Studienabschlussarbeiten

Diese Abschlussarbeit befasst sich mit dem Thema der Fehlerkostenanalyse im Herstellungsprozess der Niederdrucksensoren bei der Robert Bosch Fahrzeugelektrik Eisenach GmbH und der Erstellung eines Konzepts zur Reduzierung eben dieser Fehlerkosten durch einen eventuellen Einsatz eines Bildverarbeitungssystems innerhalb des Fertigungsprozesses. Hierzu ist es notwendig, zu Beginn den aktuellen Stand der bestehenden Fehler und Fehlerkosten für den DS-X3 zu erfassen. Es werden dazu die bekannten Fehlermerkmale, deren Fehlerhäufigkeiten und die entstehenden Fehlerkosten an den einzelnen Stationen analysiert. Mithilfe der Pareto-Analyse werden die größten Fehlerkosten und damit höchsten Einsparpotentiale ermittelt. Diese Daten werden genutzt, um ein Soll-Konzept zur Reduzierung der Fehlerkosten zu erstellen. Angenommen wird dabei, dass ein Bildverarbeitungssystem verwendet werden soll, um die Fehlerkosten zu verringern. Zu diesem Zweck soll ein Vision-Sensor zum Einsatz kommen, der neben der Reduzierung der möglichen Fehlerquellen, die Qualität der Produkte steigern soll. Für die Fehler, bei denen ein Vision-Sensor am geeignetsten erscheint, um die bestehenden Fehler zu reduzieren, wird eine Wirtschaftlichkeitsanalyse durchgeführt. Dazu wird geprüft, ob und ab welchem Zeitpunkt sich der Einbau des Kamerasystems wirtschaftlich auszahlt. Im Ausblick werden weiterführende Maßnahmen erläutert, welche den Rahmen dieser Arbeit überschreiten.

In der heutigen Zeit spielen der nachhaltige Umgang mit Ressourcen, der Klimawandel, aber auch stetig steigende Energiekosten eine immer größere Rolle in Unternehmen. Durch die Einführung von Energiemanagementsystemen kann der Energieverbrauch in allen Unternehmensbereichen langfristig gesenkt werden, was einen positiven Effekt auf die Umwelt hat und Energiekosten senkt. Engagement und Vorangehen hinsichtlich des Umweltschutzes steigern das Unternehmensimage. Staatliche Anreize, wie die Möglichkeit der Einsparung der Strom- und Energiesteuer, motivieren besonders strom- und energiekostenintensive Unternehmen zur Einführung eines Energiemanagementsystems. Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit der DIN EN ISO 50001:2018. Die Norm der Internationalen Organisation für Normung (ISO) dient als Leitfaden zur Einführung und Aufrechterhaltung eines Energiemanagementsystems. Durch die DIN EN ISO 50001:2018 wird die Vorgängerversion des Jahres 2011 abgelöst. Die Unterschiede und Neuerung der Revision werden in einer GAP-Analyse ausgearbeitet. Die Struktur der Norm baut auf der High Level Structure auf, einer einheitlichen Struktur für ISO-Managementsystemnormen, wodurch diese harmonisiert werden. Dadurch lassen sich leichter mehrere Managementsysteme in einem integrierten Managementsystem vereinen, wodurch Redundanz aufgrund inhaltlicher Überschneidungen der Normen reduziert wird. Ein wichtiger Baustein zur fortlaufenden Verbesserung von Managementsystemen aller Art sind Audits. Die DIN EN ISO 19011:2018 ist ein Leitfaden zur Auditierung von Managementsystemen und löst die DIN EN ISO 19011:2011 ab. Im Verlauf der Arbeit werden auch die Anforderungen an diese Norm und deren Neuanforderungen in Bezug auf ihre Vorgängerversion analysiert. Der praktische Teil der Arbeit widmet sich einer GAP-Analyse der erfüllten bzw. nicht erfüllten Anforderungen, hinsichtlich des auf die DIN EN ISO 50001:2018 aufbauenden Energiemanagements der Sandvik Tooling Supply Werke in Schmalkalden. Für Bereiche, die nicht den Standards der neuen Version der Norm entsprechen, werden Verbesserungsvorschläge ausgearbeitet.

Vernetzte Prüfgeräte und Datendigitalisierung sind bedeutungsvoll für die Industrie 4.0 bei der Qualitätssicherung. Ein digitaler Profilprojektor im industriellen Qualitätsmanagement ermöglicht eine berührungslose und präzise Prüfung in wenigen Sekunden. In dieser Arbeit werden Programme entwickelt, um typische Messaufgaben im Werkstattbereich mit dem digitalen Profilprojektor zu lösen, und um die Messdaten zu digitalisieren. Der Bildverarbeitungsrechner vicosys©5300 mit dem integrierten Webserver wird zum Aufbau des digitalen Profilprojektors in dieser Arbeit eingesetzt. Er unterstützt sowohl die Bildverarbeitung und Durchführung des Programms als auch die Möglichkeit der Vernetzung des digitalen Profilprojektors. Die Programme werden zur Lösung von Messaufgaben der industriellen Bildverarbeitung mit der Software vcwin pro und Ruby 1.9 erstellt, und mit einer Bedienoberfläche angerufen. Das konfigurierbare webHMI als Bedienoberfläche dafür steht zur Verfügung. Nach dem Entwurf werden die Programme mit einer Reihe von Werkstücken getestet und debuggt. Stichworte: digitaler Profilprojektor, WebHMI, Messtechnik, Industrie 4.0, vcwin pro

Das selektive Laserschmelzen (SLM) ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem Metallpulver schichtweise auf eine Bauplattform aufgebracht und punktweise durch einen Laser aufgeschmolzen wird. So entstehen Schicht für Schicht vollständige Bauteile. Der Fertigungsprozess wird durch, in die Maschine integrierte, Monitoring Systeme beobachtet und dokumentiert. Nachdem der Prozess abgeschlossen, ist können die Darstellungen der einzelnen Schichten beurteilt werden. In dieser Masterarbeit werden verschiedene Monitoring Systeme vorgestellt, welche bereits in industriellen SLM Maschinen zum Einsatz kommen. Ebenfalls werden Systeme vorgestellt, welche Ansätze für weitere Methoden der Prozessbeobachtung bieten. Im weiteren Verlauf der Arbeit werden Bilddaten aus einer konkreten Maschine, der EOS M290, herangezogen, um diese zur Fehleridentifizierung zu nutzen. Dazu werden einzelne Bilder verschiedenen Fehlerklassen zugeordnet, welche Aufschluss über unterschiedliche Defekte im Bauteil geben. Der zweite Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der maschinellen Zuordnung von Bilddaten in Fehlerklassen. Da der Bauprozess eines einzelnen Bauteils mehrere tausend Schichten haben und somit auch mehrere Bilder umfassen kann, ist es sehr aufwändig diese manuell zu beurteilen und zu sortieren. Um die Bilddaten maschinell zuzuordnen, werden faltende neuronale Netze (CNNs) genutzt. Angewendet werden hier die neuronalen Netze "AlexNet", "GoogLeNet", "VGG16" und "VGG19". Die neuronalen Netze werden mit den vorsortierten Bilddaten trainiert und deren Erkennungsraten werden ermittelt. Abschließend wird eine Aussage über die Eignung von CNNs zur Qualitätsbeurteilung von Bauteilen, die mit dem SLM Verfahren hergestellt wurden, getroffen.

Zur Sicherung der Kundenzufriedenheit und Wirtschaftlichkeit des Unternehmens, sind die Produktionsprozesse des Geschäftsbereiches Interieur der paragon GmbH & Co. KGaA zu optimieren. In Hinblick auf die zu verwirklichenden Kundenanforderungen werden, mittels geeigneter Methoden des Qua-litäts- und Prozessmanagements, zu optimierende Prozessparameter identifiziert und Korrekturmaßnahmen abgeleitet. Schwerpunkt der Masterarbeit "Entwicklung einer Methode zur Bewertung von Fügeverbindungen in automotiver Produktion unter Berücksichtigung qualitätstechnischer Kennzahlen" ist die prozessanalytische Betrachtung der realisierten Übermaßpassung zwischen Schrittmotorwelle und Zeiger der Analoguhrbaugruppen. Hierfür werden ausgewählte Baugruppen, produktionsbegleitende Dokumente und Tätigkeiten sowie Prüf- und Messtätigkeiten ausgewertet. Zudem ist der Zusammenhang zwischen den prozessentscheidenden Einflussgrößen und den kritischen Qualitätsmerkmalen zu erarbeiten. Die schrittweise Umsetzung entwickelter Optimierungspotentiale wird als Handlungsempfehlung der Führungsebene veranschaulicht. Als Resultat dessen sind die maßgeblichen Parameter und Einflussgrößen der Übermaßverbindung anzupassen und hinsichtlich der Entwicklung neuartiger Modellreihen als Konstruktionsrichtlinie zu verwenden. Des Weiteren sind konstruktive Abweichungen der technischen Zeichnungen mit den Zulieferern und Kunden zu bewerten. Darüber hinaus bildet das entwickelte Verfahren die Grundlage für die analytische Bewertung sämtlicher produzierter Serienmodelle des Geschäftsbereiches analoger Anzeigen.