Diese Masterarbeit untersucht die Optimierung interner Transportwege sowie die Verbesserung der Prozesstransparenz durch den Einsatz von Radio-Frequency-Identification-(RFID)-Technologie am Beispiel der Springer Maschinenfabrik GmbH. Das Projekt wurde durch die Einführung einer neuen Laserschneidanlageangestoßen, welche den Materialfluss des Unternehmens grundlegend veränderte und eine umfassende Neugestaltung der Lagerlogistik erforderte. Ziel dieser Arbeit ist es, bestehende Transportprozesse zu analysieren, Ineffizienzen zu identifizieren und praxisnahe Maßnahmen zur Steigerung der Gesamteffizienz zu entwickeln. Auf Basis detaillierter Datenerhebungen, Transportprotokolle und Prozessanalysen wurde ein neues Lagerlayout nach einem Vier-Zonen-Konzept entworfen. Diese Struktur ermöglicht eine klare Trennung zwischen Wareneingang, Lagerung, Kommissionierung und Bereitstellung, was zu kürzeren Transportwegen, reduzierten Suchzeiten und einer erhöhten Prozesssicherheit führt. Ein weiterer zentraler Bestandteil der Arbeit ist die konzeptionelle Entwicklung einer RFID-basierten Lösung für die automatisierte Erfassung und digitale Dokumentation von Materialbewegungen. Durch die Integration dieser Technologie entsteht durchgängige Transparenz, welche zukünftige Automatisierungsschritte und eine zuverlässige Bestandsführung ermöglicht. Die Ergebnisse zeigen, dass sich durch eine Kombination aus organisatorischen, strukturellen und technologischen Maßnahmen erhebliche Effizienzsteigerungen realisieren lassen – ohne zusätzlichen Personalbedarf. Die Arbeit schließt mit praxisorientierten Empfehlungen für die operative Umsetzung und schafft eine Grundlage für die schrittweise Digitalisierung der innerbetrieblichen Logistik hin zu einer vernetzten, datengetriebenen Produktionsumgebung.

The importance of alternative fuel concepts is increasing due to environmental and emission regulations. Zero emissions mobility as major purchase intention gives Proton Exchange Membrane fuel cells concepts a significant influence in future vehicle market. The higher demand for PEM-Fuel-Cells necessitates a transformation from small series manufacturing processes to large series producing processes. Especially the unique requisition for proper material and cleanness can significantly influence the lifetime of PEM-Fuel-Cells. The aim of this master’s thesis is to conduct a feasibility study of a serial cleaning process for PEM-Fuel- Cell systems. For this purpose, cleanness requirements are investigated, the state-of-the-art assembling is analysed and then compared with already existing cleaning processes definitions. The conclusions are defined, monitorable and executable cleanness regulations for fuel cell applications. The result of this master’s thesis is a guideline to include a fuel cell cleaning process into a mass assembling process. The investigated allowable ambient conditions and cleanness regulations allow customers the ability to arrange an assembly line to ensure a required durability of fuel cell systems.

In der global tätigen Unternehmensgruppe SSI Schäfer stellt der Standort Graz das Kompetenzzentrum im Bereich der Kleinfördertechnikanlagen dar. Die essenziellen Aufgaben der MitarbeiterInnen aus den Planungsbereichen besteht in der Auslegung von Logistiksystemen, im Hinblick auf Materialfluss und Durchsatz. Derzeit obliegen diese Auslegungen nur erfahrenen MitarbeiterInnen, da viel Fachwissen erforderlich ist. Gerade im vielfältigen Bereich der Informationslogistik zeigte sich im Unternehmen eine Vernachlässigung. Prozesse, die sich auf die Steuerung dieser Informationsverarbeitung beziehen, wie Materialfluss- und Durchsatzberechnungen, waren nicht vorhanden. Dabei sind gerade diese praktischen Anwendungen bei enger Zusammenarbeit zwischen Unternehmen und auch innerhalb eines Unternehmens für die MitarbeiterInnen sehr wichtig. Es muss sichergestellt werden, dass projektspezifisch die richtigen Informationen zur Verfügung gestellt werden und somit ein unnötiger Informationsfluss vermieden wird. Alle Projektbeteiligten sollen diese Informationen erhalten, welche für die Auslegung der idealen Fördertechnikkomponenten erforderlich sind, um diese im weiteren Verlauf richtig verarbeiten und interpretieren zu können. Ziel dieser Masterarbeit ist die Entwicklung und Implementierung eines Grenzdurchsatzberechnungstools, mit dem alle MitarbeiterInnen, unabhängig von deren Erfahrungsstand Logistiksysteme auslegen können. Für die Erreichung dieses Ziels, wurden zu Beginn die Abhängigkeiten der unterschiedlichen Fördererelemente in Bezug auf deren Einflussfaktoren und empirisch ermittelten Parametern untersucht. Danach wurden mittels mathematischer Berechnungen die jeweiligen Takt- und Zykluszeiten errechnet, um daraus in weiterer Folge die technischen Durchsätze ableiten zu können. Diese wurden im Anschluss an die Berechnungen in ein XML-Modul übertragen, welches in das vektororientierte Zeichenprogramm AutoCAD Architecture eingebunden wurde. Das Ergebnis der Arbeit ist ein, in AutoCAD visualisiertes, performance-calculation-tool (PEC), welches über einen automatischen Updateprozess global auf allen Planungs-Workstations der Fa. SSI Schäfer zur Verfügung gestellt wird. In der praktischen Anwendung bringt dies für das Unternehmen einige Vorteile mit sich. Zum einen trägt es wesentlich zur Steigerung der Planungssicherheit bei, da hier Erfahrungswerte kompakt und automatisch in die Berechnungen integriert werden. Zum anderen erhöht dieses Tool wesentlich die Schnelligkeit in den Verarbeitungsprozessen, was bei den MitarbeiterInnen Ressourcen für andere wichtige Aufgaben im Projekt schafft.

Die vorliegende Arbeit gibt einen Einblick in die Programmierung fahrerloser Transportsysteme mithilfe des Robot Operating Systems. Das ursprünglich für Forschungszwecke erstellte System wurde weiterentwickelt, um den hohen Anforderungen der Industrie gerecht zu werden. Eine für die Zukunft relevante Eigenschaft, um fahrerlose Transportsysteme effizient einzusetzen, ist die Echtzeitfähigkeit. In dieser Arbeit wird die Echtzeitfähigkeit von ROS 1 sowie von ROS 2 untersucht. Zu diesem Zweck werden im einleitenden theoretischen Teil die Grundlagen zu diesem Fachgebiet geklärt. Hierzu werden die Themen Robot Operating System, Echtzeitfähigkeit sowie Informationen zu den verwendeten Komponenten bearbeitet. Im praktischen Teil der Arbeit wurde zu Beginn der Testaufbau erarbeitet, gefolgt von der Programmierung der Latenzzeitmessungen. Um Rückschlüsse auf die Echtzeitfähigkeit des Systems zu ziehen, wurden die Messungen hinsichtlich der Eigenschaften Rechtzeitigkeit, Zuverlässigkeit sowie Gleichzeitigkeit durchgeführt. Das Robot Operating System 2 bietet eine Vielzahl an Konfigurationsmöglichkeiten, die die Echtzeitfähigkeit beeinflussen können. Um eine gewichtige Aussage tätigen zu können, wurden neben ROS 1 sechs Varianten von ROS 2 untersucht. Abschließend werden die Messungen analysiert und auf Basis dessen wird eine Aussage zur Echtzeitfähigkeit des Robot Operating Systems getroffen.

Die vorliegende Masterarbeit wurde in Zusammenarbeit mit der HyCentA Research GmbH durchgeführt, wobei der Schwerpunkt auf der Charakterisierung und Modellierung eines Fluxgate-Stromsensors liegt. Zur vollständigen Charakterisierung des Stromsensors muss das dynamische Verhalten analysiert werden und dies setzt wiederum eine präzise Referenzstrommessung voraus. Im theoretischen Teil der Arbeit werden mehrere Strommessmethoden betrachtet, um infolgedessen eine geeignete Messtechnik als Referenzstrommesstechnik zu identifizieren. Überdies werden die Herausforderungen bei Wechselstrommessungen erläutert und näher auf mögliche Messfehlerarten eingegangen. Folglich wird im praktischen Teil ein Messsystem konzipiert und realisiert, mit dem die Messungen mitsamt definierten Parametern durchgeführt werden. Anschließend werden die gewonnenen Messergebnisse mit einem eigens entwickelten Skript zur Datenverarbeitung ausgewertet und analysiert. Dabei wird untersucht, welche Rückschlüsse auf das Wechselstromverhalten bei veränderlichen Frequenzen gezogen werden können und insbesondere, ob eine Extrapolation der Ergebnisse auf den gesamten Messbereich des Stromsensors sinnvoll ist. Zum Abschluss werden auf Basis der ausgewerteten Messdaten Kalibrierpolynome zur Korrektur der Messergebnisse erstellt, die bei weiteren Strommessungen im realen Feldeinsatz anwendbar sind. Auf diese Weise werden die Messabweichungen des Fluxgate-Stromsensors reduziert und der Stromsensor kann für Forschungs- und Entwicklungsaufgaben eingesetzt werden.

In der industriellen Produktion stehen Unternehmen vor der Aufgabe, sowohl neue als auch bestehende Anlagen nachhaltig und effizient zu gestalten. Klassische Engineering-Ansätze sind oft hardwaregetrieben und berücksichtigen Nachhaltigkeit erst spät, was zu hohen Kosten und langen Entwicklungszeiten führt. Diese Arbeit entwickelt eine nachhaltige Engineering-Strategie basierend auf Sequence Logic Modelling (Selmo). Im Fokus steht der P-T-F-Ansatz (Prozess, Technologie, Funktion), der bereits im Pre-Engineering alle Anforderungen klar definiert und blinde Flecken vermeidet. Diese Methodik wurde in zwei Szenarien angewendet. Beim Retrofit einer bestehenden Fischertechnik-Fertigungslinie und bei der Betrachtung einer Neuanlage. Im Retrofit konnten durch gezielte Nachrüstung die Prozessqualität und Verfügbarkeit deutlich verbessert werden. Bei der Neuanlage zeigte sich, dass frühe Prozessdefinitionen Zeit und Kosten sparen. Zwei reale Fallstudien bestätigen den Erfolg. Das Retrofit-Projekt der VELOX Werk GmbH führte zu einer 25 % höheren Produktionsleistung und seit fünf Jahren zu keinem einzigen Eingriff in die Software. Die Neuanlage eines führenden Getränkeherstellers wurde bereits in der Engineering-Phase durch die Anwendung der Strategie optimiert. Ergänzend werden ESG- und CSRD-Richtlinien betrachtet. Die durchgängige Prozessmodellierung erhöht die Energieeffizienz und schafft eine transparente Datengrundlage. Künftig könnte Künstliche Intelligenz dabei helfen, Prozessmodelle automatisch zu erstellen und weiterzuentwickeln. Die Ergebnisse zeigen, dass durch eine konsequente Prozessmodellierung und den gezielten Einsatz moderner Steuerungstechnik nachhaltige, effiziente und wirtschaftlich vorteilhafte Produktionsprozesse geschaffen werden können. Die entwickelte Engineering-Strategie ermöglicht es Unternehmen, Kosten zu reduzieren, den Maschinenbetrieb zu optimieren und gleichzeitig regulatorische Anforderungen an Nachhaltigkeit und Effizienz zu erfüllen.

Diese Masterarbeit behandelt die Entwicklung und Herstellung eines innovativen Rollenrodels mit variabler Fahrwerksgeometrie, Carbonkufen und selbst gefertigten Carbonhörnern für den Einsatz im Rennsport. Ziel ist es, das bestehende Marktmonopol durch ein technisch und wirtschaftlich konkurrenzfähiges Produkt zu durchbrechen. Im Mittelpunkt stehen moderne Fertigungsmethoden, insbesondere der 3D-Druck mit wasserlöslichem Kern in Kombination mit der manuellen Laminierung von Carbongewebe. Auf Basis einer umfassenden Marktanalyse wurde ein modulares Rodelkonzept entwickelt, das durch geringes Gewicht, variable Sturzverstellung und eine für die Kleinserienfertigung geeignete Konstruktion überzeugt. Die Auslegung erfolgte mittels Finite-Elemente-Analysen; die Bauteilfestigkeit wurde durch mechanische Versuche experimentell validiert. Trotz der Verwendung hochwertiger Materialien zeigt die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung, dass eine kosteneffiziente Produktion im Start-up-Umfeld möglich ist. Das entwickelte Verfahren zur Herstellung komplexer Carbonbauteile bietet über den Sportgerätebau hinaus Potenzial und demonstriert eindrucksvoll die Chancen interdisziplinärer Entwicklung im Leichtbau.

Die Nachfrage nach erneuerbaren Energien wächst stetig in den letzten Jahren. Es herrscht ein regelrechter weiterhin andauernder Boom in Bezug auf Stromerzeugung für den eigenen Haushalt, beispielsweise in Form von Photovoltaikanlagen zur Eigenstromerzeugung. Diese sind jedoch anfällig für Verschattung und nur bei Sonnenschein tagsüber wirksam und produzieren bei Abschirmung der Sonneneinstrahlung - sei es durch Schatten von Bäumen, durch Schnee im Winter oder durch starke Bewölkung - nur noch einen Bruchteil ihrer Nennleistung. Um diese Umstände puffern zu können kommt in vielen Fällen nur ein kostenintensiver Stromspeicher in Frage. Je nach Aufstellungsort sind PV-Systeme auch aufgrund der Ausrichtungsmöglichkeiten unter Umständen nicht sehr effektiv einsetzbar, weshalb Kleinwindkraftanlagen zur Eigenstromerzeugung für den Haushalt eine mögliche Alternative beziehungsweise sinnvolle Ergänzung darstellen können. Ziel dieser Masterarbeit ist es, zu beurteilen wie sinnvoll der Einsatz von Kleinwindkraftanlagen (KWKA) zur Stromerzeugung im privaten Bereich beziehungsweise an spezifischen Standorten ist. Im Zuge dieser Arbeit werden die für Kleinwindkraftanlagen in Österreich gültigen gesetzlichen Vorgaben beziehungsweise Normen beleuchtet und zusammengefasst. Im Zuge dessen, werden die Vorschriften für Kleinwindkraftanlagen mit den Vorschriften zur Errichtung von beispielsweise PV-Anlagen oder Balkonkraftwerken verglichen und die Unterschiede ausgearbeitet. Weiters werden die unterschiedlichen Bauformen von Windkraftanlagen erläutert und anhand ihrer spezifischen physikalischen Eigenschaften und Geometrie für den Einsatz im Kleinwindkraftbereich bewertet. Die wohl bekannteste und häufigste Bauform von KWKA ist die Horizontalachswindturbine (HAWT). Diese Bauform wird vor allem bei Großwindkraftanlagen genutzt und ist daher die wohl bekannteste Bauform für Windkraftanlagen. Im Gegensatz dazu kommen für kleine Windkraftanlagen für den Privatgebrauch jedoch vertikale Bauformen (VAWT) ebenfalls in Frage, da diese zum einen optisch für viele Menschen ansprechender sind und zum anderen den Vorteil bieten, dass diese KWKA-Bauform den Wind von jeder beliebigen Richtung aufnehmen können und somit keine Windnachführung notwendig ist. Im praktischen Teil dieser Masterarbeit wird ein Konzept für ein Kleinwindkraftanlagenmodell erarbeitet, welches mit einem 3D-Modellierungsprogramm für die Herstellung mittels 3D-Druck konstruiert wird. Im Zuge dessen wird für dieses wird ein Konzept für einen Messaufbau ausgearbeitet. Zusätzlich wird ein Messaufbau realisiert, der es ermöglicht über langfristige Zeiträume Wetterdaten wie Windgeschwindigkeit, Temperatur, Luftfeuchte und Luftdruck zu messen und somit festzustellen, ob der Standort für die Installation einer Kleinwindkraftanlage geeignet ist. Für dieses Modell werden im weiteren Verlauf Möglichkeiten zur Messung von Werten wie Spannung, Strom und Drehzahl evaluiert, die es ermöglichen, die Effizienz der KWKA-Varianten zu bewerten. Hierfür wird das Modell so konstruiert, dass der Rotor mit unterschiedlichen Anordnungen der Rotorblätter beziehungsweise ein austauschbarer Rotor genutzt werden kann. Weiters wird zur Veranschaulichung der Unterschiede von Horizontalachs- und Vertikalachs-Windkraftanlagen von beiden Typen je ein 3D-Modell erstellt.

Um am Markt erfolgreich zu bleiben, müssen Unternehmen ihren Kunden und Kundinnen individuelle Produkte anbieten. Dies geht soweit, dass mittels Konfiguratoren Produkte eigens gestaltet werden können. Bei einer hohen Anzahl von verschiedenen Produktvarianten und Kleinstlosgrößen ist es für Unternehmen herausfordernd weiterhin wirtschaftlich zu produzieren. In dieser Arbeit wird untersucht, wie mittels einer Roboterzelle und deren Anbindung an ein Produktionsplanungssystem die Fertigung für Kleinstlosgrößen automatisiert werden kann. Das Ziel ist über eine Schnittstelle automatisiert Produktionsdaten vom Produktionsplanungssystem an eine Roboterzelle zu übertragen. Die Generierung der benötigten Produktionsdaten wird hierfür ebenfalls erarbeitet. Die Minimierung der Produktionskosten und Durchlaufzeit für Kleinstlosgroßen bei einer hohen Anzahl an Produktvarianten ist erwünscht. Der gesamte Prozess von der Konfiguration einer Produktvariante bis zu deren Assemblierung wird analysiert. Auf Basis dieser Analyse wird ein Soll-Prozess für die Automatisierung der Fertigung spezifiziert. Die Integration von drei Systemen durch den Aufbau von zwei automatisierten Schnittstellen und Anpassungen im Enterprise Resource Planning (ERP) System ermöglicht die Umsetzung des Soll-Prozesses. Die Anpassungen im ERP-System ermöglichen eine flexible Gestaltung der zu übertragenden Produktionsdaten. Die Daten können individuell für verschiedenste Produkte generiert werden. Abhängig von den Anforderungen sind die Schnittstellen mittels Webservice und einer dateibasierten Datenübertragung aufgebaut. Das Resultat der Arbeit ist die bereits in einer Testphase laufende automatisierte Assemblierung von Kleinstlosgrößen. Produktionsdaten werden automatisiert vom ERP-System generiert und an eine Roboterzelle übertragen. Ein Prozess der flexiblen automatisierten Produktion wird eingesetzt um Kosten und wertvolle Produktionszeit einzusparen.

The goal of this thesis is to find a process that enables Agile development for projects involving hardware and software. This process is then verified in the course of a project to evaluate the impact on product development. The aim is to find a way for product development to work in an Agile setup to make use of the advantages that come with Agile project planning and execution. The established methodologies such as Scrum and Kanban focus solely on software development and therefore do not work for development of hardware components without major adjustments in the framework. The process that is set up shall take incentive by existing frameworks but shall also work for both hardware and software devel-opment at the same time. The process is constructed by using an already established framework for software development and aimed at including hardware in iterations. As issues occur in setup of the process, adjustments are to be made until both hardware and software were aligned again. The verification of the method is carried out in the development of a new product for the Atomic Force Microscope “Tosca 400” of Anton Paar. This product includes the disciplines of Mechanics, Electronics, FPGA, Firmware and Software and is therefore qualified to verify the process. Releases in iterations shall guarantee high quality standards at the final release and enable the customer representative to request new or altered features during the project in order to make the product competitive. The new process is able to achieve several positive effects. The project planning efforts are lowered while the estimation accuracy in both effort and release dates are significantly higher. The customer representative is included into the process from the beginning which resulted in alignment of the product vision in an early state. This new process must be further verified in a bigger project to ensure that process also works in different scales. Flexibility in management levels can pave the way for future implementations and must adjust to a new set of deliverables in reviews.