sensor schlägt und wann nicht

DBR77 IoT Team · Veröffentlicht am

Eine Kamera schlägt einen Sensor dort, wo es nichts auszulesen gibt: in der Handmontage, in der Verpackung, im Schweißbereich oder an der Presse von 1994, wo die Nachrüstung von Sensoren mehr kostet, als der Arbeitsplatz wert ist. Hat eine Maschine eine SPS, gewinnt das SPS-Signal, weil es genauer und günstiger ist.

Im Folgenden: wo die eigentliche Datenlücke liegt, was eine Kamera an einem manuellen Arbeitsplatz misst, wie sich eine Zeitaufnahme verändert und wo Bildverarbeitung das falsche Werkzeug ist.

Kameras als Sensoren: Wann Bildverarbeitung den Sensor schlägt und wann nicht

Wo die eigentliche Datenlücke liegt

CNC-Maschinen sind selten das Problem. Sie haben eine Steuerung, und in vielen Werken melden sie bereits an das MES.

Die Lücke liegt in der Handmontage, der Verpackung, dem Schweißbereich und an der alten Presse. Es gibt keine Steuerung, die man auslesen könnte, also laufen diese Arbeitsplätze mit Papierbögen, Schätzungen und dem Gedächtnis.

Für die OEE ist diese Lücke relevant. Vorne weist darauf hin, dass die meisten Unternehmen Kurzstillstände und langsame Takte nicht genau erfassen. An einem manuellen Arbeitsplatz werden sie überhaupt nicht erfasst. Wenn Ihre ältesten Maschinen doch einige Signale haben, behandelt unser Leitfaden zur Anbindung alter Maschinen ohne SPS zuerst den Weg über Sensoren.

Kameras als Sensoren: Wann Bildverarbeitung den Sensor schlägt und wann nicht — analysis

Wie eine Kamera zur Datenquelle wird

DBR77 ergänzt IRIS, das Werks-Betriebssystem von DBR77, um eine Vision-AI-Ebene als weitere Datenquelle. Der Weg ist derselbe wie bei Steuerungsdaten: Kamera, Edge-GPU, MQTT, IRIS.

Da ein Bildereignis im selben System landet wie die Maschinendaten, kann es dieselben Aktionen auslösen:

  • eine AMR-Flotte verlangsamen, wenn eine Person eine Zone betritt;
  • einen Arbeitsauftrag im CMMS anlegen;
  • einen Beinaheunfall für den Arbeitsschutz protokollieren;
  • die OEE mit Takten und Stückzahlen versorgen.

Die Verarbeitung bleibt vor Ort. Videoaufzeichnung ist konstruktionsbedingt ausgeschlossen: Die Edge-Box macht aus Bildern Ereignisse und sendet nur diese Ereignisse weiter. Unser Artikel zu Edge vs. Cloud in der Fertigung erklärt, warum diese Aufteilung wichtig ist.

Ein Pilot ist klein: 2 bis 4 Kameras, eine Edge-Box und ein PoE-Switch. Er ist an einem Tag installiert, ohne Änderungen an den Maschinen. Laut DBR77 kann eine Kamera für einen Arbeitsplatz rund 50 $ kosten, und die Kalibrierung ist der teuerste Schritt.

Vision AI an echten Arbeitsplätzen sehen

Das Vision-AI-Webinar zeigt von Bedienern trainierte Qualitätsprüfungen, Asset-Tracking ohne Tags und Annäherungswarnungen, alles verarbeitet auf einem lokalen Edge-Gerät.

Zum Webinar anmelden

Zeitaufnahme mit Kamera statt Stoppuhr

Heute steht ein Ingenieur mit Stoppuhr und Notizblock am Arbeitsplatz, erfasst dreißig Zyklen und bildet einen Mittelwert. Das kostet einen Tag. Und es erfasst nur einen Tag, eine Schicht und einen Bediener, der weiß, dass er gemessen wird.

Eine systematische Übersichtsarbeit im Journal of Clinical Epidemiology kam zu dem Ergebnis, dass die Beobachtung das beobachtete Verhalten tatsächlich beeinflusst. Eine Zeitaufnahme mit Stoppuhr erfasst leicht die beste Version der Arbeit.

Mit einer Kamera sehen die Schritte anders aus:

  1. Arbeitszone einzeichnen: mit der Maus auf dem Kamerabild.
  2. Zyklus definieren als einen Aufenthalt des Bedieners in der Zone. Eine Entprellung verhindert, dass ein kurzes Heraustreten als zwei Zyklen zählt.
  3. Ergebnis ablesen: Zyklenzahl, letzter Zyklus, Mittelwert, Minimum, Maximum und Anwesenheitsanteil der letzten 10 Minuten.
  4. WIP-Tracking ergänzen mit gedruckten ArUco-Markern, quadratischen Passmarken mit einer ID, auf Teilen oder Paletten. Die Kamera zählt, was in die Zone hinein- und aus ihr herausgeht.

Für den Start müssen Sie keine Kamera montieren. Laden Sie ein Handyvideo eines Arbeitsplatzes hoch, messen Sie ihn in wenigen Minuten und entscheiden Sie dann, ob er eine feste Kamera verdient.

Was Ihnen eine fest installierte Kamera sagt

Bleibt die Kamera hängen, endet die Zeitaufnahme nie. An einer typischen Handmontagezelle sieht ein Ingenieur zum Beispiel:

  • Zykluszeit im Vergleich zum Takt, jeden Zyklus, jede Schicht;
  • Streuung pro Schicht und pro Bediener, die zeigt, wo Standardarbeit oder Schulung Aufmerksamkeit brauchen;
  • Stückzahlen, die in den Leistungsfaktor der OEE einfließen;
  • Mikrostopps mit sichtbarer Ursache: kein Material, kein Bediener, Warten auf den Stapler.

Den letzten Punkt verpassen Zeitaufnahmen mit Stoppuhr vollständig. Ein Sensor sagt Ihnen, dass ein Arbeitsplatz stand. Eine Kamera zeigt zusätzlich, dass der Bediener mit einem leeren Behälter davorstand. Um darauf zu reagieren, braucht dieses Ereignis trotzdem Kontext wie Auftrag, Schicht und Produkt; siehe warum Maschinendaten ohne Kontext nutzlos sind.

Wann ein Sensor oder eine SPS weiterhin gewinnt

Die Linie, die DBR77 zieht, ist einfach: Wo die Maschine eine SPS hat, gewinnt das SPS-Signal. Es ist genauer und günstiger als jede Kamera.

Art des Arbeitsplatzes Beste Datenquelle Warum
CNC- oder moderne Maschine mit SPS SPS-Signal (OPC UA, Modbus) Exakte Zustände und Stückzahlen, nichts zu kalibrieren
Alte Maschine mit nutzbaren Signalen Edge-Gerät mit Klappsensoren Strom oder Signalsäule liefern verlässliche Lauf- und Stoppzustände
Handmontage oder Verpackung Kamera mit Vision AI Keine Steuerung; die Arbeit besteht aus Menschen, die Teile bewegen
Schweißbereich oder alte Presse ohne Signale Kamera mit Vision AI Sensornachrüstung kostet mehr, als der Arbeitsplatz wert ist
Visuelle Qualitätsprüfung Kamera mit von Bedienern trainiertem Modell Bediener trainieren es mit OK/NOK-Tasten anhand guter Teile
Toleranzen im Mikrometerbereich Messtechnik Eine Kamera ersetzt kein Messmittel
Maschinenabsicherung Zertifiziertes Sicherheitssystem Vision AI ist nur eine Messebene

Von Bedienern trainierte Qualitätsprüfungen funktionieren gut bei sichtbaren Fehlern, aber Toleranzen im Mikrometerbereich brauchen weiterhin Messtechnik. Und Vision AI ist kein zertifiziertes Sicherheitssystem. Sicherheitsfunktionen an Maschinen werden nach Normen wie der ISO 13849-1 ausgelegt; eine Zonenwarnung, die eine AMR-Flotte verlangsamt, liefert zusätzliche Information obendrauf.

Was ist mit Datenschutz und Mitarbeiterüberwachung?

Kameras an Arbeitsplätzen werfen bei Beschäftigten berechtigte Fragen auf. Das Design von DBR77 beantwortet einen Teil davon: Verarbeitung vor Ort, keine Videoaufzeichnung und keine Gesichtserkennung. Das System liefert Zyklen und Ereignisse.

Regeln zur Überwachung am Arbeitsplatz können trotzdem gelten, sobald eine Kamera Menschen erfasst. In Polen erlaubt Art. 22² des Arbeitsgesetzbuchs Videoüberwachung zu Zwecken, zu denen auch die Produktionskontrolle gehört. Die Datenschutzbehörde UODO fasst die Pflichten zusammen: Beschäftigte müssen spätestens zwei Wochen vor dem Start informiert werden, Zweck und Umfang müssen festgelegt sein, und Aufnahmen dürfen höchstens drei Monate aufbewahrt werden. Prüfen Sie die Regeln in Ihrem Land und beziehen Sie den Betriebsrat ein, bevor die erste Kamera hängt.

Häufige Fragen

Kann ich eine Maschine ohne SPS überwachen?

Ja. Hat die Maschine nutzbare Signale, liest ein Edge-Gerät mit Klappsensoren sie aus. Gibt es nichts auszulesen oder ist der Arbeitsplatz manuell, misst stattdessen eine Kamera Zyklen, Anwesenheit und Stückzahlen.

Wie genau ist eine Zeitaufnahme mit Kamera?

Sie misst jeden Zyklus über alle Schichten, die Stichprobe ist also weit größer als dreißig Stoppuhrmessungen. Legen Sie die Arbeitszone sorgfältig fest und prüfen Sie die ersten Ergebnisse mit einer kurzen manuellen Zählung.

Zeichnet das System Videos von Beschäftigten auf?

Nein. Die Bilder werden auf der Edge-Box vor Ort verarbeitet und in Ereignisse umgewandelt. Videoaufzeichnung ist konstruktionsbedingt ausgeschlossen.

Was braucht ein Vision-AI-Pilot?

Zwei bis vier Kameras, eine Edge-Box und einen PoE-Switch. Die Installation dauert einen Tag, und an den Maschinen wird nichts verändert. Einen Arbeitsplatz können Sie vorher mit einem Handyvideo testen.

Fazit

Nutzen Sie die SPS, wo es eine gibt. Nutzen Sie eine Kamera, wo es nichts auszulesen gibt, vor allem an manuellen Arbeitsplätzen, an denen bisher die Stoppuhr das einzige Werkzeug war. Beginnen Sie mit einem Handyvideo, messen Sie einen Arbeitsplatz und entscheiden Sie anhand der Daten, ob er eine feste Kamera verdient.

Ergänzen Sie Ihre Werksdaten um Bildverarbeitung

Sehen Sie, wie IRIS Kameraereignisse mit Maschinendaten, CMMS-Arbeitsaufträgen und OEE in einem System verbindet.

IRIS entdecken

Quellen

WissensdatenbankDemo buchen