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Netzwerkfähig

Digitales Bildmanagement bei AUDI
Netzwerkfähig

Digitale Bildverarbeitung ist aus der Fertigung nicht mehr weg zu denken. Prüf-, Inspektions- und Messaufgaben sind Stand der Technik. Ein weiterer wichtiger Einsatzbereich ist in der Werkstoffprüfung und hier vor allem in der Schadensanalyse entstanden. Ein Beispiel aus der Automobilindustrie zeigt die Möglichkeiten.

Martin Poese ist seit neun Jahren bei der AUDI AG im Bereich der Werkstofftechnik für metallische Werkstoffe beschäftigt. Er arbeitet in der Fachgruppe, die sich mit Aggregaten und Getrieben beschäftigt. Dazu betreut er die gesamte Metallographie inklusive der Geräteplanung, Service und Wartung der Geräte. Martin Poese: „Wir haben die Funktion eines zentralen Labors für den gesamten Audi-Konzern. Zum einen beinhaltet dies die Beratung in allen Werkstoff- und Prozessfragen quer durch das ganze Unternehmen. Zum zweiten ist unser Schwerpunkt die Werkstoff- und Bauteilprüfung, insbesondere die Schadensanalyse. Werden in der technischen Entwicklung neue Bauteile und Fahrzeugkomponenten entwickelt und erprobt, führt unsere Abteilung die Werkstoffprüfungen und Schadensanalysen durch.“ Kommt es z.B. im Rahmen einer Getriebeentwicklung bei der Erprobung im Fahrzeug oder auf dem Prüfstand zu Zahnradbrüchen, werden die Schadteile bzgl. des korrekten Werkstoffes, Wärmebehandlungszustandes, Bruchausganges, etc. geprüft. Anschließend wird daraus abgeleitet, welche Maßnahmen für eine Verbesserung des Bauteiles zu ergreifen sind.

Zum dritten bilden die Werkstoff- und Bauteilprüfungen im Rahmen der Erstmusterprüfung einen weiteren Schwerpunkt. Soll ein neues Bauteil oder ein neuer Lieferant in der Serie zum Einsatz kommen, müssen zuvor die Teile maßlich, funktionell und auch werkstofflich geprüft werden. Des weiteren gehören die Lieferantenbetreuung, Erarbeitung von Prozess- und Prüfvorschriften zu unserem Aufgabengebiet. „Treten bei Zulieferanten werkstoffliche Probleme auf, werden die Lieferanten von unserer Abteilung unterstützt und Verbesserungsmaßnahmen eingeleitet und verfolgt. Hier gehen wir auch vor Ort zu unserem Zulieferer um diese Problematik mit ihm gemeinsam zu lösen.“
Die Hauptaufgabe Schadensanalyse erstreckt sich quer durch das ganze Unternehmen, angefangen von der technischen Entwicklung, über die Produktion und Montage bis zu den Reklamationen aus dem Feld. Vom Zeitaufwand her gesehen bilden die Schadensanalysen bei der Fachgruppe Aggregate und Getriebe den größten Arbeitsanteil.
Die gesamte Werkstofftechnik bei Audi umfasst natürlich neben den metallischen Werkstoffen auch die Kunststoffe, Textilien, Leder, Elastomere und Glas, sowie eine gut ausgestattete Analytikabteilung mit vielfältigen, teilweise sehr spezifischen Messmethoden. Die gesamte Werkstofftechnik besteht aus etwa 50 Mitarbeitern.
Dokumentation
„Im Rahmen der Werkstoffprüfung und der Schadensanalysen müssen wir unsere Untersuchungsergebnisse natürlich genau dokumentieren“, erklärt Martin Poese. Dies beinhaltet die unterschiedlichsten Prüfmethoden, wie die klassische Metallographie mit makroskopischen und mikroskopischen Bauteil- und Gefügeuntersuchungen, Härteprüfungen, die rasterelektronenmikroskopischen inklusive der Röntgenfluoreszenz-Analysen und ähnliches mehr. Dies muss alles in Form von Bildern und Dokumenten fest gehalten werden, um daraus Berichte zu erstellen und Nachweise zu führen.
Hierzu stand auch früher schon ein Bilddatenbanksystem zur Verfügung, an dem alle Geräte angeschlossen waren. Dies war jedoch ein analoges Speichersystem, das auf Videobildbasis gearbeitet hat. Das hat im Prinzip sehr gut funktioniert, da man zu dem Bildspeicher auch eine Datenbank erstellt hatte, auf der nach ähnlichen Kriterien gesucht werden konnte wie heute unter ImageAccess. „Unsere gesamte Gerätestruktur war vernetzt und mit diesem Bildarchiv verbunden. Der Nachteil lag im analogen Videobildformat mir seiner beschränkten Auflösung und der langsamen und – bezogen auf das Verbrauchsmaterial – teuren Ausgabe über Videoprinter. Die ausgedruckten Videobilder mussten anschließend in die entsprechenden Berichte und Dokumentationen eingeklebt werden. Wir haben mit diesem analogen Bildarchivierungssystem in der Größenordnung von 35000 Bildern in einem Zeitraum von etwa acht Jahren dokumentiert“, erinnert sich Martin Poese.
Was war der Grund, das System zu wechseln?
Da gab es mehrere Gründe. Zum einen ist die begrenzte Videoauflösung und damit die eingeschränkte Bildqualität zu nennen. Zum anderen war die Datensicherheit ein großes Problem, da es sich bei dem bestehenden Speichersystem um ein Nischenprodukt gehandelt hat, das vom Hersteller nicht mehr weiterentwickelt worden ist und zu dem es kein Backup gab. Bei einem Defekt der Hard- oder Software hätte man also nur noch eingeschränkte Unterstützung gehabt, die Daten wären unter Umständen verloren gewesen. Ein Hauptgrund für die Umstellung war aber der Wunsch, die neuen Medien wie E-mail und Internet zu nutzen. Diese Funktionen waren mit der alten Datenbank und dem Videobild-Speichersystem nicht möglich. Man wollte also weg vom Analogsystem dahin, dass man sowohl Einzelbilder, als auch komplette Berichte digital versenden und speichern kann. „Die Frage einer schnellen Datenübertragung war für uns ebenfalls ein wichtiges Thema, um schnell und effizient mit unseren ausländischen Standorten kommunizieren zu können. Früher mussten wir dafür viele Farbkopien mit der Post verschicken. Das war einfach zu langsam.“
Aus den genannten Gründen kam es zur Entscheidung, auf ein modernes und digitales System umzustellen. Die ersten Informationen wurden über Messen wie z.B. die Control in Sinsheim und die Materialica in München eingeholt. Dort wurden die entsprechenden Firmen angesprochen. Man hat natürlich auch die Verbindungen zu den Mikroskoplieferanten genutzt. Daraufhin wurden die Systemlieferanten gezielt angesprochen, und die Anforderungen geschildert. Es war von vornherein klar, dass man keine Standalone-Lösung, sondern eine netzwerkfähige Lösung sucht. Die in Frage kommenden Systeme hat man sich dann ausführlich vorführen lassen. Dabei hat sich schnell die Spreu vom Weizen getrennt. Bei der Größenordnung von 6000 bis 8000 Bildern im Jahr, die verwaltet werden müssen und der bereits vorhandenen heterogenen Hardwarestruktur sind die Systemanforderungen relativ hoch. Nach kurzer Zeit hat sich dann herausgestellt, dass für die Anforderungen und Randbedingungen im Prinzip nur zwei auf dem Markt verfügbare Systeme in Frage kommen. Diese beiden Systeme hat man sich dann noch einmal detailliert im Hause AUDI vorführen lassen und mit der vorhandenen Hardware getestet.
Martin Poese war das aber nicht genug: „Ich wollte die Bildarchivierungssysteme in einer bereits realisierten Netzwerkkonfiguration bei einem Kunden laufen sehen. Wir sind also zu jeweils einem Anwender der beiden in Frage kommenden Systemlieferanten gegangen und haben uns diese Systeme vor Ort in der Praxis angesehen. Beide Systemanbieter hätten unsere Anforderungen im Prinzip erfüllen können, letztlich haben wir uns aber für ImageAccess entschieden“.
Es gab dafür verschiedene Gründe: Zum einen die Funktion, Bilder direkt in die Word-Berichte zu übernehmen und dabei die Dateien nicht zu groß werden zu lassen, denn die gesamte Berichtschreibung und -dokumentation bei Audi basiert auf Word. Ein anderes Argument war, dass man der eigenen Netzwerkstabilität und -verfügbarkeit nicht ganz getraut hat, und mit ImageAccess die Möglichkeit besteht, bei Problemen auf eine SQL-Datenbank auf dem Großrechner umzustellen. Softwareseitig ist dies normalerweise innerhalb eines Tages möglich. Das zweite in Frage kommende System war damals noch nicht so weit und konnte noch keine SQL-Datenbank anbieten. Als drittes kommt hinzu, dass ImageAccess sehr modular aufgebaut ist, und damit die unterschiedlichsten Anforderungen der einzelnen Anwender je nach Bedarf auf- und ausgebaut werden können. Zudem ermöglicht ImageAccess den Einsatz ihrer Software über Floating-Lizenzen, d.h. das anzuschaffende Software-Gesamtpaket und damit die Systemkosten konnten im Finanzrahmen gehalten werden.
Hardware
Bei der Entscheidung für das System hatte Martin Poese ein Investitionsvolumen von 200000 DM zur Verfügung. Damit sollte ein System angeschafft werden, dass alle wesentlichen Funktionen und Anforderungen beinhaltet, um eine komplette Umstellung vom alten analogen Bildspeichersystem zur neuen digitalen Bildarchivierung in einem Schritt zu ermöglichen. Die PCs, Monitore und der Drucker wurden über die EDV-Abteilung von AUDI beschafft, alle anderen Hard- und Softwarekomponenten – unter anderem hochauflösende Digitalkameras – inklusive der Installation wurden über die Firma Imagic bereitgestellt.
Zweigleisig gefahren
Das System wurde Ende 1999 bis Januar 2000 installiert und ist dann im Januar in Betrieb gegangen. Produktiv gearbeitet wird seit Mitte Februar mit diesem System. Da man eine komplexe Konfiguration geplant hatte, bei der sehr viele unterschiedliche Hardwarekomponenten verknüpft werden sollten, bestand die Befürchtung, dass es nicht sofort ganz problemlos funktionieren würde. Deshalb war eine wichtige Forderung, die bereits vorhandenen Kameras so in das ImageAccess-System zu integrieren, dass man erst mal zweigleisig fahren konnte, das heisst die alte Bilddatenbank war parallel auch noch in Funktion. Erst nachdem alle Komponenten unter ImageAccess vernünftig gearbeitet haben, wurde komplett auf das neue System umgestellt. Bei den Mitarbeitern gab es dank gezielter Schulung und der intuitiven Benutzerführung keinerlei Akzeptanzprobleme.
Große Datenmengen
ImageAccess bietet Audi den Vorteil, in den Word-Berichten die Bilddaten als „Briefmarke“ einzubinden. Dadurch können die Word-Dateien für die Berichte sehr klein gehalten werden. Die Berichte liegen damit in der Größenordnung von 100 bis 300 KB. Erst beim Ausdruck des Berichtes werden die hochaufgelösten Bilder über die Verknüpfung eingezogen, so dass beim Druck die beste Bildqualität genutzt wird. Zudem hat man noch die Möglichkeit, beliebige Zwischenvergrößerungen und Zwischenauflösungen zu erstellen. So kann man also z.B. für die Übertragung per E-mail die Bild- bzw. Berichtdateigrößen entsprechend anpassen, um nicht zu große Datenmengen verschicken zu müssen.
Konfiguration
Die Werkstofftechnik verfügt momentan über sechs Aufnahmestationen, deren Bilder über ImageAccess auf dem zentralen Bilddatenserver abgelegt werden. An den einzelnen Aufnahmestationen sind teilweise mehrere Bildquellen angeschlossen, so z.B. an der Aufnahmestation 1 ein Mikroskop mit zwei unterschiedlichen Kameras, ein Makroskop und ein Smartcard-Leser. An der Aufnahmestation 2 sind eine Makrokamera, ein Stereomikroskop, ein weiteres Mikroskop, ein Smartcard-Leser und die alte Bildarchivierung zusammengefasst. Bei den Stationen 3 und 4 handelt es sich um zwei Rasterelektronenmikroskope (REM), an denen die REM-Bilder und zusätzlich die Spektren eingelesen werden. Dann steht in der Korrosionsprüfung ein weiterer Rechner, der Bilder einer mobilen Digitalkamera über einen Smartcard-Leser einbindet, und schließlich existiert noch eine Aufnahmestation zur Einbindung der Schwarzweißbilder einer Röntgenanlage. Als Speicher für die Datenbankdatei dient ein Server in der Qualitätssicherung, auf dem momentan circa 15 GB reserviert sind. Die Datensicherung wird von der EDV-Abteilung über die zentrale Serverbetreuung durchgeführt. Neben den Aufnahmestationen hängen 17 PC-Arbeitsplätze an der Bildarchivierung, d. h. von 17 Mitarbeitern können bis zu 7 gleichzeitig von ihren PCs auf die Bilddatenbank auf dem Server zugreifen (7 Floating-Lizenzen), um ihre Berichte mit Hilfe von ImageAccess in Word zu erstellen.
Mengengerüst
Martin Poese: „Wir haben natürlich auch gründlich überlegt, wie wir unsere Datenbank strukturieren sollen. Wir haben sie in drei Hierarchieebenen aufgebaut. Die oberste Stufe ist der Untersuchungsauftrag mit den zugehörigen Auftragsdaten, in den dann je nach Aufgabenstellung die einzelnen Aufnahmestationen eingebunden werden. Diese Aufnahmestationen wie z.B. REM oder Mikroskop stellen die zweite Ebene dar. Die dritte Ebene ist die eigentliche Datenebene, in der die Bilder abgelegt und beschriftet werden. Ein wichtiger Grund für diese Datenbankstruktur ist die zertifizierungsgerechte Datenverfügbarkeit, das heißt wir können jetzt auftragsbezogen und personenunabhängig arbeiten, also alle dokumentierten Daten werden unter der zugehörigen Auftragsnummer abgelegt. Zudem sind wir jetzt auch in der Lage, in ImageAccess Dokumente einzubinden, beispielsweise den zu einem Auftrag gehörenden Bericht. Diese Möglichkeit wird weiter Zug um Zug ausgebaut, um zukünftig auch Messprotokolle von Analysegeräten in Form von Dokumenten mit in die jeweiligen Aufträge einzubinden.“ Im letzten Jahr von Februar bis Dezember wurden etwa 620 Aufträge mit ungefähr 8500 Datenbankobjekten, sprich 6 GB Bildmaterial angehäuft. Die Datenbank selbst war am Ende etwa 126 MB groß. Für dieses Jahr schätzt man einen Umfang von etwa 1200 Aufträgen mit ca. 12000 Bildern. Zur Minimierung des Speicherplatzbedarfes werden bis auf die Bilder eines Rasterelektronenmikroskopes alle Bilddateien im JPEG-Format abgelegt.
Highlights
Ein Wunsch von Audi war, im Bericht zu einem Bild eine Angabe der Ausdruckvergrößerung zu realisieren. Das heißt, das eingezogene Bild ist z.B. über die Objektiv-kenngrößen kalibriert und die jeweilige Vergrößerung wird für ein Standardausdruckformat automatisch berechnet. Für die Zertifizierung war auch wichtig, dass die Untersuchungsauftragsnummern automatisch vergeben werden. Ebenso wird jeder Bildname automatisch nach einem bestimmten Namensaufbau generiert.. Damit sind alle Daten eindeutig zugewiesen, und zudem ist auf einen Blick erkennbar, zu welchem Auftrag bzw. Aufnahmestation das jeweilige Bild gehört.
Sparpotenzial
„Durch den Einsatz des Bildmanagementsystems ImageAccess haben wir eine Menge Einsparpotenzial aktivieren können“, zieht Martin Poese Bilanz. „Entscheidend ist der Faktor Zeit, den wir gar nicht exakt beziffern können. Zum einen sparen wir enorm Zeit bei der Berichterstellung; pro Bericht kann dies zwischen 15 Minuten und 1,5 Stunden Zeitersparnis gegenüber dem früheren Verfahren bedeuten. Zum zweiten haben wir in Bezug auf den Bildaustausch mit anderen Stellen durch die Nutzung der elektronischen Kommunikationsmittel ebenfalls einen sehr hohen Zeitgewinn erzielt. Wir können Bilder und Berichte nun sehr schnell per E-mail versenden, was früher eben nur auf dem langsamen Postweg oder per Fax ohne Bildmaterial möglich war. Zum dritten wurde auch eine deutlich verbesserte Bildqualität und Bildauswertung und damit auch eine höherwertige Ergebnisdokumentation erreicht. Auf der Kostenseite konnten wir beim Verbrauchsmaterial gegenüber dem Ausdruck aus dem Videoprinter deutliche Einsparungen erzielen. Für Videoprints hatten wir früher circa 11000 DM pro Jahr ausgegeben, mit den Ausdrucken über unseren Farblaserdrucker geben wir jetzt circa 1200 DM im Jahr aus, und dies bei einem höheren Durchsatz.“
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