85.35 Fertigung
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Das Ziel dieser Masterarbeit ist das Erarbeiten einer modularen Baugruppe, die die Funktionen der Kollimation und Filtration von Primärröntgenstrahlung in Röntgen- und Computertomographiesystemen für industrielle Anwendungen erfüllt. Hierfür sind die physikalischen Grundlagen zur Röntgenstrahlung und den Effekten, die diese hervorruft, bestimmt. Mit diesen Grundlagen ist ein allgemeines CT-System anhand von Komponenten und Funktionen erstellt worden. Mithilfe der Zusammenhänge und Erkenntnisse aus wissenschaftlichen Beiträgen sind Anforderungen an die Baugruppe definiert.
Zur Modularisierung der Baugruppe sind Methoden verglichen und ein Vorgehen zur Entwicklung erarbeitet worden. Das Vorgehen orientiert sich hauptsächlich an der von Erixon (1998) veröffentlichten Arbeit. Die Baugruppe ist, ausgehend von den Anforderungen über die Funktionen bis hin zu Lösungsprinzipien, für die technische Umsetzung ausgearbeitet. Aus den Prinzipen werden Komponenten und eine Architektur erarbeitet, die sich in Module teilen lässt ist. Es sind vier Modulkonzepte dargestellt und diese werden anhand der Kriterien Modularität, Variantenbildung und Funktionsabhängigkeit bewertet. Resultierend aus der Bewertung, wurde ein Konzept ausgewählt, das anhand eines Modulsteckbriefs beschrieben ist. Die Dokumentation und Darstellung erfolgen mit Diagrammen des modellbasierten System Engineerings Methode.
Bei dieser praxisnahen Problemstellung kann gezeigt werden, wie ein Teil eines Gesamtsystems unabhängig zu diesem entwickelt und gelichzeitig modularisiert werden kann. Das Ergebnis erbrachte Module, die simultan voneinander entwickelt werden können, ohne dass eine weitere Abstimmung zwischen den Entwicklern/-innen nötig wäre. Die Ergebnisse lassen sich zum einen für die Entwicklung der beschriebenen Baugruppe nutzen, zum anderen geben sie Aufschluss darauf, wie Systeme ausgehend von Elementen zum Gesamtsystem modularisiert werden können.
In der modernen Fertigung stellt die Einführung der Predictive Maintenance als Instandhaltungsstrategie einen bedeutenden Fortschritt dar. Diese Methode ermöglicht es Produktionsunternehmen, ihre Wartungsprozesse zu optimieren, indem potenzielle Ausfälle und Wartungsanforderungen vor ihrem Auftreten antizipiert werden. Die Cloud spielt dabei eine entscheidende Rolle als Ressource für die Implementierung, bedingt durch ihre in den letzten Jahren deutlich gestiegene Effizienz. Die Integration von cloudbasierter Predictive Maintenance in Produktionsumgebungen birgt jedoch auch Herausforderungen und Risiken. Diese Masterarbeit zielt darauf ab, diese Probleme zu identifizieren und zu bewältigen, indem Empfehlungen für Produktionsunternehmen zur erfolgreichen Integration von Predictive Maintenance im Kontext der Cloud gegeben werden. Die folgende Forschungsfrage wird behandelt: „Was sind die Handlungsempfehlungen für Produktionsunternehmen, die beabsichtigen, cloudbasierte Predictive Maintenance zu integrieren, um potentielle Herausforderungen und Risiken effektiv adressieren zu können?“ Die Arbeit folgt einem qualitativen und induktiven Forschungsansatz und umfasst eine empirische Untersuchung, die eine Reihe von Expert*inneninterviews in einer Feldstudie beinhaltet. Dieser Ansatz bietet tiefe Einblicke in die praktischen Aspekte der Implementierung von cloudbasierter Predictive Maintenance. Die Ergebnisse zeigen, dass die sorgfältige Auswahl von Cloud-Anbietern, unterstützt durch umfassende Cloud-Assesments und Kriterienkataloge, Bedenken hinsichtlich der Cloud-Technologie minimiert und Partnerschaften gewährleistet, die starke Sicherheitsmaßnahmen und einen guten Ruf haben. Finanziell ist eine frühzeitige und angemessene Budgetplanung unter Berücksichtigung flexibler Finanzierungsmodelle wie Abonnementdiensten entscheidend, um erhebliche Anfangsinvestitionen zu vermeiden und klare Kostenstrukturen zu etablieren. Organisatorisch ist die Integration der Predictive Maintenance in die Unternehmensprozesse entscheidend für den Erfolg, wobei die Schulung des Personals eine wesentliche Rolle spielt, um technisches Verständnis und das Bewusstsein für ihre strategische Bedeutung aufzubauen. Technisch ist eine moderne IT-/OT-Infrastruktur unerlässlich für eine nahtlose Integration und effiziente Datenübertragung. Besonders wichtig sind hierbei ein effektives Datenmanagement und die Nutzung von Edge Devices zur Vorverarbeitung und Einbindung älterer Systeme. Die Ergebnisse betonen die Notwendigkeit eines umfassenden Ansatzes, der technische, organisatorische und finanzielle Faktoren berücksichtigt, um eine nachhaltige und erfolgreiche Implementierung von Predictive Maintenance in der Cloud gewährleisten zu können.
Entwicklung und Simulation eines deskriptiven Entscheidungsmodells für Fahrzeugentwicklungsprojekte
(2019)
Diese Masterarbeit stellt einen funktionsfähigen Prototyp sowie ein Mock-Up für die Sammlung und Abfrage von Problemfällen und kohärenten Problemlösungen in Fahrzeugentwicklungsprojekten vor. Ziel ist es, die Projektarbeit proaktiv zu unterstützen, Fehler in Projekten zu vermeiden sowie einen positiven Projekterfolg zu gewährleisten. Durch die Verwendung der Modelltheorie werden deskriptive Entscheidungsmodelle entwickelt und aussagekräftige Testfälle sorgfältig definiert. Zu diesem Zweck werden wichtige Hintergründe wie das Funktionieren der Automobilindustrie und des Projektmanagements allgemein sowie ausgewählte theoretische Erläuterungen insbesondere zur Modellbildung im Speziellen dargestellt. Das Ergebnis ist ein Konzept zur Umsetzung der theoretischen Erkenntnisse in operativen Projekten. Ein Prozess wird präzise entwickelt und angepasst, um das Wissen im Unternehmen zu lokalisieren. Basierend auf diesem Prozess werden Fragebögen zur Erfassung von Problemfällen in Fahrzeugentwicklungsprojekten erstellt und Feedback für die Entwicklung einer Wissensbasis gesammelt. Ein Microsoft-Excel-basiertes Tool dient als Prototyp für die Ausgabe von Problemlösungen und Entscheidungsmatrizen, aus denen Empfehlungen für Fahrzeugentwicklungsprojekte abgeleitet werden können. Die gestaltete Webanwendung stellt das Modell für die Implementierung in das firmeninterne Netzwerk dar. Abschließende Simulationen ermöglichen das Testen der Funktionen sowie eine kritische Reflexion der Ergebnisse. Durch diese Problemlösung wird ein wichtiger Beitrag zur effizienteren Umsetzung von Fahrzeugentwicklungsprojekten geleistet.
Steigende Konkurrenz für Dienstleistungsunternehmen im Bereich Elektrotechnik-Planung erfordert kürzere Projekt-Durchlaufzeiten sowie einen hohen Qualitätsstandard der Dokumentation. Darüber hinaus steigt die Anzahl an Engineering-Tools, was dazu führt, dass hoher Ressourcenaufwand sowie plattformspezifische Fehlerbehebung notwendig ist. Zusätzlich ist die Nachverfolgung von Basisdaten-Änderungen ein wichtiger Umstand, um schnelle Reaktion im Planungsprozess zu garantieren. Das Ziel dieser Masterarbeit ist, Pläne für verschiedene Engineering-Umgebungen unter Zuhilfenahme einer abstrakten Herangehensweise zu generieren, um plattform-spezifische Arbeitsschritte zu minimieren. Die Durchführung basiert auf dem modellgetriebenen Entwicklungsansatz. Dazu wird der aktuelle Planungsprozess untersucht und die darin enthaltenen Dokumente identifiziert. Auf Basis derer wird ein neuer, modellgetriebener Planungsprozess entwickelt, mit einem plattform-unabhängigen Modell als Hauptbestandteil. Die Prozessqualität wird anhand des Erfüllungsgrades der Anforderungen festgelegt. Mit dem ersten Testprojekt, das im Zuge dieser Arbeit erstellt wird, lässt sich das Potenzial zur Reduzierung von Entwicklungsaufwand sowie Projekt-Durchlaufzeiten bereits erkennen. Um diesen modellgetriebenen Planungsprozess effizient anwenden zu können, müssen jedoch Großprojekte damit umgesetzt werden. In der aktuellen Situation ist dieser Prozess nicht anwendbar, da keine Projekte dieser Größenordnung im Unternehmen geplant sind. Jedoch kann der Prozess als Leitfaden für die Planung elektrotechnischer Anlagen dienen.
Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit dem Requirements-Management bei mechatronischen Produktentwicklungen der Firma Anton Paar GmbH. Ziel dieser Arbeit ist es eine Möglichkeit zu finden, wie Requirements-Management bei einer Produktentwicklung in der Firma Anton Paar GmbH eingesetzt werden kann und die Definition, der dafür benötigten Werkzeuge und Diagramme festzulegen. Die theoretische Grundlage für eine strukturierte Anforderungsermittlung respektive -verwaltung ergibt sich aus den Themengebieten Systems Engineering, Requirements-Engineering und Requirements-Management. Des Weiteren sind die dazugehörigen Methoden, Modelle, Diagramme bis hin zum klassischen V-Modell Thema dieser Arbeit. Nach einer Erhebung des Ist-Standes des aktuellen Produktentwicklungsprozesses in Bezug auf das Requirements-Management wurde ein Requirements-Management-Leitfaden inklusive eines Requirements V-Modells entwickelt, welches über den ganzen Prozess hinweg eine Einteilung und Hierarchie aller benötigten Anforderungen samt dem Testaufwand abbildet. Nach diesem Modell sind in einem laufenden Entwicklungsprojekt unter Zuhilfenahme von Softwareprogrammen, Modelle und Diagramme erstellt und Anforderungen ermittelt worden. Der Einsatz des Leitfadens im Praxisbeispiel zeigt auf, wie das Requirements-Management in einer mechatronischen Produktentwicklung der Firma Anton Paar GmbH implementiert werden kann. Schlussendlich erfolgt eine wirtschaftliche Gegenüberstellung der zusätzlich anfallenden Kosten beim Einsatz des Leitfadens mit den Kosten des Aufwands bei einer nötigen Neukonstruktion im Falle einer übersehenen Anforderung.
Logistics
(2017)
Der Ansatz „Zero Defect Warehouse“ gilt in der Intralogistik als eine der zukunftsträchtigsten Möglichkeiten die Produktivität in Anlagen des Kunden zu steigern. Hauptaugenmerk liegt dabei darauf den Materialfluss und die Materialhandhabung transparent, sicher, schneller und fehlerfrei zu gestalten. Eine Maßnahme um diesem Ziel einen Schritt näher zu kommen ist es, die Position von Personen, Hilfsmitteln und Waren jederzeit feststellen und auf Änderungen reagieren zu können.
Ziel dieser Masterarbeit, die für das Unternehmen KNAPP AG geschrieben wird, ist es eine geeignete Technologie zur Ermittlung der Positionen auszuwählen. Dabei werden die Anwendungen für den Einsatz erhoben und bewertet. Des Weiteren werden die Anforderungen an das System ausgearbeitet und um anschließend in die Auswahl der endgültigen Lösung einfließen zu können.
Das Endergebnis der Arbeit ist die Auswahl ein System eines ausgewählten Anbieters, das sowohl den Anforderungen als auch den möglichen Einsatzgebieten in den Lagern der KNAPP AG entspricht. Nach weiteren Tests und Versuchen kann eine Standardlösung für den Einsatz in der Produktlandschaft der KNAPP AG abgeleitet werden.
Literature finds that, despite the various benefits cited, formal processes for the design of services are not often used in manufacturing companies. This finding leads to the research question about the interaction of employees with service design processes, and how this relates to the other struggles faced by those employees in service innovation. A literature review and case study were performed in order to answer the research question. The literature review gave a theoretical background of the topic at hand and provided a basis for the case study analysis. A survey was developed with a mix of single choice, multiple choice, and open questions. Answers from 13 respondents representing nine companies were analyzed. It was found that the usage of service design methods, frameworks, or processes have benefits and help to solve challenges in service innovation. Respondents in the case study have generally positive views of service design methods, frameworks, or processes, and, although their usage is sporadic, respondents do not see the lack of methods, frameworks, or processes in service design to be a top challenge for accomplishing service innovation. While this case study has a small sample size and is limited in scope to manufacturing companies with a presence in the Styrian market, it can open the door to future research into the use of methods, frameworks, or processes in service design and their role in solving challenges faced by manufacturing companies transitioning into the service market.
Nutzenpotenzial von modellbasiertem Systems Engineering in der industriellen Produktentwicklung
(2019)
Die Entwicklung von cybertronischen Produkten hat in den letzten Jahren und Jahrzehnten enorme Fortschritte gemacht. Die Anteile an Software und die Vernetzung der Komponenten und Produkte hat stetig zugenommen und wird in Zukunft noch weiter zunehmen. Technologien wie Internet of Things oder auch künstliche Intelligenz werden verstärkt Einzug in die Produktentwicklung halten und die Komplexität und Vernetzung werden stetig zunehmen. Modell-Based Systems Engineering könnte ein Ansatz sein, um diese Herausforderungen anzugehen und zu meistern. Wenn sich eine Firma dazu entscheidet, Model-Based Systems Engineering einzuführen, dann muss die Einführung gut geplant und koordiniert sein. Das Aufzeigen des Nutzenpotenzials ist ein wesentlicher Faktor, damit das Management überzeugt werden kann und somit die Einführungsinitiative unterstützt. Es stellt sich die Frage, ob bei der Einführung und der Anwendung von Model-Based Systems Engineering der Nutzen sichtbar gemacht werden kann. Der Literaturreview zeigt, dass dieser Nutzen in unterschiedlichen Bereichen wie Zusammenarbeit unter den Mitarbeitern und Mitarbeiterinnen, im Entwicklungsprozess oder durch eine erfolgreiche Produkteinführung sichtbar gemacht werden kann, aber eine genaue Messung nicht einfach erreichbar ist. Basierend auf den theoretischen Erkenntnissen wird ein erstes Nutzenmodell erstellt, welches die Basis für die empirischen Untersuchungen legt. Mittels der Durchführung eines World Cafés werden Erkenntnisse bezogen auf den Nutzen von modellbasiertem Systems Engineering und Hindernisse bei der Einführung gewonnen. Interviews mit Experten und Expertinnen haben diese Einsichten weiter detailliert. Es werden Zusammenhänge zwischen dem Bedarf an Systems Engineering, den Voraussetzungen für eine Einführung, den Widerständen bei der Umsetzung und dem sichtbaren Nutzen abgeleitet und dargestellt. Das Ergebnis dieser Arbeit ist ein Nutzenmodell von modellbasiertem Systems Engineering im Kontext der Einführung in einem Industrieunternehmen. Abgeleitet vom Nutzenmodell wurden Hypothesen aufgestellt und konkrete Handlungsempfehlungen für die Praxis formuliert.
Die Auftragsabwicklung stellt den Kernprozess der Schuster Ges.m.b.H. dar und nimmt somit einen wichtigen Bestandteil in der Prozesslandschaft ein. Die effiziente Gestaltung dieses geschäftskritischen Prozesses ist entscheidend für die Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens, da sich unnötig aufwändige Verwaltungsprozesse schnell zu einem Kostenfaktor entwickeln können. Aus diesem Grund muss der über die Jahre gewachsene Prozess in Frage gestellt und auf eine Optimierung durch die Unterstützung von Informationstechnik überprüft werden. Obwohl ein vielfältiges Angebot im Bereich der Digitalisierung existiert, werden Ansatzpunkte im Unternehmen nicht erkannt und der zu erwartende Nutzen kann nicht abgeschätzt werden. Übergeordnetes Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist es, der Schuster Ges.m.b.H. aufzuzeigen, welche Nutzenpotenziale durch eine Digitalisierung der Auftragsabwicklung erreicht werden können. Diese Zielsetzung bedingt, dass ein auf den Kooperationspartner zugeschnittenes Digitalisierungskonzept entwickelt wird, welches an den Schwachstellen der derzeitigen Auftragsabwicklung ansetzt und diese durch geeignete Technologien zu überwinden versucht. Das notwendige Vorgehen zur Erreichung dieser Zielsetzung gliedert sich in eine Erhebung des gegenwärtigen Prozessablaufes durch Mitarbeiterinterviews und eine anschließende Analyse. Die Ursachen-Wirkung-Untersuchung führt zum Ergebnis, dass alle identifizierten Schwachstellen zur langen Durchlaufzeit der Leistungsverrechnung beitragen, weshalb dieser Teilprozess einer Detailanalyse unterzogen wird. Jene wird anhand einer Durchlaufzeitanalyse auf Basis von Arbeitsberichten sowie einer Wertschöpfungsanalyse vorgenommen – mit dem Resultat, dass über 75% der Tätigkeiten aus Kundenperspektive keinen Anteil an der Wertschöpfung besitzen. In der Sollkonzeption wird unter Einbeziehung der in einem Workshop erarbeiteten Anforderungen ein Lösungskonzept in Form eines Softwaresystems mit Funktionen aus dem Workflow- und Dokumentenmanagement erarbeitet. Durch den Einsatz des Systems wird eine bessere Informationsversorgung im Unternehmen erreicht, die Transparenz erhöht und Kosten eingespart. Die Kosteneinsparungen sind als gesparte Zeiteinheiten zu verstehen, da die Durchlaufzeit durch die Automatisierung der manuellen, nicht wertschöpfenden Prozessschritte um mehr als 90% verkürzt werden kann. Die Abwägung von Aufwand und erschließbarem Potenzial erfolgt anschließend durch eine dynamische Investitionsrechnung und ergibt einen positiven Kapitalwert in Höhe von ca. € 6.100,- sowie eine dynamische Amortisationsdauer von knapp über vier Jahren. Diese Ergebnisse geben begründet Anlass, die Einführung einer digitalisierten Auftragsabwicklung in Erwägung zu ziehen.
Die vorliegende wissenschaftliche Arbeit beschäftigt sich mit der Umsetzbarkeit der derzeitigen Entwicklung von Produktionsanlagen im Kontext von Industrie 4.0 und der einhergehenden Digitalisierung der Maschinen. Es wird ein Bezug zu den Produktionsanlagen der Firma Rosendahl Nextrom GmbH gezogen, um mögliche Use-Cases für die spezifische Branche, in der sich Rosendahl Nextrom bewegt, zu ermitteln. Der theoretische Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der grundlegenden Idee von Industrie 4.0 und warum die wertschöpfende Industrie Bedarf an Veränderung hat. Desweiteren wird auf technologische Weiterentwicklungen in der Automatisierungstechnik eingegangen, welche einen erheblichen Einfluss auf die Produktionsanlagen von morgen haben werden. Dabei werden sowohl Kommunikationsstandards und Sicherheitskonzepte, als auch cloudbasierte Datenerfassung betrachtet. Aufgrund der Anwendungsgebiete der cloudbasierten Datenerfassung wurde im praktischen Teil der Extruder, eine Anlage zur Verflüssigung von Kunststoffgranulat, so erweitert, dass diese mittels standardisierter Kommunikation Messdaten an einen Cloudspeicher übermittelt. Hierbei wurde sehr großer Wert auf Datensicherheit und einfache Implementierung der Kommunikation gelegt. Die Erkenntnis durch das theoretische Wissen und die praktische Anwendung eines Industrie 4.0 Projektes mündete in ein Anwendungsszenarium für Rosendahl Nextrom. Die digitale Anbindung und Speicherung der Messdaten ermöglicht viele verschiedene Auswertungsmöglichkeiten. Durch die Analyse mittels Machine Learning Algorithmen sollen Verschleißerscheinungen der Maschine frühzeitig erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.
