Endkontrolle von Kühlschränken bei der Liebherr-Hausgeräte Ochsenhausen GmbH. (Quelle: Liebherr-Hausgeräte Ochsenhausen GmbH)
Ergonomie und Produktivität in der Kühlschrank-Montage
Mit Kameras, Sensoren und intelligenten Algorithmen haben Forscherinnen und Forscher vom Fraunhofer IPA die Montage bei der Liebherr-Hausgeräte Ochsenhausen GmbH unter die Lupe genommen. Ihr Auftrag: aufdecken, wo die Prozesse optimiert und die Arbeitsplätze ergonomischer gestaltet werden können.
Eine Kühlschranktür kann bis zu 20 Kilogramm wiegen. Während sie bei der Liebherr-Hausgeräte Ochsenhausen GmbH die Türenschäumerei und weitere Montagestationen durchläuft, müssen die Monteure sie immer wieder anheben, tragen und auf einem Arbeitstisch ablegen. Dabei sollen die Monteure einer möglichst geringen körperlichen Belastung ausgesetzt werden. Gleichzeitig ist es für Liebherr schwieriger geworden, effizient zu produzieren, weil die Variantenvielfalt in den vergangenen Jahren zugenommen hat.
Um auszuloten, wie Ergonomie und Produktivität weiter gesteigert werden können, hat sich die Liebherr-Hausgeräte Ochsenhausen GmbH Forscherinnen und Forscher vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA ins Haus geholt. Mit Kameras und Sensoren haben sie einen Tag lang ausgewählte Montagearbeitsplätze unter die Lupe genommen und Optimierungspotenziale aufgedeckt.
Sensoren an Werkzeugen, Bauteilen – und ein digitaler Avatar
Um manuelle Montageprozesse auswerten zu können, ohne den laufenden Betrieb zu stören, haben die Forscherinnen und Forscher ein modulares und skalierbares Sensorsystem namens »LeanDA« entwickelt. Es besteht aus kleinen drahtlosen Sensorpaketen, die an Werkzeugen und Bauteilen befestigt werden. Zehn davon hat das Forschungsteam an Schraubern, Scannern, Kisten oder Klebebandabrollern angebracht. »Die Sensoren erkennen, wann welches Werkzeug verwendet und welcher Prozessschritt ausgeführt wird«, erklärt Patricia Berkhan vom Fraunhofer IPA. »Die ermittelten Daten übertragen sie an ein Edge-Device, wo sie von intelligenten Algorithmen ausgewertet werden.«
Damit alle Bewegungen, die die Monteure während der Arbeit ausführen, lückenlos erfasst und ausgewertet werden können, haben die Forscherinnen und Forscher außerdem ein System von Inertialsensoren angewendet. Jeweils 17 Sensoren hat das Forschungsteam an den Armen, Beinen und an weiteren Körperpunkten der Monteure angebracht sowie deren anthropometrische Daten erfasst. Durch eine Kalibration werden diese Daten mit den Sensorbewegungen zu einem dreidimensionalen digitalen Avatar zusammengefügt.
Optimierungspotenzial offengelegt
Mehrere Hundert Megabyte an Daten haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler so innerhalb weniger Stunden gesammelt. Minutiös können sie daraus ermitteln, welcher Prozess wie lange dauert und wie groß der Wertschöpfungsanteil ist. Sie können Verschwendungen aufdecken und deren Ursache benennen. Sie können Laufwege rekonstruieren und zeigen, welche davon vermieden oder verkürzt werden könnten, um die Effizienz weiter zu verbessern. Und sie können aus ihren Daten ableiten, wie die Montagearbeitsplätze umgestaltet werden könnten, um Arbeiten in leicht gebeugter Haltung künftig zu verhindern.
Das Forschungsprojekt bei der Liebherr-Hausgeräte Ochsenhausen GmbH war ein sogenanntes »Exploring Project« des Zentrums für Cyberphysische Systeme (ZCPS) am Fraunhofer IPA. Forscherinnen und Forscher aus den beiden Gruppen Montageplanung und datengetriebene -optimierung sowie Angewandte Biomechanik haben sich zusammengeschlossen, um durch die Fusionierung verschiedener Sensorsysteme Transparenz in der manuellen Kühlschrank-Montage hinsichtlich Produktivität und Ergonomie zu schaffen.
Weitere Informationen über die Montageoptimierung bei der Liebherr-Hausgeräte Ochsenhausen GmbH sind außerdem auf der Website des Fraunhofer IPA zu finden.
Ihre Ansprechpartnerin
Susann Kärcher
Forschungsteamleiterin Montageplanung
Telefon: +49 711 970-3838