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Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Thematik, wie schnelle Ergebnisse mit Enterprise Architecture Management (EAM) und mit agilen Vorgehensweisen erzielt werden können, um prozessuale und technische Änderungen in der Organisation nachzuvollziehen. Zunächst wurde untersucht, welche Prinzipien und Werkzeuge aus den agilen Methoden und EAM vorhanden sind und wie daraus die Forschungsfragen zu beantworten sind. Aus diesen Werkzeugen wurde eine methodische Vorgehensweise entwickelt, mit der geprüft werden kann, wie Änderungen mit EAM nachvollzogen und daraus Anforderungen für das EAM fokussiert und priorisiert aufgenommen werden. Ergebnisse sollen so beschleunigt ermittelt werden. Im praktischen Teil wurde die methodische Vorgehensweise am Beispiel der Unternehmensgruppe ABLE Group angewendet. Mit Hilfe der Business-Scenario-Methode (TOGAF) wurden Qualitätsszenarien erstellt, welche als Startpunkt für ein iterativinkrementelles Vorgehen für die Nachvollziehbarkeit von Änderungen dienen. Die Qualitätsszenarien bildeten einen gedanklichen Rahmen für eine fokussierte Implementierung und mit EAM-Backlogs konnten diese Qualitätsszenarien priorisiert umgesetzt werden.
Die Gastronomie ist eine Branche, die als Dienstleistung ihre Kunden vor Ort bewirtet. Durch den laufenden direkten Kontakt zwischen Kunde und Angestellten besteht jederzeit die Moglichkeit, positives Feedback oder Beschwerden direkt abzugeben. Die TeLLers-Anwendung bietet über eine mobile Web-Anwendung einen zusatzlichen Kanal für Feedbacks. Diese liegen teilweise als natürlichsprachige Texte vor, die der Gastronom nur umständlich auswerten kann, um Handlungsfelder zu erkennen. Diese Arbeit analysiert die vorliegenden Datensatze und ordnet sie manuell einem Thema und einer Bewertung zu. Anschließend erfolgt die Umsetzung einer automatischen Analyse unter Verwendung einer lexikonbasierten Stimmungserkennung. Es zeigt sich, dass trotz des relativ einfachen technischen Ansatzes eine hohe Deckungsrate mit der manuellen Analyse gegeben ist. Ein wichtiger Grund dafür ist die direkte und einfache Sprache der vorliegenden Feedbacks. Durch gezielte Fragestellungen kann der Gastronom die Qualität der Antworten weiter optimieren, so dass die Feedbacks konkrete Vorschläge für Verbesserungen enthalten. Eine Datenanalyse ermittelt jene Themen, zu denen die meisten Feedbacks eintreffen. Abschließend erfolgen auf Basis einer Literaturrecherche Empfehlungen zu den am häufigsten eingemeldeten Problemfeldern. Ein Teil der Beschwerden weist auf geringe Missstände hin, die vor Ort schnell lösbar sind. Komplexere Themen liegen vor allem im Service sowie bei Leistung und Qualität von Essen und Getränken vor. Hier tendieren die Lösungsansätze zu Verbesserungen bei der Personalentwicklung sowie der Optimierung von Prozessen im Betrieb. Eine strukturierte Kosten- und Umsatzrechnung ist eine wichtige Basis dazu.
Vergleich des Redux Paradigma mit Zustandsmanagement in bisherigen Javascript MV*-Architekturen
(2017)
JavaScript ist Sprache des Webs geworden und die Entwicklung von komplexen JavaScript Web Applikationen nimmt stetig zu. Bei der Entwicklung von modernen JavaScript Web Applikationen ist das Zustandsmanagement ein zentraler und erfolgskritischer Themenkomplex. Das Hauptziel der Arbeit ist es, die möglichen Vorteile eines Redux basierten Zustandsmanagement für JavaScript Web Applikationen gegenüber herkömmlichen JavaScript MV*-Architekturen zu erarbeiten. Bisherige JavaScript-MV* Architekturen boten bislang Kompromiss behaftete und speziell in sehr umfangreichen Web Applikationen keine Lösungen, um das Zustandsmanagement möglichst vorsehbar zu machen. Viele Komponenten, Zustandsinteraktionen und Veränderungen aus verschiedensten Quellen machten es besonders schwer, den aktuellen Applikationszustand transparent darzustellen. Das Redux Paradigma formuliert und verbreitetet eine explizite Sprache und definierte Regeln, um den Zustand in komplexen Web Applikationen vorhersehbar verwalten zu können. Besonders in Bezug auf die Nachvollziehbarkeit und die Wartbarkeit des Programmcodes haben die Untersuchungen der Masterarbeit ergeben, dass die Implementierung des Redux Paradigmas große Vorteile gegenüber klassischen Zustandsmanagement Konzepten bieten kann. Es existieren eine Vielzahl von Entwicklerwerkzeugen, um die tägliche Arbeit zu unterstützen und zu vereinfachen. Beim Codeumfang konnten nach den Erkenntnissen der vorliegenden Masterarbeit keine Vorteile des Redux Paradigmas gegenüber einer klassischen Implementierung eines Daten Service für das Zustandsmanagement erkannt werden. Bezüglich der Render Performance ist eine Abhängigkeit zwischen Datenmenge und durchschnittlicher Renderzeit erkennbar. Bei geringer Daten Menge ist die Render Perfomance gegenüber der Daten Service Implementierung schneller, bei mittlerer Datenmenge sind beide Implementierung beinahe gleich schnell und bei einer hohen Datenmenge weist die Daten Service Implementierung eine bessere Render Performance gegenüber der Redux Implementierung auf. Die zunehmende Verbreitung und Popularität innerhalb der Entwicklergemeinde zeigt, dass das Redux Paradigma den Puls der Zeit trifft und eine angemessene Lösung für ein weit verbreitetes Problem bieten kann. Die Ergebnisse der vorliegenden Masterarbeit sollen mehr Klarheit in die Bewertung von Zustandsmanagement Lösungen in JavaScript Web Applikationen bringen und Entscheidern helfen, eine fundierte Auswahl bezüglich eines Konzepts zur Verwaltung des Zustands für ihre individuelle Herrausforderung treffen zu können.
Ist neu immer besser?
(2017)
Durch die Verbreitung des Internets und damit der verteilten Anwendungen wurden serviceorientierte Architekturen zu einem festen Begriff der Softwareindustrie. In jüngerer Zukunft stieg das Interesse an Microservice Architekturen an und diese werden unter anderem auch mit „service orientation done right“ beschrieben. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Frage „Ist neu immer besser?“ und damit mit der Frage, ob Microservice Architekturen grundsätzlich besser sind als klassische serviceorientierte Architekturen. Zunächst werden die beiden Architekturen definiert und mit ihren Merkmalen beschrieben. Anschließend findet mit dem Architecture Tradeoff Analysis Model eine Definition einer Architekturbewertungsmethode statt. Außerdem werden Qualitätsattribute der ISO/IEC 25010 beschrieben die zur Bewertung der Softwarequalität verwendet werden kann. In dem nächsten Schritt werden die Fähigkeiten der beiden, in dieser Arbeit untersuchten, Architekturen beschrieben, die Qualitätskriterien der ISO/IEC 25010 zu erfüllen. Nachfolgend findet eine beispielhafte Auswertung von den Anforderungen von Webanwendungstypen an diese Qualitätskriterien statt mit anschließender Gegenüberstellung zu den Eigenschaften der Architekturen. Das Ergebnis dieser Arbeit ist, dass Microservice Architekturen grundsätzlich nicht immer besser sind als klassische serviceorientierte Architekturen und somit die Forschungsfrage mit „Nein“ beantwortet werden kann. Vielmehr sorgen die Merkmale der beiden Architekturen dafür, dass diese sich für unterschiedliche Anforderungen besonders eignen. Serviceorientierte Architekturen haben ihre Stärken beispielsweise in der Konnektivität zu anderen Systemen und den ausgereiften Technologien was vor allem die Sicherheit angeht. Microservices hingegen eignen sich sehr gut für Software mit sehr starken Skalierungs- und Performanceanforderungen.
Immer mehr Unternehmen setzen ihre Systeme mit Microservices um, da sie ihre Anwendungen schnell, agil und unabhängig in Produktion bringen möchten. So komplex dieser Architekturansatz ist, so vielfältig sind die Informationen, die für diesen Ansatz benötigt werden. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich daher damit, welche Aspekte für eine Microservice-Architektur von Relevanz sind und als Modell sichtbar gemacht werden sollten. Hierbei führt die Arbeit zunächst die allgemeinen Grundlagen der Softwarearchitektur und Modellierung ein. Anschließend werden auf Basis einer Literaturrecherche die relevanten Informationen einer Microservice-Architektur hervorgehoben. Die Kernelemente dabei sind die Makro- und Mikroarchitektur, die fachliche Aufteilung mit Domain-driven Design sowie die infrastrukturellen Herausforderungen. Aufgrund der sich ständig dynamisch ändernden Servicelandschaft, ist es in einer Microservice-Architektur außerdem erforderlich, sich mithilfe von automatisierter Datensammlung einen Überblick zu verschaffen. Anhand einer empirischen Studie konnte herausgefunden werden, dass die Unternehmen bereits diese relevanten Daten überwiegend über das Monitoring, Service Discovery oder Logging sammeln. Auch konnte herausgefunden werden, dass es Tendenzen bei den Aufgaben gibt, welche in der Praxis zur Makroarchitektur zugeordnet wurden. Im weiteren Verlauf der Arbeit wurde untersucht, inwieweit sich eine Microservice-Architektur mit klassischer Architekturbeschreibung wie arc42 beschreiben lässt. Aufgrund der allgemeinen Ausrichtung des Templates wurde prototypisch ein Modell entwickelt, welches die für eine Microservice-Architektur relevanten Entscheidungsfragen bereitstellt und somit bei den konkreten Entscheidungen unterstützt. Schließlich wurde das Modell mithilfe von qualitativen Interviews evaluiert. Hierbei wurde als Ergänzung ein Experte herangezogen, um mögliche Verbesserungen aus einer weiteren Perspektive miteinbringen zu können. Die Ergebnisse zeigten, dass das Modell zwar eine gute Basis darstellt, um einen Überblick zu den wichtigsten Entscheidungsfragen zu erhalten, aber dennoch weitere zielgruppenspezifische Informationen und detailliertere Ausführungen grundlegender Konzepte benötigt werden.
Das Hauptziel dieser Studie ist es, eine Modernisierung und Flexibilisierung eines Motorenprüfstandes durchzuführen. Aus diesem Grund werden die Belastungseinrichtung und der Konditionierer des Prüfstandes verbessert. Einführend werden im theoretischen Teil verschiedene Belastungseinrichtungen wie die Wirbelstrombremse, Asynchron- und Synchronmaschine, analysiert. Des Weiteren wird das Verständnis zum prinzipielle Aufbau eines Konditionierers vertieft. Anschließend werden im praktischen Teil diverse Versuche mit der bestehenden Belastungseinrichtung durchgeführt, um gezielte Untersuchungen zu tätigen. Anhand der Ergebnisse wird ein vereinfachtes Modell erstellt, damit ein Vergleich mit dem modernisierten Motorenprüfstand durchgeführt werden kann. Danach werden verschiedene Versuche mit anderen Belastungsmaschinen getätigt. Die Analyse dieser ermöglicht eine Empfehlung für eine neue Belastungseinrichtung zu treffen. Außerdem werden verschiedene Tests mit dem neuen Konditionierer durchgeführt. Dabei werden sowohl die einzelnen Komponenten des Konditionierers, als auch der gesamten Konditionierer im Verbund untersucht. Die Resultate davon ermöglichen das Erstellen eines Modells für den Konditionierer. Dieses Modell dient zur Simulation von diversen Testszenarien und gestattet das Verifizieren von Anforderungen. Abschließend wird ein Konzept für die Belastungseinrichtung und den Konditionierer ausgearbeitet. Dieses Konzept veranschaulicht eine Möglichkeit zur flexiblen Nutzung dieser Komponenten in einem Prüfstand. Außerdem werden die Vorteile einer Flexibilisierung eines Prüfstandes dargestellt. Somit zeigt diese Studie einen Weg zur Realisierung eines modernen und flexiblen Motorenprüfstandes.
Aufgrund kürzer werdender Zeiträume zur Realisierung von hochautomatisierten, robotergestützten Fertigungsanlagen im Karosseriebau, stoßen traditionelle Inbetriebnahmemethoden immer öfter an ihre Grenzen. Daher hat die vorliegende Masterarbeit die wissenschaftliche Auseinandersetzung mit dem Themenfeld der Virtuellen Inbetriebnahme zum Inhalt. Ziel der Forschungsaktivitäten ist die Entwicklung eines Prototyps, der die Anforderungen von Magna Steyr in diesem Themenbereich erfüllt. Diese sind einerseits eine Methode respektive ein Werkzeug zu schaffen, das die Verifikation und Validierung von steuerungstechnischen Entwicklungen ohne real bestehende Produktionsanlage ermöglicht. Andererseits ist mit der zu schaffenden Vorgehensweise ein System zu entwickeln, das modellgestützt die Analyse komplexer Störszenarien und Ausfälle von Produktionsanlagen im Karosseriebau erlaubt, ohne den bestehenden Fertigungsprozess zu beeinträchtigen. Das zu entwickelnde Engineeringwerkzeug ist so zu gestalten, dass weitestgehend originale Steuerungskomponenten und nativer Programmcode eingesetzt werden können. Um die forschungsleitenden Fragestellungen zu beantworten sowie die von Magna Steyr vorgegebenen Entwicklungsziele zu erreichen, werden in dieser Masterarbeit die Bereiche Modellbildung und Virtuelle Inbetriebnahme einer theoretischen Auseinandersetzung und Analyse unterzogen. Dies bildet die Grundlage für die im Praxisteil der Masterarbeit zu entwickelnde Methode zur virtuellen Absicherung von hochautomatisierten Karosseriebauanlagen.
Konzept für eine Risikobeurteilung nach EMV-Richtlinie 2014/30/EU für logistische Industrieanlagen
(2019)
In den Richtlinien und Verordnungen der Europäischen Union (EU) werden die allgemeinen Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen für Produkte, welche im Europäischen Raum in Verkehr gebracht werden, festgelegt. Die Anforderungen zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) werden in der EU-Richtlinie 2014/30/EU definiert. Mit der Einführung dieser Richtlinie haben sich einige Anforderungen geändert. Die wichtigste Anforderung der neuen EMV-Richtlinie ist die Erstellung einer Risikoanalyse und einer Risikobewertung. Jedoch gibt es im Unterschied zur Maschinenrichtlinie (MRL) keine Norm über deren Ablauf. Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit der Erarbeitung und der Umsetzung eines Konzeptes für eine Risikoanalyse und eine Risikobewertung nach der EMV-Richtlinie 2014/30/EU. Im theoretischen Teil werden die Grundlagen hinsichtlich EMV, die Grundlagen der EMV-Richtlinie und die Umsetzung einer Risikobeurteilung nach Maschinenrichtlinie 2006/42/EG beschrieben. Im praktischen Teil wird auf Basis der Risikobeurteilung nach MRL ein Konzept beschrieben, welches für die Risikoanalyse und eine Risikobewertung nach EMV-Richtlinie umgesetzt werden kann. Ein weiteres wichtiges Element dieser Risikoanalyse und Risikobewertung ist die Erstellung von Regeln für einen EMV-gerechten Aufbau für logistische Industrieanlagen. Zur Verifikation dieser Regeln werden erste EMV-Messungen zur Störaussendung durchgeführt, welche die Wirksamkeit der Regeln bestätigen sollen. Das Konzept für eine Risikoanalyse und Risikobewertung nach EMV-Richtlinie 2014/30/EU dient zur Umsetzung in einem Dokumentationstool, um den Anforderungen der EMV-Richtlinie gerecht zu werden. Erste EMV-Messungen zeigen, dass die Implementierung eines EMV-gerechten Aufbaus die Störaussendung reduziert. Mit dem Dokumentationstool und den Ergebnissen der EMV-Messungen soll in Zukunft sichergestellt werden, dass alle Anforderungen aus der EMV-Richtlinie eingehalten werden. Für alle zukünftigen logistischen Industrieanlagen werden mit diesem Dokumentationstool eine Risikoanalyse und Risikobewertung durchgeführt.
Um Kundenanforderungen zu erfüllen, ist eine schlanke und flexible Produktion erforderlich. Gerade in der Automobilindustrie sind kurze Reaktionszeiten auf Bestellungen und Just-in-Time-Lieferungen gefordert. Um das zu gewährleisten, müssen die Produktionsanlagen fähig sein, hohe Ausbringung und wenige fehlerhafte Produkte zu erzeugen. Das Ziel dieser Arbeit bestand darin, eine genaue Analyse einer Produktionsanlage für Abgasturbolader zu erstellen um Potentiale zur Optimierung zu finden. Es wurden Maschinendaten wie Taktzeit, Ausschusszahlen, Ausbringung und OEE vom Vorjahr ausgewertet. Ausgehend von diesen Daten wurden konkrete Ziele definiert, die durch die Verbesserungen erzielt werden sollten. Um Verschwendungen und nicht wertschöpfende Tätigkeiten zu erkennen, wurden die einzelnen Montageprozesse untersucht. Dabei wurden Methoden von Lean-Management und Lean-Produktion angewandt. Mit dem Ursache-Wirkung Diagramm konnten Grundursachen für Probleme ermittelt werden. Das Pareto-Diagramm war hilfreich um zu erkennen, was die Haupteinflussfaktoren eines Problems sind. Der Plan-Do-Check-Act-Zyklus ist ein geeignetes Werkzeug, um ein Problem nachhaltig zu lösen. Die Ergebnisse der Masterarbeit sind eine Senkung der Taktzeit der Anlage um zwei Sekunden und eine Verringerung des Ausschusses von 2,2% auf unter 1,6%. Die Ausbringung und der OEE konnten zwar verbessert werden, aber eine Stabilisierung auf dem angestrebten Niveau ist nicht gelungen. Ein Grund dafür ist, dass für die Studie nur die technischen Verluste, nicht aber organisatorische Verluste wie Personal- oder Materialmangel miteinbezogen wurden. Eine effiziente Produktionslinie ist die Voraussetzung um konkurrenzfähig zu sein. Die Ergebnisse der Masterarbeit helfen mit den vorhandenen Ressourcen die größtmögliche Ausbringung zu erreichen.
Die manuelle Bearbeitung von Schiffshüllen verliert aus Gründen der Effizienz und des Umweltschutzes immer mehr an Bedeutung. Stattdessen kommen hochautomatisierte Maschinen zum Einsatz, die diese Arbeit übernehmen oder Maschinen, die Personen an exponierte Stellen transportieren, um dort diverse Arbeiten zu verrichten. Mit steigendem Automatisierungsgrad steigen auch die Anforderungen an die Sicherheit von Maschinen, speziell im Bereich der Personensicherheit. Das Ziel dieser Masterarbeit war die Analyse und Optimierung eines Sicherheitskonzeptes für eine fahrbare Maschine der Hubert Palfinger Technologies GmbH zur manuellen Bearbeitung und Inspektion von Schiffshüllen in Schwimm- und Trockendocks. Auf Grund der rauen Umgebungsbedingungen und einer Bearbeitungshöhe von bis zu 30 Metern, wurden höchste Anforderungen an die Sicherheit des Bedienpersonals gestellt. Die Analyse des Sicherheitskonzeptes umfasste neben der Auswahl der Steuerung und der Optimierung der elektrischen und hydraulischen Bauteile auch einen rechnerischen Nachweis zur Vermeidung von Fehlern in sicherheitsbezogenen Teilen von Steuerungen. Die in dieser Masterarbeit durchgeführten Berechnungen zur Validierung der Sicherheitsfunktionen wurden einer akkreditieren Prüfstelle, mit dem Ansuchen einer CE-Zulassung für diese Maschine vorgelegt. Die Hubert Palfinger Technologies GmbH entwickelt mehrere Maschinen für die Schiffsbearbeitungsindustrie, die in ihrer Konstruktion sehr ähnlich sind. Das analysierte Sicherheitskonzept für die Personensicherheit ist somit vielseitig auch in anderen Maschinen anwendbar. Durch die Anwendung des fertigen Konzeptes gäbe es Potential für Einsparungen in der Entwicklung und bei Zertifizierungen. Außerdem könnten gewonnene Kenntnisse aus dem Betrieb in den Schiffswerften rasch und effektiv in zukünftige Planungen einfließen und so die Sicherheit aller Maschinen der Hubert Palfinger Technologies GmbH erhöhen.
Werkstücken mit Hilfe unterschiedlichster Umformtechnologien eine gewünschte Gestalt zu verleihen, ist seit jeher Bestandteil technischer Prozesse. Die vorliegende wissenschaftliche Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines spezifischen Werkzeuges zum Richten von Drahtstiften und in weiterer Folge mit der Konstruktion eines Prototyps. Insbesondere der Prozess vom zunächst vollständig von Hand durchgeführten bis hin zum automatisierten Arbeitsvorgang steht im Mittelpunkt der Untersuchung. Das Geraderichten von verbogenen Metallstiften stellt dabei die konkrete Herausforderung dar. Die vorangehende theoretische Auseinandersetzung beschäftigt sich mit wesentlichen Teilaspekten der Automatisierung von Arbeitsprozessen im Allgemeinen und im Speziellen, was heißt, etwa die Vereinzelung von Stiften, den Richtprozess per se, aber auch die Verpackung der Drahtstifte im Detail zu erörtern. Der Schwerpunkt liegt in einem ersten Schritt dementsprechend auf der Erarbeitung des theoretischen Grundwissens zur nachfolgenden Entwicklung eines Richtwerkzeuges. Auf Basis dieser Erkenntnisse werden im praktischen Hauptteil divergierende Lösungsmöglichkeiten für die Konstruktion eines Richtwerkzeuges einer eingehenden Prüfung unterzogen. Die potentiell geeignetste Methode zum Richten der Stifte wird daraufhin einer weitreichenden Versuchsreihe unterzogen, wodurch die Basis für die Konstruktion einer optimalen Richtwerkzeuggeometrie gegeben ist. Um dies zu realisieren wurde ein Prototyp entwickelt, der eine genaue Untersuchung des Richtprozess zulässt. Das entstandene Richtwerkzeug sowie der Prototyp fungieren in weiterer Folge als Ausgangspunkt für die Konzeptionierung einer automatischen Drahtstift-Richtmaschine. Bei diesem Konzept wird veranschaulicht, wie in weiterer Folge der Prozess weitestgehend automatisiert werden könnte.
Bereits Ende der Sechzigerjahre begann die Entwicklung der strukturierten Programmierung, welche sich lange Zeit als Programmierstandard darstellte. Mit Beginn der Windows-Ära etablierte sich Ende der Achtzigerjahre zusätzlich die objektorientierte Programmierung. Dieser Schritt führt nun zu einem Paradigmenwechsel im Bereich der Programmierung von Speicher-Programmierbaren-Steuerungen. Einige Systeme wie zum Beispiel CoDeSys unterstützen bereits verschiedene Bereiche der objektorientierten Programmierung. Siemens-Steuerungen hingegen bieten derzeit ohne Zusatzsoft- und Hardware noch keinen direkten Zugang zur objektorientierten Programmierung an. Ziel dieser Arbeit ist es die derzeitigen Möglichkeiten aufzuzeigen, um mit Siemens Steuerungssystemen, vorzugsweise Siemens 1500er Steuerungen, objektorientierte Programmierung abzubilden. Die Grundlage dafür wird durch die Definition der Norm IEC 61131-3:2003 bezüglich der Wiederverwendbarkeit von Funktionsbausteinen sowie auch der Erweiterung der Objektorientierung der IEC 61131-3:2013 geschaffen. Zur Untersuchung werden die Varianten objektorientierte Programmierung mit Funktionsbausteinen sowie die objektorientierte Programmierung mit SCL und Siemens SIMOTION Systemen herangezogen. Anhand einer Evaluierung werden die verschiedenen Methoden gegenübergestellt. Resultierend erscheint die herkömmliche Variante objektorientierte Programmierung mit Funktionsbausteinen als am Besten zur Realisierung eines Steuerungskonzeptes eines Shuttle-Liftes geeignet. Aufbauend auf der gewählten Methode werden Steuerungs- wie auch Visualisierungs-Programmierrichtlinien definiert, somit kann eine bestmögliche Umsetzung des Konzeptes erfolgen. Abschließend werden diese Richtlinien in einer Beispielprogrammierung angewandt um daraus Schlüsse für weitere Entwicklungsschritte ziehen zu können.
In den Luftzerlegungsanlagen der Firma Linde GmbH werden derzeit Anlagenkomponenten mithilfe von Kennzeichnungstafeln identifiziert. Anhand dieser Kennzeichnungstafeln ist bis dato nur eine eindeutige Identifizierung des Geräts an sich möglich. Weitere Details über die Geräte (wie z.B. zugehörige Dokumentation, Schaltpläne, Wartungspläne etc.) sind diesen Kennzeichnungen nicht zu entnehmen. Um in Zukunft Zeit zu sparen und die Wartung zu erleichtern, war es das Ziel dieser Arbeit eine Methode zu finden, welche es ermöglicht die Geräte zu identifizieren und direkt vor Ort weitere Informationen über die Geräte zu erhalten. Dazu wurde untersucht, ob RFID (Radio Frequency Identification) eine geeignete Technologie für die Komponentenkennzeichnung ist. Derzeit wird die RFID Technologie beispielsweise im Bereich der Logistik oder für Zugangskontrollsysteme eingesetzt. RFID Tags werden direkt an Gütern befestigt. Mittels Lesegeräten kann auf die auf dem RFID Tag gespeicherten Daten kontaktlos zugegriffen werden. Nach der Erhebung von möglichen Einflussfaktoren (wie z.B. Materialien der Geräte, Feuchtigkeit, oder elektromagnetische Einflüsse) wurde in Feldversuchen, in der Luftzerlegungsanlage am Standort Graz, überprüft, inwiefern diese einen Einfluss auf die Funktionalität der RFID-Tags haben. Das Ergebnis zeigte, dass die erhobenen Einflussfaktoren keine negativen Auswirkungen auf die Funktionalität und Tauglichkeit der RFID Tags haben und diese daher problemlos eingesetzt werden können. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass sich die NFC-Technologie, welche auf der RFIDTechnologie basiert, sehr gut für einen Einsatz im überprüften industriellen Bereich eignet. Ein großer Vorteil der Technologie ist die einfache Handhabung und die Verfügbarkeit von Lesegeräten (Smartphones). In weiterer Folge werden, in Zusammenarbeit mit der zuständigen Produktionsleitung, Schritte für die Durchführung eines Pilotprojekts geprüft.
Das Unternehmen Schunk Hoffmann Carbon Technology ist Weltmarktführer in der Produktion von elektrisch leitenden Kohlebürsten für Gleichstrommotoren. Die Finalfertigung des Produkts findet auf selbstgebauten Maschinen statt, sogenannten Rundtaktanlagen. Für ein neues Projekt kopiert die Programmierabteilung des Maschinenbaus ein vorhandenes Programm einer Rundtaktanlage und ändert es entsprechend den Bedürfnissen der herzustellenden Anlage ab. Dieses Vorgehen birgt die Gefahr Fehler zu übersehen und sie erst bei der Inbetriebnahme der Maschine zu entdecken. Darüber hinaus ist die Prozedur monoton und beansprucht Zeit, welche der Entwickler anderweitig für das Projekt nutzen könnte. Das Ziel dieser Masterarbeit war es einen Codegenerator zu entwickeln, der automatisiert ein benutzerdefiniertes Grundprogramm für eine Rundtaktanlage erstellt. Ein Generator hat den Vorteil, dass keine Fehler aufgrund des Kopierens alter Anwendungen auftreten und er die zeitaufwendige manuelle Nacharbeit eliminiert. Um eine parametrierbare und wiederverwendbare Vorlage für den Codegenerator zu erhalten, fand eine Analyse der bisherigen Rundtaktanlagen statt. Nachdem die Programmierabteilung die Anwendungen der Anlagen in einer Entwicklungsumgebung der Firma Beckhoff erstellt, wurden Methoden zur automatisierten Erzeugung von Programmcodes für diese Applikation evaluiert. Das Resultat der Masterarbeit ist der Codegenerator Code Monkey. Ein Mitarbeiter der Maschinenbauabteilung erstellt einmalig eine Vorlage für eine Rundtaktanlage. Der Generator bereitet anschließend das Template für den Bediener auf und dieser kann es entsprechend seinen Anforderungen konfigurieren. Aufgrund der frei wählbaren Benutzereingaben ist es dem Generator möglich aus einer Vorlage das Grundprogramm für eine Vielzahl an unterschiedlichen Rundtaktanlage zu erzeugen. Mit der Applikation Code Monkey ist der Maschinenbau der Firma Schunk Hoffmann Carbon Technology zukünftig im Stande Programme für Rundtaktanlagen in nur wenigen Schritten generieren zu lassen und gleichzeitig die Entwicklungszeiten für neue Anlagen zu reduzieren.
In der Automobilindustrie gibt es unzählige Anwendungen, bei denen Industrieroboter Aufgaben eines Fertigungsprozesses übernehmen. Für die Erstellung und Anpassung von Roboterprogrammen sind Techniker erforderlich, die Erfahrung im Umgang mit Robotersteuerungen von unterschiedlichen Lieferanten haben. Zusätzlich sind spezielle Softwarepakete für die Roboterprogrammentwicklung ebenfalls erforderlich. Ziel ist es, ein Software-Tool zu erstellen, mit dem ohne spezieller Grundkenntnisse in der Roboterprogrammierung Anpassungen an Roboterprogrammen getätigt werden können. Ein zusätzliches Ziel ist es, die Änderungszeit dieser Programme zu verringern. Das Softwaretool enthält intuitive Funktionen zur Anpassung von 2D-Roboterbahnen. Die erste Funktion besteht darin, ein Roboterprogramm in das Softwaretool zu importieren, das aus Koordinaten aus einer Bahn besteht. Darauf basierend werden die Koordinaten verbunden, um den Weg der Roboterbewegung anzuzeigen. Außerdem sollen die Koordinaten veränderbar sein. Die Funktion wird per Drag & Drop realisiert. Diese Änderungen können wiederum im Programm des Roboters abgespeichert werden. Mit diesem Softwaretool ist man in der Lage, Roboterprogramme ohne besondere Erfahrung in der Programmierung und Bedienung zu ändern. Darüber hinaus verkürzt die Verwendung dieses Werkzeugs die Arbeitszeit für die Anpassung von Roboterprogrammen.
Das Unternehmen LOGICDATA entwickelt und produziert Antriebssysteme für höhenverstellbare Tische. Die erste Station der Produktionslinie, in welcher der Zusammenbau der inneren Bauteile des Planetengetriebes durchgeführt wird, liefert in Punkto Qualität keine guten Ergebnisse. Insbesondere die Resultate des derzeitig eingesetzten Fixierungsverfahrens zwischen Planetenträger und Zahnradachse liegen am unteren Ende der Qualitätsanforderung. Das Ziel dieser Arbeit war es, das Fügeverfahren erneut zu evaluieren und ein neues Verfahren für die Fixierung zwischen Zahnradachse und Kunststoffplanetenträger zu finden. Alle gewählten Verfahren sollen mit den tatsächlichen Materialien zusätzlich getestet werden. Im ersten Schritt wurden alle Verfahren, die für die Lösung der Fixierung zwischen Kunststoff und Stahl in Frage kommen, anhand der Theorie erklärt. Für jedes der Verfahren wurden separat Tests durchgeführt und die Ergebnisse dokumentiert. Im Anschluss daran wurden alle erfolgreich getesteten Verfahren einander mit Hilfe einer Nutzwertanalyse gegenübergestellt und bewertet. Zudem wurden nötige Änderungen am Planetenträger für die gewählten Verfahren aufgezeigt. Als Ergebnis der Nutzwertanalyse stellte sich heraus, dass das Verfahren Ultraschallschweißen das beste Gesamtergebnis liefert. Abschließend kann festgehalten werden, dass es nötig ist, Änderungen am Planetenträger durchzuführen, um stabilere Ergebnisse mit den Verfahren erzielen zu können. Anschließend müssen weitere Tests mit dem Verfahren Ultraschallschweißen durchgeführt werden, damit die notwendigen Parameter zielgerecht eingestellt werden können.
Elektronische Komponenten haben die Eigenschaft, dass sie elektromagnetische Strahlung abgeben bzw. empfangen, sei es nun gewollt, wie bei diversen Funktechnologien, oder ungewollt, wie beispielsweise bei integrierten Schaltungen. Dadurch kann es passieren, dass gegenseitige Beeinflussungen bzw. Beeinträchtigungen für elektronische Anwendungen oder die menschliche Gesundheit entstehen. Um dieses Problem unter Kontrolle zu halten, ist es notwendig, ein Gerät zu prüfen bevor man es in den Verkehr bringt. Eine GTEM-Zelle (Gigahertz Transverse Electromagnetic Cell) dient zur Messung von elektromagnetischer Verträglichkeit und stellt bei entwicklungsbegleitenden Tests eine geeignete Umgebung zur Verfügung. Um eine Vergleichbarkeit mit einer Freifeldmessung zu ermöglichen, muss jedoch bei Störabstrahlungsmessungen der Prüfling in der Zelle in verschiedene Positionen gedreht werden. Die FH Campus 02 ist in Besitz einer kleineren GTEM-Zelle und muss diese Drehungen des Prüflings derzeit manuell und mit provisorischen Hilfsmitteln durchführen. Dadurch werden die Ergebnisse teilweise verfälscht und sind nur schwer reproduzierbar. In dieser Masterarbeit soll ein Manipulator entwickelt werden, der diese Aufgabe übernimmt und das Messverfahren so optimiert. Um die Randbedingungen und Anforderungen an den Manipulator zu bestimmen, wurden im Zuge dieser Arbeit die elektromagnetische Verträglichkeit und unterschiedliche Messmöglichkeiten dieser untersucht. Es wurden auch 4 Manipulatoren verglichen, welche teilweise bei größeren Messzellen zum Einsatz kommen. Mithilfe dieser Erkenntnisse wurde dann ein Prototyp in SolidWorks konstruiert und anschließend gefertigt. Hierbei wurden die Technologien der Fachhochschule wie 3D-Drucker und Lasercutter genutzt. Mit diesem Prototyp wurden anschließend Vergleichstests in der GTEM-Zelle durchgeführt, um zu zeigen, dass die Messergebnisse absolut vergleichbar, das Arbeiten einfacher, komfortabler und das Ergebnis wiederholbarer ist im Vergleich zum bisher verwendeten Hilfsmittel. Das Ergebnis der Masterarbeit ist ein funktionierender erster Prototyp eines manuell bedienbaren Manipulators, bei dem bereits alle konstruktiven Vorbereitungen für eine Automatisierung getroffen sind. Außerdem enthält die Arbeit als Ergebnis eine Liste mit Verbesserungsvorschlägen und Tipps, welche bei der nächsten Generation des Manipulators umgesetzt werden sollten.
Die generative Fertigung, mit welcher Bauteile schichtweise aufgebaut werden, gewinnt anhand der kontinuierlichen Weiterentwicklung im Bereich der Materialwissenschaften, der besser werdenden Prozessqualität und des wachsenden Knowhows immer mehr an Bedeutung. Faktoren wie die zeiteffiziente Herstellung von Bauteilen und die rasche Verfügbarkeit sind nur wenige von vielen entscheidenden Vorteilen generativer Fertigungsverfahren. Eines der aufstrebenden Materialien für die generative Fertigungstechnologie Fused Filament Fabrication ist Acrylester-Styrol-Acrylnitril (ASA). Bauteile aus ASA bestechen durch ihre hochwertige Oberfläche sowie gute Witterungs- und UV-Beständigkeit. Eigenschaften die besonders im Bereich industrieller Anwendungen von großer Bedeutung sind. Das Ziel dieser Arbeit ist die Erarbeitung einer Produktionsrichtlinie für Fused Filament Fabrication Verbindungstechniken aus Acrylester-Styrol-Acrylnitril für die Unternehmungen HAGE Sondermaschinenbau und FH CAMPUS 02. Zusätzlich soll das prozessspezifische Knowhow weiter ausgebaut werden. Im ersten Schritt wird eine mechanische Werkstoffprüfung im Sinne von Zugversuchen durchgeführt um auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse unterschiedliche Verbindungstechniken wie Schraub-, Steck- und Schnappverbindungen näher zu betrachten. Die Abfolge der Tätigkeiten wie Konstruktion, generative Fertigung und Prüfung der Bauteile werden im Sinne eines iterativen bzw. schrittweisen Verbesserungsprozesses durchgeführt. Sowohl die Probenkörper aus den Zugversuchen als auch die Probenkörper der unterschiedlichen Verbindungstechniken werden verschiedenen Prüfkriterien wie Maßhaltigkeit, Strukturaufbau, mechanische Beständigkeit und Funktionalität unterzogen. Das Resultat dieser Arbeit ist eine Produktionsrichtlinie für KonstrukteurInnen auf Basis von Fused Filament Fabrication Verbindungstechniken aus Acrylester-Styrol-Acrylnitril. Auf Basis des optimalen Kosten-Nutzen-Verhältnisses der generativen Fertigungstechnologie Fused Filament Fabrication und dem Material Acrylester-Styrol-Acrylnitril, sind die Erkenntnisse dieser Arbeit ein wichtiger Schritt in die richtige Richtung. Beide Unternehmungen können aufgrund der gesammelten Erfahrungen mit dem Material ASA und den überprüften Verbindungstechniken profitieren und somit auch in Zukunft konkurrenzfähig bleiben.
Das aktuell eingesetzte Material-Tracking-System, für die Halbleiterfertigung der ams AG in Premstätten, hat seine Belastungsgrenzen erreicht und muss daher ersetzt werden. Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit der Erstellung eines Konzepts für ein neues System, welches zusätzlich auch der schlanken Produktionsstrategie (Lean Production) entspricht. Dafür werden zunächst im Rahmen einer Literaturrecherche die Grundlagen der Gebiete Materialidentifikation und Materiallokalisation sowie der Lean Production erarbeitet. In der anschließenden Analyse werden die aktuellen Probleme mit Hilfe von Werkzeugen der Lean-Strategie aufgearbeitet und dargestellt. Die dadurch gewonnenen Erkenntnisse fließen direkt in die darauffolgende Entwicklung des Konzepts ein. Dabei entsteht ein neues Betreiberkonzept auf aktuellem Stand der Technik, welches auch die logistischen Abläufe im Sinne der schlanken Produktionsstrategie verbessert. Das Ergebnis der Arbeit ist ein umfangreiches Konzept für ein Lean-Material-Tracking-System in der Halbleiterfertigung, in dem die Chancen, aber auch die zu erwartenden Herausforderungen, detailliert dargestellt werden. Als Ausgangspunkt zur Umsetzung des Konzepts werden abschließend die technischen Anforderungen erarbeitet, kategorisiert und bewertet. Das Konzept bietet die Grundlage zur Auswahl eines passenden Lieferanten und Ausführung eines Pilotprojekts, um die Durchführbarkeit unter realen Bedingungen feststellen zu können.
Viele Branchen beschäftigen sich derzeit mit dem Stichwort Industrie 4.0. Die Produktentwicklung verändert sich durch den Einsatz neuer Technologien in vielen Bereichen. Die virtuelle Inbetriebnahme ist Teil dieser neuen Entwicklungen und trägt wesentlich zu einer frühen Maschinenevaluierung bei. Durch die Kombination realer Steuerungselemente mit einem virtuellen Maschinenlayout sind erstmals gesamte virtuelle Modelle der Produkte darstellbar. Um diese virtuellen Modelle für die Entwicklung von Sondermaschinen zu nutzen, ist es notwendig bereits bestehende Technologien und Methoden am Markt zu ermitteln und anhand verschiedener Kriterien zu bewerten. Eine Marktevaluierung zeigt die Unterschiede verschiedener Softwarelösungen auf. Anhand unterschiedlicher Beispielanlagen aus dem Sondermaschinenbau stellt die Arbeit eine Einführungsmöglichkeit eines Systems im Bereich der virtuellen Inbetriebnahme und der virtuellen Simulation dar. Dazu evaluieren reale Steuerungssysteme in Kombination mit dem virtuellen Modell die Abläufe und zeigen die Anwendung der Technologie am Beispiel realistischer Maschinenkonzepte. Daraus ergibt sich das Ziel, erstmals virtuelle Anlagen zur Evaluierung und Beurteilung der Steuerungsprogramme und der Verfahrensabläufe herzustellen. Die Anwendung der virtuellen Inbetriebnahme im Produktionsalltag des Unternehmens führt zu höheren Anlagenqualitäten und geringeren Produkteinführungszeiten, da erstmals das gesamte System in einem virtuellen Umfeld evaluiert werden kann.