Ausgangssituation

Als Innovationsabteilung der STIWA Advanced Products sind wir für die erste Phase der Produktentwicklung verantwortlich, von der Idee bis zum funktionsfähigen Prototypen. Eines der Themen, die im Team bearbeitet werden, ist die Technologie magnetorheologischer Medien, also Medien, deren Viskosität sich mittels magnetischer Feldstärke einstellen lässt. Mit dieser Technologie werden mehrere Produktlösungen aktuell umgesetzt und am Standort produziert. Parallel dazu soll diese Palette durch weitere Produkte in diesem Technologiesegment ergänzt werden.

Voraussetzungen

• Abgeschlossenes Bachelorstudium im Bereich Mechatronik oder technische Physik
• Interesse an physikalischen Grundlagen
• Kenntnisse im Entwurf kleinerer Schaltungen und Programmierung von Mikrocontrollern
• Interesse am Konzipieren neuer Lösungen

Beispiel-Aufgabenstellung

• Entwurf eines HMI Bedienelements auf Basis magnetorheologischer Medien
• Konzipierung der mechanischen Komponenten
• Entwurf einer zur Ansteuerung notwendigen Elektronik und der Software
• Zusammenbau, Testing und Optimierung der entwickelten Lösung

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Motivation:

STIWA Österreich fertigt rund 50 Mio. Fräs- und Drehteile von Einzelteil/Kleinserien bis zur Groß- und Massenherstellung. Der Maschinenpark umfasst über 100 CNC Bearbeitungsmaschinen. Diese Anlagen werden mit rund 10.000 unterschiedlichsten Werkzeugen betrieben. Sowohl Werkzeug als auch Versatzdaten müssen beim Rüsten der Werkzeuge an den Anlagen verfügbar sein. Diese Flut an Versatzdaten muss überschaubar, geordnet und prozesssicher an die Maschinen übertragen werden.

Aufgaben:

• Recherchearbeit zu:
  • Welche Technologien sind verfügbar (Balluf, Datamatrix, RFID, Excel, etc.)
  • Vorteile/Nachteile der Technologien, Verfügbarkeit, Kosten/Risiken, Skalierbarkeit, Nutzen, Datensicherheit/Datenqualität
• Ab welcher Unternehmensgröße/Anzahl der Spindel/Anzahl der Werkzeugeinsätze ist welche Technologie rentabel?

Ziel:

• Bewertung und Vorstellung einer Lösung zum nachträglichen Umrüsten des gesamten Maschinenparks
• Systemvorschlag bei Neuinstallation eines neuen Fertigungsstandortes, Neubau auf die grüne Wiese
• Weltweiter Einsatz in der STIWA Group: Geschäftsfeld Manufacturing

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Motivation: STIWA will für ihre Kunden Self-Service DataScience anbieten. Damit sollen DataScientists in der STIWA-Softwarelandschaft performant und flexibel auf Standarddaten als auch anwendungsfallspezifische Daten zugreifen können. Dies ist essentiell, um im ersten Schritt die Daten verstehen zu können und in weiteren Schritten, um Modelle auf diesen Daten bauen zu können. Damit sich DataScientisten nicht für jeden Anwendungsfall um die Datenbeschaffung, die Datenspeicherung und den Datenzugriff kümmern müssen soll im Rahmen der Diplomarbeit eine Standardinfrastruktur geschaffen werden. Mit dieser STIWA Infrastruktur im Hintergrund können sich DataScientisten auf die fachliche Entwicklung der Modelle konzentrieren.

Aufgabe: Es wird ein Mechanismus benötigt, mit dem der DataScientist On-Demand DataMarts definieren kann, die automatisch von der Infrastruktur befüllt werden. Durch den On-Demand DataMart hat der DataScientist die Möglichkeit, die Daten nach seinen Wünschen abzulegen und performant und flexibel abrufbar zu haben. Hierbei stehen mehrere mögliche Technologien im Raum, die unter anderem im Rahmen der Arbeit betrachtet werden sollen:

• Klassische relationale Datenbanken
• Apache Spark
• KSQLDB

Ziel: Ziel der Arbeit ist es, die Grundlagen für eine DataScience-Infrastruktur bei STIWA zu schaffen. Beginnend von der Konzeptausarbeitung über die Technologieevaluierungen bis hin zu praxisrelevanten Prototypen in Zusammenarbeit mit der DataScience-Abteilung von STIWA.

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Motivation

Ultra-wideband (UWB) technology is one of the most promising techniques for indoor localization offering high accuracy, low power consumption, and resilience against interference. However, there is a lack of research on how it can be integrated into challenging industrial environments. 
In this thesis, UWB localization shall be used to locate and identify workpiece carriers within a transport system. A localization system based on custom sensor nodes shall be adapted in terms of firmware (e.g. communication protocol) and set up at a partner’s facility. Mounting positions for both static nodes on the transport system and moving nodes on the workpiece carrier have to be defined in order to minimize non-line-of-sight conditions.
The localization performance shall be assessed with a focus on the correct detection of the workpiece carrier order. At discrete positions, the transport system is capable of providing location information, which can be used as reference. The main goal is to evaluate the localization accuracy that can be expected from an UWB system in harsh environments.

Tasks

• Literature research suitable commercial UWB systems
• Adapt and set up a localization system at the company partner’s facility
• Acquire measurements on a real transport system
• Refine localization algorithm e.g. by assessing additional sensory
• Evaluate the system in terms of localization accuracy

Contact and supervision

Univ.-Prof. Dr. Andreas Springer (MT 0351, andreas.springer@jku.at)
DI Philipp Peterseil (MT 0347, philipp.peterseil@jku.at)

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Motivation

STIWA Österreich fertigt rund 50 Mio. Fräs- und Drehteile von Einzelteil/Kleinserien bis zur Groß- und Massenherstellung. Zur Qualitätsabsicherung und Dokumentation werden u.a. auch optische Prüftechnologien verwendet. Bei diesen optischen Verfahren wird mittels Streifenlichtprojektion die Oberfläche der Bauteile gescannt. Durch die Reflektionen der Projektion wird ein Volumenmodel generiert, das mit dem 3D-Model abgeglichen werden kann. Daher ist es notwendig, Bauteile immer mit gleichen Oberflächenbeschaffenheiten zu vermessen. Entsprechend ist dadurch eine Oberflächenvorbehandlung notwendig. Dieses Vorbehandeln wird aktuell per Hand durchgeführt. Ziel sollte ein automatisierter, gleichbleibender Vorbehandlungsprozess sein.

Aufgaben

• Notwendige Bauteilreinigungskonzepte für KSM, Öl, Späne, usw. zu bewerten
• Konzipieren einer automatisierten Flächenpräparation für die optische Geometrievermessung
• Erstellen eines Automationskonzeptes für automatische Teilebeladung und Weitertransport inkl. Positionierung in der Vermessungsanlage
• Bauteilkennzeichnung und Datenverarbeitung sicherstellen
• Recherche und Sicherstellung der Sicherheitsrelevanten Vorgaben/Normen/Gesetze
• Konzepterstellung für unterschiedliche Bauteile mit Losgröße 1

Ziele

• Konzept eines automatisierten, bauteilunabhängigen Oberflächenvorbereitungsprozesses
• Automatisierte Weitergabe der Bauteile an die Vermessungsanlage

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Motivation

Unsere Produktion mit Hochleistungs-, Montage-, Laserschweiß-, Stanzanlagen, etc. erfolgt nur in Ausnahmefällen mittels flexibler Manpower-Belegung. Um zielführend produzieren zu können muss die  vollständige Produktionsmannschaft je Anlage (Anzahl, Qualifikation) vorhanden sein. Das Spannungsfeld zwischen der Einhaltung von Produktionsplan / -vorgaben und dynamischen Änderungen  (Verfügbarkeitsverluste) muss mittels Schichtplan kompensiert werden. Im Alltag stellt dies eine hohe tgl. Kapazitätsbindung von Mitarbeitern mit Planungsaufgaben dar. Die vorhandene Schichtplanungssoftware wurde  vor einigen Jahren selbst programmiert und beinhaltet / berücksichtigt einen Großteil der relevanten Rahmenbedingungen. 
 

Auszug aus Rahmenbedingungen

• Anlagen mit unterschiedlicher Rollenverteilung und unterschiedlichen Produkten (unterschiedliche Mitarbeiteranzahl und Qualifikation)
• Verschiedene Schichtmodelle
• Betreiben der Anlagen nur in Vollbesetzung möglich
• Einige Anlagen mit Mehrmaschinenbedienung
• Schnittstelle zum ERP System
• Abbildung von Mitarbeitern die in Ausbildung stehen und noch nicht alleine produzieren dürfen
• Schichtplan (Mitarbeiter view) soll eine Kommunikationsoberfläche bieten
• Feinplanungshorizont ca. 4-6 Wochen
• Abbildung der Skillmatrix
   

Projektziel

• Vergleich und Auswahl möglicher Schichtplanungssoftware
• Testen dieser SW unter Berücksichtigung aller relevanter Rahmenbedingungen
• Aufbereitung / Darstellung des Nutzen- und Einsparungspotentials der ausgewählten SW im Vergleich zur bisher eingesetzten SW (ua Amortisation)

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