Qualitätssicherung bei Endress+Hauser mit MVTec Merlic Machine Vision als digitaler Montage-Assistent

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Endress+Hauser Schweiz AG

MVTec Software GmbH

FAULHABER SA

Endress+Hauser nutzt die No-Code-Machine-Vision-Software MVTec Merlic als digitales Assistenzsystem in der Montage von Durchflussmessgeräten. Sie prüft Prozessschritte, erkennt Fehler per KI und ist ins MES integriert. So werden Mitarbeiter entlastet und Fehler werden früh erkannt.

Die industrielle Bildverarbeitung (Machine Vision) übernimmt als Auge der Produktion unter anderem vielfältige Inspektionsaufgaben, das Lesen von Texten und Codes oder steuert die Bewegung von Robotern. Der Vorteil: Durch die Automatisierung werden Prozesse effizienter und die Qualität steigt, weil die industrielle Bildverarbeitung genauer und schneller arbeitet, als es der Mensch je könnte. Gleichwohl gibt es Anwendungen, bei denen Machine Vision ihre spezifischen Vorteile (noch) nicht ausspielen kann. Ein solcher Fall ergibt sich, wenn die Varianz der Bauteile sehr hoch und die Stückzahl sehr gering ist. Dann ist der Mensch klar im Vorteil. Allerdings kann die industrielle Bildverarbeitung auch hier unterstützen, etwa als Teil eines digitalen Assistenzsystems für manuelle Montageschritte.

Endress+Hauser integriert digitales Assistenzsystem für Montageprozesse

Eine solche Anwendung hat die Firma Endress+Hauser entwickelt. Endress+Hauser Flow mit Hauptsitz in Reinach ist ein weltweit führendes Unternehmen für Durchflussmesstechnik und Fluidmanagement-Lösungen. «Unser Anspruch bei Endress+Hauser ist es, technologisch führend zu sein, Innovationen zu nutzen und selbst voranzutreiben. Das gilt nicht nur für unsere Produkte, sondern auch für unsere Montageprozesse», erklärt Julius Krause aus dem Fachbereich Industrial Engineering bei Endress+Hauser. In seiner Funktion unterstützt er die weltweiten Produktionsstandorte bei der Konstruktion, Beschaffung und Inbetriebnahme von kamerabasierten Prüfsystemen und digitalen Assistenzsystemen. So war Krause auch massgeblich an der Entwicklung des digitalen Assistenzsystems für Montageprozesse beteiligt. Dabei kommt die Machine-Vision-Software MVTec Merlic zum Einsatz. Merlic ist dabei in die Endress+Hauser eigene webbasierte Software integriert, welche als Produktionsleitsystem bzw. «Manufacturing Execution System» (MES) fungiert. Das MES ist unter anderem dafür zuständig, zu prüfen, ob das Gerät am richtigen Prozessschritt ist, der Arbeitsplatz für diesen Prozessschritt geeignet ist und ob der angemeldete Benutzer autorisiert ist, den Prozess durchzuführen. Nachdem die Freigabe vorliegt, startet der Montageprozess. Dazu zeigt das MES die Arbeitsanweisungen, beispielsweise welche Materialien verwendet werden müssen, in Bild- und Textform an. Im Hintergrund wird Merlic mit den für den Prozessschritt relevanten Rezeptdaten und Parametern gestartet. Die Machine-Vision-Software bestätigt, dass der Prozessschritt korrekt ausgeführt wurde, und sichert so die Produktqualität zusätzlich ab. Sobald der Montagevorgang abgeschlossen ist, wird dies an das MES zurückgemeldet. Dabei werden das Ergebnis, Prozessdaten sowie die Bilddaten erfasst.

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Interview mit Michael Staudinger, GF Endress+Hauser Schweiz

Digitalisierung ist eine Chance und Herausforderung zugleich.

Zusammenarbeit von Mitarbeiter und industrieller Bildverarbeitung

Vor der Umstellung des Prozesses auf Machine Vision erfolgte die Qualitätssicherung zumeist durch doppelte Kontrollen mit zwei Mitarbeitern sowie zusätzlichen Tests. «Die Ziele der Weiterentwicklung waren, die Mitarbeiter in der Produktion zu entlasten, die bestmögliche Unterstützung zu bieten und ein Höchstmass an Produktqualität zu gewährleisten. Darüber hinaus ermöglicht die In-Prozess-Kontrolle eine einfache Korrektur von Fehlern und verhindert Ausfälle in nachfolgenden Prozessschritten oder End-of-Line-Tests», erläutert Julius Krause die Gründe für die zusätzliche bildbasierte Prüfung.

Im ersten Schritt ging es darum, das optimale Assistenzsystem zu finden. Auf dem Markt verfügbare Montageassistenzsysteme konnten die Anforderungen von Endress+Hauser nicht erfüllen. Ein Grund dafür war, dass diese Systeme häufig cloudbasiert sind, was für Endress+Hauser unter anderem aus Datenschutzgründen und hinsichtlich der Verfügbarkeit nicht in Frage kam. Eine Alternative wären umfangreiche Entwicklungen zur Integration in das Produktionsleitsystem gewesen. Zusätzliche Fremdhardware hätte allerdings weitere Probleme mit sich gebracht. Die einfachste und effizienteste Lösung bot jedoch die Integration einer Standardsoftware für industrielle Bildverarbeitung. «Die industrielle Bildverarbeitung ermöglicht schnelle, kontaktlose Tests in Echtzeit. Gleichzeitig haben wir mit unserem Produktionsleitsystem schon zahlreiche Schnittstellen, welche wir zur Integration einer Bildverarbeitungssoftware nutzen könnten, sodass diese auch auf von uns gemanagter Hardware läuft», führt Krause aus. Die Wahl der Software fiel auf MVTec Merlic. MVTec Merlic ist eine No-Code-Software, die es ermöglicht, komplette Bildverarbeitungsanwendungen auch ohne Programmierkenntnisse zu erstellen. Darüber hinaus umfasst die Software zahlreiche leistungsstarke Tools, einige davon auch auf Basis von Deep Learning, mit denen fast alle Machine-Vision-Aufgaben gelöst werden können.

Langfristige Wettbewerbsfähigkeit

Installed Base Analyse als Baustein der Digitalisierung in der Prozessindustrie

Barcode enthält Informationen über den Montageprozess vom Durchflussmessgerät

Der Montagearbeitsplatz, an dem die Machine-Vision-Anwendung zum Einsatz kommt, besteht aus einem höhenverstellbaren Tisch aus Boschprofilen mit Ablagefächern. An der oberen Schiene ist eine Kamera montiert. Diese Kamera begleitet den Mitarbeiter während der Montage der Bauteile. Bei den Bauteilen handelt es sich typischerweise um Durchflussmessgeräte in der Fertigstellung, bei der die Prozessschritte wie folgt aussehen: Zunächst wird der Code gelesen, der zusammen mit den Bauteilen den Produktionsmitarbeiter erreicht. Auf einem Bildschirm am Arbeitsplatz werden dem Mitarbeiter sodann die Meldung und Bilder angezeigt, wie das Bauteil montiert werden muss und was dabei zu beachten ist. Dadurch wird sichergestellt, dass kritische Schritte korrekt und konsistent ausgeführt werden. Merlic kommt auch im Rahmen der Qualitätssicherung zum Einsatz. Die Software erkennt beispielsweise, ob Dichtungen angebracht wurden. Dieser Schritt ist relevant für die Absicherung der Produktqualität des Fertigungsprozesses. Die korrekte Ausführung dieser kritischen Prozessschritte wird an das MES gemeldet und das Gerät wird für den nächsten Prozess freigegeben.

Einfache Integration von Merlic in das Montagesystem

«Wir haben uns für Merlic aus einer Vielzahl von Gründen entschieden. Der Wichtigste: Mit Merlic als Standardsoftware haben wir ein Tool, das wir für verschiedene Aufgaben einsetzen können. Das hat in der Konsequenz den weiteren Vorteil, dass wir unsere Mitarbeiter nicht für verschiedene Softwaretypen schulen müssen. Und schliesslich ist die Prozessintegration einfach möglich. Zahlreiche offene Schnittstellen von Merlic, etwa zu GeniCam, geben Anwendern eine grosse Flexibilität hinsichtlich kompatibler Hardware und lassen die Integration der Software einfach vonstattengehen», erklärt Julius Krause die Gründe für Merlic.

Am Arbeitsplatz ist Merlic in ein schlankes Machine-Vision-Setup eingebunden. Dieses umfasst einen Industrie-PC, einen Laserdistanzsensor für die Entfernungsmessung und eine Kamera mit Flüssiglinse für variablen Fokus. Eine industrielle Bildverarbeitungssoftware bildet das Herz einer Machine-Vision-Applikation. Diese übernimmt die Verarbeitung und Auswertung der zuvor aufgenommenen Bilder. Durch Barcodescanner werden die Codes auf den Bauteilen eingescannt. Die Informationen hinter diesen Codes beinhalten, wie das vorliegende Bauteil mit der Losgrösse 1 Schritt für Schritt montiert werden muss und was dabei zu beachten ist. Um einen effizienten Arbeitsprozess zu gewährleisten, werden die Kamera und Merlic im Hintergrund gestartet und erkennen und bestätigen die korrekte Ausführung automatisiert, sodass die Benutzeroberfläche (UI) automatisch zum nächsten Schritt springt. Für die Erkennung und Bestätigung der Ausführung durch die Software kommen zwei KI-basierte Technologien zum Einsatz, die in Merlic enthalten sind: die semantische Segmentierung und die Objektdetektion. Die semantische Segmentierung erlaubt es, Fehlerklassen pixelgenau zu lokalisieren. Die Objektdetektion lokalisiert Objektklassen und identifiziert sie mit einem umschreibenden Rechteck (Bounding Box). «Die Anwendung bei Endress+Hauser zeigt eindrucksvoll, wie Machine Vision Kunden ganz einfach dabei unterstützt, ihre Produktion zu digitalisieren und dabei die Qualität zu steigern. Merlic als No-Code-Software ist ideal dafür geeignet, Hand in Hand mit den Mitarbeitern zu arbeiten – einfach deswegen, weil die Software leicht zu bedienen ist und somit flexibel für verschiedene Bildverarbeitungsaufgaben genutzt werden kann», erklärt Ulf Schulmeyer, Produktmanager von Merlic bei MVTec.

Machine Vision neu gedacht: Verborgene Chancen erkennen

KI-basierte Bildverarbeitung für mehr Transparenz

Weitere Ausbauschritte mit Merlic

Nachdem die Qualitätskontrolle mit Merlic die Anforderungen erfüllte, befindet sich Endress+Hauser aktuell in der nächsten Ausbaustufe. Dazu soll Merlic weitere Aufgaben übernehmen. Das Ziel ist, dass Merlic unter Einsatz der Machine-Vision-Technologien Barcode Reading und OCR (Optical Character Recognition) die Codes auf den Bauteilen eigenständig liest und die dahinterliegenden, digital abgespeicherten Informationen abruft. Der Produktionsmitarbeiter muss zu Beginn seiner Tätigkeit lediglich das Werkstück unter die Kamera halten, damit zunächst der Code gelesen und später im Prozess das Werkstück inspiziert werden kann.

Kundenspezifische Weiterentwicklungen für Endress+Hauser

Es wird bei Endress+Hauser grossgeschrieben, immer neueste Techniken und Technologien, auch in der Montage, zu nutzen. Das Unternehmen hat ein strukturiertes Vorgehen entwickelt, um neue Fertigungsprozesse zu entwickeln, zu erproben, zu validieren und schliesslich weltweit auszurollen. Die Entwicklung, Erprobung und Validierung finden am Stammsitz des Unternehmens im schweizerischen Reinach statt, so auch für den Machine-Vision-gestützten Montageprozess. «Wir hatten Merlic seit März 2025 im Einsatz. Dabei erwies sich die Software als stabil und zuverlässig. Deshalb haben wir im Herbst 2025 begonnen, diesen Prozess auch an unseren anderen, weltweiten Standorten einzuführen», freut sich Julius Krause. Für die nahtlose Integration der Software in den Montageprozess hat Endress+Hauser mit dem Customer Support von MVTec zusammengearbeitet. «Wir hatten einige Feature-Wünsche, um die Anlage zu optimieren. Dafür hat das MVTec Team für uns beispielsweise den Export von KI-Modellen auf die Endhardware optimiert und ein Communicator Plugin entwickelt, welches Bilder direkt an unsere zentralen Server sendet», schliesst Julius Krause.

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