Automatisierungstechnik-Wirtschaft
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Institut
Der Trend der Zeit zeigt eine stetige Weiterentwicklung in der Legehennenhaltung. Diese ist mit Herausforderungen verbunden, die der Landwirt zu bewältigen hat, um den wirtschaftlichen Erfolg seines Betriebes nachhaltig zu sichern. Hierzu zählt einerseits die Effizienzsteigerung des Betriebes durch die Überwachung der Legeleistung, sowie den Schutz der Legehennen vor Raubtieren. Diese wissenschaftliche Arbeit befasst sich mit der Evaluierung verschiedener Konzepte für eine automatisierte Erfassung der Legeleistung und Zutrittsüberwachung bei geschlossener Auslauföffnung, um das Huhn vor Raubtieren zu schützen. Zunächst werden Methoden zur Identifikation von Legehennen erläutert und auf deren Eignung geprüft. Diese basieren auf zwei grundlegenden Technologien. Mit Hilfe der RFID (Radio Frequency Identification) Technologie, als auch mittels Bildverarbeitung werden die Legehennen identifiziert. Daraus folgend werden Konzepte zur Realisierung erarbeitet und bewertet. Nach Auswahl geeigneter Konzepte werden diese in einem Versuchsaufbau getestet. Bei der Umsetzung mittels RFID wird ein System im Frequenzbereich von 125 kHz gewählt. Im Bereich der Bildverarbeitung wird die Umsetzung mit der Entwicklungsumgebung HDevelop von HALCON realisiert. Das Ergebnis der Versuchsaufbauten zeigen mögliche Lösungswege auf und machen die Schwierigkeiten und Herausforderungen der Technologien sichtbar.
Diese wissenschaftliche Arbeit, welche für die Fachhochschule CAMPUS 02 durchgeführt wird, setzt sich mit der automatisierten und softwaregestützten Antennen-Anpassung im NFC-Bereich mithilfe eines Vektor-Netzwerk-Analysators (VNA) auseinander. Das Programm soll zur einfachen und automatisierten Antennenanpassung ohne tieferes Fachwissen des Benutzers fähig sein und etwaige Projekte im Bereich Forschung und Entwicklung an der Fachhochschule CAMPUS 02 vereinfachen. Ziel ist, die Antennen-Anpassung als Prozess abbilden zu können und alle nötigen Schritte mithilfe eines günstigen VNAs und der Software umzusetzen mit so wenig Benutzerinteraktionen wie nötig. Das fertige System soll von der Genauigkeit der Messung nahe der eines um ein vielfaches teureren VNAs liegen. Die Funktionsweisen eines NFC-Systems und dessen Antenne wird analysiert und alle wichtigen Punkte für die Anpassung einer Antenne ermittelt. Aufbauend auf den gesammelten Informationen werden Methoden zur Ermittlung der Antennenparameter und deren Anpassungsschaltung erörtert und evaluiert. Die benötigten Maßnahmen zur Umsetzung der Methoden wie etwaige Messungen und Berechnungen mithilfe des VNAs werden aufgeführt und analysiert. Für die Antennenanpassung wird ein C# Programm geschrieben, welches die Messungen und Kalibrationen am VNA durchführt und mit wenigen Benutzereingaben visuell und tabellarisch alle benötigten Daten für die Antennenanpassung liefert.
Beehive Tracker
(2019)
Bees are arguably the single-most important pollinator to agriculture, although the honeybee stock has decreased by almost 50% in the last decade. Most of the commercially operated beehives are placed in remote areas, where theft of those beehives is a huge issue for beekeepers. This thesis examines the optimal conditions a beehive needs to survive and to produce honey, as well as how to measure those conditions and how to keep track of a beehive. Therefore, a prototype device was built to be placed inside the beehive to measure temperature, humidity, weight, and the GPS position. A battery system was developed to keep the device powered for up to six months. To be able to monitor those devices remotely a mobile connection to a cloud server was established. This cloud server provides a graphical user interface for easy access to the uploaded data of the beehive, and raises alarms if theft is detected.
LOGICDATA entwickelt APIs (Application Programming Interfaces) für die marktführenden Smartdevice Plattformen zur Steuerung von mechatronischen Systemen in der Möbelindustrie. Die Funktionalität dieser APIs muss durch Tests mit verschiedenen Eingabeparametern überprüft werden. Änderungen in der Implementierung der APIs während der Entwicklungs- und Testphase führen zu Wartungsaufwand des Testsystems, welcher manuell durchgeführt werden muss. Das führt zu längeren Testdurchlaufzeiten und zu Verzögerungen in der Freigabe-Phase des Projekts. Ziel dieser Masterarbeit ist es, anfallende Wartungstätigkeiten bei API-Änderungen während der Testphase zu automatisieren, um die Entwicklungszeit des Testsystems zu reduzieren. Zu diesem Zweck soll eine Codegenerierungsmethode ausgewählt werden, mit der Code in verschiedenen Programmiersprachen und Plattformen generiert werden kann. Dafür werden verschiedene Codegenerierungsmethoden hinsichtlich ihrer Eignung für diese Aufgabenstellung miteinander verglichen und eine Wahl getroffen. Aufbauend auf diese Entscheidung wird eine Softwarearchitektur eines Testsystems mit automatischer Codegenerierung entworfen. Nach Festlegung dieser werden der Codegenerator und die Softwarekomponenten des Testsystems entwickelt und die Vorteile hinsichtlich Entwicklungs-, Wartungsaufwand und Testdurchlaufzeit aufgezeigt. Tests mit den ersten implementierten APIs haben gezeigt, dass der Einsatz der automatischen Codegenerierung zu einer höheren Codeflexibilität und niedrigerem Entwicklungsaufwand führt. Das Testsystem kann für die Verifikation zukünftiger API-Releases eingesetzt werden.
Das Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist es, einen beim Unternehmen AVL List GmbH bis dato manuell durchgeführten Wareneingangskontrollprozess von Batteriezellen zu optimieren. Dazu werden zuerst grundlegende Informationen rund um das Thema Lithium-Ionen-Batterien vorgestellt, die wichtig für den Kontrollprozess sind. Dabei wird vor allem detailliert auf die unterschiedlichen technischen Kriterien wie z. B. Zellspannung, Energiedichte, Zellalterung und Sicherheit eingegangen. Des Weiteren werden die in der Literatur beschriebenen verschiedenen Methoden zur Prozessoptimierung im Supply Chain Management näher erläutert, um daraus die weitere Vorgehensweise bei der Prozessanalyse zu definieren. Im nächsten Schritt wird dann der aktuelle Prozess analysiert und beschrieben, um auf Basis dessen Ablauf eine mögliche Definition für einen automatisierten Prozess zu generieren. Anhand dieser Analyse stellt sich heraus, dass derzeit die Dimensionsmessung in einem unzureichenden Umfang durchgeführt wird. Deshalb ist es notwendig, ausgewählte Methoden zur Geometrievermessung im Detail zu beschreiben. Dazu zählen grundlegende Begriffe der Messtechnik, sowie verschiedene taktile und optische Verfahren. Anhand der Ergebnisse aus der Prozessanalyse und der Beschreibung der Messmethoden werden drei Konzepte erstellt, die passende Lösungen für den Wareneingangsprozess sein können – zusätzlich wird ein Testaufbau erstellt, um erste Ergebnisse aus der Praxis zu sammeln. Nach genauerer Betrachtung der Konzepte kann ein halb-automatisierter Prozess mit einem Lichtschnittverfahren als optimale Lösung definiert werden. Mit dieser Lösung kann die AVL die Kundenanforderungen in puncto Qualität, Sicherheit und Zeit erfüllen. Zudem ist dieser Messaufbau auch für andere Anwendungen einsetzbar.
Diese Masterarbeit untersucht, wie Wasserstoff zur Lösung eines der letzten verbleibenden Probleme der Energiewende beitragen kann. Die verstärkte Nutzung von volatilen erneuerbaren Energiequellen stellt für die konventionelle Energieversorgungsstruktur eine große Herausforderung dar. Eine Versorgung mit ausschließlich erneuerbaren Energien wird nur möglich sein, wenn man eine geeignete und wirtschaftlich vertretbare Methode findet, die unstetig erzeugte Energie sowohl kurz- als auch langfristig speichern kann. Um Eigenheime mit der eigenen Photovoltaikanlage auch nachts ohne Sonneneinstrahlung versorgen zu können, benötigt es geeignete Speicherlösungen. Derzeit am Markt erhältliche Batteriesysteme sind aufgrund ihrer hohen spezifischen Kosten nicht für die Langzeitspeicherung geeignet. Beim energiewirtschaftlichen Konzept Power-to-gas wird aus überschüssigem Solarstrom mittels Elektrolyse Wasserstoff hergestellt. Dieser kann unter hohem Druck über lange Zeiträume gespeichert werden. Bei Bedarf wird die im Gas gespeicherte chemische Energie wieder in elektrische Energie umgewandelt. Mit den dafür notwendigen Technologien setzt sich diese Masterarbeit auseinander. Im ersten Schritt werden die Grundlagen der konventionellen Energieversorgung und der erneuerbaren Energien, sowie die physikalischen und physiologischen Eigenschaften von Wasserstoff erläutert. Neben unterschiedlichen Wasserstoffherstellungsverfahren und Möglichkeiten für dessen Speicherung, werden Technologien zur Rückverstromung auf deren Tauglichkeit für den Einsatz in einem Speichersystem untersucht. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen, wird schließlich ein Konzept eines Speichersystems auf Wasserstoffbasis vorgestellt. Des Weiteren werden anhand einer Simulation mit realen Solarstrahlungsdaten, sowie typischer Haushaltslastverläufen, das Verhalten und die Auswirkungen unterschiedlicher Systemkonfigurationen auf Kenngrößen wie Autarkiegrad und Eigenverbrauchsanteil näher untersucht. Abschließend geben Kalkulationen Aufschluss darüber, ob ein wirtschaftlicher Betrieb zu erwarten ist.
Die Voestalpine Böhler Edelstahl GmbH & Co KG mit ihrem Stammwerk in Kapfenberg gehört weltweit zu den bedeutendsten Anbietern von Werkzeugstählen, Schnellarbeitsstählen und Sonderwerkstoffen. Mehr als 200 Stahlmarken, eingesetzt in den verschiedensten Bereichen wie in der Luftfahrttechnik und Energiegewinnung, fordern hochbeanspruchbare Spezialstähle. Höchstpräziser Edelstahl gewinnt heutzutage vermehrt an Bedeutung, so auch die Hilfsaggregate der Voestalpine Böhler Edelstahl GmbH & Co KG, wie zum Beispiel in der Schmiedelinie, die durch kontinuierliche Überwachung der Anlagenprozesse an Bedeutung zunehmen. Besonders bei alttechnologischen Anlagen besteht ein Verbesserungspotential in Hinsicht auf Instandhaltungskosten und Energieverbräuche. Die Thermoprozessanlage fungiert in der Schmiedelinie zur Erwärmung von Stählen, welche in weiterer Folge im Produktionsfluss geschmiedet, gepresst oder gewalzt werden. Das Ziel dieser Masterarbeit ist es, eine Energie- und Kosteneinsparung durch Eingriff in den Verbrennungsprozess mittels Regelungsänderung der Luftvorwärmkompensation auszuarbeiten. Die Umsetzung findet an einem Herdwagenofen mit Warmluftbrenner statt. Die Verbrennung sollte mittels Sauerstoffmessung im Ofenraum dauerhaft überwacht werden und die Stellung der Luftklappe am Brenner für den gewünschten Sollwert eingreifen. Das Resultat an der erdgasbeheizten industriellen Thermoprozessanlage ist eine Senkung des Energieverbrauches und Verbesserung des Verbrennungsprozesses.
In Schaltstellen und Trafostationen mit Fernwirkanbindung, bei welchen keine wirtschaftliche Möglichkeit besteht eine kabelgebundene Datenübertragung umzusetzen, kommt eine drahtlose Datenübertragung zum Einsatz. Zielsetzung ist es, eine geeignete Funktechnologie zu finden, welche von der Energie Steiermark selbst betrieben und instandgehalten werden kann ohne von einem öffentlichen Mobilfunknetz abhängig zu sein. Nach dem Vergleich diverser Funktechnologien und der Auswahl einer geeigneten, wurden Tests durchgeführt um die Praxistauglichkeit dieser Funktechnologie zu ermitteln. In den Tests wurde unter anderem auf Gesichtspunkte wie Paketumlaufzeiten, Datendurchsatz und Konsistenz der übertragenen Daten geachtet. Neben dem Test der Praxistauglichkeit sind während der Testphase ebenfalls verschiedene Einstellungen für eine stabile Datenübertragung ermittelt und getestet worden. Die Praxistests und Datenanalysen haben gezeigt, dass die Anforderungen, welche die Energie Steiermark an eine drahtlose Datenübertragung stellt, erfüllt wurden. Wenn Smart Meter auch mit dieser Technologie implementiert werden müssen gegebenenfalls die Einstellungen der Datenübertragung angepasst werden.
Automatisierung in der Transformatorenproduktion ist aufgrund der individuellen Fertigung eine große Herausforderung, jedoch für den nachhaltigen Unternehmenserfolg unumgänglich. Deshalb wird punktuell in jenen Bereichen automatisiert, die sich als geeignet erweisen. Die Systemanforderungen sind hierbei vor allem der Umgang mit einer großen Bandbreite an verschiedenen Bauformen. Diese wissenschaftliche Arbeit befasst sich mit der Automatisierung der Aktivteil-Vormessung von Transformatoren. Besonders wird auf die Realisierung einer autonomen Umschaltvorrichtung für den Stufenschalter während des Prüfprozesses eingegangen. Dafür wird zuerst die Funktionsweise und der Aufbau der verschiedenen Stufenschalter-Bauformen behandelt und mittels Versuche deren benötigter Kraft- und Momentaufwand für eine Schalthandlung erfasst. Daraus folgend wird die geeignete Antriebstechnik und Sensorik eruiert und verschiedene Konstruktionskonzepte der Umschaltvorrichtung evaluiert. Das geeignetste Konzept wird umgesetzt, über eine Simatic S7 SPS gesteuert und in einem Versuchsaufbau getestet. Mit dem dadurch entwickelten und optimierten GRAPH-Programm ist der Prototyp in der Lage, verschiedenste Bauformen von Stufenschalter zu bedienen. Ebenfalls Teil dieser Arbeit ist die Konzeptionierung einer automatisierungs- und normgerechten Prüfzelle, um Messungen ohne Anwesenheit von Personal durchführen zu können. Die Ergebnisse dieser Versuche helfen bei der Verbesserung von Hard- und Software und zeigen Herausforderungen und Lösungswege für die Implementierung in die Fertigungslinie auf.
Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit der Konzeptionierung eines geteilten und begehbaren Pooldecks, und beantwortet folgende Fragen: Welches Konzept eignet sich am besten, um ein geteiltes, begehbares Pooldeck, das als Terrasse fungieren soll, zu realisieren? Wie sieht eine konkrete Umsetzung des gewählten Konzeptes aus? Gegliedert ist die Arbeit in einen theoretischen und praktischen Teil. Der Theorieteil beschäftigt sich mit schienengeführten Systemen und der Korrosionsbeständigkeit von Metallen im Außenbereich, insbesondere für den Einsatz in der Nähe von Salzwasser. Der praktische Teil zeigt die Konzeptionierung nach der VDI 2221 Richtlinie, welche allgemein den Vorgang einer Produktentwicklung beschreibt. Aus dem Konzept entsteht eine konkrete Konstruktion dieser Abdeckung für einen vorgegebenen Pool. Die Erkenntnisse dieser Arbeit sind Lösungsansätze für geeignete Führungssysteme und Materialien, sowie eine neue Variante zur Abdeckung von Schwimmbädern.