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.

Das Wachstum des Onlinehandels setzt den stationären Handel zunehmend unter Druck. Um das Einkaufen in Geschäften für Kunden attraktiver zu gestalten und die Effizienz zu steigern setzten Händler vermehrt auf den Gebrauch von Technik. Dieser Wandel schafft auch Möglichkeiten für den Einsatz von Technologien aus dem Bereich der Intralogistik. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Identifizierung konkreter Anwendungsmöglichkeiten der Technologien im stationären Handel. Dazu werden Geschäfte unterschiedlicher Branchen hinsichtlich der Funktionen deren Flächen, sowie den Eigenschaften von Produkten untersucht. Im darauffolgenden Schritt erfolgt die Analyse ausgewählter Technik bezüglich der Anforderungen des Handels. Über eine Nutzwertanalyse erfolgt danach die Auswertung von Anforderungen und Fähigkeiten. Durch die Gegenüberstellung lässt sich an den Kreuzungspunkten erkennen, welche Technologie die jeweiligen Anforderungen zu einem hohen Grad erfüllen. Diese bilden die Use Cases und entsprechen dem Ergebnis der vorliegenden Arbeit. Beschrieben werden sie durch die Eignung der Technologie für die Kombination aus Flächen- und Produkteigenschaften. Zusätzlich dazu werden Handlungsempfehlungen für den effizienten Einsatz der Technik in Bezug auf die möglichen Leistungskennzahlen gegeben.

Der Zweck dieser Masterarbeit ist mit Hilfe vorhandener Messdaten technische Gebrechen vorhersehen oder sogar verhindern zu können. Für die praktische Anwendung wurde die Kraftstoffkonditionierungseinheit des Unternehmens AVL ausgewählt. Hierbei werden mehrere Kraftstoffkonditionierungseinheiten desselben Typs von verschiedenen Prüfständen überwacht, um schneller an mehr ausschlagkräftige Daten zu kommen. Diese Einheiten dienen dazu, den Kraftstoff mit gewünschtem Druck und Temperatur zum Motor zu fördern. Um diese gewünschten Sollwerte erreichen zu können, benötigt dieses Gerät viele Messsensoren, deren Messdaten in drei Minutentakt in ein Dokument übertragen werden, um diese für die weitere Analyse und Überwachung verwenden zu können. Zusätzlich werden diese Daten verwendet um eine Augmented Reality Brille mit den notwendigen Daten auszustatten, um Wartungen mit Anleitung und Simulation darstellen zu können. Der Hauptzweck dieser Masterarbeit besteht darin, die häufigsten Ausfallsituationen festzustellen, deren Gründe herauszufinden und mit Hilfe der Messdaten diese zu erkennen. Wenn diese Analyse abgeschlossen ist, werden die Messdaten über eine Plattform überwacht und bei erneuter Erkennung dieser Abweichung wird automatisch eine Wartung eingeplant, um diesen Ausfall zu verhindern. Eine solche Systemüberwachungssoftware, die direkt mit dem Service Techniker zusammenarbeitet ist eines der Themen der Industrie 4.0.

Die vorliegende Masterarbeit stellt ein integriertes Vertriebstool für das Unternehmen Fb Industry Automation vor, das speziell auf Lagerautomatisierungsanforderungen zugeschnitten ist und ein vorhandenes System ersetzt. Fb Industry Automation bietet das Fb Kompaktshuttle System für Kleinteile an. Es bedient eine große Anzahl von Kunden, die hauptsächlich im Produktionssektor tätig sind. Beim aktuellen Prozess, der die Berechnung von Budgets und die Erstellung von 3D-Modellen umfasst, handelt es sich um einen manuellen Prozess, der zeitaufwändig, anfällig für Fehler und nur schwer skalierbar ist. Das Ziel dieser Masterarbeit besteht darin, ein benutzerfreundliches und leistungsstarkes Vertriebstool zu entwickeln, mit dem das Fb Kompaktshuttle System automatisiert budgetiert und in 3D modelliert werden kann. Ziel des Tools ist es, den Vertriebsprozess zu beschleunigen und die Genauigkeit der Angebote zu erhöhen. Dazu zählen eine Untersuchung der aktuellen Situation, eine Erläuterung grundlegender Logistikbegriffe und -definitionen sowie eine Vorstellung der Softwareentwicklung und der Technologien, die für die Entwicklung des Tools erforderlich sind. Die Entwicklung und Implementierung des Tools erfolgt auf dieser Basis, während die ERP-Schnittstelle entworfen wird. In dieser Masterarbeit werden jedoch nur bestimmte interne Unternehmensdaten analysiert oder veröffentlicht. Nachdem das Tool entwickelt wurde, wird es in der Praxis getestet, bewertet und es wird internes Feedback im Unternehmen gesammelt.

Der Schwerpunkt dieser Masterarbeit liegt auf der Entwicklung eines Lernmanagementsystems für die Jugend des Landesfeuerwehrverbandes Steiermark. Ziel ist es, eine webbasierte Plattform zu schaffen, welche die Mitglieder der Jugendfeuerwehr während ihrer Lerntätigkeiten unterstützt. Durch den Einsatz moderner Didaktik und der Implementierung einer adäquaten Methodik soll das Lernerlebnis auf dem Niveau des Wissenstests in allen drei Stufen (Bronze, Silber und Gold) verbessert werden. Über die Lernfunktion können die Jugendlichen über jedes internetfähige Endgerät ihr Wissen aneignen. Mit der Wettkampf-Funktion können die Jung-Florianis die erlernten Kenntnisse spielerisch mit ihren Kameraden*innen unter Beweis stellen. Darüber hinaus wird ein eigenes Bewertungstool für die engagierten Ausbilder implementiert, mit dessen Hilfe laufend auf die vorhandenen Lerndefizite der Jugendmitglieder eingegangen werden kann. Zusätzlich musste zum Grundkonzept der Plattform die Datenbank des Landesfeuerwehrverbandes Steiermark eingebunden werden, um eine nicht-passwortgebundene Anmeldung zu realisieren. Das Resultat ist eine lauffähige Lernplattform, welche auf einem lokalen Server integriert wurde und alle essenziellen Themengebiete abdeckt.

Das Konzept, das Video einer Kamera an eine VR-Brille zu übertragen, gewinnt insbesondere im Bereich des Modellbaus zunehmend an Bedeutung, da es eine gute Möglichkeit bietet, die virtuelle und reale Welt miteinander zu verbinden. Bestehende Systeme in diesem Bereich sind jedoch oft dahingehend eingeschränkt, dass sie an die spezifischen Modelle der herstellenden Unternehmen gebunden sind, wodurch sie nicht universell einsetzbar sind. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein universelles System entwickelt, das die Übertragung eines stereoskopischen Live-Videos von einer Kamera an eine VR-Brille ermöglicht. Dabei wird nicht nur das Bild übertragen, sondern die Kamera auch synchron zur Bewegung der VR-Brille gesteuert. Dieser Ansatz zielt darauf ab, dem*der Träger*in ein noch intensiveres Gefühl der Immersion zu vermitteln, indem die visuellen Eindrücke mit den Bewegungen der Brille synchronisiert werden. Die Entwicklung dieses Systems umfasst die Erstellung, das Testen und das Optimieren spezifischer Software für alle Komponenten. Durch das Zusammenführen der Software der einzelnen Komponenten entsteht das finale Gesamtsystem. Der Test des fertigen Gesamtsystems demonstriert, dass sowohl die Bewegungssteuerung als auch die Live-Übertragung möglich ist. Während die Bewegungssynchronisation zwischen der Kamera und der VR-Brille reibungslos funktioniert, gibt es im Bereich der Live-Videoübertragung noch Potenzial für Verbesserung. Trotz dieses kleinen Problems besitzt dieses System Potenzial, um für einige Einsatzzwecke nützlich zu sein.

Diese Masterarbeit befasst sich damit, den Verbrauch von elektrischer Energie, sowie von Wärmeenergie der Produktionsanlagen von Iprona Güssing automatisiert zu erfassen. Um die geplante Einmegawatt Photovoltaikanlage effizienter nutzen zu können und die Lastspitzen bei der Wärmeabnahme zu glätten, werden Lastverschiebungspotentiale aufgezeigt. Im Zentrum steht die automatisierte Datenerfassung, welche alle Daten der Messpunkte in einem zentralen Punkt zur Erstellung von aussagekräftigen Analysen bündelt. Zu Beginn erfolgt ein Überblick über die Prozesse von Iprona Güssing zur Verarbeitung von Holunderbeeren zu Saftkonzentrat. Anschließend folgt ein Einblick in die Theorie der Messgeräte, deren Kommunikationsmöglichkeiten sowie die geeigneten Datenbankmodelle. Die Auswahl der passenden Software wird durch einige erfolgreich implementierte Messungen bestätigt. Diese bietet die Lösung für die bisher ungelösten Probleme an dem Messtechnikbestand. Die erfassten Daten werden zur Gegenüberstellung der Datenbanksysteme in verschiedene Datenbanken abgelegt. Daraufhin folgt die Analyse und Visualisierung der Daten mit einer dafür abgestimmten Software. Die Untersuchungsergebnisse veranschaulichen, das es mit open source Software möglich ist, das Ziel der zentralen Datenerfassung und Auswertung zu verwirklichen. Abschließend werden Lastverschiebungspotentiale in Bezug auf die einzelnen Prozesse erhoben. Die Kälteanlage bietet das größte Potential für Effizienzsteigerungen und Kosteneinsparungen, durch die mögliche Integration eines Eisspeichers sowie die Nutzung von Solarenergie.

Die Anforderungen an moderne Simulationstechniken hinsichtlich ihrer Komplexität, Datentransparenz und intelligenten Vernetzung sowie einer umfassenden Virtualisierung eines zugrundeliegenden Objektes oder Systems haben innerhalb der letzten Jahre über alle Technologiesektoren hinweg deutlich zugenommen. Der Digitale Zwilling ist ein Konzept, welches diesen gestiegenen Anforderungen gerecht wird und zudem positive wirtschaftliche Aspekte, wie der Einsparung von Material und der damit einhergehenden Kostenreduktion, mit sich bringt. Im Zuge dieser Masterarbeit soll eine möglichst präzise Modellierung und anschließende Anwendungserprobung eines Digitalen Zwillings von einem additiven Wärmetauscher realisiert werden. Dies wird durch eine anfängliche Erläuterung der theoretischen Grundlagen eines Digitalen Zwillings, der Wärmeübertragung und der relevanten Modellierungsansätzen erreicht. Die praktische Umsetzung umfasst die Erstellung des Regelungscodes für die speicherprogrammierbare Steuerung sowie die Modellierung des virtuellen Abbilds des Prüfstands. Das realisierte Modell erfüllt die grundlegenden Anforderungen eines Digitalen Zwillings und kann für Test- und Schulungszwecke sinnvoll eingesetzt werden, zeigt jedoch auch die Grenzen der Machbarkeit auf und bietet Optimierungspotenziale hinsichtlich der Stabilität, Präzision sowie der allgemeinen Funktionstiefe der virtuellen Abbildung. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass die Komplexität der Modellparameter bei intensiverer Auseinandersetzung mit dem Konzept des Digitalen Zwillings stark zunimmt und für umfassendere Modellansätze ein erheblicher Mehraufwand erforderlich ist.

Zur Steuerung von Industrieanlagen werden häufig speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) eingesetzt. Die Firma ERST Elektro- und Regeltechnik Steiner GmbH entwickelt Programme für diese Systeme. Da derzeit die gesamte Programmierung per Hand erfolgt, ist dieser Vorgang zeitaufwändig und fehleranfällig. Ziel dieser Masterarbeit ist es, ein Programm zu entwickeln, welches das SPS-Grundprogramm automatisch generiert. Der theoretische Teil dieser Arbeit befasst sich mit den Anforderungen an den Codegenerator und den Möglichkeiten der Realisierung. Hierfür wurden der aktuelle Arbeitsprozess ohne Codegenerator und die Schnittstelle zwischen dem Codegenerator und der SPS-Entwicklungsumgebung Siemens TIA Portal analysiert. Zusätzlich wurden der Softwareentwicklungsprozess und Möglichkeiten, den Codegenerator zu programmieren, genauer erforscht. Basierend auf den Ergebnissen dieser Untersuchungen wurde das Codegenerator-Programm entwickelt und in einem Pilotprojekt erfolgreich eingesetzt. Der Codegenerator generiert das SPS-Grundprogramm einschließlich aller Betriebsmittel des Systems sowie eine Liste aller möglichen Fehlermeldungen. Tests des Codegenerators haben gezeigt, dass der Einsatz dieses Programms zu einer Verringerung von Programmierfehlern und zu einer Einsparung von Arbeitszeit und somit zu einer Kostenersparnis führt. Bei der Analyse des Projektablaufs mit Codegenerator wurden zusätzliches Automatisierungs- und Optimierungspotenzial von anderen Arbeitsschritten gefunden. Der Codegenerator ist einsatzbereit und wird zukünftig in allen Projekten eingesetzt. Ergänzend kann mit den Ergebnissen der Masterarbeit der Programmierprozess noch weiter optimiert werden als ursprünglich angenommen.

Balanced Manufacturing ist ein Werkzeug zur Berechnung der zukünftigen Anlagenauslastung für industrielle Kunden. Die Nachfrage nach Technologien, welche eine Vorhersage über die Anlagenauslastung treffen können, steigt stetig. Die Balanced Manufacturing Technologie kann eine Vorhersage über die Anlagenauslastung treffen und auf dieser Grundlage den optimalen Produktionsplan berechnen. Für diese Berechnung ist es von Bedeutung, alle Ressourcen, welche eine Produktionsanlage benötigt, in einem Automatisierungssystem abzubilden. Das Ziel dieser Masterarbeit ist es, die unterschiedliche Methodiken zur Abbildung aller Ressourcen in der automationX- und MATLAB-Software zu bewerten. Die automationX-Software ist eine Softwarelö-sung für industrielle Automatisierung und MATLAB das Softwaretool für die Lösung mathematischer Funktionen. Im Theorieteil werden die unterschiedlichen Methodiken für die Berechnung der Anlagenauslastung untersucht. Zusätzlich ist die automationX-Software Teil dieser Masterarbeit mit dem Ziel, den besten Weg für die Abbildung der Ressourcen zu finden. Die Analyse der automationX- und MATLAB-Software sowie die Einbindung des Balanced Manufac-turing Tools im automationX-Produktionsmanagement Prozess ist Inhalt des praktischen Teils der Masterarbeit. Da der entscheidende Teil die Abbildung der Ressourcen ist, wird der Fokus auf den Vergleich der beiden Programme gelegt. Es ist auch ein Konzept für die Verwendung der unterschied-lichen automationX-Produktionsmanagement-Module enthalten, um sicher zu gehen, dass eine perfek-te Integration des Balanced Manufacturing Tools möglich ist. Unterschiedliche Vergleiche und Überprüfungen haben bestätigt, dass die automationX-Software die beste Lösung für die Abbildung der Ressourcen einer Produktionsanlage ist, sowie keine zusätzlichen Entwicklungen der automationX-Software für die Abbildungen notwendig sind. Die Integration in den automationX-Produktionsmanagementprozess ist mit einer neuen Schnittstelle zwischen der automationX-Software und den Balanced Manufacturing Tool möglich. Der nächste Schritt wird die Integration der Schnittstelle zwischen der automationX-Software und den Balanced Manufacturing Tool sein. Nach der Schnittstellenintegration wird eine Versuchsanlage in der automationX-Software abgebildet und anschließend wird das Balanced Manufacturing Tool in einem Kundensystem integriert.

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.

In der Vergangenheit war der Allradantrieb meist auf militärische bzw. geländegängige Fahrzeuge beschränkt. Die Fahrzeuge waren in dieser Zeit für den alltäglichen Gebrauch noch nicht nutzbar, da ihr Fahrverhalten z.B. bei Kurvenfahrten schwer kontrollierbar war. Heutzutage gibt es eine Vielzahl an modernen, geregelten Allradsystemen. Bei der Auslegung einer aktuellen Allradregelung muss, aufgrund ihrer Regelungseigenschaften, ein Kompromiss zwischen Genauigkeit und Schnelligkeit gefunden werden. Daher ist das Ziel dieser Arbeit, ein Modell des sekundären Antriebsstrangs zu entwickeln, welches in weiterer Folge für ein zukünftiges Allrad-Regelungskonzept verwendet werden soll. Im theoretischen Teil werden die Unterschiede gängiger Allradsysteme erläutert und verglichen. Des Weiteren wird auf die notwendigen Grundlagen der Fahrdynamik eingegangen. Der praktische Abschnitt beginnt mit der Auswahl eines geeigneten Modellkonzepts. Das Konzept wird mit Bewegungsgleichungen beschrieben, welche danach zur Erstellung des Modells im Simulationsprogramm MATLAB SIMULINK verwendet werden. Die Genauigkeit des Modells wird, nach einigen Iterationen, mittels Validierung auf Basis von bestehenden Fahrzeugsimulationen und realen Fahrzeugmessungen geprüft. Die Ergebnisse der Validierungen zeigen, verglichen mit der im Unternehmen bestehenden, komplexeren Gesamtfahrzeugsimulation, eine ausreichende Genauigkeit des Modells sowie eine Übereinstimmung mit den realen Fahrzeugmessungen. Daher kann es im nächsten Schritt für die Erstellung eines neuen Reglers verwendet werden. Dieses neue Regelungskonzept soll danach in eine Software zur Verwendung im Fahrzeug übergeführt werden.

Die Indizierung von Verbrennungskraftmotoren ist eine der wesentlichen Methoden, um die Weiterentwicklung dieser Maschinen voranzutreiben. Dabei werden die im Verbrennungsraum eines Motors herrschenden Drücke gemessen und vorwiegend auf Basis des Kurbelwellenwinkels ausgewertet. Diese Drücke werden mittels piezoelektrischen Sensoren aufgenommen. Piezoelektrische Sensoren geben sehr geringe elektrische Ladungen bei Druckänderung ab. Diese kleinen elektrischen Ladungsmengen können nicht direkt digitalisiert werden, sondern werden zuvor in ein elektrisches Spannungssignal umgewandelt und verstärkt, um anschließend digitalisiert und ausgewertet zu werden. Diese Aufgabe übernehmen sogenannte Ladungsverstärker. Ein besonderes Anwendungsgebiet in der Indiziertechnik stellt der Einsatz der Messtechnik bei Großmotoren dar, wofür der zu entwickelnde Ladungsverstärker eingesetzt werden soll. Damit sind Motoren gemeint, welche in großen Schiffen oder Gaskraftwerken zur Elektrizitätserzeugung eingesetzt werden. Besondere Bedingungen wie beispielsweise hohe Umgebungstemperaturen und eine sehr kleine Bauform werden über den gesamten Verlauf der Entwicklung eine Rolle spielen. Ein Prinzip bedingtes Problem eines solchen Messsytems von Piezokristall und dazugehörigem Ladungs-verstärker ist die kontinuierliche Offsetdrift des generierten Spannungsausgangssignals, die durch elektrische Ladungsbewegungen über die Isolation des Signalpfades zwischen Piezokristall und Ladungs-Spannungs-Wandler verursacht wird. Um dieses Problem zu beheben, wird ein Kompensationsstrom in den Ladungspfad eingespeist, dessen Stärke von einem Mikrocontroller berechnet wird. Ein weiterer Bestandteil der elektronischen Platine ist die analoge Signaltransformation, die das Ladungssignal in ein Strom- sowie in ein Spannungssignal umwandelt. Ergebnis dieser Arbeit ist ein Schaltplan inklusive Definition der zu verwendenden Komponenten und das Konzept der Firmware, das als Kernelemente die Signalminimumdetektion, den Regelalgorithmus und auch eine Fehlerkorrekturwertberechnung beinhaltet. Damit kann der erste Prototyp gefertigt werden.

In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung eines Konzeptes für ein Servicerobotersystem behandelt, das im Bereich der Rehabilitationstechnik angesiedelt ist. Es soll körperbehinderten Menschen die Nutzung von Automobilen komfortabler ermöglichen, indem es die Aufgabe übernimmt, den Rollstuhl automatisch zu verladen. Der Serviceroboter ist so konzipiert, dass er den Rollstuhl vom Kofferraum eines Fahrzeuges bis vor den Einstiegbereich eines Kraftfahrzeugs transportieren kann. Bei der Auslegung des Konzeptes wird darauf Rücksicht genommen, dass das System für möglichst viele Fahrzeugvarianten eingesetzt werden kann. Des Weiteren ist das Rollstuhlverladesystem so ausgelegt, dass der Einbau in modernen Fahrzeugen mit möglichst geringem Arbeitsaufwand und ohne gravierenden Eingriff in die Fahrzeugstruktur möglich ist. Die Basis des Konzepts stellt die konstruktive Gestaltung des Systems dar. Vor der Umsetzung der Konstruktion wurden die Rahmenbedingungen hinsichtlich der Anforderungen an das Fahrzeug, den Rollstuhl und die Bedienung des Systems definiert. Im nachfolgenden Schritt werden die Belastungen dargestellt, die am Servicerobotersystem auftreten, und auf Basis der erstellten Lastfälle wird die Auslegung der Antriebstechnik durchgeführt. Der Fokus bei der Auswahl der Komponenten der Antriebstechnik ist dabei auf eine möglichst platzsparende Gestaltung der Antriebe gerichtet, damit der Platzbedarf des Systems möglichst gering ist und das System auch für Kleinwagen einsetzbar ist. Diese Arbeit wird für das Ingenieurbüro Manfred Wonisch umgesetzt und dient als Machbarkeitsstudie für eine mögliche Produktentwicklung.

Diese Masterarbeit widmet sich der Konzeptionierung einer Sortierstrecke mit automatischer Befüllung, die Bauteile anhand ihrer Eigenschaften sortiert und in Dosen abfüllt. Zu Beginn wird im Stand der Technikrelevante Methoden erläutert, die den Sortierprozess ermöglichen. Miteinbezogen werden die Möglichkeiten der digitalen Fabrik, insbesondere der virtuellen Inbetriebnahme und verschiedenen Simulationsarten. Die Vorteile dieser Ansätze werden im Hinblick auf eine Optimierung des Entwicklungsprozesses herausgearbeitet. Das Konzept wurde durch ein systematisches Vorgehen entwickelt, bei dem Handhabungsaufgaben Schritt für Schritt gelöst wurden. Als Grundlage diente ein Funktionsplan, der die einzelnen Prozessschritte definierte und strukturierte Teillösungen ermöglichte. Diese Teillösungen werden anhand mehrerer im Theorieteil beschriebener Ansätze ausgewählt. Dabei wird gezielt auf die notwendigen Kriterien der Teillösungen eingegangen, um eine möglichst optimale Umsetzung zu gewährleisten. Die ausgewählten Teillösungen werden schließlich zu einem Gesamtkonzept zusammengeführt. Um die spätere Umsetzbarkeit zu sichern, werden die erarbeiteten Teillösungen anhand einer Risikoanalyse evaluiert. Dies ermöglichte es, potenzielle Schwachstellen frühzeitig zu identifizieren und zu adressieren. Die Simulation des Konzepts wird mithilfe des Mechatronics Concept Designers (MCD)durchgeführt. Diese Simulation trägt dazu bei, Risiken im Entwicklungsprozess zu minimieren und die Funktionalität des Gesamtkonzepts vorab zu überprüfen. Abschließend wird ein Teil des entwickelten Konzepts durch einen Praxisversuch validiert. Dieser Versuch diente nicht nur der Bestätigung der Simulationsergebnisse, sondern reduzierte auch das Risiko für die spätere praktische Umsetzung. Somit stellt die Arbeit einen Beitrag zur Entwicklung effizienter, sicherer und automatisierter Sortiersysteme dar.

Kurze Einführungszeiten neuer Produkte, eine hohe Flexibilität bei Anpassungen, sowie der Freiraum für MitarbeiterInnen in Punkto Handlungs- und Entscheidungsspielraum beschreiben die klassische Werkstattfertigung. Besonders die geringe Anzahl der herzustellenden Stücke unterstreicht diese Form, welche im Assemblierungsbereich der KNAPP AG forciert wird. Im Zuge der kontinuierlichen Verbesserung im Bereich Mechatronics der KNAPP AG erfolgt eine Analyse der potenziellen Assemblierungsabläufe, bei denen die Chance auf eine Kollaboration zwischen Mensch und Roboter besteht. Im ersten Schritt der Arbeit werden die Marktsituation in Bezug auf Robotik, die Grundlagen der Mensch-Roboter-Kollaboration sowie die rechtlichen Aspekte betrachtet und näher beschrieben. Für die Integration einer solchen Anwendung liegt zusätzlich noch der Schwerpunkt auf die sicherheitstechnischen, ethischen und gesellschaftlichen Gesichtspunkte. Nachdem alle Einflussfaktoren ermittelt wurden, wird zusammen mit dem erlangten Wissen seitens der vorher erarbeiteten Theorie das Konzept eines Montagearbeitsplatzes ausgelegt, welches die ökonomischen Blickwinkel erfüllt. Das Resultat der Arbeit zeigt, dass mit dem heutigen Stand der Technologie eine Interaktion zwischen Roboter und Mensch im Unternehmen möglich ist.

Im Handwerk des Gitarrenbaus streben Instrumentenerzeuger*innen danach, ihre Instrumente hinsichtlich der Tonqualität, der Bespielbarkeit oder des Vibrationsverhaltens zu verbessern. Moderne Technologien zur Frequenzanalyse werden dennoch selten eingesetzt, um traditionelle Fertigungsmethoden zu unterstützen. Durch die Einführung von Simulationssoftware in die Designphase kann eine Optimierung der Korpusform schon zu einem frühen Zeitpunkt des Fertigungsprozesses erzielt werden. Das Ziel dieser wissenschaftlichen Arbeit ist es, einen Optimierungsprozess am Gitarrenkorpus durchzuführen und den Einfluss von spezifischen Änderungen der Bauform auf das Frequenzspektrum zu untersuchen. Zu Beginn wurden verschiedene Bereiche des Korpus untersucht, die das Schwingungsverhalten beeinflussen. Zu diesem Zweck wurden Simulationen durchgeführt, wobei in jedem Durchgang nur eine Eigenschaft geändert wurde, um den Effekt einer Formveränderung zu demonstrieren. Die Ergebnisse wurden anschließend zusammengefasst, um Designvorgaben für akustische Gitarrenkörper zu erstellen. Des Weiteren wurde eine Strukturoptimierung durchgeführt, um die Optimierung einer Gitarrenform zu erzielen und erforderliche Eigenfrequenzen zu erreichen. Aufgrund dieser Ergebnisse wurden zwei Gitarrenkörper hergestellt und experimentelle Frequenzmessungen daran durchgeführt, um diese mit den Simulationsmodellen zu vergleichen. Die Simulationsergebnisse können in der Designphase verwendet werden, um die Bauzeiten zu reduzieren.

Diese Masterarbeit untersucht die Möglichkeit, die auftretenden Massenträgheiten und Verluste an einem Back-2-Back-Prüfstand für definierte Prüfläufe mit Hilfe von zusätzlichen Antriebselementen auszugleichen. Der aktuelle Prüfstandsaufbau besteht aus zwei elektrischen Antriebsachsen (den Prüflingen), welche über Wellenverbindungen und zwei Koppelgetriebe mechanisch miteinanderverbunden sind. Im aktuellen Prüfaufbau erfolgt die Massenträgheits- und Verlustkompensation durch die Prüflinge selbst, welche dadurch unterschiedliche Lastzustände aufweisen. Diese ungleiche Belastung widerspricht dem grundsätzlichen Testinteresse, einen Prüfling gegen den anderen Prüfling mit jeweils gleicher Last zu betreiben. Die Problem- bzw. Fragestellung dieser Arbeit ist es zu prüfen, ob diese Massenträgheit- und Verlustkompensation durch eine Erweiterung des Prüfstandsaufbaus von zusätzlichen Antriebselementen getragen werden kann. Das Konzept dieser Arbeit ist es, an den beiden Koppelgetrieben zusätzliche elektrische Motoren anzubringen, welche den Prüfaufbau beschleunigen und verzögern können und somit die Massenträgheiten und Verluste kompensieren. Für den aktuellen Prüfstandsaufbau wird ein Modell in MATLAB/Simulink auf Basis der theoretischen Herleitungen von Massenschwingersystemen erstellt. Die notwendigen Modellparameter werden aus vorhandenen Messdatenaufzeichnungen des realen Prüfstands identifiziert und die Simulationen der erstellten Modelle werden gegen diese realen Messdatenaufzeichnungen bzw. gegen die anderen Modelle validiert. Als Ergebnis der Modellerstellung steht ein robustes Modell, das auch unter der Annahme gewisser Vereinfachungen in der Lage ist, den realen Prüfstand mit definierten Prüfabläufen zu simulieren. Darauf aufbauend wird die Erweiterung mit zusätzlichen Antriebselementen im Modell durchgeführt und geeignete PI-Regler mit Vorsteuerung entworfen. Das entworfene Simulationsmodell fährt abschließend den gleichen Prüflauf wie der reale Prüfstand ab, und die Daten aus der Simulation werden mit den Messdaten verglichen. Dabei können beide Prüflinge drehmomentgeregelt betrieben werden, die Drehzahlregelung für den Prüflauf erfolgt durch die zusätzlichen elektrischen Motoren im Modell, welche auch die Massenträgheits- und Verlustkompensation für den Prüflauf tragen. Für die Simulation wird ein stabiles, aber dennoch vereinfachtes Modell verwendet. Die Ergebnisse der Simulation mit den Prüfstandserweiterungen bestätigen die Hypothese, dass die parasitären Trägheits- und Verlusteffekte durch den Aufbau zusätzlicher Antriebselemente weitgehendkompensiert werden können. Außerdem wurde für die definierten Prüfläufe ein besseres Verhalten, sowohl hinsichtlich Dynamik als auch hinsichtlich Stabilität festgestellt. Zusätzlich wird im Ergebnisteil die Möglichkeit diskutiert, die Prüfstandsseiten gezielt mit unterschiedlicher Drehzahl, wie z.B. bei einer Kurvenfahrt, zu betreiben. Diese Arbeit gibt abschließend noch die Empfehlung, die Ergebnisse der durchgeführten Simulationen am realen Prüfstand zu testen, sowie in das reale Prüfstandssystem zu integrieren. Weiters sollte die Prüfstandserweiterung hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit bzw. Rentabilität bewertet werden.

Fluid medical products filled in glass or plastic containers are inspected before being labeled and packed. The operator of the inspection machine checks each container for cracks, holes, cosmetic defects and foreign particles as can affect the integrity of the product. Visual inspection machines are employed in the inspection process to ensure the integrity of the containers. These machines utilize the effect of light reflection to detect cracks, holes, and foreign particles, as these defects tend to reflect light brightly. A combination of multiple light sources, along with rapid pre-rotation to swirl up particles and slow inspection rotation, supports the visual inspection process. LED-based light sources lose power over time due to external influences. However, illuminance and rotational movement are critical parameters for detecting cracks, holes, or foreign particles. Consequently, these important parameters of the machine must be continuously monitored to ensure that they remain within a valid range. The validation of illuminance and rotational rate is measured monthly at fixed locations, which results in some downtime for the machine. This downtime is attributed to necessary manipulations of the machine. The aim of this master’s thesis is to develop a container test dummy which is similar to a real container, and which can measure illuminance and rotational movement without any manipulation of the machine. With this method, it is possible to check the machine’s status before a batch starts, eliminating downtime and increasing safety. After the test run, the system provides direct feedback to the operator regarding whether the machine is in a valid state or not. A microcontroller with multiple light sensors and inertial sensors is used to measure total illuminance and rotational movement and compares the measured data to valid reference data. Data is transferred using a wireless communication and is visualized in real-time to give the operator immediate feedback. Additionally, with multiple light sensors, it should be possible to detect individual light sources with reduced illuminance.

Seit der Einführung der ersten Elektrofahrzeuge hat ihre Nachfrage am Markt deutlich zugenommen. Entsprechend dieser Entwicklung konzentrierte sich das Unternehmen PIA Automation Austria GmbH bereits vor einigen Jahren auf die E-Mobility-Technologie und bringt seitdem ihr profundes Wissen aus der automobilen Antriebsstrangmontage im Bereich der Stator- und Rotormontage zum Einsatz. Basierend auf den bisherigen Projekterfahrungen können erste Schlussfolgerungen im Bereich Prozess und Kosteneffizienz gezogen und Verbesserungspotentiale identifiziert werden. Bisher wurde noch kein Standardkonzept entwickelt, sodass alle Stator- oder Rotormontagestationen individuell gestaltet werden können. Hierbei entstehen durch die ständig wiederkehrenden Entwicklungsanstrengungen sowohl für die Kunden, als auch für PIA Automation unnötige Kosten. Ziel dieser Masterarbeit ist es zu überprüfen, ob die bisherigen Montageprozesse von Stator und Rotor zu einem einzigen Konzept kombiniert werden können das flexibel genug ist, die verschiedenen Montagevarianten handzuhaben und gleichzeitig Ressourcen zu sparen. Zu diesem Zweck werden zunächst die konzeptrelevanten Inhalte definiert und später zur Analyse der vorhandenen Projekteverwendet. Diese Analyse veranschaulicht die Ähnlichkeiten zwischen den einzelnen Projekten und leitet Bedingungen für das Hauptkonzept ab. Schließlich wird aus den gesammelten Informationen und den daraus resultierenden Rahmenbedingungen ein Hauptkonzept für eine Stator- und Rotorbaugruppe erstellt. Das endgültige Konzept umfasst ein Layout, eine Taktzeitanalyse und eine Kostenanalyse, die eine Prozessverbesserung unter den zuvor definierten Konzeptbedingungen ermöglichen. Dieses Hauptkonzept schafft eine flexible, wiederverwendbare Stator- und Rotormontagelösung für PIA Automation, die in ihrer Ausführung und Implementierung kostengünstig ist.