Automatisierungstechnik-Wirtschaft
Filtern
Erscheinungsjahr
- 2020 (17) (entfernen)
Dokumenttyp
- Masterarbeit (17)
Sprache
- Deutsch (17)
Volltext vorhanden
- ja (17)
Gehört zur Bibliographie
- ja (17)
Schlagworte
- Digitaler Zwilling (2)
- Speicherprogrammierte Steuerung (2)
- Antriebsregelung (1)
- Diskrete-Elemente-Methode (1)
- Fahrerloses Transportsystem (1)
- Fertigungslogistik (1)
- Kraftfahrzeugbau (1)
- Lagertechnik (1)
- Logistiksystem (1)
- Maschinenbau (1)
Institut
Der kontinuierlich steigende Bedarf an elektrischer Energie und die negativen Auswirkungen des Klimawandels verlangen effiziente und kohlenstoffarme Technologien in der Energieversorgung. Vor allem der Photovoltaik (PV-Energie) wird dabei ein hohes Potenzial zugeschrieben, was sich auch in einer stetigen Erhöhung der installierten PV-Anlagen widerspiegelt. Um einen störungsfreien und effizienten Betrieb der PV-Anlagen zu ermöglichen, ist es notwendig, Fehler frühzeitig zu erkennen und zu beheben. Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit folgender zentralen Fragestellung: Inwiefern kann ein Digitaler Zwilling der Energieproduktion einer nachgeführten PV-Anlage zur Fehlerdiagnose angewandt werden? Die Untersuchung erforscht dabei u.a. die Parameter, die zur Entwicklung eines solchen Energiemodells notwendig sind. Mithilfe einer entwickelten Messtechnik werden die Ausrichtung, die Neigung und die Temperatur der PV-Module sowie die globale Strahlungsintensität ermittelt. Dabei sendet ein Mikrocontroller zur weiteren Verarbeitung die Messwerte per Modbus TCP an einen Server. Basierend auf den erhobenen Kenngrößen und dem aktuellen Sonnenstand wird die Leistung der PV-Anlage in C# simuliert. Zur Visualisierung und Auswertung werden die Ergebnisse in ein Prozessleitsystem überführt sowie in einer SQL-Datenbank archiviert. Die Modellevaluierung zeigt, dass die Genauigkeit der erhobenen Parameter ausreichend hoch ist, um damit die Leistung der PV-Anlage zu simulieren. Lediglich die Bestimmung der Strahlungsanteile auf einer geneigten Fläche erweist sich als problematisch und bedarf, für eine exakte Erhebung, zusätzlicher Sensorik. Mit Hilfe des entwickelten Modells lassen sich die wesentlichen Zusammenhänge u.a. von Sonnenstrahlung, Einfallwinkel und Energieertrag, abbilden. Obwohl bereits erste Fehlerdiagnosen mit dem Modell getätigt werden können, ist eine Erweiterung der Abbildungstiefe und Modellkomplexität dringend empfohlen. Erst hierdurch lassen sich detaillierte Aussagen über die heterogenen Fehlerarten tätigen. Daneben stellt die Auswertung der Modellanomalien durch Verwendung von selbstlernenden Algorithmen eine, auf diese Arbeit aufbauende, innovative Forschungsthematik dar.
In einer globalisierten Welt ist es von Bedeutung, die Lieferketten und Materialprozesse kontinuierlich zu optimieren. In der Firma Anton Paar soll der Materialflussprozess effizienter gestaltet werden, um Zeit und Kosten zu reduzieren. Ziel der Masterarbeit ist eine Reduzierung der Durchlaufzeit des Materialflussprozesses, was sich positiv auf die Gesamtdurchlaufzeit der Supply Chain auswirkt. Die vorliegende Arbeit beschreibt die in der Literatur gängigen Materialflussprozesse und diskutiert deren Vor- und Nachteile. Basierend auf der Literaturanalyse werden die relevanten Prozessoptionen identifiziert und dargestellt. Die einzelnen Prozesskomponenten werden segmentiert und mit Metriken (z.B. Durchlaufzeit, Kosten) versehen, um die Vergleichbarkeit zu gewährleisten. Der Ansatz der Kommissionierungs-Optimierung ist der effizienteste Weg, um den Materialfluss hinsichtlich Kosten und Zeit zu steuern. Dies gilt vor allem dann, wenn das Unternehmen technisch anspruchsvolle Artikel im Materialfluss hat. Enthält der Materialfluss eine hohe Anzahl einfacher Artikel, sollte das Unternehmen das C-Teile Management in Betracht ziehen. Die Komplexität der Artikel im Materialflussprozess bestimmt, welche der beschriebenen Optimierungen gewählt werden sollten. Daraus ergibt sich die Empfehlung, die Komplexität der Artikel zu quantifizieren und damit messbar zu machen. Anschließend kann anhand der Empfehlungen dieser Arbeit der optimale Materialflussprozess ausgewählt werden.
Das Kerngebiet der Firma Fb Industry Automation liegt in der Intralogistik. Im Niedriglastbereich verbaut Fb Industry Automation automatische Kleinteilelager in kompakter Form. In diesem Bereich wurde ein Shuttlefahrzeug mit maximaler Zuladung von 120 kg entwickelt. Im Anschluss war dieser Prototyp Teil einer Vorstudie, wobei die Schwachstellen des Prototyps analysiert wurden. Auf Grund dieser Vorstudie sollte das Shuttlefahrzeug neu- bzw. weiterentwickelt werden. Ziel dieser Masterarbeit ist es, das Shuttlefahrzeug dahingehend neu zu konzipieren, dass die Anforderungen des Marktes nach Lagerdichte, Durchsatz und Verfügbarkeit stärker berücksichtigt werden und somit das neue Shuttlefahrzeug wettbewerbsfähig ist. Der Durchsatz wird per Neuauslegung des gesamten Antriebsstranges gesteigert. Hierzu werden in der vorliegenden Masterarbeit Nutzwertanalysen hinsichtlich des Shuttletyps sowie des Lastaufnahmemittels vorgenommen. Zudem wird die Zykluszeit des neuen Shuttlesystems berechnet, worauf die neuen Antriebe ausgelegt werden. Mittels einer Neuanordnung der Antriebe sowie der Neuauswahl bestimmter Shuttlekomponenten verringert sich die Shuttlegröße, was zugleich die Lagerdichte erhöht. Die Verfügbarkeit wird über das bessere Handling des Shuttlefahrzeuges gewährleistet. Die verbauten Komponenten werden abschließend in der Arbeit festgehalten; ferner erfolgt ein Ausblick auf künftige Optionen für mögliche Weiterentwicklungen.
Das Unternehmen LOGICDATA entwickelt und produziert vorwiegend Antriebssysteme für höhenverstellbare Tische. Im Bereich der Motorsteuerung und deren Antriebe, wurden seitens LOGICDATA in der Vergangenheit kontinuierlich Innovationen stark vorangetrieben. Die Dehnmessstreifentechnologie hingegen, welche für den Schutz des Systems verwendet wurde, wurde von Beginn an nicht optimiert oder modifiziert. Das Ziel der Arbeit war es, eine neue Technologie im Bereich des Systemschutzes einzuführen, welche nicht auf der bereits verwendeten Dehnmessstreifentechnologie aufbaut, das nötige Know-how zu generieren und eine neuartige Lösung zu entwickeln, welche intern in der Steuerung selbst den Platz finden soll. Dabei konzentriert sich die Arbeit auf Sensor Technologien und zeigt wie diese im Detail funktionieren. Nach gewonnenen Erkenntnissen erfolgt eine Aufarbeitung, wie ein elektronisches System zur Ansteuerung und Auswertung dieses Sensors entwickelt werden kann und welche Aspekte zur Erreichung der Anforderungen zu erfüllen sind. Mit den Ergebnissen dieser Untersuchungen soll im Zuge der Arbeit eine Hardware Lösung geschaffen werden. Die Problemstellung kann mittels dem Light Barrier Konzept souverän gelöst werden, dies geht auch aus der Nutzwertanalyse hervor. Die praktischen Tests auf Prototypenbasis lieferten bereits trotz fehlender Serienwerkzeuge, ohne Serienelektronik und ohne vollständig eingestellte Parameter sehr vielversprechende Ergebnisse. Abschließend kann festgehalten werden, dass es nötig ist, höhere Stückzahlen zu produzieren, um eine auf Zahlen, Daten und Fakten basierende Aussage treffen zu können, ob das System stabil produziert werden kann und die Toleranzen auch den in der Theorie berechneten Werten entsprechen. Sollte dies nicht der Fall sein, müssen Korrekturmaßnahmen definiert und etwaige Anpassungen durchgeführt werden.
In den letzten Jahren werden Sicherheitsfunktionen in Maschinen vermehrt über sicherheitsgerichtete Steuerungen und die dazugehörige sicherheitsgerichtete Software realisiert. Dies hat zur Folge, dass es erhöhte Anforderungen an die Softwarequalität laut der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG gibt. Die Anforderungen an sicherheitsgerichtete Software werden in den dazugehörigen harmonisierten Normen, wie üblich, nur sehr allgemein beschrieben und es gibt nahezu keine publizierten Beispiele dazu. Das Ziel dieser Masterarbeit, welche in Kooperation mit der Firma Glock Ges.m.b.H. umgesetzt wird, ist es, die Anforderungen an eine sicherheitsgerichtete Software laut Maschinenrichtlinie und der harmonisierten Normenreihe EN ISO 13849 aufzuzeigen. Es sollen anhand der entsprechenden Normen Maßnahmen und Vorschläge zur praktischen Umsetzung gegeben werden. Das zweite Ziel dieser Masterarbeit ist es, das Softwaretool SOFTEMA mit Hilfe eines Applikationsbeispiels auf seine Praxistauglichkeit zu testen. Das Ergebnis dieser Arbeit ist ein Softwarelebenszyklus mit konstruktiven und überprüfenden Tätigkeiten. Die Tätigkeiten werden mittels Umsetzungsbeispielen beschrieben und es werden Empfehlungen gegeben, welche Maßnahmen je nach erforderlichem Performance Level der Sicherheitsfunktion nötig sind. Die Anwendung des Softwaretools SOFTEMA wird mittels einer Roboterautomatisierung mit integrierter funktionaler Sicherheit getestet. Es wird ein Bericht über die Praxistauglichkeit des Softwaretools gegeben und des Weiteren wird eine Handlungsempfehlung an das Unternehmen gegeben, ob das Softwaretool in Zukunft eingesetzt werden sollte.
Der Einsatz von digitalen Zwillingen hat in den letzten Jahren den Bereich der virtuellen Inbetriebnahme und deren Einsatz für Automatisierungssysteme stark beeinflusst. Dadurch können Anlagen getestet, optimiert und virtuell in Betrieb genommen werden, auch wenn sie noch nicht oder nur teilweise physisch vorhanden sind. Die Implementierung und der richtige Einsatz eines digitalen Zwillings spart Zeit und erhöht die Rentabilität. Im Mechanical Engineering & Robotics Lab der Studienrichtung Automatisierungstechnik an der FH CAMPUS 02 ist der Einsatz von physikalischen Anlagenkomponenten nur bedingt möglich. Ziel dieser Arbeit ist es, mit der Software Tecnomatix Process Simulate von Siemens einen digitalen Zwilling eines Förderbandes zu erstellen und diesen mit vorhandenen physikalischen Anlagenteilen zu verbinden. Es soll ein Hybrid aus virtuellen und realen Anlagenteilen entstehen, der zu Testzwecken eingesetzt werden kann. Zu Beginn der Arbeit werden Modelle für die Erstellung eines digitalen Zwillings ausgewählt und Modelle zur Kopplung von realen und virtuellen Komponenten untersucht. Die Untersuchungen zeigen, dass ein Hardware-in-the-Loop-Modell für eine solche Kopplung am besten geeignet ist. Resultierend aus den Ergebnissen der Untersuchungen wird ein digitaler Zwilling in Process Simulate erstellt und eine gewisse Intelligenz in Form von Sensorlogik, Operationen, Materialfluss und Signaleinund -ausgängen erlernt. Anschließend wird dieser Zwilling mit einer realen speicherprogrammierbaren Steuerung unter Verwendung des Hardware-in-the-Loop-Modells gekoppelt und getestet. Aufgrund der Versuche mit den gekoppelten Komponenten, bestehend aus virtuellen und realen Anlagenteilen, kann diese Art eines digitalen Zwillings an der FH CAMPUS 02 durchaus für die vorgesehenen Zweck eingesetzt werden.
Da die Produktionsanlagen in vielen Industriezweigen effizienter geworden sind, wurde die Automatisierung zu einem wesentlichen Bestandteil. Der permanente Betrieb und der Verschleiß der Anlagen und Maschinen führen zu stetig steigenden Instandhaltungskosten, welche unter anderem auf erhöhten Verschleiß und Materialermüdungen zurück zu führen sind. Um diesen Problemen entgegen zu wirken, kommt das Prinzip des Condition Monitoring immer öfter zur Anwendung. Die Firma PMS Elektro- und Automationstechnik GmbH möchte die Zustandsüberwachung in zukünftigen Projekten implementieren. Aufgrund dessen ist es Ziel dieser Arbeit einen Überblick über die unterschiedlichen Condition Monitoring Methoden und Systeme zu schaffen, um einen Einblick in die optimale Nutzung der einzelnen Varianten zu bekommen und entsprechende Empfehlungen auszusprechen. Die einzelnen Anwendungen und Hardware-Module werden beschrieben, durchleuchtet und auf definierte Kriterien analysiert. Das Ergebnis dieser Arbeit ist die Beschreibung und Analyse der Condition Monitoring Systeme und Module. Die gewonnenen Erkenntnisse ermöglichen es, die optimalen Varianten für den jeweiligen Anwendungsfall auszuwählen und in Verwendung zu bringen. Ein weiteres Ergebnis ist die Simulation, welche die gemessenen Daten in ein automatisiertes Steuerungssystem integriert. Sie veranschaulicht auch die automatische Reaktion auf Systemveränderungen. Die geeignete Ausführung der Condition Monitoring Systeme und Methoden kann die Lebensdauer von Anlagen und Maschinen erhöhen und zusätzlich werden dadurch auch die Instandhaltungskosten gesenkt. Die Systeme sollen in Zukunft nicht nur Aufschluss über den Status der Anlage oder Maschine geben, sondern auch Daten für die Automatisierung bereitstellen, um auf Systemveränderungen automatisch reagieren zu können, damit Schäden vermindert und verhindert werden können.
Virtuelle Modelle technischer Systeme haben den Entwicklungsprozess in den letzten zwei Jahrzehnten maßgeblich beeinflusst. Insbesondere die Diskrete-Elemente-Methode (DEM) erlaubt es, das Verhalten von Schüttgütern zu simulieren und ermöglicht eine effektivere Art der Entwicklung und Erprobung von Maschinen und Systemen. Die Firma Komptech GmbH entwickelt Maschinen, die unter anderem Kompost verarbeiten, und konzentriert sich auf deren konsequente Optimierung. Mit dieser Masterarbeit wird das Ziel verfolgt, durch die Modellierung des Siebprozesses eines Trommelsiebes auf Basis der DEM, einen Wandel vom traditionellen Trial-and-Error-Konzept in der Maschinenentwicklung, hin zu einem neuen virtuellen Verfahren zu realisieren. Zunächst wird der Kompost hinsichtlich Partikelgrößen und dessen enthaltenen Materialien empirisch untersucht. Basierend auf den ausgewerteten Daten wird ein mathematisches Modell erstellt, das das Fließverhalten des Komposts darstellt. Darüber hinaus werden reale Experimente mit dem Kompost durchgeführt, um diese Materialmodelle zu kalibrieren. Zusätzlich wird eine Simulation des gesamten Siebprozesses des Trommelsiebes dargestellt. Die Qualität dieser virtuellen Nachbildung ergibt ein überaus realistisches Abbild der Realität, was durch Vergleiche mit einem Versuch der Realmaschine bestätigt wird. Basierend auf diesem Ergebnis werden Optimierungen hinsichtlich Durchsatz und Siebqualität dieser Maschine erarbeitet. Weitere virtuelle Analysen werden durchgeführt, um einerseits Verunreinigungen im Kompost, wie etwa Plastikfolien, sowie das Verschleißverhalten der Siebtrommel zu simulieren. Die Ergebnisse zeigen, dass virtuelle Modelle tiefgreifende Analysen ermöglichen, die mit realen Tests nicht möglich wären. Darüber hinaus zeigt sich, dass die virtuelle Modellbildung, insbesondere die DEM, entscheidend für die Entwicklung von Maschinen bei der Komptech GmbH ist, wodurch dem Unternehmen einen entscheidenden Vorteil bei der Maschinenoptimierung geschaffen wird.
TRC²
(2020)
Flex produziert kleine elektronische Module, die am Ende des Produktionsflusses getestet und verpackt werden. Dazu sind selbst entwickelte Testlinien im Einsatz, bei welchen zugekaufte Verpackungsmaschinen integriert sind. Neu entwickelte Produktionsmaschinen führen zu veränderten Anforderungen an die integrierte Verpackungsmaschine. Fehlende Kommunikation schränkt die Möglichkeiten bei der Entwicklung ein. Zusätzlich führt eine unpraktische Ablaufsteuerung beim Ansprechen von Sensoren zu deren Deaktivierung. Ziel des Projekts ist es die bestehende Steuereinheit durch einen neuen Mikrocontroller und ein speziell entwickeltes Controller-Board zu ersetzen. Zunächst werden bekannte Mikrocontroller recherchiert und deren Eigenschaften verglichen. Für die Evaluierung werden die grundlegenden Anforderungen an den Mikrocontroller durch eine Analyse der Verpackungsmaschine ermittelt. Mit den Ergebnissen wird ein Mikrocontroller ausgewählt und ein Prototyp des Controller-Boards angefertigt. Auf dessen Basis wird ein verbesserter Schaltplan erstellt und ein Controller-Board designet und angefertigt. Zur Überprüfung der neuen Steuereinheit werden die Funktionen zur Ansteuerung der Komponenten ausprogrammiert. Die modifizierte Steuereinheit ermöglicht individuelle Verpackungsabläufe mit unterschiedlichen Möglichkeiten der Steuerung des Verpackungsprozesses, sowie der Materialüberwachung. Zukünftige Anforderungen können aufgrund der gewonnenen Flexibilität einfach umgesetzt werden.
Diese Arbeit befasst sich mit der Produktrückverfolgbarkeit im Sondermaschinenbau. In den Fertigungszellen besteht oft das Problem, dass die Bauteile ohne maschinelle Identifikation in die jeweiligen Fertigungsregale eingeräumt werden. Somit kann es beim Zusammenbau der Sondermaschine dazu kommen, dass projektrelevante Bauteile fehlen und der Zusammenbau nicht fortgesetzt werden kann. Dies wiederum erzeugt in der Fertigungszelle einen Leerlauf, wodurch die Projektkosten unnötig in die Höhe getrieben werden. Das Ziel dieser Arbeit ist es festzustellen, welche Auto-ID-Technologie sich in der industriellen Produktionsumgebung behaupten kann. Hierfür werden in der realen Produktionsumgebung Tests anhand von Versuchsaufbauten durchgeführt. Im Speziellen gilt es hierbei zu untersuchen, mit welcher Technologie es möglich ist, Bauteile aus dem hausinternen Fräszentrum und Zukaufteile ordnungsgemäß zu markieren, damit diese in späterer Folge eindeutig identifiziert werden können. Am Eingang der Fertigungszelle wird die Identifikation aller markierten Bauteile erfolgen. Erst nachdem auf diese Weise sichergestellt wurde, dass alle relevanten Bauteile in der Fertigungszelle vorhanden sind, kann der Zusammenbau der Sondermaschine in der Produktion freigegeben werden. Als Ergebnis dieser Forschungsarbeit wird gezeigt, dass die Produktidentifikation mittels RFID-Technologie hierfür technisch besser geeignet ist als die Nutzung von Barcodesystemen.