Studienabschlussarbeiten

Diese wissenschaftliche Arbeit dient der Konzipierung eines Qualitätsmanagement-Methoden-Portfolios zur Fehlerprävention in der agilen Entwicklung komplexer Produkte am Beispiel des hochautomatisierten Fahrens bei einem Premium-Fahrzeughersteller. Ausgehend vom etablierten Entwicklungsprozess für Funktionen und Software nach dem V-Modell als Teil des Fahrzeugentstehungsprozesses wird das agile Rahmenwerk Scrum als Alternative bei unvollständigen und sich kurzfristig ändernden Anforderungen betrachtet. Dieses bildet die Grundlage des Arbeitsmodells, welches in dem Entwicklungsbereich für automatisiertes Fahren eingeführt wurde und den Fokus der Bedarfsermittlung für präventive Qualitätsmanagement-Methoden darstellt. Das breite Feld potenziell anwendbarer Methoden wird zielstrebig auf die des Vorgehensmodells Define-Measure-Analyze-Design-Verify aus dem Design for Six Sigma zur Verbesserung der operativen Exzellenz eingegrenzt. Anhand empirischer Untersuchungen werden mögliche Bedarfe für die betrachteten Methoden bei den Organisationseinheiten des Arbeitsmodells ermittelt. Das daraus resultierende Qualitätsmanagement-Methoden-Portfolio für die operative Fehlerprävention ist im nächsten Schritt zu validieren und ermöglicht einen nachhaltigen Beitrag zur dauerhaften Kundenbegeisterung.

Die Masterarbeit "Ermittlung des Vernetzungsgrades von PE-X mittels Rheologie" wird im Unternehmen Fränkische Rohrwerke in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Ilmenau durchgeführt. Der Stand der Technik von vernetzten Polyethylen wird beleuchtet. Dabei wird auf verschiedene Vernetzungsarten und der bis heute etablierten Methode zur Bestimmung des Vernetzungsgrades eingegangen. Ebenfalls wird ein Einblick in die Grundlagen der Rheologie gegeben. Ziel dieser Arbeit ist es, ein rheologisch bewertbares, schnelles und sicheres Verfahren für die Bestimmung des Vernetzungsgrades von vernetzten Polyethylen-Rohren (PE-X) weiter zu qualifizieren. Ausgehend von Erkenntnissen interner Untersuchungen zur Bestimmung des Vernetzungsgrades mittels Rheologie wird die Anwendbarkeit des Messverfahrens außerhalb des Normablaufs untersucht. Es wird die Anwendbarkeit des Messverfahrens bei Unterschreitung des Mindestvernetzungsgrades untersucht und eine Korrelation zur Umrechnung des Speichermoduls in den Vernetzungsgrad erstellt. Bestehende Korrelationen für die Regelüberwachung werden mit der vorliegenden Datenbasis aktualisiert und bewertet. Außerdem wird ein Konzept zur Probenentnahme an unterschiedlichen Rohrdimensionen erarbeitet. Dabei wird näher auf die Entnahme an dickwandigen Rohren und Mehrschichtverbundrohren eingegangen.

In dieser Masterarbeit wird untersucht, wie durch Algorithmen der computergestützten Bildverarbeitung, eine videobasierte industrielle Schwingungsmessung von Maschinen möglich ist. Zuerst wird davon ausgegangen, dass dafür die Video Magnification (genauer: Motion Magnification) notwendig ist. Dadurch können nicht sichtbare Bewegungen, innerhalb von Videos, sichtbar gemacht werden. Anhand einer Recherche zum Stand der Technik wird nachgewiesen, dass dies nicht notwendig ist und Verfahren zur Berechnung des optischen Flusses ausreichen. Anhand der Rechercheergebnisse wird ein Softwareprototyp entwickelt. Dieser kann vollautomatisch Schwingungsspektren aus einer gewählten Region of Interest extrahieren. Mit diesemWerkzeug wird dann der Einfluss von Motion Magnification untersucht. Es wird gezeigt, dass die Bewegungsverstärkung nicht zur Analyse, aber zur Darstellung von Bereichen hoher Schwingungsamplituden (auch von Schwingungen im Subpixelbereich) genutzt werden kann. Dafür wird ein neuer Algorithmus entwickelt, getestet und mit einem bereits existierenden, dem Vibragram, verglichen. Anhand von Verifizierungsmessungen an einem Shaker, einer Schleifmaschine, verschiedenen Pumpen und anderen Anlagen in einem Klärwerk kann gezeigt werden, dass auch mit einer einfachen Smartphone-Kamera eines iPhone SE, Maschinenschwingungen im Subpixelbereich messbar sind. Die minimal gemessene Auslenkung liegt in der Größenordnung von 14 Mikrometern (0-Peak). Für kleinere Amplituden werden Industriekameras empfohlen. Probleme die durch flackernde Beleuchtungselemente und Vibrationen des Statives entstehen, müssen berücksichtigt werden.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Umsetzung eines kamerabasierten 3-D-Trackingsystems zur echtzeitfähigen Verfolgung von bewegten Objekten durch den kollaborierenden Industrieroboter Universal Robots UR5. Für die Informationsverarbeitung steht zusätzlich ein Industrie-PC zur Verfügung. Ausgehend von dem Auswahlprozess der geeigneten 3-D-Sensorik (Orbbec Astra S) und der PC-seitigen Implementierung von Klassen (C++) zum Aufbau von zwei Socket-Kommunikationskanälen zwischen dem Industrie-PC und dem Roboter, liegt das Hauptaugenmerk auf der Entwicklung einer 3-D-Trackingsoftware mit Roboternachführung in der Programmiersprache C++. Hierzu werden zwei unterschiedliche Ansätze verfolgt. Ein Trackingprogramm basiert auf der 2-D-Objektverfolgung im RGB-Bild der Kamera mithilfe eines OpenCV-Trackingalgorithmus und bezieht die Tiefeninformation für die dritte Dimension aus der vorhandenen Tiefenkarte. Das zweite Trackingprogramm generiert aus dem RGB-Bild und der Tiefenkarte eine Punktewolke der Szene. Hierbei finden Funktionen der Open Source Bibliothek Point Cloud Library (PCL) Anwendung. Die Detektion des Trackingobjekts im ersten Frame geschieht hierbei durch das Zusammenspiel von einem SHOT-Verfahren und einem ICP-Algorithmus. Die anschließende Verfolgung des Objekts wird mit einem adaptiven Partikelfilter-Algorithmus umgesetzt. Darauffolgend werden die aus den Trackingfunktionen gewonnenen Informationen zur Berechnung des Geschwindigkeitsvektors des Roboters genutzt. Zusätzlich beschäftigt sich die Arbeit mit der Implementierung einer Klasse zur Prävention von Kollisionen der Roboterachsen untereinander. Der gewählte Ansatz baut mithilfe der vorhandenen Gelenkstellungen und der Abmaße der Roboterachsen ein digitales Modell des Roboters auf und warnt im Fall bevorstehender Kollisionen. Die abschließende Evaluation bewertet die Qualität der Entwicklungen und weist Optimierungspotentiale für weiterführende Arbeiten aus.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Maßnahmenfindung für mögliche Qualitätsverbesserungen des Motors M282, welcher bei MDC Power hergestellt wird. Dies wird erreicht, indem die Schnittstellen zum Fahrzeugwerk/Kunden am Motor identifiziert, deren Bauteile dokumentiert und daraus qualitätsempfindliche Merkmale analysiert werden. Dabei findet eine vollständige Dokumentation der Prüfprozesse seitens MDC Power und der Prüfmethoden seitens der Lieferanten statt. Es stellt sich heraus, dass 9 von 233 Merkmalen (3,9%) ungeprüft bleiben und 15 von 233 (6,4%) als mangelhaft eingestuft sind. Zusätzlich konnten 30 Merkmale (13%) nicht genauer analysiert werden, weil notwendige Informationen von Lieferanten nicht übermittelt wurden. 60% dieser Merkmale bleiben bei MDC Power ungeprüft und können daher ein Risiko in Form von Fahrzeugwerkreklamationen darstellen. Im Anschluss dieser Arbeit sind für die ungeprüften Merkmale die dokumentierten Maßnahmen einzuleiten. Im weiteren Produktionsverlauf sind anfallende Fahrzeugwerkreklamationen mit den analysierten Merkmalen abzugleichen, um eine Aussage über die Qualitätsabsicherung zu erhalten.