Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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  • Publication
    Cluster identification of sensor data for predictive maintenance in a Selective Laser Melting machine tool
    ( 2018)
    Uhlmann, E.
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    Pastl Pontes, R.
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    Geisert, C.
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    Hohwieler, E.
    Selective laser melting has become one of the most current new technologies used to produce complex components in comparison to conventional manufacturing technologies. Especially, existing selective laser melting machine tools are not equipped with analytics tools that evaluate sensor data. This paper describes an approach to analyze and visualize offline data from different sources based on machine learning algorithms. Data from three sensors were utilized to identify clusters. They illustrate the normal operation of the machine tool and three faulty conditions. With these results, a condition monitoring system can be implemented that enables those machine tools for predictive maintenance solutions.
  • Publication
    Intelligentes Elektroniksystem für Condition Monitoring in Industrie 4.0
    ( 2016)
    Uhlmann, E.
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    Laghmouchi, A.
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    Ehrenpfordt, R.
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    Hohwieler, E.
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    Geisert, C.
    Im Rahmen dieses Beitrags werden die geplanten Arbeiten des Forschungsprojekts ""AMELI4.0"" vorgestellt. Der Schwerpunkt dieses Projekts liegt in der Entwicklung und Umsetzung hochintegrierter, vernetzter, energieautarker MEMS-Multisensorsysteme (Mikro-Elektro-Mechanische Systeme - MEMS) mit intelligenter Echtzeit-Datenverarbeitung auf Sensorebene bei hoher Daten- und Systemsicherheit. Das Multisensorsystem integriert mehrere MEMS-Sensoren zur Erfassung von Körperschall und akustischer Schall in Kombination mit der energieeffizienten Signalvorverarbeitung auf Sensorebene (Smart Data statt Big Data) bei hoher Systemrobustheit in einem modularen Hardware- und Plattformdesign. Des Weiteren werden die adressierten Anwendungsfälle und der Forschungsschwerpunkt des Fraunhofer IPK zum Thema Datenanalyse und Datenmanagement vorgestellt.
  • Publication
    CPS-basiertes Life Cycle Monitoring und Management
    ( 2015)
    Uhlmann, E.
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    Laghmouchi, A.
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    Geisert, C.
    Der Artikel erläutert ein cyber-physisches Anlagensystem (CPS) mit integrierten kommunikationsfähigen Sensoren zur Generierung von Betriebs- und Zustandsdaten. Die IT-Infrastruktur verlinkt Daten aus der Nutzungsphase mit Daten aus der Entwicklungsphase. Condition- Monitoring-Lösungen dienen der Zustandserfassung und -bewertung an verschleißbehafteten Komponenten, wie Kolbenkompressor zur Drucklufterzeugung (Pneumatik) oder Wälzlager (Vorschubachsen). Strategien zur Ermittlung des Instandhaltungsbedarfs auf Basis von Produkt- und Zustandsdaten werden angewendet und die Ergebnisse für Produktionsanlagen anhand des Achsprüfstands evaluiert. Die Vernetzung von Informationen aus der Betriebsphase mit Informationen aus der Nutzungsphase führt zu einem umfassenden Informationsmanagement im Lebenszyklus. Dadurch lässt sich unter anderem die Instandhaltung optimal planen und effizient durchführen. Außerdem können Störungen durch intelligente Verknüpfung von Zustandsdaten mit Daten aus dem PDM- und IPS-System zielgerichtet und frühzeitig behoben werden. Letztlich unterstützt die Verlinkung der Zustands- und Konfigurationshistorie einer Anlage mit den Produktdaten im PDM die Entwicklung neuer Anlagen im Sinne eines Feedback-to-Design.
  • Publication
    Situationsangepasste Unterstützung von Dienstleistungsprozessen
    ( 2015)
    Uhlmann, E.
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    Geisert, C.
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    Raue, N.
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    Gabriel, C.
    Die Verwendung konventioneller Servicehandbücher ist für die Unterstützung operativer Serviceaktivitäten im technischen Kundendienst immer noch weit verbreitet. Treten im Rahmen des Serviceeinsatzes Probleme auf, muss der Techniker diese im Kontext der Gesamtsituation analysieren und entsprechende Maßnahmen einleiten. Dabei unterliegt insbesondere die Diagnosephase einer starken Unsicherheit bzgl. des Zeitaufwands, da die optimale Vorgehensweise meist stark situationsabhängig ist. Um die Nachteile statischer Servicehandbücher zu beseitigen, wird im vorliegenden Beitrag ein Konzept zur intelligenten Generierung situationsabhängiger Handlungsanweisungen, welche dynamisch von einem Prozessmodell abgeleitet werden, vorgestellt. Das Konzept beinhaltet des Weiteren einen auf modernen Informations- und Kommunikationstechnologien (IuK) basierenden Ansatz zur Mensch-Maschine-Interaktion zur Unterstützung des Serviceeinsatzes an der Maschine.
  • Publication
    Software optimiert Serviceprozesse an Werkzeugmaschinen
    ( 2012)
    Uhlmann, E.
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    Otto, F.
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    Geisert, C.
    Im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Transregio 29 "Engineering hybrider Leistungsbündel" wurden Grundlagen zur Automatisierung von Erbringungsprozessen in hybride Leistungsbündel (HLB) erarbeitet, um die Voraussetzungen für einen geregelten HLB-Betrieb zu schaffen. Innerhalb eines Transferprojektes werden diese wissenschaftlichen Erkenntnisse nun in der Industrie erprobt. Dazu wird eng mit einem mittelständischen Werkzeugmaschinenhersteller zusammengearbeitet und auf Basis aktueller Informations- und Kommunikationstechnologien (IuK) ein System für die Unterstützung der Mitarbeiter des technischen Service geschaffen. Der Fachartikel erläutert das Konzept und den Stand der Arbeiten des Transferprojektes.
  • Publication
    Dynamische HLB-Netzwerke und die Erbringung hybrider Leistungsbündel auf Basis von Softwareagenten
    ( 2009)
    Meier, H.
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    Krug, C.M.
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    Völker, O.
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    Uhlmann, E.
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    Geisert, C.
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    Stelzer, C.
    Im Beitrag werden ausgehend von der Definition 'Hybride Leistungsbündel' (HLB) die Grundlagen der HLB-Netzwerke, der Aufbau eines HLB-Netzwerks, die Hauptelemente im HLB-Netzwerk und deren Beziehungen untereinander sowie der Liefer- und Kommunikationsfluss im HLB-Netzwerk behandelt: HLB zeichnen sich durch die integrierte und sich gegenseitig determinierende Planung, Entwicklung, Erbringung und Nutzung von Sach- und Dienstleistungsanteilen einschließlich ihrer immanenten Softwarekomponenten aus. Die Realisierung des vorgeschlagenen Geschäftsmodells basiert auf der Nutzung eines Multiagentensystems, in welchem alle am HLB-Betrieb beteiligten Objekte, wie Sachleistung, Netzwerkpartner und Servicetechniker durch Softwareagenten repräsentiert werden. In einem Beispielszenario wird die Interaktion zwischen den Softwareagenten im Falle eines detektierten bevorstehenden Komponentenausfalls auf Grund fortschreitenden Verschleißes beschrieben. In diesem Beispiel ist der Kunde als Zulieferer von Mikrokomponenten für einen Hersteller komplexer Produkte tätig.
  • Publication
    Kernprozesse hybrider Leistungsbündel
    ( 2008)
    Müller, P.
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    Uhlmann, E.
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    Geisert, C.
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    Stelzer, C.
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    Knothe, T.
    Aufgrund der Globalisierung des Marktes ergeben sich für Unternehmen des deutschen Maschinen- und Anlagenbaus erweiterte Absatzmöglichkeiten für die Hochtechnologieprodukte. Die Kunden erwarten immer häufiger umfassende Problemlösungen, die sich auf den gesamten Lebenszyklus beziehen. Daher gewinnen hybride Leistungsbündel (HLB), bestehend aus integriert angebotenen Sach- und Dienstleistungen, zunehmend an Bedeutung. Im Beitrag werden die Kernprozesse hybrider Leistungsbündel behandelt. Einleitend erfolgt eine kurze Beschreibung hybrider Leistungsbündel und ihrer Relevanz im deutschen Maschinen- und Anlagenbau. Danach werden am Beispiel der 'Integrierten Unternehmensmodellierung' die Herausforderungen bei der Modellierung von HLB-Geschäftsprozessen herausgearbeitet. Näher eingegangen wird auf die Punkte 'Integration von Kunden und Netzwerkpartnern - Akteure und Rollen', 'Klassentransformationen', 'Trennung vs. Vereinheitlichung von Produkt- und Prozessmodellen' und 'Prozessvarianten'. Das Beispiel der Prozessvarianten - am Beispiel eines Wartungsfalls in drei Geschäftsmodellen abgebildet - zeigt, dass abhängig von der Wahl des Geschäftsmodells unterschiedliche Prozessschritte und Interaktionsarten der Beteiligten verknüpft sind. Entnommen aus TEMA
  • Publication
    Monitoring of slowly progressing deterioration of computer numerical control machine axes
    ( 2008)
    Uhlmann, E.
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    Geisert, C.
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    Hohwieler, E.
    The feed axes of computer numerical control (CNC) grinding machine tools are among the most mechanically stressed components of machine tools owing to the high process forces and rough manufacturing environment which they encounter. The resulting wear and tear depends strongly on the product range and the manner of machine operation. To counteract a functional deficiency of these central machine units, the current usual approach is preventive maintenance. The manual inspection of feed axes is complex and time consuming. A complicating matter is that the deterioration normally progresses very slowly and depends on the position of the stress along the axis. Existing approaches to automated estimation of the 'health status' of feed axes do not take this factor into account. This paper presents a procedure that addresses this gap. During simple test routines, the drive current, axis position, and feed rate are recorded. With the help of additional machine data, characteristic values are computed directly at the computer of the human-machine interface (HMI). The results are then transferred to and stored on a database server at the machine manufacturer. This approach enables the service technician to trace the progression of the axes' 'health status' over a long time. This approach makes it possible to detect trends in the characteristic values at an early point in time. This leads to a better planning of necessary maintenance actions adapted to the remaining lifetime of the wearing component.
  • Publication
    Hybride Leistungsbündel für die Mikroproduktion
    ( 2007)
    Uhlmann, E.
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    Geisert, C.
    ;
    Stelzer, C.