Datenerfassung aus der Luft - eine autonome Drohne macht es möglich

Ein Einblick in die Technologie hinter summAIRy®. sky

Die Digitalisierung und Automatisierung von physischen Prozessen sind Anforderungen, an denen kein Unternehmen vorbeikommt, wenn es sich den zunehmend wettbewerbsintensiven und effizienten Märkten der Zukunft stellen will. Dies gilt insbesondere für Prozesse in der Intralogistik und im Lager, wie zum Beispiel bei der Bestandsdatenerfassung. In diesem Umfeld bieten aktuelle und verlässliche Daten zahlreiche Vorteile. Dies gilt sowohl für prozessbezogene als auch für finanzielle Aspekte. Allerdings ist die Digitalisierung und Automatisierung in schwer zugänglichen und großflächigen Außenlagern mit einer Vielzahl von technischen Herausforderungen verbunden. Wir bei doks. innovation haben es geschafft, die Herausforderungen der Bestandsdatenerfassung in Blocklagern im Außenbereich zu meistern. Unserer Lösung haben wir natürlich auch einen Namen gegeben: summAIRy®. sky. Dieser Blog-Beitrag soll jedem Leser, unabhängig vom fachlichen Hintergrund, einen Einblick in die technische und algorithmische Funktionsweise unseres innovativen Systems geben.

Was ist summAIRy®. sky?

Wie der Name schon andeutet, bietet summAIRy®. sky eine wesentliche Vereinfachung der sich wiederholenden Tätigkeiten bei der Bestandsaufnahme aus der Luft. Der wesentliche Nutzen aus Sicht des Anwenders lässt sich am besten anhand einer unserer Erfolgsgeschichten verdeutlichen. In der Volkswagen-Zentrale in Wolfsburg ist unser System bereits im Einsatz – und liefert überzeugende Ergebnisse. In diesem konkreten Anwendungsfall führen wir regelmäßig eine Outdoor-Bestandsdatenerfassung auf einer Gesamtfläche von 40.000 qm durch. Vor Ort stapeln sich hunderttausende leere Behälter in mehr als 140 verschiedenen Typen. Und wie man sich denken kann, besteht unsere Aufgabe darin, die Menge dieser Objekte zu erfassen.
Vor der Einführung von summAIRy®. sky wurde der gesamte Prozess der Bestandsaufnahme manuell von Mitarbeitern durchgeführt. Diese Aufgabe beanspruchte täglich 40 Arbeitsstunden und führte zu einer schlechten Datengenauigkeit, die im Durchschnitt unter 40 % der tatsächlichen Anzahl lag. Eine Situation, die inakzeptabel war und dringend nach einer Lösung verlangte.
Um eine wirkungsvolle Alternative zur manuellen Durchführung zu bieten, haben wir ein intelligentes System implementiert, das aus einer programmierbaren Drohne und einem hochmodernen Bildverarbeitungsalgorithmus besteht. Dieses System kann über eine leicht verständliche und intuitive Benutzeroberfläche bedient werden. Die eingesetzte Drohne fliegt nun über das Gelände und nimmt Bilder aus verschiedenen Positionen auf. Die aufgenommenen Bilder werden dann an eine zentrale Verarbeitungseinheit übertragen, wo die Bestandsdaten mittels Machine Vision automatisiert aus diesen Bildern generiert werden.
Beginnend mit der Erstellung eines Mosaiks zur Darstellung des gesamten erfassten Gebiets und der geografischen Datenanpassung erkennt unser System die gestapelten Container. Diese gruppiert es in die richtigen Klassen, während es gleichzeitig ihre Menge und genaue Position bestimmt. Der gesamte Prozess kann einmal oder mehrmals täglich durchgeführt werden und bietet eine Genauigkeit von über 98 %. Alle Ergebnisse und wichtigen Informationen für den Benutzer werden in einer übersichtlichen Benutzeroberfläche visualisiert. Die gesammelten Daten können ebenfalls in zentrale Systeme, wie ERP oder WMS übertragen werden, sodass sie an allen benötigten Stellen zur Verfügung stehen.

Für Nutzer bedeutet dies: Fortan keine unnötige Arbeitsbelastung und Frustration für Mitarbeiter. Stattdessen wird ein aktueller und zuverlässiger Satz an Bestandsdaten in regelmäßigen Abständen automatisiert erfasst und visualisiert. Besonders überzeugend ist hierbei die Lokalisierung der einzelnen Objekte, die merkbar beschleunigten Prozesse sowie deutliche Kosten- und Ressourceneinsparungen.

Wie funktioniert die Datenerfassung aus der Luft?

Wie bei unseren anderen Lösungen, inventAIRy® XL und delivAIRy®, setzen wir auch bei summAIRy®.sky auf das folgende Prinzip: Eine Drohne oder ein Roboter ist das Werkzeug - eine Vielzahl von Algorithmen ist das Gehirn.
Wie bereits angeführt, beginnt das System mit seiner Aufgabe, indem es automatisch ein Mosaik aus allen aufgenommenen Bildern erstellt, um den gesamten Beobachtungsbereich visuell darzustellen. Dies ist notwendig, um das extrem große Bild in Bezug auf einige geografische Informationen anzupassen. Anschließend wird ein automatischer Prozess der Objekterkennung durchgeführt, der darauf abzielt, die aktuell auf dem Gelände befindlichen Objekte zu lokalisieren und zu zählen. Um dies zu ermöglichen, muss das Gehirn des Systems vorab trainiert werden. Um zu erklären, wie dies durchgeführt wird, lässt sich erneut das Anwendungsbeispiel bei Volkswagen verwenden.
In diesem Projekt wird ein vielseitiges PyTorch-Framework als intelligentes Organ des Systems eingesetzt. Es liegt auf der Hand, dass die Ergebnisse, die das System liefert, nur so gut sein können wie das trainierte Modell. Deshalb nimmt sich doks.innovation dieser Sache sehr ernsthaft an. Es wird ein hochpräziser vollständiger Lernzyklus durchgeführt, der aus Bildsegmentierung, Beschriftung, Datencheck, Training des Modells und Vorhersagetests besteht. Die Ergebnisse dieses Lernprozesses fließen anschließend wieder in datenseitige und algorithmische Verbesserungen des Modells ein, sodass das System und sein Gehirn fortlaufend optimiert wird.
Eine der kritischsten Aufgaben des Gehirns ist die Durchführung der Objekterkennung. Zunächst wird dazu das Mosaik in eine Reihe von kleineren Bildern fragmentiert, um die Speichernutzung zu optimieren. Durch die Beibehaltung der geografischen Informationen jedes Fragments bei der Objekterkennung ist das System in der Lage, jeden Container direkt zu lokalisieren und in der entsprechenden Klasse zu speichern.
Wie bereits angeführt lässt sich durch den Einsatz unseres Systems eine durchschnittliche Genauigkeit von 98 % und damit eine deutliche Steigerung gegenüber manuellen Bestandsdatenerfassungen im Blocklager erreichen. Darüber hinaus liefern die Endergebnisse nicht nur Bestandslisten, die zeigen, wie viel eines bestimmten Produkttyps vorrätig ist, sondern auch Informationen über die Lokalisierung jedes erkannten Objekts. Um die maximale Transparenz bezüglich den Bestandsdaten und die volle Kontrolle über das System zu erhalten, bieten wir unseren Kunden speziell entwickelte Benutzeroberflächen und Dashboards.
Wenn Sie an diesem Punkt noch nicht von den Vorteilen unseres Systems überzeugt sind, dann stimmt Sie vielleicht ein Blick auf die zukünftigen Arbeitsschritte um, die von Ihrer Seite aus für die Durchführung automatisierter Bestandserfassungen notwendig sind. Genauer gesagt können wir an dieser Stelle nur zwei Arbeitsschritte nennen, da nicht mehr zu tun ist. Erstens: Das Drohnensystem auf Knopfdruck starten und fliegen lassen, um zuverlässige und visualisierte Bestands- und Lokalisationsdaten zu erhalten. Und Zweitens: Die Leichtigkeit der neuen Prozesse genießen sowie bei dem Gedanken lächeln, wie viel unkomplizierter die Bestandsdatenerfassung durch den Einsatz von summAIRy. sky geworden ist und wie viele wertvolle Ressourcen sich dadurch einsparen lassen.