DIE IDENTIFIKATION VON PRODUKTEN IST ENTSCHEIDEND

Das Unternehmen Festo ist ein absoluter Vorreiter im Bereich Automatisierungstechnik. Die Technologie des Unternehmens wird in den meisten Maschinenanlagen genutzt – und das weltweit. Der Konzern bietet seinen Kundinnen und Kunden eine immense Auswahl an Produkten in der pneumatischen und elektrischen Automatisierungstechnik: über 33.000 physische Bauteile für die verschiedensten Anlagensysteme.

Mit dieser riesigen Menge an Produkten, die weltweit im Einsatz sind, ist es für die Kundinnen und Kunden, aber auch für den Kundensupport von Festo oft eine Herausforderung, den genauen Typ und die Variante eines Produkts zu identifizieren. Diese Identifikation ist jedoch entscheidend, um korrekte Ersatz- oder Austauschteile bestellen zu können oder hilfreiche Unterstützung bei Problemen zu erhalten.

Jedes Produkt ist zur Identifizierung mit einem einzigartigen Produktetikett versehen. Der Umstand, dass das Produkt-Etikett – verbaut in der Fertigungslinie oder durch Schmutz und Abrieb verändert – jedoch oft nicht lesbar ist, erschwert eine schnelle Auskunft. In diesen Fällen müssen Expertinnen und Experten viel Zeit investieren und u. a. sogar zahlreiche Komponenten abmontieren, um an die gewünschten Informationen zu gelangen. Worst Case Szenario: Eine Fertigungslinie steht still. Ein Zustand, den es bestmöglich zu vermeiden gilt. Eine digitale Lösung mit neuesten Machine Learning Technologien muss geschaffen werden, um für alle Beteiligten den Aufwand zu minimieren und die Schnelligkeit und Produktivität zu erhöhen.

Zoi konzipierte die Architektur der Backend API für Festo in Python unter der Verwendung von Cloud Source Repositories als Versionskontrollsystem, mit Cloud Build erstellt und über Cloud Run bereitgestellt. Derselbe Stack wird zur Ausführung der mit React entwickelten Progressive Web App (PWA) mit einem responsiven Layout für mobile Geräte verwendet.

Produkterkennung in 2 Sekunden: Die Lösung bietet eine schnelle und hürdenlose Möglichkeit für das Unternehmen, Produkte über das Bild sofort zu identifizieren und schafft damit Vorteile für seine Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in Produktion und Service sowie für alle Kundinnen und Kunden. Durch den Einsatz der Progressive Web App Technologie, kann auf die Applikation von überall und von jedem Endgerät zugegriffen werden. Typische Anwendungsfälle werden durch ein unregelmäßiges Ereignis ausgelöst, das oft mit erhöhter Dringlichkeit verbunden ist. Hier hilft die Lösung signifikant – sowohl durch Schnelligkeit als auch durch die Vermeidung menschlicher Fehler. 

Die Anwendung hat das Potenzial, die Produktivität in den Fertigungsanlagen zu erhöhen, denn ein Produkt und seine Varianten können nun auch dann schnell und sicher identifizieren werden, wenn das Produktetikett nicht lesbar ist. Zeit wird eingespart und Medienbrüche minimiert, indem ganz bequem die Smartphone-Kamera und OCR zur Texterkennung genutzt werden kann, anstatt den Produkttyp abzulesen und händisch einzugeben. Komponenten einer Fertigungslinie zu demontieren, gehört mit dem Einsatz der App der Vergangenheit an.

PRODUKTERKENNUNG AUF KNOPFDRUCK MIT GOOGLE VISION

In Vorbereitung auf das Projekt wurden mehrere Machine Learning Dienste für die Bilderkennung getestet und hinsichtlich der Qualität und dem Projektziel verglichen. Die angebotenen Dienste führender Public Cloud Provider zeigten relevante Unterschiede – hier konnte der Dienst Cloud AutoML Vision der Google Cloud Platform final überzeugen. I-Tüpfelchen war, dass über Google Cloud Platform (GCP) die gesamte erforderliche Service-Infrastruktur zur Verfügung gestellt werden kann, um die angestrebte Lösung zu realisieren und langfristig weiterzuentwickeln.

Zoi steht dem Weltmarktführer Festo bereits bei IT-Projekten mit technologischem Wissen im Bereich Cloud Infrastruktur, Lösungsarchitektur und Softwareentwicklung zur Seite. Das IT-Beratungsunternehmen kann den Konzern mit fundiertem Know-how bei dem Aufbau einer Umgebung für ein leistungsfähiges Machine Learning Modell, einschließlich einer modernen Anwendung zur Nutzung und zum Training des Modells zur Seite stehen.

Die Hauptanforderungen waren dabei optimal auf die Expertise von Zoi abgestimmt: agiler Projektaufbau, native Cloud Architektur, Erfahrung mit Machine Learning und die Fähigkeit, eine moderne, wertvolle Benutzerschnittstelle zu liefern.

Die Vision war es, eine mobile Anwendung für Kundinnen und Kunden sowie für Festo Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter zu bieten, die es ermöglicht, mit nur einem Knopfdruck über das Fotografieren des entsprechenden Produkts den genauen Typ zu erkennen und eine sofortige Identifikation bereitzustellen. 

Um diese Idee zu evaluieren, wurde im ersten Schritt gemeinsam mit Zoi ein Proof of Concept in die Wege geleitet, der sich auf die Produktfamilie der DSBC Zylinder konzentriert. Diese Produktfamilie wird intern von Festo Expertinnen und Experten verwendet und bietet die ideale Basis, um die Anwendung zu trainieren. Hauptkomponenten sind dabei ein ML-basierter Kern für die Texterkennung über die Cloud Vision API und die Bilderkennung über Cloud AutoML Vision sowie das Web UI, um Ergebnisse auszuliefern und Feedback zu geben.

Anfänglich wurde das Cloud AutoML Vision Modell mit Produktbildern trainiert, die unter Verwendung bestehender CAD Modelle generiert wurden. Mit Hilfe der entwickelten Progressive Web App liefert das Festo Team kontinuierlich weitere Trainingsdaten zur Verbesserung des ML Modells.

EINE PROGRESSIVE WEB APP, DIE VON ÜBERALL UND AUF JEDEM GERÄT ZUGÄNGLICH IST

Die nutzerorientierte Lösung für Festo funktioniert wie folgt: Der User meldet sich mit einem Endgerät seiner Wahl auf der durch Zoi entwickelten Web App an. Für die Authentifizierung wird auf Firebase zurückgegriffen. Mit nur einem Klick lädt er das von ihm zu identifizieren gewünschte Festo Produktfoto hoch. Das Bild wird auf Cloud Storage gespeichert, in einer Cloud SQL Datenbank registriert und an die beiden Erkennungsdienste gesendet. Ihre Ergebnisse aus den Anfragen werden fortlaufend in der Datenbank gespeichert. Der Nutzer erhält eine Liste mit möglichen Produkttypen, geordnet nach ihrem Scoring und kann ebenfalls sein Feedback einspeisen, indem er eines der Ergebnisse bestätigt oder aber den richtigen Produkttyp im Freitextfeld angibt.

Architekturdiagramm, u. a. mit Firebase, Cloud Vision API und Cloud AutoML Vision als zentrale Technologien von Google.

Gestartet im Kreise der Festo Expertinnen und Experten wird die Applikation Schritt für Schritt auf den Einsatz im ganzen Konzern qualifiziert.

Produkterkennung leicht gemacht: die Progressive Web App, mit der der User einfach und schnell ein Produkt über ihr Smartphone identifizieren können.

Nicht nur Zeit kann eingespart werden, auch monetär wirkt sich die neue Lösung deutlich aus. Neben Ausfallzeiten von Fertigungslinien wird auch die Bestellung von Ersatzteilen verkürzt.

Ein weiteres Highlight im Rahmen der Projektumsetzung, das an dieser Stelle nicht unerwähnt bleiben soll: Durch die Nutzung dedizierter CAD-Daten ist es dem Unternehmen gemeinsam mit Zoi gelungen, eine Weiterentwicklung des Trainingsmodells mit nur 10% der sonst benötigten Daten zu erreichen. So wird die App schneller und kostengünstiger immer intelligenter als man es von herkömmlichen ML-Prozessen kennt.

Derzeit werden über die Festo Expertinnen und Experten Daten zur Verbesserung des ML-Modells gesammelt. Es ist geplant, die Lösung global auszurollen, sobald die erforderliche Qualität der Ergebnisse erreicht wurde. Bis dahin identifiziert und nutzt Festo interne Prozessschritte, um mehr Produktbilder zu erhalten – um perspektivisch die Palette der Produktfamilien, die die Lösung abdecken kann, Stück für Stück zu erweitern.

Doch das ist nicht alles: Die Progressive Web App wird im weiteren Verlauf des Projekts mit neuen nutzerorientierten Features angereichert werden. Hilfreiche Informationen zum Produkt, wie Datenblätter und Handbücher, aber auch ein komfortabler Einstieg in den Bestellprozess sind hier nur zwei Beispiele für angestrebte Szenarien. Final kann festgehalten werden, dass die Unternehmensgruppe Festo mit der Digitalisierung ihrer Produktidentifikation einen weiteren Schritt in Richtung Digitaler Transformation gegangen ist.

ÜBER FESTO

Festo ist gleichzeitig Global Player und unabhängiges Familienunternehmen mit Sitz in Esslingen am Neckar. Das Unternehmen liefert pneumatische und elektrische Automatisierungstechnik für 300.000 Kunden in über 35 Branchen und mehr als 175 Länder. Der Umsatz des Konzerns liegt bei 3,07 Mrd. EUR – erwirtschaftet von Gesellschaften mit Sitz in 61 Ländern.

State-of-the-art und doch einfach zu bedienen – dank der Progressive Web App auf Basis von Google Technologien erhalten unsere Kunden in naher Zukunft innerhalb kürzester Zeit die Identifikation ihres Produktes auf Knopfdruck. Und das weltweit, von nahezu jedem Endgerät. Ein Meilenstein in der Digitalisierung unseres Kundensupports.