Im heutigen Umfeld der produzierenden Industrie sind kontinuierliche Effizienzsteigerung, Qualitätsverbesserung und Wettbewerbsfähigkeit zentrale Anliegen. Die Automatisierung von Produktionsprozessen und eine umfassende Datenerfassung gewinnen zunehmend an Bedeutung. Die erfassten Daten dienen als Grundlage für die Steuerung, Analyse und Optimierung der Produktionsprozesse. Das Ziel dieser Masterarbeit ist die Einführung eines automatisierten Datenerfassungssystems über die gesamte Produktionsstätte. Dieses wird benötigt, um Produktionsdaten aufzuzeichnen und Key Performance Indicators (KPIs) automatisiert zu berechnen. Hierfür müssen verschiedene Hersteller von speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) und andere Systeme wie eine Structured Query Language (SQL)-Datenbank angebunden werden. Nach einem vertieften Verständnis von Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)-Systemen und deren Aufbau wird eine Analyse der vorhandenen Hardwarekomponenten und Topologien durchgeführt. Darauf aufbauend werden Implementierungskonzepte erarbeitet, deren Hauptaugenmerk auf einer nahtlosen Integration und Erweiterbarkeit liegt. Diese Konzepte werden für den konkreten Anwendungsfall evaluiert und bewertet. Das Ergebnis dieser Masterarbeit ist die praktische Umsetzung des gewählten Konzepts mit der Implementierung des Datenerfassungssystems an einer Produktionslinie. Die nahtlose Integration des Datenerfassungssystems ermöglicht es, die Effizienz zu steigern, menschliche Fehler zu minimieren und Echtzeitdaten für fundierte Entscheidungen bereitzustellen. Diese Arbeit soll einen Überblick darüber geben, wie ein Datenerfassungssystem in die bestehende Infrastruktur einer Produktionsanlage integriert werden kann.

Die Verpackungstechnik und ihre Palettiermöglichkeiten werden kontinuierlich weiterentwickelt, um Verpackungseinheiten noch schneller und effektiver auf einer Palette platzieren zu können. Die Vielfalt der Verpackungseinheiten ist ständig im Wandel. Besonders die Leersackproduktion versucht stets neue Verpackungslösungen zu entwickeln, um den Endkunden eine einfache Handhabung der Säcke zu ermöglichen. Insbesondere die Vielzahl an verschiedenen Verpackungsgrößen hat Einfluss auf die heutigen Palettiermaschinen, die eine flexible Handhabung bieten sollten. In dieser Arbeit wird ein Hochlagenpalettierer untersucht, der durch eine Zeitersparnis bei der Inbetriebnahme dem derzeitigen Fachkräftemangel entgegenwirken kann. Der Ablaufprozess der Lagenformung wird neu betrachtet und in seine einzelnen Systeme unterteilt. Diese Teilsysteme werden im Einklang mit einer automatischen Lagenformung analysiert. Der Hochlagenpalettierer wird für die automatische Lagenformung von Vollsäcken unterschiedlicher Gebindegrößen optimiert. Dafür ist es notwendig, den Palettierprozess in seinen einzelnen Systemen zu beschreiben, um mögliche Schwachstellen erkennen zu können. Im Folgenden wird die bestehende Anlage untersucht und ein automatischer Ansatz für Lagenformung implementiert, um die Inbetriebnahme unterschiedlicher Lagenmuster möglichst zeitsparenddurchzuführen. Das Zusammenspiel zwischen Motoren, Sensoren und Steuerungskomponenten spielt hierbei eine wesentliche Rolle. Auch der wirtschaftliche Aspekt wird durch eine Analyse zwischen Hochlagenpalettierern, Roboterpalettierern und deren Zeitersparnis bewertet. In dieser Masterarbeit werden der Lagenformprozess und dessen mechanische sowie elektrische Einflussfaktoren untersucht. Die Analyse der verschiedenen Teilsysteme und deren Wechselwirkungen wird in Zusammenhang gesetzt. Zur Bewertung des optimierten Prozesses wurde die theoretische Analyse an einem Versuchsstand überprüft. Die Versuchsreihen am Teststand zeigen, dass die gekoppelten Systeme sich gegenseitig beeinflussen. Eine Weiterentwicklung des Hochlagenpalettierers macht es wirtschaftlich und technisch möglich, die Funktion der Lagenformung ressourcenschonend und verständlich an Kunden zu vermitteln.

Durch den ständig wachsenden Bedarf an Materialien für Halbleiter und Elektronik sind die Abbaubetriebe weltweit gefordert. Die Verfahren zur Gewinnung und das Betreiben von Minen soll immer effizienter, nachhaltiger und sicherer erfolgen. Mittlerweile hat die moderne Technik hier Einzug gehalten und der Automatisierungsgrad steigt stetig. Für die Absicherung von Querschlägen und Kavernen werden in einer der größten Kupferminen weltweit Fertigteile aus Beton verwendet. Diese Tübbings werden manuell mittels schwerer Gerätschaft platziert und verankert. Für das Manövrieren und Verankern werden lange Fahrzeiten und hoher Personalaufwand in Kauf genommen. Die Firma ÖSTU-STETTIN mit Sitz in Leoben hat sich zum Ziel gesetzt diesen Prozess effizienter und sicherer zu gestalten. Hier wird der Ansatz verfolgt, eine Maschine zu entwickeln, welche simultan mehrere dieser Tübbings aufnehmen und zum Einsatzort transportieren kann. Die vormontierten Teile können anschließend leicht positioniert und befestigt werden. Durch die Neuentwicklung sollen personelle Kosten als auch Emissionen eingespart werden. Die Herausforderungen dieser Arbeit liegen vor allem in der elektrischen und steuerungstechnischen Auslegung und Konzeptionierung. Weiters wird besonderes Augenmerk auf die Maschinensicherheit gelegt. Basierend auf dem theoretischen Teil der Arbeit wird ein Lösungsansatz für die während des Entwicklungsprozesses auftretenden Problemstellungen vorgestellt, der die Kombination mechanischer und elektrischer Komponenten beinhaltet. Hierbei wird der Fokus vor allem auf die Programmierung sowie ein System zur Erkennung von Objekten gelegt. Die finale Lösung der Arbeit ist die Darstellung eines elektrischen Konzeptes sowie die darauf aufbauende praktische Umsetzung und Entwicklung eines Trägerfahrzeugs für Tübbings.

Durch die zunehmende Digitalisierung können Produktionssysteme flexibler aufgebaut werden, um Kundenanforderungen besser nachzukommen. Grundlage dafür ist eine dezentrale Auslegung der Systeme. Für eine zentral ausgelegte Zellstoffproduktionsanlage wird ein neues dezentrales Konzept erstellt und getestet. Die Automatisierung der Anlage wird dezentral aufgebaut. Ein solches Automatisierungs-Konzept für Produktionsanalgen bietet viele Vorteile für Unternehmen. Indem jede Maschine als standalone Equipment umgesetzt wird, können entlang der gesamten Wertschöpfungskette Standards eingeführt werden. Vom Verkauf bis zur Inbetriebnahme können dadurch Prozesse vordefiniert werden. Dadurch verkürzt sich die Zeit, die für das Engineering der Maschine benötigt wird. Zusätzlich können aufgrund des modularen Aufbaus die Maschinen bereits vor der Auslieferung so gefertigt werden, dass sie vollständig funktionsfähig sind. Bei zentralen Auslegungen ist dies nicht der Fall. Eine dezentrale Auslegung ermöglicht es daher vorab Tests durchzuführen und Fehler zu beheben. Auf diese Weise werden kostenintensive Montagen und Inbetriebnahmen verkürzt. Die Software bleibt jedoch zentral, da die Vorteile einer zentralen Steuerung im Fall der Zellstoffproduktionsanlage in den meisten Bereichen überwiegen. Aufgrund des dezentralen Konzepts kann die Anlage kostengünstiger angeboten werden und ist flexibler bedienbar. Das Konzept setzt den Grundstein für eine weitere Dezentralisierung, sobald es dementsprechende technische Möglichkeiten gibt.