Durch die stetig voranschreitende Vernetzung von Produktionsstrukturen entsteht eine Fülle von neuen innovativen Möglichkeiten, Prozessqualitätssicherung nachhaltig weiterzuentwickeln und zu verbessern. Unter diesem Aspekt wird im Rahmen dieser Arbeit ein Rechnerverbund zur Regelung von Bauteileigenschaften im Kontext dezentraler Produktionsstrukturen entworfen. Der Beispielprozess "Herstellung eines Fingerkühlkörpers aus Blech" wird mittels eines selbst entwickelten Matlab-basierten Programms und einer relationalen Datenbank modularisiert und prozessunabhängig implementiert.
Ziel ist es, die Regelungsarchitektur so zu konzipieren, dass sie in der Lage ist, die Eigenschaften des Bauteils zu verschiedenen Zeiten zu erfassen, zuzuordnen und mit diesen gewonnenen Daten zukünftiges Prozessverhalten abschätzen und anpassen zu können. Durch die Eingliederung der Arbeit in den Sonderforschungsbereich SFB 805 "Beherrschung von Unsicherheiten in lasttragenden Systemen des Maschinenbaus" wird hierbei ein besonderes Augenmerk auf die Konformität mit bereits entwickelten Modellen und Methoden gelegt.
Darauf aufbauend wird eine standardisierte Kategorisierung der Daten und Datenflüsse eingeführt, die als Grundlage für die umzusetzenden Funktionen dient und eine Konsistenz der gespeicherten Datensätze gewährleistet. Abschließend wird anhand der Vorversuche eine Konvergenz der Regressionsmodellbildung untersucht, woraus Entwicklungspotentiale zur Steigerung der Fertigungsgenauigkeit, der Regressionsmodellgüte und des Automationsgrades abgeleitet werden.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung und Vorgehensweise
- Stand der Technik
- Regelung von Bauteileigenschaften in der Umformtechnik
- Regler
- Sensorik zur Messung von Bauteileigenschaften
- Flexible Aktorik am Beispiel der 3D-Servo-Presse
- Vernetzung von Produktionsstrukturen
- Kommunikationsebenen in der Produktion
- Auflösung der Hierarchie: Cyber-physische Systeme
- Regelung von Bauteileigenschaften in der Umformtechnik
- Anforderungsermittlung und Definition
- Bestimmung der Prozessinformationen und des Informationsflusses
- Prozessmodell und prozessrelevante Daten
- Zusammenfassung der relevanten Prozessdaten
- Anforderungsermittlung: Festlegung der zu implementierenden Funktionen
- Hauptprogramm
- Schnittstellen
- Aufbau der Steuerungsarchitektur
- Klassifizierung von Daten und Datenflüssen
- Benutzerklassen und Zugriffsrechte
- Definition der Programmiersprachen und Standards
- Programmiersprache und -umgebung: Vergleich zwischen Matlab und LabView
- Datenspeicherung und Datenbanksystem
- Messstation
- Die verwendeten Standards im Überblick
- Bestimmung der Prozessinformationen und des Informationsflusses
- Implementierung
- Ausgangssituation und nötige Anpassungen
- Installation von benötigter Software und Treibern
- Anpassung der SPS-Applikation
- Enumerationstransformation
- Operations-Modus
- Aufbau der Datenbank
- Implementierung der definierten Funktionen
- Implementierung des Hauptprogramms
- Ausgangssituation und nötige Anpassungen
- Erprobung
- Vorgehensweise und Ziele
- Bewertung der Konvergenzphase der Regression in Abhängigkeit der geführten Vorversuche
- Erprobung des Systems am Realversuch Biegestern
- Funktionalität und Fehleranfälligkeit
- Erprobung der Konvergenzphase der Regression
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung einer verteilten Steuerungsarchitektur für die automatische Regelung von Bauteileigenschaften. Das Ziel ist die Implementierung eines Rechnerverbunds, der in der Lage ist, die Eigenschaften von Bauteilen zu verschiedenen Zeiten zu erfassen, zuzuordnen und daraus das Bauteil- und Prozessverhalten für zukünftige Durchläufe abzuschätzen. Die Implementierung soll dabei prozessunabhängig erfolgen.
- Entwicklung einer verteilten Steuerungsarchitektur
- Regelung von Bauteileigenschaften
- Prozessunabhängige Implementierung
- Datenerfassung und -zuordnung
- Abschätzung des Bauteil- und Prozessverhaltens
Zusammenfassung der Kapitel
Die Arbeit gliedert sich in verschiedene Kapitel, die sich mit den unterschiedlichen Aspekten der Entwicklung einer verteilten Steuerungsarchitektur befassen.
- Einleitung und Vorgehensweise: Das Kapitel liefert eine Einleitung in die Thematik und skizziert die Vorgehensweise der Arbeit.
- Stand der Technik: Dieses Kapitel befasst sich mit dem Stand der Technik im Bereich der Regelung von Bauteileigenschaften in der Umformtechnik sowie mit der Vernetzung von Produktionsstrukturen.
- Anforderungsermittlung und Definition: Hier werden die Prozessinformationen und der Informationsfluss bestimmt. Des Weiteren wird die Struktur der Steuerungsarchitektur definiert und die notwendigen Funktionen festgelegt.
- Implementierung: In diesem Kapitel wird die Implementierung der Steuerungsarchitektur beschrieben, einschließlich der Datenbank-Struktur, der Software-Anpassungen und der Funktions-Implementierung.
- Erprobung: Hier werden die Ergebnisse der Tests und Erprobungen der Steuerungsarchitektur vorgestellt. Der Fokus liegt auf der Evaluation der Konvergenzphase der Regression und der Erprobung des Systems am Realversuch.
Schlüsselwörter
Die Arbeit befasst sich mit den Themen verteilte Steuerungsarchitektur, automatische Regelung, Bauteileigenschaften, Datenerfassung, Datenanalyse, Prozessmodellbildung, prozessunabhängige Implementierung, Dezentrale Produktionsstrukturen, Cyber-physische Systeme, Sonderforschungsbereich SFB 805, Regression, Konvergenzphase, Fertigungsgenauigkeit, Automationsgrad.
- Quote paper
- Jan Heimer (Author), 2014, Entwurf und Implementierung einer verteilten Steuerungsarchitektur zur Regelung von Bauteileigenschaften, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/704269
