Automatisierungstechnik-Wirtschaft
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Die Firma Knapp mit Sitz in Hart bei Graz ist einer der führenden Anbieter für intralogistische Komplettlösungen im Bereich der Lagerautomation. Die Firma befindet sich gerade in der Einführungsphase eines neuen ERP-Systems (Enterprise Resource Planning System) um für die zukünftigen Herausforderungen gerüstet zu sein. In diesem Prozess werden auch das Produktionsplanungssystem und die Fertigungssteuerungsstrategie angepasst. Das Ziel dieser Anpassung ist es, die Durchlaufzeit im Produktionsprozess deutlich zu verkürzen. Eine gesicherte Aussage wie groß diese Verkürzung der Durchlaufzeit ausfallen wird, kann jedoch nicht getroffen werden. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Unterschiede in der Durchlaufzeit in der Produktion anhand eines Beispiels auf beiden Systemen (bestehendes und neues System) aufzuzeigen und zu bewerten. Die Fokussierung der Arbeit liegt im Bereich der Fertigungssteuerungsstrategie und den dazugehörigen Grobplanungswerkzeugen in der Teilefertigung. Zu Beginn werden die beiden unterschiedlichen Produktionsplanungssysteme näher beschrieben um einen Überblick zu liefern. Anschließend wird eine Simulation mit einem repräsentativen Beispiel auf beiden Systemen durchgeführt und die Unterschiede ausgewertet. Der Vergleich der Planungsergebnisse ergab eine um mindestens 10% kürzere Durchlaufzeit, wenn der Prozess mit dem neuen System geplant wird. Die zukünftigen Schritte bestehen darin, die kürzere Durchlaufzeit über ein ganzes Jahr konstant zu halten und danach noch weiter zu verkürzen, um ein höheres Volumen durch den Produktionsprozess durchzubringen.
Die zunehmend erschwerten wirtschaftlichen Bedingungen sowie der globale Konkurrenzdruck fordern in den unterschiedlichsten naturwissenschaftlichen Fachgebieten stetig effizientere Verfahren und kürzere Projekt-Durchlaufzeiten. Nicht zuletzt aus diesen Gründen steigt das Interesse an der Automatisierung von Prozessen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Automatisierung eines in der chemischen Verfahrenstechnik eingesetzten Prüfstands. Ziel ist, die im Forschungsbereich für Brennstoffzellen verwendete Kleinanlage so zu optimieren, dass diese für einen definierten Zeitraum ohne menschliche Eingriffe betrieben werden kann. Des Weiteren sollen die Einstellung von Prozessparametern und die Datenerfassung des Prüfstands benutzerfreundlich ermöglicht werden. Der Hauptfokus der vorliegenden Arbeit richtet sich auf den Bereich der elektrischen Messtechnik und die Entwicklung eines Prozessleitsystems. Die Auswahl der hierfür erforderlichen Sensoren wird durch die Untersuchung der für die Regelung des Prüfstands in Frage kommenden physikalischen Möglichkeiten und wirtschaftlichen Aspekte begründet. Eine optimierte Gesamtlösung inkludiert letztlich den Einsatz eines Mikrocomputers. Darüber hinaus wird für die erfolgreiche Projektumsetzung der verfahrenstechnische Prozess mittels Rohrleitungs- und Instrumenten-Schemata erfasst sowie ein auf fluid- und messtechnischen Überlegungen basierendes Konzept erstellt. Ein Prozessleitsystem hat die Hauptaufgaben Überwachen, Regeln, Steuern und Visualisieren relevanter Informationen. Die Programmierung dieses Systems erfolgt mit der Entwicklungsumgebung LabVIEW. Hierbei wird das dem angewandten Software-Engineering zu Grunde liegende Konzept erläutert und die für das Projekt wesentlichsten Teilgebiete, wie etwa das Datenmanagement, insbesondere erläutert. Das Ergebnis dieser Arbeit ist ein Prüfstand für Versuche mit Brennstoffzellen, welcher durch die Auswahl von geeigneten Sensoren und einem neu entwickelten Prozessleitsystem autonom betrieben werden kann. Darüber hinaus werden auf Grund der erarbeiteten Resultate Empfehlungen für die weitere Optimierung ausgesprochen.
The broiler breeder management farm Taucher manages three big poultry houses. These buildings accommodate chickens and roosters under the same roof. Instead of selling the eggs to the consumer, Taucher sells the fertilized eggs to another company, where the eggs are hatched with the help of artificial breeders. These eggs are of higher value than the non-fertilized eggs and are therefore more profitable. The result of this process are chicks, which are used as fattened chickens later. Each poultry house from the agricultural holding is accessed by a central control system, which is responsible for the living and environmental conditions of the poultry animals in the henhouses. Mr. Josef Taucher, the owner of the farm, built another henhouse that is newer and bigger than the old ones. As he was not satisfied with his existing management system for the old henhouses, he was in demand of a newer, better control system. The main reason for that is that the old system is very complex, not very user friendly and has limited adjustment options. Therefore, it is not possible to create optimal living conditions for the poultry animals in his existing henhouse and the profit cannot be maximized. The goal of this thesis was to develop a concept of an automated broiler breeder management building and to implement this concept in the new henhouse. This control system is responsible for the climate, feeding, lighting, egg-collection and water control system. Moreover, the new developed control system will improve the egg laying performance, which generates a higher profit for the farmer. The result of this work is a better working control system for the broiler breeder building. It is easier to understand, yet it offers a more powerful interface for the farmer. The customized design of the user interface was developed together with the operator and enables a high usability and a comfortable handling of the system.
Das Unternehmen XAL GmbH entwickelt, produziert und vertreibt Leuchtensysteme, die aus einem Aluminiumstrangpressprofil als Leuchtengehäuse bestehen. Bisher wurden ausschließlich gerade Profilsysteme hergestellt. Diese Tatsache schränkt jedoch den kreativen Gestaltungsfreiraum der ArchitektInnen und LichtplanerInnen ein. Das Ziel der Masterarbeit für die XAL GmbH lag darin, eine Lösung für ein gebogenes Leuchtenprofil zur Herstellung individueller Deckenbilder zu erarbeiten. Die Auswahl eines passenden Fertigungsverfahrens für das Biegen eines Strangpressprofils wurde durch Gegenüberstellung mehrerer Verfahren durchgeführt. Eine Simulation des Biegeprozesses mit ANSYS® WorkbenchTM ergab die ideale Profilkontur für den Biegevorgang. Das Ergebnis der Nutzwertanalyse zeigte, dass das Rollbiegeverfahren die optimale Art zur Fertigung des gebogenen Profils darstellt. Die Simulation zeigte auf, dass ein schlankes Profil ohne aufwendige Konturen für den Biegeprozess am besten geeignet ist. Durch die Arbeit konnte ein fundiertes Wissen zur Auslegung von Strangpressprofilen für den Biegevorgang erlangt werden. Aufgrund der Auswahl des Fertigungsverfahrens Rollbiegen stehen dem Unternehmen nun mehr Möglichkeiten bei der Produktrealisierung zur Verfügung. Mit der Entwicklung eines gebogenen Leuchtensystems kann sich das Unternehmen noch stärker am Markt positionieren.
Magnetic angle position sensors have proved popular over the last decade. Because of their robustness they have prevailed as standard in a large variety of applications in the automotive, industry, consumer and medical area. Application examples in these areas include: throttle pedals, sewing machines, smartwatches and special surgery tools. Magnetic angle position sensors consist of an integrated circuit and a permanent magnet which serves as signal source and is attached to an object whose position needs to be sensed. The optimization of magnetic angle position sensors, in order to achieve high performance at low cost is complex. This thesis aims to solve these issues with a simulation-based approach. In general, the simulation of magnetic position sensors is complicated by several factors, therefore it requires expensive tools which are difficult to master and to use. These difficulties are overcome by a software called POS-Simulator. One part of the software is installed on the user's PC, which connects to a webserver where the other parts of the software are installed. All simulations are performed on the webserver. The simulation results are sent back to the user after the simulation has been completed. The simplicity of the POS-Simulator is attained by its high degree of specialization to the customer's needs. The POS-Simulator enables customers to design and verify the operation of position sensor systems within hours instead of several weeks. The simulation results have been verified by measurements where correlation with simulations was remarkably good. The accuracy of the simulation results is high enough to enable the optimization of applications and to predict their expected errors.
Aufgrund des enormen Wachstums des elektronischen Handels (E-Commerce) im chinesischen Markt steigt die Nachfrage an automatisierten und flexiblen Distributionszentren. Um den dynamischen Marktanforderungen und Herausforderungen des chinesischen Marktes erfolgreich zu entsprechen, bedarf es einer effizienten Konzepterstellung in der Vertriebsphase seitens der Fa. KNAPP AG. Ziel der Arbeit war es, ein Konzeptionierungstool zu erstellen, in dem anhand der Eingabe von wenigen Kundendaten, die Lösung des zu dimensionierenden Distributionszentrums automatisch berechnet wird. Dabei wurden jene Lager- und Kommissionierbereiche im Auslegungstool berücksichtigt, die aufgrund der strategischen Ausrichtung der Fa. KNAPP AG auf das chinesische Marktgebiet umgesetzt werden sollen. Die Durchführung der Arbeit erforderte neben den Berechnungsgrundlagen der Distributionslogistik sowie der Dimensionierung von Lager- und Kommissionierbereichen, die Auswahl einer geeigneten Anwendungsapplikation anhand einer Nutzwertanalyse. Die Umsetzung des Auslegungstools erfolgte im Microsoft Excel in Kombination mit der Skriptsprache VBA (Visual Basic for Applications). Dadurch kann eine ressourcenschonendere und transparentere Ausarbeitung des Konzeptes erzielt werden. Zusätzlich werden mithilfe des Auslegungstools kundenrelevante Anforderungen wie das Vollzeitäquivalent und der erforderliche Platzbedarf berechnet. Zusammenfassend ist hervorzuheben, dass sich mithilfe dieser umgesetzten Methode eine effizientere Konzepterstellung erzielen lässt. Gegenüber der konventionellen Konzeptionierung können 4 reguläre Arbeitstage eines Mitarbeiters eingespart werden.
Das Transformatorenwerk in Weiz ist eines von 19 Fertigungsstandorten von Siemens, das Verteil- und Leistungstransformatoren entwickelt, produziert und prüft. Aufgrund einer Portfolioumstellung im Bereich Verteiltransformatoren kam es zur Spezialisierung auf Sonder- und Industrietransformatoren. In diesen Portfoliobereich fallen auch Transformatoren, die in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden sollen. Das Ziel dieser Masterarbeit war es, ein entsprechendes Konzept für den Explosionsschutz bei Verteiltransformatoren für die Zone 2 nach der europäischen Richtlinie ATEX 2014/34/EU zu entwickeln. Mittels einer Risikoanalyse wurden alle Gefahren eines Transformators in einer explosionsgefährdeten Umgebung identifiziert. Anhand einer Risikoabschätzung und -bewertung wurden danach alle Zündquellen aufgrund der Häufigkeit ihres Auftretens kategorisiert. Abschließend wurden alle vorhandenen Risiken mittels entsprechender Maßnahmen minimiert bzw. beseitigt, um den Anforderungen der Richtlinie bzw. Normen zu entsprechen. Als Ergebnis wurden 32 potentielle Gefährdungen für den Transformator identifiziert und entsprechende Maßnahmen (technische Schutzmaßnahmen und Benutzerinformation) erarbeitet, um das Risiko auf ein gefordertes Minimum zu reduzieren. Alle Ergebnisse dieser Arbeit sollen als Grundlage dienen, um ein Konformitätsbewertungsverfahren nach genannter Richtlinie zu bestehen und somit die Freigabe eines Transformators für den freien Warenverkehr zu erhalten. Um dieses Ziel zu erreichen, muss das erarbeitete Konzept im Unternehmen umgesetzt werden. Das bedeutet, dass alle erarbeiteten Maßnahmen am Transformator angewendet werden und die dafür notwendige Dokumentation erstellt wird.
It is a known fact, that more and more people are spending a big part of their lifetime sitting at a static workplace. It is also known, that this leads to injuries like disturbed blood flow, neck pain or even damage of the spine. Currently a rising number of workplaces is getting smarter. They offer the ability to be adjusted in height and to get connected closer to the user. People working at such workplaces simply need to get used to that functionality and the positive effects on their personal health. The challenge is that currently there is no ideal interface between the user and the workplace. One idea to solve this issue is to use standard smartwatches, which are worn by the user and are able to interact with the intelligent work environment. The aim of this thesis is to find ways, how standard smartwatches can be integrated into an intelligent office environment. The main focus of the thesis is to create a foundation for further developments in that field. Therefore a target system is defined and a system architecture is built upon that. In correlation to the target system the toolchain is set up and the integration is realized through exemplary implementations. These implementations were also tested and verified by a defined group of people. The exemplary implementations show, that an integration of smartwatches into intelligent work environments is possible from a technical standpoint. Next to that, a defined group of people conduct tests with the smartwatches. The survey, which has to be done by the group after the tests, showed that smartwatches bring many challenges in terms of haptics, usability and availability. It is planned to continue the developments in the field of smartwatches and their sensors to finally create a real added value for users of intelligent work environments.
The active part of a transformer consists primarily of the core and the winding blocks. By definition, the active part includes all of the components that lead a current or are energized by an electromagnetic field and are required to transform the voltage from a higher level to a lower level or vice versa. A winding block consists of the winding itself, insulation materials and the clamping ring. Clamping rings that are located at the top of winding blocks consist of cellulose fibers. These rings are necessary in order to sustain the clamping force on the windings during operation so that a transformer can withstand high forces in case of short circuits or power line faults. Due to recent changes in the supplier’s production process, these clamping rings sometimes break during the transformers’ manufacturing process. Such breakages result in high costs. The aim of this study is to therefore identify the reasons behind the mechanical failure of clamping rings during the manufacturing process – when the clamping force is applied – in order to avoid future failure of these elements. For this purpose, a material model was developed to analyze the stress states which cause the clamping rings to fail. Furthermore, strength tests were conducted on the clamping ring material itself in order to establish the mechanical strengths. Numerous effects had to be considered since the material consisting of cellulose fibers exhibits a complex material behavior. The result of this study is an orthotropic material model which can be used to analyze stress states in clamping rings when the clamping force is applied. By comparing the simulated stress states to the established strengths, the limitations could be identified. As a result of identifying the critical stress states inside the clamping rings during the manufacturing process, measures can be derived and analyzed in order to generate a safe design for these components. In order to reduce mechanical stresses inside of the clamping rings during the clamping process, it is recommended that clamping base plates be designed and the alignment of the hydraulic jacks be modified.
Durch immer strengere Regulierungen von Schadstoffemissionen, vor allem unter realen Betriebsbedingungen von Fahrzeugen, wird die Abbildung von realen Fahrzyklen auf verschiedensten Motoren - und Fahrzeugprüfständen immer essentieller. Reale Fahrzyklen bedingen jedoch eine dynamische Anpassung der Parameter und Testgrößen. Dabei ist die Temperatur des Motors ein wesentlicher Parameter, welcher mit konventionellen, am Markt verfügbaren Anlagen, nicht dynamisch geregelt werden kann und somit keine realitätsnahen Bedingungen bereitet werden können. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung eines Konditioniersystems, welches eine dynamische Regelung der Testtemperatur ermöglicht, wodurch realitätsnahe Betriebszustände geschaffen werden können. Dieses soll so ausgelegt sein, dass verschiedene Leistungsstufen skalierbar sind, ohne große Änderungen an der Konstruktion vornehmen zu müssen. Ein weiteres Ziel war es, durch einen Prototyp, wesentliche Parameter erfassen zu können, welche in weiterer Folge als Grundlage für ein Regelungsmodell herangezogen werden können. Im ersten Schritt wurden die wichtigsten Grundlagen erarbeitet, gefolgt von der Entwicklung möglicher Konzepte. Nach der Definition von Bewertungskriterien wurde ein Konzept weiterverfolgt. Um einen Prototyp realisieren zu können, wurden mögliche Komponenten analysiert und berechnet, ein 3D Model konstruiert und anschließend gefertigt. Das Ergebnis der Arbeit ist das Konzept einer dynamischen, kostengünstigen und skalierbaren Konditionieranlage, woraus in weiterer Folge ein Prototyp entstanden ist. Dieser Prototyp dient den Regelungsexperten als reales Modell, um optimale Regelungsstrategien und eine Auto-Tune Funktion erproben zu können sowie als Basis für die Weiterentwicklung zur Kleinserie.