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Berichte aus dem Bremer Institut für Strukturmechanik und Produktionsanlagen
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Item-typ:Veröffentlichung, Fertigungsregelung in strukturdynamischen Produktionssystemen(2026-07-23); ; ; Das Anbieten von kundenindividuellen Produkten für eine gute Marktpositionierung benötigt eine flexible Produktion mit kurzen Lieferzeiten, um auf Änderungen der Umgebungsbedingungen oder auf Kundenwünsche reagieren zu können. Strukturdynamische Produktionssysteme (SDPS) sind eine organisatorische Methode zur Strukturierung von Produktionsabläufen, die Vorteile für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) bietet. SDPS ermöglichen durch eine adaptierte Planung und Steuerung eine Lieferzeitdifferenzierung von Fertigungsaufträgen und prozessbedingten festen Übergangszeiten. Sie arbeiten dazu mit temporär getakteten Sequenzen, die keine ungeplanten Zeitanteile der Übergangszeit besitzen. Mit diesen Sequenzen bieten sie die Möglichkeit, kundenindividuelle Produkte mit kurzer Lieferzeit zu fertigen oder bei zeitdiskreten Veränderungen die entsprechende Übergangszeit sicherzustellen. Dadurch wird für Unternehmen eine Flexibilisierung in der Ausrichtung der Produktion ermöglicht, sodass sie diese leicht an veränderte Auftragszusammensetzungen und Schwankungen der Anteile an Produktvarianten anpassen können. Temporär getaktete Sequenzen werden durch Verfahren zur Belegungsplanung und Auftragsfreigabe umgesetzt, sodass keine physischen Anpassungen der Produktion mehr notwendig sind. Beim Übergang von temporär getakteten zu frei vernetzen Sequenzen entstehen Organisationsübergänge, die zu Übergangsverlusten führen und damit den produktiven Produktionsbetrieb verschlechtern. Diese Arbeit stellt die dazu notwendigen Methoden zur Belegungsplanung und Auftragsfreigabe sowie die darin enthaltenen Funktionen neben der grundsätzlichen Methode der SDPS vor, sodass die-se eine Planung und Steuerung von getakteten sowie ungetakteten Sequenzen ermöglichen und die dabei auftretenden Organisationsübergänge planen. Die Evaluation der Verfahren erfolgt anhand von zwei ereignisdiskreten Simulationsszenarien, die die Auswirkungen von temporär getakteten Sequenzen auf die logistischen Zielgrößen Durchlaufzeit, Termintreue und Auslastung ermöglichen. Mit den Simulationsergebnissen er-folgt die Ermittlung von Kennfeldern, die eine Bewertung der logistischen Zielerreichung in Abhängigkeit des gewählten Betriebspunktes und der Auftragszusammensetzung ermöglichen. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass eine adaptierte Belegungsplanung und Auftragsfreigabe eine kurze Durchlaufzeit in Kombination mit hohen Auslastungswerten bei niedrigen Taktungsanteilen erreicht. Bei hohen Taktungsanteilen nehmen Übergangsverluste und Turbulenzen im System zu, die sich insgesamt negativ auf die Systemleistung und die Auslastung auswirken. Zudem hat der hohe Anteil an getakteten Sequenzen negative Auswirkungen auf den Auftragsdurchlauf von frei verketteten Aufträgen, die durch zusätzliche Liegezeiten entstehen. Eine gezielte Erhöhung des Bestandsniveaus bei mittleren Taktungsanteilen von 30 bis 60 % erhöht die Leistung des Systems, da sie taktungs- und bestandsbedingte Leistungsverluste ausgleicht. Die Verschiebung des Betriebspunktes darf in diesem Bereich nicht umfangreich stattfinden, da sonst die Durchlaufzeit übermäßig zunimmt und es zu Flexibilitätseinbußen kommt. SDPS erhöhen durch temporär getaktete Sequenzen die Flexibilität in der Auftragsgestaltung und erhöhen damit die Wettbewerbsfähigkeit von KMU.DissertationBand:1/202687 16 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Item-typ:Veröffentlichung, Strukturelle Integration kraftsensorischer Elemente in nachgiebige Greiferfinger(2023-12-01); ; ; Um sowohl Kräfte innerhalb eines Greifersystems als auch von außen einwirkende Kräfte zu messen, werden in der Praxis verschiedene Messmodultypen eingesetzt, die am Greifermodul befestigt werden. Durch deren Masse wird jedoch die verbleibende Nutzlast der Handhabungsvorrichtung eingeschränkt. Deutlich masseärmer ist hingegen die Integration von kraftsensorischen Funktionen in die Struktur der Greiferfinger. Das in dieser Arbeit untersuchte Prinzip einer hybriden Fingerstruktur ermöglicht die Herstellung von kompakten und leichten Greiferfingern, die Kräfte in drei Raumrichtungen messen können. Im Kern bestehen die Greiferfinger aus einem metallischen Körper, auf dem Dehnungsmessstreifen zur Verformungsmessung appliziert sind. Zum Schutz der Sensortechnik vor Beschädigung und zur Dämpfung der Kontaktkräfte wird die Kernstruktur mit Silikonelastomer ummantelt. Durch die gezielte Schwächung des Fingerkerns mittels Ausschnitten können die durch eine Last hervorgerufenen Dehnungen in definierten Bereichen konzentriert werden. Damit wird die physikalische Entkopplung der Elementarsensoren zur Messung der drei Richtungsanteile einer Kraft unterstützt. Bei einer schlechten physikalischen Entkopplung ermöglicht eine mit den Kalibrierwerten durchgeführte Kompensationsrechnung die Bestimmung der einzelnen Richtungsanteile. Auf diese Weise kann der Fertigungsaufwand für einen sensorischen Greiferfinger deutlich gesenkt werden, ohne dass sich die Güte der Messergebnisse verschlechtert. Zur Ummantelung der Fingerkerne wird flüssiger Silikonkautschuk vom Typ RTV-2 eingesetzt. In dieser Arbeit werden sowohl die Voruntersuchungen zur Entwicklung des Gussverfahrens als auch die praktische Evaluierung der Ummantelungsmethode vorgestellt. Als besonders vorteilhaft haben sich der Schwerkraftguss und ein händisches Spritzgussverfahren herausgestellt. Messversuche mit sensorischen Fingerkernen vor und nach der Ummantelung zeigen, dass das Silikonmaterial das Messverhalten nicht negativ beeinflusst. Die auf der Greiffläche aufgebrachte Silikonschicht dämpft den Kraftanstieg beim Kontakt mit einem harten Objekt und kann somit das Regelverhalten beim Einsatz eines kraftgeregelten Greifers verbessern.DissertationBand:1/2024224 393 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Item-typ:Veröffentlichung, Einfluss des haptischen Feedbacks in virtuellen Montageszenarien(2022-08-17); ; ; Digitale Zwillinge und Simulationsmodelle für Montageprozesse, welche mit den Konzepten von Industrie 4.0 und 5.0 einhergehen, ermöglichen eine virtuelle Montageplanung und Inbetriebnahme sowie virtuelles Montagetraining. Eine Grundvoraussetzung ist hierbei eine hohe Realitätsnähe der Modelle und Interaktionen, um das Vertrauen in die Ergebnisse zu stärken und den Lernerfolg des virtuellen Montagetrainings zu erhöhen. Zur Steigerung des Präsenzempfindens in virtuellen Umgebungen bietet sich ein zusätzliches haptisches Feedback an. Es fehlen jedoch systematische Vergleiche verschiedener Feedbackarten sowie eine Untersuchung der Abhängigkeit in Bezug auf das Anwendungsszenario. Im Rahmen dieser Arbeit werden daher drei Grundhypothesen aufgestellt sowie entsprechende Untersuchungsmethoden entwickelt und durchgeführt. Im Rahmen der ersten Hypothese steht der Einfluss eines statischen physischen Gegenstandes zur Beschränkung der Bewegungsfreiheit in einem virtuellen Montageszenario im Fokus. Die Ergebnisse zeigen, dass das statische passive Feedback zu keiner Veränderung im Präsenzempfinden der Teilnehmenden führt. Mit der zweiten Hypothese wird der Einfluss von mobilen Werkzeugnachbildungen auf das Präsenzempfinden untersucht. Der Einfluss unterschiedlicher Attribute wie Gewicht, Form und Funktionalität auf das Präsenzempfinden wird in vier Untersuchungsdurchläufen untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass insbesondere die realistische Griffform einen großen Einfluss auf das Realitätsurteil ausübt und in Kombination der Eigenschaften in noch größeren Effekten resultiert. Mit der dritten Hypothese wird untersucht, inwieweit das Anwendungsszenario einen Einfluss auf den Effekt von haptischem Feedback auf das Präsenzempfinden ausübt. Die Ergebnisse zeigen kleine und mittlere Effekte in einigen Faktoren der Präsenz. Diese deuten eine Bevorzugung der Interaktion per Handgesten an und weisen im Vergleich zu dem einfachen Montageszenario eine geringere Effektstärke auf. Die Effektstärke ist daher abhängig von dem gewählten Anwendungsszenario. Interaktionseffekte, durch mögliche Störeinflüsse oder der VR-Vorerfahrung, zeigen sich nicht.DissertationBand:01/2022351 374