SIEMENS

Der indische Markt verlangt Schnelligkeit. Ganz gleich, ob es Kekse sind, die in immer kürzeren Abständen die Backöfen verlassen. Oder Zigaretten, die zu 150 Stück pro Sekunde vom Band rollen. Oder Produktionslinien, die 500 Produkte pro Minute stanzen, pressen oder spritzen, und die jetzt aufgerüstet werden, um neue Durchsatzrekorde zu erzielen. Einerlei, ob es sich um Reiskörner, Backwaren oder Motorenteile handelt, fast alles, was in Indien gekauft oder exportiert wird, startet in Fertigungslinien, die bereits zu schnell für das menschliche Auge sind. So schnell, dass ein Laie erwarten könnte, dass auch die Fehlerrate steigt. Doch weit gefehlt: Die Qualität der Produkte nimmt immer weiter zu, und gleichzeitig sinken die Produktionskosten. Wie das möglich ist? Vor allem dank preisgünstiger, mitdenkender Kameras.

Diese speziellen Kameras, die auch kleinste Abweichungen erkennen und melden, werden immer erschwinglicher und zuverlässiger – nicht zuletzt mit Hilfe von leistungsstarken Prozessoren sowie optimierten Algorithmen, etwa von Siemens Corporate Technology (CT) im indischen Bangalore. "Es ist wichtig, dass wir diese Hardware und Software hier in Indien entwickeln und fertigen", erklärt Dr. Mukul Saxena, Leiter von CT in Indien. "Als Weltkonzern müssen wir preislich mit einheimischen Unternehmen mithalten. So arbeiten wir beispielsweise mit der Siemens-Division Industry Automation und einem einheimischen Forschungsinstitut an einem kostengünstigen Kamerasystem, das die Größe und Oberfläche jedes einzelnen Reiskorns erkennt, um daraus eigenständig dessen Qualität bestimmen zu können."
Dr. Zubin Varghese ergänzt: "Der Schlüssel zum Erfolg sind hier die Algorithmen, mit denen wir die Kamerafunktionen individuell an die Kundenanforderungen anpassen können. Die Kameras haben nur die Funktionen, die der Kunde tatsächlich benötigt – das reduziert den Anschaffungspreis und die Kosten für Service und Upgrades." Varghese ist bei CT in Indien Abteilungsleiter für die so genannten S.M.A.R.T.- Innovationen – die Abkürzung steht für Simple, Maintenance-friendly, Affordable, Reliable, Timely to market, also für einfach zu bedienende, wartungsfreundliche, kostengünstige und robuste Produkte, die präzise auf die Anforderungen maßgeschneidert werden. Dieser High-tech-low-cost-Ansatz hat bereits etliche indische Unternehmen überzeugt, beispielsweise auch einen Zigarettenhersteller. "Alles was wir zur Verbesserung seiner Produktqualität tun mussten, war, die Firmware für die Kameras leicht zu modifizieren und einen neuen Bildverarbeitungsalgorithmus zu entwickeln", berichtet Varghese. "Das war ein klares Plus für unsere Geschäftsbeziehung."

Kekse im Fokus. Neben der Qualitätskontrolle kann die automatische Bildverarbeitung aber auch für ganz andere Dinge nützlich sein – etwa zum Energiesparen. So stattete ein großer indischer Kekshersteller kürzlich einen Teil seiner Anlagenautomatisierung mit den S.M.A.R.T.- Kameras von Siemens aus. Dank eines speziellen Algorithmus erkennen diese Kameras die Farbe und Dicke jedes einzelnen Gebäckstücks. "Für die Backwarenindustrie sind das zwei wichtige Indikatoren, um die Prozessgenauigkeit zu bestimmen", berichtet Sameer Prakash, Marketing-Verantwortlicher für Nahrungs- und Genussmittel bei Siemens Automation and Drives in Indien. "Nicht nur Qualität und Durchsatz wurden dadurch wesentlich verbessert – der Backwaren-Hersteller konnte die Kameradaten auch zur Optimierung des Betriebs seiner Backöfen verwenden, ein absolutes Novum. Der Energieverbrauch ist damit um fünf Prozent gesunken", führt der Experte fort. "Dass wir die Funktionen unserer intelligenten Kamera speziell auf die Anforderungen unserer Kunden zuschneiden können, hebt uns von unseren Konkurrenten ab. Dies erschloss uns auch neue Geschäftsmöglichkeiten, etwa bei Öfen, Sensoren, Sauerstoffanalysegeräten, Steuerungen oder den Mensch-Maschine-Schnittstellen."
Mit der smarten Kamera hat Siemens den Nerv der Zeit getroffen, denn gerade heute achten die Kunden verstärkt auf das Preis-Leistungs-Verhältnis. "Eine mögliche Folge der aktuellen Wirtschaftskrise ist, dass viele Unternehmen nicht in neue Werke investieren wollen", erklärt J. K. Verma, zuständig für Geschäftsentwicklung und Vertrieb bei Automation and Drives in der Nähe von Mumbai. "Sie investieren dafür verstärkt in Technologien, die die Effizienz ihrer bestehenden Anlagen erhöhen. Unsere intelligente Kamera in der Backwarenproduktion ist hier ein gutes Beispiel."

Hightech statt billige Kopie. Wie vielseitig die Kamera-Technologie einsetzbar ist, zeigt ein Beispiel aus der Medizintechnik – ein Bereich, in dem Siemens viele Innovationen bei der Bildverarbeitung vorantreibt, so auch beim C‑Bogen für die interventionelle Radiologie. Dieses Röntgensystem wird im indischen Goa gefertigt, um die extremen Preisanforderungen und die anderen Bedürfnisse der Entwicklungsmärkte zu erfüllen. Nachdem alle Verbesserungsmöglichkeiten für die Kamera des C‑Bogens und das Bildverarbeitungsmodul analysiert worden waren, konnte Siemens mit der S.M.A.R.T.-Kamera nicht nur eine höhere Auflösung erreichen, sondern auch den Preis erheblich senken. "Wir erwarten, dass die momentan genutzte System-Plattform für etwa 2.000 US-$ bald von einem effizienteren und von CT India entwickelten Gerät abgelöst wird, das wir vor Ort für rund 500 $ produzieren können", verrät D. Raghavan, Executive Vice President des Sektors Healthcare von Siemens in Indien. Dr. Vishnu Swaminathan, Leiter Embedded Hardware Systems, wo die C‑Bogen-Anwendung entwickelt wurde, fügt hinzu: "Die neue Kamera ist keinesfalls eine billige Kopie eines westlichen Modells. Sie ist eine komplette Neuentwicklung, bei der der Kostenansatz im Vordergrund stand und mit der wir gleichzeitig die spezifischen Bedürfnisse erfüllen, die uns die einheimischen Ärzte genannt hatten."
Das Resultat ist ein kombiniertes Hardware-Software-Konzept, dessen Kamera mit der gleichen kostengünstigen Technologie zur Lichtumwandlung ausgestattet ist, die auch in den meisten Digitalkameras verwendet wird. Sie wird jedoch zusätzlich durch eine speziell entwickelte Bildverarbeitungstechnologie für die jeweiligen Anwendungen verstärkt. Für eine höhere Auflösung wählten die Forscher statt einer analogen eine digitale Videoschnittstelle. "So sind das aufgenommene und das auf dem Monitor angezeigte Kamera-Bild identisch – ohne Auflösungsverluste. Es gibt in Indien bislang kein vergleichbares Gerät", schwärmt Swaminathan.
Darüber hinaus planen die Forscher, das Bildverarbeitungsmodul mit dem Kommunikationsstandard DICOM und weiterer Software aus- zustatten, die es den Radiologen ermöglichen soll, Bilder zu drehen oder farblich zu bearbeiten, um die Perspektive zu ändern oder die Kontraste zu verstärken. Ein Prototyp des neuen C‑Bogen-Geräts wird für Ende 2009 erwartet.

Digitale Inspekteure. Ein weiterer Einsatzort für die smarte Kamera ist ganz in der Nähe des CT-Forschungszentrums zu finden – ebenfalls in Bangalore. Der Maschinenhersteller SPM India Ltd. baut hier eine Montagelinie für den Zweizylinder-Einspritzmotor des PKWs Tata Nano auf, der noch 2009 auf den Markt kommen und mit einem Preis von etwa 2.500 US-$ das günstigste Auto der Welt sein soll. Und dabei will der Hersteller Tata Motors nur am Preis und nicht an der Qualität sparen – eine Herausforderung, der sich auch Zulieferer wie SPM stellen müssen.
Daher hat SPM Siemens mit der Entwicklung eines extrem kostengünstigen Kamerasystems beauftragt, das die Produktion der Motoren vollautomatisch überwachen soll – Qualitätskontrolle und Dokumentation inklusive. "Das System soll die automatische Montage der so genannten Sprengringe kontrollieren – das sind Sicherungsringe, die die Motorventile in Position halten", erklärt der CT-Forscher Thirumalai Kumar.
Mit ihren Algorithmen erkennt die Kamera-Lösung von Siemens nicht nur Ungenauigkeiten bei der Ringpositionierung, sondern auch Verschmutzungen und andere Abweichungen. Wenn die Montagelinie bei Tata im Einsatz ist, wird der Automobilhersteller nicht zuletzt dank der intelligenten Kameras die Geschwindigkeit des Förderbands von derzeit 3 bis 4 auf 6 bis 12 m/s erhöhen können – ein enormer Zeitgewinn für die Fertigung.
Obwohl sich die Siemens-Lösung noch in der Pilotphase befindet, ist Dr. G. D. R. Krishna, Miteigentümer und Direktor von SPM, bereits jetzt vom System begeistert: "Es ist programmierbar, präzise und unterstützt auch noch unsere Dokumentation", sagt er. So verwendet die Kamera zum Lesen der Motor-Seriennummern Algorithmen zur optischen Zeichenerkennung. Diese Aufnahmen kombiniert die Lösung mit denen, die die korrekte Positionierung der Ringe dokumentieren und überträgt die Bilder schließlich über WLAN an eine Datenbank. "Damit lassen sich dann eventuelle spätere Garantiefälle effektiver überprüfen", erklärt Krishna.
Je mehr die Siemens-Forscher in Bangalore über die Bedürfnisse ihrer Kunden erfahren, desto weiter können sie die S.M.A.R.T.-Kamera verfeinern. So arbeiten sie bereits an einem Beleuchtungssystem, das die Verarbeitungsdauer der Kamera von 300 auf etwa 200 ms pro Bild verkürzen und sie damit noch schneller machen soll. "Damit könnten wir die zunehmenden Anforderungen der Kunden hinsichtlich der Automatisierung ihrer Fertigungslinien auch in Zukunft erfüllen", sagt Kumar, "und das natürlich bei gleichzeitig sinkenden Preisen."