QSelect – Verschlüsselte Videodokumentation für die interaktive Qualitätssicherung

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Problemstellung/Motivation

Die Qualitätssicherung und Dokumentation ist ein wichtiger Bestandteil heutiger Produktionsprozesse. Neben der Funktionalität wird auch die Ästhetik immer wichtiger. Die Oberflächenprüfung gepresster Metallteile oder lackierter Oberflächen ist nur ein Beispiel unter vielen, das heute noch immer nicht vollständig automatisierbar ist.

Ecken, Kanten, Verwinkelungen und Ähnliches erschweren die automatische Sichtprüfung, die darüber hinaus teuer und nicht immer in Echtzeit durchführbar ist. Viele Betriebe setzen daher nach wie vor auf die Prüfung durch Mitarbeiter, die die Oberflächen abtasten und visuell inspizieren. Großer Vorteil dabei: Der erfahrene Werker ist ungeschlagen darin, auch die kleinsten Fehler schnell zu entdecken sowie deren Schwere und die Kosten einer Nachbesserung einzustufen.

Demonstrator QSelect mit integrierter Dokumentation kritischer Prozesse

Der Demonstrator QSelect mit integriertem 4Crypt Video bildet gleich drei Arbeitsschritte der Qualitätssicherung ab. In einem ersten Schritt werden Bauteile, hier eine lackierte Motorhaube, auf Fehler geprüft und diese digital direkt am Werkstück markiert. In zweiten Schritt wird das gleiche Bauteil in der Nachbesserung behandelt. Die im ersten Schritt gefundenen Fehler werden dabei millimetergenau auf das Bauteil projiziert. Sobald ein Fehler ausgebessert wurde, wird dies wieder digital im System gespeichert, womit eine durchgängige Dokumentation entsteht. Der dritte Baustein ist die verschlüsselte Videodokumentation sicherheitsrelevanter Arbeitsschritte, 4Crypt Video. Diese kommt beispielsweise zum Einsatz, um die Kontrolle einer Schweißnaht zu dokumentieren. Der Vorgang wird automatisch erkannt, ein Video davon erhoben und vor Veränderungen geschützt verschlüsselt gespeichert. Für die hybride Verschlüsselung wird zusätzlich zum öffentlichen Schlüssel des gefilmten Werkers noch mindestens ein weiterer öffentlicher Schlüssel benutzt, bspw. ein Schlüssel des Betriebsrats. Beide Parteien müssen somit der Entschlüsselung eines angefertigten Videos zustimmen, ein Werker kann nicht zur Preisgabe eines Videos gezwungen werden. Somit wird einerseits die Privatsphäre des Werkers geschützt und gleichzeitig das organisatorische Vieraugenprinzip technisch durchgesetzt.
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Kernkomponenten

Der Demonstrator QSelect mit integriertem 4Crypt Video bildet gleich drei Arbeitsschritte der Qualitätssicherung ab. In einem ersten Schritt werden Bauteile, hier eine lackierte Motorhaube, auf Fehler geprüft und diese digital direkt am Werkstück markiert. In zweiten Schritt wird das gleiche Bauteil in der Nachbesserung behandelt. Die im ersten Schritt gefundenen Fehler werden dabei millimetergenau auf das Bauteil projiziert. Sobald ein Fehler ausgebessert wurde, wird dies wieder digital im System gespeichert, womit eine durchgängige Dokumentation entsteht. Der dritte Baustein ist die verschlüsselte Videodokumentation sicherheitsrelevanter Arbeitsschritte, 4Crypt Video. Diese kommt beispielsweise zum Einsatz, um die Kontrolle einer Schweißnaht zu dokumentieren. Der Vorgang wird automatisch erkannt, ein Video davon erhoben und vor Veränderungen geschützt verschlüsselt gespeichert. Für die hybride Verschlüsselung wird zusätzlich zum öffentlichen Schlüssel des gefilmten Werkers noch mindestens ein weiterer öffentlicher Schlüssel benutzt, bspw. ein Schlüssel des Betriebsrats. Beide Parteien müssen somit der Entschlüsselung eines angefertigten Videos zustimmen, ein Werker kann nicht zur Preisgabe eines Videos gezwungen werden. Somit wird einerseits die Privatsphäre des Werkers geschützt und gleichzeitig das organisatorische Vieraugenprinzip technisch durchgesetzt.
Sind Qualitätskontrolle und Ausbesserung räumlich oder fachlich getrennt, müssen dokumentierte Fehler eindeutig kommuniziert werden. Treten dabei Fehler oder Ungenauigkeiten auf, werden Fehler gar nicht oder unzureichend korrigiert. Zur Fehlerausbesserung projiziert QSelect die erkannten Fehler millimetergenau auf die Oberfläche des Bauteils. Der Werker kann nun die Fehler nacheinander ausbessern und die Reparatur im System ablegen. Dadurch entsteht eine Datenbank von erkannten und korrigierten Fehlern, die wiederrum genutzt werden können, um Fehlerhäufungen oder Fehlerursachen zu Analysieren. 4Crypt Video ist eine Lösung zur verschlüsselten Aufbewahrung von Bild- bzw. Videoaufzeichnungen. Im Demonstrator QSelect ist sie integriert, um sicherheitsrelevante Arbeitsschritte als Video zu dokumentieren. QSelect übermittelt dazu, wann ein kritischer Arbeitsschritt startet und wann er endet, sowie welcher Mitarbeiter angemeldet ist. Ein Video dieser Kontrolle wird automatisch erstellt, verschlüsselt und gespeichert. Ein Zugriff auf die Videos erfolgt dann nach dem Vier- oder Mehraugenprinzip, der organisatorischen Maßnahme der Wahl, um bei besonders wichtigen Vorgängen Fehler zu vermeiden. Mittels asymmetrischer Kryptographie und flexibel einsetzbarer Authentifizierungsverfahren wird sichergestellt, dass (mindestens) ein zweites Augenpaar der Entschlüsselung zustimmt – bspw. ein Mitglied des Betriebsrates. So können Mitarbeiter nicht durch Vorgesetze oder Kollegen zur Herausgabe des Schlüsselmaterials gedrängt werden. Die Benutzerschnittstelle und das Backend unterstützen verschiedenste Authentifizierungsverfahren, so dass Ihre Benutzer sich mittels Benutzername/Passwort, Gesichtserkennung, Smartphone oder SmartCard anmelden können. 4Crypt Video greift über das LDAP-Protokoll auf Ihren Verzeichnisdienst zu, um die Kennungen Ihrer Benutzer und die zugehörigen Authentifizierungsmerkmale zu benutzen.
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Geplante Erweiterungen

Für die Zukunft ist eine Erweiterung der Fehlerausbesserung durch einen kleinen Roboterarm vorgesehen. Dieser soll Teile der markierten Fehler selbstständig ausbessern und gleichzeitig mit einem Werker an einem Werkstück arbeiten. Außerdem soll QSelect genutzt werden, um möglichst anschaulich zu demonstrieren, wie Anforderungen an die IT- und Datensicherheit in ein System der Produktion integriert werden können.

Ansprechpartner:

Dr.-Ing Erik Krempel
Fraunhofer IOSB
Email: erik.krempel(at)iosb.fraunhofer.de
Tel.: +49 721 6091-292

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