Bachelor Theses

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Created on: Sun, 25 Sep 2022 13:51:03 +0200 in 0.0696 sec


Schmidt, Hans;
Materialversorgungskonzepte in der flexiblen modularen Fertigung. - Ilmenau. - 47 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

Zusammenfassend sei gesagt, dass die anhaltenden Trends auf den Käufermärkten, hin zu einer breiten Diversität an Produkten und einer schwer vorhersagbaren Nachfrage, Herausforderungen für die heutigen Produktionssystem darstellen. Diesen Herausforderungen wird versucht mit einer aufwendigen Anpassung des bestehenden Produktionssystems bei-zukommen. Jedoch könnte es bei den anhaltenden Trends sinnvoll sein, das Produktionssystem komplett zu überarbeiten. Diese Überarbeitung kann im Ergebnis die Einführung einer modularen Produktion zur Folge haben. Eine solche modulare Produktion benötigt flexible, abgeschlossenen und entkoppelte Prozesse, welche auch bei der Materialversorgung gegeben sein müssen. Die Frage die sich dabei stellt ist, welche Materialversorgungskonzepte sich am besten für eine modulare Fertigung eignen. Diese Frage sollte in dieser Arbeit, zumindest im groben Umfang beantwortete werden. Die Arbeit soll Empfehlungen für die Materialversorgung bestimmter Teilkategorien sichtbar machen. Diese Empfehlungen können dann genutzt werden, um anschließende potenzielle Forschungsfelder in den Fokus zu bringen. In der Arbeit wurde ein Vergleich zwischen sechs verschiedenen Materialversorgungskonzepten angestellt. Bei den verglichenen Materialversorgungskonzepten handelt es sich um die Konzepte des Gabelstaplers, FTF, Routenzugs, Warenkorbs, Kombination aus Warenkorb und Gabelstapler, und Kombination aus Routenzug und FTF. Beim Vergleich der Ergebnisse der Simulationen, lassen sich folgende Schlussfolgerungen anstellen. Zum einen scheint, bei der Betrachtung des absoluten Outputs, das Warenkorbkonzept zum Teil klar im Vorteil zu liegen. Je nach umgesetztem Konzept können die Outputzahlen der Simulationen um ein Drittel höher liegen als bei den andern Materialversorgungskonzepten. Eine näher Untersuchung des Warenkorbkonzepts ist jedoch nicht möglich, da es die Modellierung vorgelagerter Arbeitsschritte erfordern würde. Deswegen konnte sich bei der tiefergehenden Analyse der Daten nur auf die restlichen Konzepte berufen werden. Bei der weiteren Analyse der Daten stellt sich heraus, dass die Konzepte mit Beteiligung eines Routenzugs, am besten für unspezifische Teile geeignet sind. Der Grund liegt im hohen Durchsatz dieser Materialversorgungstechnik (Routenzug), welche sich am besten auf starre und wiederkehrende Bedürfnisse einstellen lässt. Aus den Daten bildet sich jedoch auch heraus, dass die spezifischen Teile am besten mit Materialversorgungskonzepten transportiert werden sollten, welche eine Lieferung auf Abruf ermöglichen. Diese Konzepte sind deutlich effizienter bei der Versorgung spezifischer und flexibler Bedürfnisse der Stationen. Jedoch bildet sich, gerade bei der Betrachtung der Wartezeit der Stationen, nicht die erwartete Überlegenheit der kombinierten Konzepte heraus. Was an der Blockade der Transportmittel untereinander liegen könnte (Routenzug und FTF).



Alpermann, Maximilian;
Untersuchung von Beschleunigungssensoren als Datenquelle für Predictive Maintenance anhand eines Ventils in der Halbleiterindustrie. - Ilmenau. - 61 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

In dieser Arbeit wurde untersucht, ob ein Predictive-Maintenance-System auf Basis von Beschleunigungsdaten funktionieren kann, als Beispiel wurde dafür ein Ventil aus der Halbleiterindustrie genutzt. In vorherigen Studien wurde gezeigt, dass sich das Remaining Useful Life von Kugellagern vorhersagen lässt, in dieser Arbeit wird untersucht, ob dies auch bei Ventilen mit Kugel-Linearführungen möglich ist. Dafür wurde aus den Beschleunigungsdaten ein Health Indicator erstellt und der Verlauf dieses wurde mit einem ARIMA-Modell vorhergesagt. Aus dem vorhergesagten Verlauf ließ sich mit einem Schadensschwellwert eine Vorhersage für das Remaining Useful Life machen. Es wurde gezeigt, dass ein Predictive-Maintenance-System auf Basis von Beschleunigungsdaten funktionieren kann. Durch steigende Kosten von Halbleitproduktionsprozessen und steigende Anforderungen an die Zuverlässigkeit von Ventilen in der Halbleiterindustrie werden Predictive-Maintenance-Systeme in Zukunft in dieser Anwendung an Bedeutung gewinnen.



Ehrle, Steven;
Modulare Montagesysteme: Analyse und Optimierung verschiedener Grundlayouttypen. - Ilmenau. - 44 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

Diese Arbeit beinhaltet eine Analyse und Optimierung verschiedener Grundlayouttypen innerhalb eines modularen Montagesystems. Den Einstieg bildet die Motivation und Problemstellung, die Zielstellung, die Methodik und der Einblick in den Aufbau der Arbeit. Im Anschluss daran erfolgt eine kurze Definition der themennahmen Fachbegriffe. Die Ergebnisse des Literatur-Reviews bilden die Grundlage für den aktuellen Stand der Forschung, welcher dem Leser einen Einblick in die Thematik(en) verschafft. Zentraler Bestandteil des darauffolgenden Abschnitts ist die Vorstellung der verschiedenen Layoutvarianten und der dazugehörigen Einschätzung hinsichtlich der Umsetzbarkeit in einer typischen Produktionsumgebung. Daran anschließend thematisiert der fünfte Abschnitt die Vorstellung des erstellten prototypischen Anwendungssystem, welches grundsätzlich auf dem Modell des Fachgebietes der Informationstechnik in Produktion und Logistik basiert, und dem verwendeten Experimentdesign. Ziel ist die Schaffung einer transparenten Vergleichsgrundlage für das nachfolgende Kapitel. Nach der Analyse der erzeugten Simulationsdaten vollendet das Aufzeigen von vorhandenen Optimierungspotenzialen das sechste Kapitel. Im letzten Abschnitt der Arbeit erfolgt eine kurze Zusammenfassung und ein Ausblick auf anschließende Forschungsfragen.



Kunnari, Aatu Juhani;
State of the Art - Steuerung von Produktionssystemen. - Ilmenau. - 69 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021

In dieser Arbeit wird es eine Literaturübersicht auf dem Gebiet der Produktionssteuerung geben. Die Forschung auf dem Gebiet der Produktionssteuerung ist vielseitig. Auf vielen Teilgebieten der Forschung gab es in den vergangenen Jahren große Entwicklungen. So wurden sowohl im Bereich der Produktionsplanung, der Fabrikplanung und der Fabriksteuerung als auch auf technischen Forschungsgebieten viele Sachverhalte erforscht. Um einen Überblick über die aktuellen Trends auf diesem weit gefächerten Gebieten zu ermöglichen, fasst diese Arbeit Literatur zusammen. Dabei werden die wichtigsten Bereiche der Produktion abgedeckt: Planung, Steuerung und Technologien. Es werden beispielsweise Heuristiken in der Planung, zentrale und dezentrale Steuerungssysteme und Cloud/Fog/Edge Computing genauer betrachtet. Mittels dieser Arbeit können dominante Strömungen in den einzelnen Bereichen und einige weniger aussichtsreiche Richtungen erkannt werden. Zusätzlich zu den aktuellen Trends werden ebenfalls Vorhersagen getroffen, wie in den unterschiedlichen Gebieten in der Zukunft weiter geforscht werden wird. Auch eine zusammenfassende Vorhersage über einen kombinierten Trend, in dessen Richtung die Forschung sich in der Zukunft womöglich richten wird, wird getroffen.



Skorykh, Oleksandra;
Metalearning zur Automatisierung von Machine Learning. - Ilmenau. - 42 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Metalearning als eine der Methoden des automatisierten Machine Learning. Die Hauptaufgabe des Metalearning ist es, Wissen aus vorherigen Erfahrungen zu generieren und es auf neue Aufgaben anzuwenden. Dabei werden die Machine Learning Modelle nicht von Grund auf neu entwickelt, sondern auf Basis Daten aus vorherigen Lernerfahrungen Außerdem wird das Metalearning unterstützend für die Empfehlung von Algorithmen, Parametern oder Konfigurationen eingesetzt. Im Rahmen der Arbeit wurde eine umfassende State-of-the-Art Review durchgeführt und aufbereitet. Dazu wurden die Prozessschritte einer Machine Learning Pipeline analysiert und die Teilbereiche mit dem größten Automatisierungspotenzial in Bezug auf die Verwendungsmöglichkeit des Metalearning identifiziert. Des Weiteren wurde Metalearning genauer definiert und die Funktionsweise eines Metalearning-Systems beleuchtet. Hierfür wurden zwei Ausprägungen eines Metalearning-Systems geschildert und ausführlich aus der Perspektive des Wissenserwerbs und der Empfehlung der angeforderten Artefakten bei den neuen Lernaufgaben erklärt. Weiterhin wurden drei zentrale Recherchen der Kategorisierung von Metalearning Methoden und Techniken analysiert, die sich in ihrem Vorgehen unterscheiden. Der erste Ansatz, die Methoden des Metalearning zu unterteilen, basiert auf der Referenzarchitektur eines Empfehlungssystems. Der zweite Ansatz beruht auf der Kategorisierung nach Quellen der Metadaten und erweitert somit die erste Unterteilung. Die dritte Kategorisierung stützt sich auf Arten der Metalearning-Algorithmen, die mithilfe von neuronalen Netzen zum Einsatz kommen. Des Weiteren wurde ein Metalearning-System für die Empfehlung der Algorithmen in Betracht gezogen und analysiert. Dabei besteht das Empfehlungssystem aus einer Datenbank mit Metadaten, die aus den vorherigen Lernerfahrungen aufbereitet wurden und einem Metalearning-Algorithmus, der die Metadaten zu neuen Datensätzen mappt. Das Empfehlungssystems kann auf weitere Anwendungsfälle wie die Auswahl und das Ranking von Hyperparamatern oder neuronaler Architektur angewendet werden. Neben dem Empfehlungscharakter kann das Metalearning auch für die Wissensübertragung im Bereich Transfer Learning sowie Few-Shot Learning zum Einsatz kommen. Abschließend wurde eine Zusammenfassung der analysierten Einordnung erstellt und im Zusammenhang mit der automatisierten Algorithmen- und Hyperparameterauswahl aufbereitet. Darauf aufbauend wurde ein Forschungsbedarf abgeleitet.



State of the Art : Simulation von Komplexen Netzwerken. - Ilmenau. - 59 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Das Ziel dieser Arbeit war die Betrachtung des State of the Art der Simulation von Komplexen Netzwerken. Es wurden die Komplexen Netzwerke herausgefiltert, zu denen aktuell die meiste Forschung im Bereich der Simulationen betrieben wird. Sensornetze, Stromnetze, Mobilfunknetze und Verkehrsnetze haben sich nach vorher festgelegten Auswahlparametern für eine Analyse im Rahmen dieser Bachelorarbeit qualifiziert. Im Rahmen der Auswertung wurden die komplexen Netzwerke sowohl bezüglich themenspezifischer Aspekte als auch des Gesamtprozesses der Vorbereitung, Modellierung und Auswertung der Simulationen betrachtet. Inhaltliche Schwerpunkte der Forschung innerhalb der Netzwerke wurden aufgezeigt. In Bezug auf die Sensornetze spielt der Energieverbrauch aufgrund der begrenzten Energiespeicherkapazitäten der Sensoren eine wichtige Rolle. Bei den Stromnetzen bilden die dezentrale Stromeinspeisung und die damit verbundenen Spannungsschwankungen und die Speicherproblematik die zentralen Forschungsfragen. Bei Mobilfunknetzen werden besonders die LTE- und 5G-Technologien betrachtet. Im Bereich der Verkehrsnetze wird sich verstärkt auf Fahrzeug-Ad-Hoc-Netze konzentriert. Zudem wurden Themen identifiziert, die die Grundlage weiterführender Forschung sein könnten. Bezüglich der Simulationstechniken wurden die Diskrete Simulation, die Agentenbasierte Simulation und System Dynamics unterschieden. Es hat sich herausgestellt, dass ein sehr starker Fokus auf die Diskrete Simulation gelegt wird, jedoch hängt die Auswahl der Simulationstechnik immer auch von den betrachteten Simulationsparametern, besonders aber von der Art des Netzwerks, ab.



Binder, Daniel Andreas;
Evaluierung von Varianten der Anbindung von speicherprogrammierbaren Steuerungen an das Robot Operating System. - Ilmenau. - 46 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Innerhalb der HENKEL + ROTH GmbH wird ein mobiler Roboter mit variablen Handhabungseinrichtungen entwickelt. Die hauptsächlichen Steuerungseinrichtungen dieses cyberphysischen Systems (CPS) sind eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) und das Robot Operating System (ROS). Zum Austausch von Informationen wird in diesem CPS eine vom Unternehmen entwickelte Schnittstelle basierend auf dem Modbus-Protokoll verwendet. Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit ist es, unter Verwendung der Open Platform Communications Unified Architecture (OPC UA), eine alternative Schnittstelle zwischen diesen Steuerungen zu entwickeln. Dazu werden der mobile Roboter und die bestehende Modbus-Schnittstelle analysiert. Anschließend wird auf Basis der Analyseergebnisse ein OPC UA-Informationsmodell aufgestellt und in einem Testaufbau implementiert sowie evaluiert. Die Implementation und Evaluation zeigen Rahmenbedingungen auf, die für diese Schnittstelle zwischen ROS und SPS gegeben sein müssen. Weiterhin zeigt diese Arbeit, dass die entwickelte OPC UA-basierende Schnittstelle zwischen ROS und SPS funktionsfähig ist, aber unter den gegebenen Rahmenbedingungen kaum Vorteile gegenüber der Modbus-Schnittstelle bietet.



Berthold, Pia;
Potenziale einer durchgängigen digitalen Planung und Analyse von Wertströmen. - Ilmenau. - 42 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Zur Umsetzung der Digitalen Fabrik werden in Unternehmen unterschiedlichste Hilfsmittel eingesetzt. Im Bereich der Fertigungsplanung sind dies zum Beispiel IT Werkzeuge, welche die Layoutplanung ermöglichen, den Wertstrom darstellen, die Arbeitsorganisation auslegen, das Kanbansystem dimensionieren und die Kombination der Wertströme und Nivellierung einer Fertigung simulieren. All diese IT - Werkzeuge sollen die digitale Planung und Analyse von Wertströmen unterstützen. Viele dieser Werkzeuge benötigen zur Anwendung eine Anzahl an Informationen, wie beispielsweise Stückzahlen und Sachnummern. Aktuell werden die benannten Werkzeuge angewendet und verursachen dabei häufig Fehlergebnisse, Fehlentscheidungen, Kosten, generieren Verschwendung und bewirken, dass viele Arbeitsschritte mehrfach ausgeführt werden. Das Hauptaugenmerkt dieser Arbeit liegt auf diesen 5 betrachteten Werkzeugen und deren Informationsflüsse. Diese Fehler wurden anhand eines Praxis Beispiels bestätigt, denn oftmals ist es so, dass dieselben Informationen (wie Sachnummern und Stückzahlen) zur Durchführung der Werkzeuge benötigt werden. Um diese Fehler und Verschwendungen zu beheben wurde ein Soll Konzept entwickelt, welches alle Informationsflüsse der Werkzeuge aufzeigt und dadurch ein durchgängiges digitales Planen und Analysieren von Wertströmen mit garantiert. Das aufgestellte Soll - Konzept umfasst eine zentrale Datenbank, welche die relevanten Input und Output Informationen der Werkzeuge enthält. Zusammengefasst wurden hier die Informationsflüsse einer Ist Situation herausgearbeitet, und mit Hilfe dieser ein Soll Konzept entwickelt.



Muhra, Michael;
Konzeption und prototypische Implementierung eines Visual-Analytics-Systems zur Verringerung der Ausbringungsverluste eines Fließproduktionssystems. - Ilmenau. - 57 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

In der moderneren Fertigung werden durch die Digitalisierung und im Zuge von Industrie 4.0 stetig mehr Daten generiert. Diese großen und komplexen Datenmengen lassen sich nicht mehr mit Standardanwendungen analysieren. Das Ziel dieser Arbeit bestand darin, mit Hilfe eines Visual-Analytics-Systems die technischen Betriebsdaten eines seriellen Fließproduktionssystems zu analysieren, um Ausbringungsverluste sowie deren Ursachen zu identifizieren und dabei zu unterstützen diese zu reduzieren. Es wurde ein Konzept für ein Visual-Analytics-System erarbeitet, welches erfolgreich an einer Produktionslinie in einem Produktionsbetrieb prototypisch implementiert und evaluiert wurde. Das Visual-Analytics-System wurde als webbasiertes System implementiert, mit der Möglichkeit weitere Produktionslinien zu integrieren. Mit dem neuen entwickelten Visual-Analytics-System konnten neue Erkenntnisse erlangt werden, die zur Verringerung der Ausbringungsverluste des Fließproduktionssystems beitragen. Das Visual-Analytics-System ist erweiterbar und weist noch ein großes Potential für weitere Entwicklungen auf.



Entwicklung eines Auswahlprozesses zur Bestimmung des geeigneten Materialversorgungskonzeptes für mehrstufige Fertigungssysteme - eine beispielhafte Betrachtung des Produktionswertstroms Heißfilmluftmassenmesser. - Ilmenau. - 60 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Produktionsunternehmen sind heutzutage ständigem Wettbewerbs- und Kostendruck ausgesetzt. Die geeignete Gestaltung von produktionslogistischen Vorgängen und Systemen, die der Realisierung von verschwendungsfreien Abläufen dient, rückt aus diesem Grund immer mehr in den Vordergrund. Ein wichtiger Bestandteil der Produktionslogistik ist die innerbetriebliche Materialbereitstellung. Sie ist für die Anstellung der Materialien am Arbeitssystem zuständig. Um Störungen zu vermeiden, ist eine Anstellung der richtigen Menge zum Zeitpunkt des Bedarfs in der Fertigung notwendig. Verzögerungen, die beispielsweise durch fehlendes Material entstehen, können sich bei mehrstufigen Produktionen auf die nachgelagerten Produktionsstufen auswirken. Die Planung der Materialversorgungsvorgänge ist oft mit hohem Aufwand verbunden. Hinzukommend ist ein erneutes Vorgehen der Planung notwendig, wenn Produkte wechseln, variieren oder neugestaltet werden. Ein einheitlich definiertes Verfahren zur Planung und Steuerung der internen Materialflüsse von der Bereitstellungsquelle zur Produktion fehlt. Aus diesem Anlass wird in der vorliegenden Arbeit eine Methodik zur Wahl der geeigneten Materialbereitstellungsstrategie entwickelt. Diese Methodik verdeutlicht die Vorgehensweise zur standardisierten Planung mit Hilfe der Identifikation und Interpretation von entscheidenden logistischen Faktoren, Materialeigenschaften und weiteren Merkmalen. Jedem Material wird dabei eine Strategie zugeordnet. Die Kombination der Strategien bildet schlussendlich die Basis für das Konzept, das richtungsweisend für die Implementierung der Bereitstellungsmethoden im Unternehmen ist. Die Anwendung des Auswahlprozesses ermöglicht einheitliche Planungsergebnisse und ist gleichermaßen vor dem Produktionsstart als auch nach dem Start durchführbar.