Kanfit meistert COVID-19-Herausforderungen und treibt Wachstum mit Composites-4.0-Technologie voran

Umgang mit COVID-19

Bei der Vorbereitung eines Artikels über die Digitalisierung der Composite-Fertigung für unsere Juli-Ausgabe interviewte ich Shachar Fine, Executive Vice President für Geschäftsentwicklung, Marketing und Vertrieb bei Kanfit Ltd. (Nof-Hagalil, Israel), einen stark wachsenden, diversifizierten Composite-Hersteller und Zulieferer der Luftfahrtindustrie. CW erwähnte Kanfits Einsatz von Bluetooth-Sensoren bereits 2018 in unserer Serie von Werksbesichtigungen in Israel (siehe „Thriving pioneer in aerospace builds business …“). In diesem Blog werde ich dieses KI-basierte System genauer beleuchten.

Bluetooth- vs. RFID-System

Wie im Werksbesichtigungsartikel 2018 beschrieben, wurde das von Kanfit installierte System von dem Tel-Aviv-Start-up Trekeye geliefert. Es besteht aus Bluetooth-(Funk-)Tags, die an jedem Begleitschein eines Teils angebracht werden – also dem Arbeitsauftrag, der das Teil durch die Fertigung begleitet.

Wenn der Arbeitsauftrag für ein Teil gedruckt wird, wird der Tag angebracht und in die Produktion gegeben. Bei Composite-Teilen können die nächsten Schritte automatisiertes Schneiden und Kitting von Prepregs oder trockenen Verstärkungen, Legen, Vorformen/Entbulken, Harzinjektion (RTM) oder Vakuumbaggieren und Autoklavenhärtung, Trimmen, zerstörungsfreie Prüfung (NDT) und Lackieren umfassen. Dazwischen liegen typischerweise mehrere Inspektionen. Der Prozesskette kann auch die Montage mit kleinen und großen Metallteilen zu größeren Modulen folgen. Die Herstellung solcher Module, einschließlich der Installation verschiedener Systeme (z. B. Verkabelung, Isolierung, verteilte Energieversorgung usw.), ist ein wachsender Trend bei Luftfahrt-Zulieferern. Sobald die Prozesskette abgeschlossen und das Teil/die Baugruppe versandbereit ist, wird der Bluetooth-Tag entfernt und für einen neuen Arbeitsauftrag wiederverwendet.

Fine erklärt, dass es sich um Tags, nicht um Sensoren handelt. „Ein Tag misst nicht, sondern sendet lediglich ein Signal“, merkt er an. In diesem Fall sendet jeder Bluetooth-Tag alle 10 Sekunden seine Seriennummer. „Antennen empfangen diese Signale und triangulieren die Position jedes Tags“, sagt Fine. Die letzte Systemkomponente ist die Software, die die Daten sammelt, Algorithmen zur Analyse anwendet und mit Alarmen und/oder vorgeschlagenen Aktionen reagiert. Die Bluetooth-Tags sind batteriebetrieben, die Software warnt jedoch bei niedrigem Ladestand, und die Batterien halten länger als ein Jahr.

Kanfit prüfte den Einsatz von RFID-Tags, doch da diese Radiowellen (elektromagnetische Felder) zur Datenübertragung nutzen, stört Metall das Signal. „Wir haben viel Metall in unserer Produktionsumgebung“, erklärt Fine. „Man muss also darüber nachdenken, wo man die RFID-Antennen im Gebäude platziert, damit das Signal jedes Tags immer empfangen wird. Wenn RFID-Tags periodisch nicht registriert werden, ist der gesamte Datenstrom beeinträchtigt. Mit unseren Bluetooth-Tags erreichten wir 100 % Registrierung. Wir warfen sie zu Metallteilen und platzierten sie nahe verschiedenen Antennen. Jedes Mal erfasste das System 100 % der Tags.“

Ein weiterer Unterschied: Bluetooth-Tags sind aktiv und senden ein Signal, während RFID-Tags meist passiv sind – ihre Signale werden nur erfasst, wenn sie an einer entsprechend positionierten Antenne vorbeikommen. „Mit den Bluetooth-Tags positionieren Sie Antennen dort, wo das System Teile melden soll“, sagt Fine. „Es gibt also keine technologische Einschränkung wie beim RFID-System. Sie können Antennen an Wänden, Decken oder Arbeitsstationen anbringen. Wo und wie viele Sie in einem Bereich einsetzen, hängt von der gewünschten Auflösung ab. In einem Wartebereich reicht eine Antenne an der Decke, in einem Bereich mit mehreren Prozessschritten benötigen Sie möglicherweise mehrere.“

Ein Nachteil des von Kanfit installierten Bluetooth-Systems von Trekeye ist der Preis. „Es steckt viel Infrastruktur dahinter“, sagt Fine, „und diese Bluetooth-Tags kosten Dollar, nicht Cent wie RFID-Tags.“ Auch die Entwicklung erforderte einen erheblichen Aufwand mit Trekeye-Entwicklern vor Ort. „Sie halfen uns, die Antennen so zu platzieren, dass die gesammelten Informationen für unsere Ziele optimiert waren“, erklärt er. „Sie lehrten uns, wie man Probleme mit überlappenden Antennenbereichen löst, damit das System nicht durch ein Tag verwirrt wird, das von zwei Antennen mit gleicher Intensität gelesen wird. Das war ein Prozess.“

Teilkarten und Spaghetti-Diagramme

Nach der Installation lieferte das System Teilkarten und Spaghetti-Diagramme. „Unsere IT-Abteilung hatte die Online-Karte des Systems permanent geöffnet“, erklärt Fine. „Wenn ein Mitarbeiter nach einem Teil suchte, ging er zur IT, ortete das Teil schnell und holte es im Werk ab. Man sah sehr einfach, wo sich alle Teile befanden.“

Fine erläutert, dass Kanfit Tausende von Teile über den gesamten Shopfloor verteilt hat (3.000 offene Arbeitsaufträge pro Minute), „und es ist keine standardisierte Montagelinie. Der Mix der gefertigten Teile ändert sich, und einige Teile erfordern andere Schritte als andere. Nicht jedes Teil wird autoklaviert oder bearbeitet. Wenn man ein Teil sieht, weiß man nicht immer, ob es am richtigen Ort ist. Man muss die Unterlagen prüfen, um das zu verstehen.“

Das Trekeye-System funktionierte jedoch erstaunlich gut. „Auch wenn es kein billiges System war, war der ROI (Return on Investment) sehr kurz“, sagt Fine. „Das System verfügt über eine sehr fortschrittliche KI. Es wartete nicht, bis ein Teil fehlte. Es sendete eine SMS an den Manager: ‚Teil ABC ging an die falsche Station.‘ Es gab keine Wartezeit. Das System alarmierte, wenn ein Teil nicht seiner normalen Route folgte.“

Diese Teilrouten werden in Spaghetti-Diagrammen dargestellt. „Diese zeigen die Wege der Teile durch unsere Fabrik und Prozessketten“, sagt Fine. „Wir begannen Trends zu erkennen. Zum Beispiel legten Ingenieure bei der Erstellung der Arbeitsaufträge Inspektionsschritte gemäß ihrem Wissen und ihrer Erfahrung fest. Teile gingen erst zur Inspektion, dann zur nächsten Station. Die Spaghetti-Diagramme zeigten, dass man manche Aktionen ändern und die Wege der Teile verkürzen konnte. Man sah ein Teil, das hin und her zwischen Abteilungen pendelte für mehrere Aktionen. Wir setzten uns dann mit der Konstruktion zusammen und fragten: Warum geht es hin und her? Wie können wir vier Gänge auf zwei reduzieren? Das ist im Diagramm leicht zu sehen, aber im täglichen Betrieb auf dem Shopfloor schwer zu erkennen – und auch die tatsächliche Auswirkung auf die Gesamtproduktion. Man sieht die Schritte als Zeilen im Arbeitsauftrag, aber die Visualisierung der Wege im Spaghetti-Diagramm liefert mehr Daten und einen echten Impact.“

„Das half uns auch beim Umzug in unsere neue, größere Anlage“, fügt Fine hinzu. „Eine Lektion war, die Prüfabteilung zentral im Produktionsbereich zu platzieren. Im Laufe der Zeit wird die KI sicher weiterhelfen, Maschinen und Stationen besser zu positionieren, auch wenn sich unsere Teile und Abläufe ändern. Sie kann auch Werkzeuge verfolgen.“

Ein weiterer Vorteil: Kanfit konnte verfolgen, wie viel Zeit ein Teil an jeder Station verbringt. „Obwohl wir dies noch nicht implementiert haben, könnte es die Zeit reduzieren, die Mitarbeiter für die Dateneingabe aufwenden“, merkt Fine an. „Wir haben immer noch ein ERP-System, in das die Mitarbeiter melden, aber das Bluetooth-Tag-System lieferte bessere Details darüber, wann ein Teil eine Station betrat und verließ.“

Fine betont, dass diese Teil- und Werkzeugüberwachungssysteme das ERP nicht ersetzen, sondern integriert werden müssen. „Wir entwickeln unser ERP-System intern weiter, weil wir große Kunden haben und jeder seine eigenen Anforderungen stellt. Daher müssen wir viel in unser System einbauen, um alle Informationen bereitzustellen, die jeder Kunde wünscht.“ Aber er sieht die Kraft der Bluetooth-Tag/KI-Technologie, diese Systeme zu verbessern, und den Vorteil weiterer Effizienzsteigerungen.

Keine Dateneingabe

Mussten Sie viele Daten für jedes Teil eingeben, als Sie den Arbeitsauftrag erstellten und den Sensor anbrachten? „Nein, das ist der erstaunlichste Teil“, sagt Fine. „Es gab keine Dateneingabe. Es ist das KI-System. Es erhielt lediglich die Arbeitsauftragsnummern. Diese bestehen aus Buchstaben und Zahlen, aber es steckt eine Logik darin, wie wir sie vergeben und was sie bedeuten. Die KI muss dies gelernt haben. Sobald sie Daten sammelte, lernte sie, wo die Teile hingehören. Zum Beispiel waren alle ‚ABC‘-Aufträge reine Metallteile und nie für die Composite-Abteilung bestimmt. Wenn ein Metallteil versehentlich in die Composite-Abteilung gelangte, schlug das System Alarm. Selbst die KI-Entwickler waren überrascht, wie schnell das System lernte. Wir testeten zunächst 100 Teile. Es lernte bereits in diesem ersten Batch.“

Fine erklärt, dass dies genau der Zweck des Systems war. Trekeye begann in Krankenhäusern mit einem mobilen Wartungsunternehmen für medizinische Geräte, das Blutdruckmanschetten, Thermometer, Monitore usw. wartete. Dieses Unternehmen klagte, dass 80 % der Zeit der Wartungstechniker nur für das Suchen der zu wartenden Geräte draufging. „Mit diesem System kam der Techniker herein, verband sich mit dem System und sah genau, wo sich alle Geräte im Krankenhaus befanden“, sagt Fine. „Ein zusätzlicher Vorteil: Diebstähle gingen zurück. Wenn jemand ein Gerät mit hinausnahm, alarmierte das System und ein Sicherheitsbeamter wurde geschickt, um es zurückzuholen.“

Zukünftige Implementierung

Leider hat Trekeye die kritische „Death Valley“-Phase als Start-up nicht überlebt und ist nicht mehr aktiv. „Wir haben alles, um das System am Laufen zu halten, außer jemandem, der es überwacht“, sagt Fine. „Für ein solches System reicht kein allgemeiner IT-Mitarbeiter. Man braucht jemanden, der sehr versiert in KI ist. Wir sind auch gerade in unsere neue Anlage umgezogen und haben das System noch nicht reaktiviert.“ Er hat nach einem anderen Unternehmen gesucht, das Ähnliches anbietet, aber noch nichts gefunden, das Kanfits Bedürfnisse erfüllt. „Wir werden bald einen Weg finden, es wieder in Betrieb zu nehmen.“

Was ist der eigentliche Nutzen? „Erstens: Was man nicht messen kann, kann man nicht managen“, sagt Fine. „Zweitens: Die Datenmenge ist so enorm, selbst für uns als kleine Fabrik, dass wir jenseits des Punktes sind, an dem eine oder mehrere Personen all diese Daten bewältigen könnten. Ich kann mir nicht vorstellen, wie das bei Boeing oder Airbus aussieht. Wir müssen die Maschinen jetzt miteinander sprechen lassen. Lassen Sie sie tun, wofür sie gut sind, und lassen Sie uns Menschen das große Bild betrachten und neue Lösungen entwickeln, basierend auf dem, was sie uns zeigen.“

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