Abschlussarbeit
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PublicationRobot Control for Assembly Task by Imitation Learning( 2023-02-03)Robots and automated systems are used in the industrial production sector to sort, put together, and construct a variety of complicated mechanical structures. The robots are capable of being programmed to carry out several tasks during any part assembly process. However, because manipulators need a similar amount of human labor to program a given set of robotic actions, the complicated programming effort is not scaled in relation to small batch manufacturing as opposed to big volume production. It is necessary to train the manipulator for extremely repetitious activities, but it is not cost-effective to program a robot for each individual unit of production, such as the assembly of a unit product or the creation of multiple bespoke products. While there are several methods to help a robot complete a task more quickly and simply, imitation learning will be used in this instance. More specifically, it will be learned how to control the action of a collaborative robot arm with a gripper to carry out the assembly of basic parts like wooden blocks. The hardware consists of a Franka Emika Panda collaborative robot arm with a controller, mounted gripper, and a camera for monitoring the workspace. The camera works in conjunction with existing object-tracking software to identify the scene and track the 6D pose of the scene’s necessary elements. While the detection and tracking module captures the relative 6d poses of the components, the assembling procedure must be shown by a human or robotic (human-guided) assistant. To learn a general movement that will converge to the desired goal location, motion primitives are used. It is possible to generalize this learning so that the robot learns to reach various goal positions while adhering to the limitations of the displayed trajectory. Additionally, multiple features can be implemented with different parameters set to the learning. The object recognition and tracking module will once more be a component of the control loop for the execution, i.e., replication of the displayed assembly process, and motion primitives will be utilized to produce generalized trajectories tailored to the present scene.
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PublicationAutomatisierungstechnologien in der Intralogistik( 2023-11-06)In this paper, we will first look at the fundamental drivers that are pushing logistics to use more automation technologies. Technologies in the various functional areas of a warehouse are then presented. Technical data and the functionalities of the technologies are described. On this basis, a strengths and weaknesses analysis of the technologies is carried out. In order to be able to assess the maturity level of the technologies, the technologies are assigned to the maturity levels based on criteria from the method. This is followed by a process-related analysis of incoming goods as an example process. The aim here is to identify potential errors that may occur. In the final step, the possibility of retrofitting is examined using the information obtained from the previous analyses.
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PublicationEntwicklung eines Tools zur Vorauswahl von Kommissioniersystemen mit Hilfe von Visual Basic for Application( 2023-04-28)Das Ziel diese Masterarbeit ist es, ein Tool zur Vorauswahl von Kommissioniersystemen mit Hilfe von Visual Basic for Application zu entwickeln. Dazu sollen unterschiedliche Kommissioniersysteme in einer Datei anhand der Kosten, Leistung, Lagergröße, Anzahl der Lagereinheiten und Anzahl der einzelnen Kommissioniersysteme vergleichbar gemacht werden. Um Kommissioniersysteme zu vergleichen, werden die Vor- und Nachteile einiger Systeme vor der Entwicklung des Tools anhand von Literaturrecherchen zusammengetragen. Aufgrund der Vielzahl an Kombinationsmöglichkeiten von Kommissioniersystemen werden in das zu entwickelnde Tool keine Systeme voreingetragen. Diese können durch den Anwender selbst integriert werden. Dafür besteht einerseits die Möglichkeit, das System über Grundbewegungen einer MTM-Analyse darzustellen, wobei die Daten aus der MTM-Analyse durch das Unternehmen selbst eingetragen werden müssen. Weiter kann ein System anhand eines Lagers beschrieben werden. Die Kommissionierzeiten der Systeme werden anhand von Einflussgrößen berechnet, aus denen dann wiederum die Vergleichsgrößen berechnet werden. Anhand der Vergleichsgrößen kann der Anwender eine Vorauswahl der Kommissioniersysteme treffen, die dann in der Detail- und Feinplanung detaillierter geplant werden können. Bei der Vorauswahl ist zu beachten, dass keine direkte Entscheidung aus dem Tool ablesbar ist. Es werden nur ein Teil der Einflussgrößen betrachtet, da einige Einflussgrößen nicht messbar sind und daher von dem Anwender bewertet werden müssen. Weiterführend kann das Tool hinsichtlich der Einflussgrößen ausgebaut werden. Außerdem besteht die Möglichkeit in einer weiteren Arbeit die Vergleichsgrößen durch eine Simulation validieren zu lassen. Dies trägt dazu bei, dass die Berechnungen genauer werden und das Tool in der Praxis noch besser und verlässlicher eingesetzt werden kann.
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PublicationEntwicklung eines Kennzahlensystems für eine blockchainbasierte Matrixproduktion( 2023-09-17)Im Rahmen der Arbeit wird ein Kennzahlensystem für einen digitalen Zwilling einer blockchain basierten Matrixproduktion erarbeitet. Dazu werden zunächst die notwendigen Grundlagen bezüglich des Stands der Technik herausgearbeitet, bevor Kennzahlensysteme ausführlich beleuchtet werden. Anschließend wird das Kennzahlensystem auf der Basis des Vorgehensmodells zur Entwicklung eines individuellen Kennzahlensystems nach Grochla erarbeitet. Im ersten Schritt des Vorgehensmodells wird das betrachtete Forschungsszenario mit seinen logistischen Zielen beschrieben. Anschließend werden die Stakeholder des Systems, für die das Kennzahlensystem ausgelegt werden soll, bestimmt. Diese setzen sich aus dem Management des Systems, den Mitarbeitern, die für die Produktion an den Arbeitsstationen des Systems zuständig sind, den Kunden und den Lieferanten zusammen. Für diese Stakeholder werden im nächsten Schritt Kennzahlen herausgearbeitet, indem anhand einer Literaturrecherche klassische Kennzahlen aufgezeigt werden und anschließend deren Eignung für die Stakeholder erörtert wird. In den nächsten Schritten wird die Umsetzbarkeit der Kennzahlen im Modell untersucht und die Erhebungszeiträume werden bestimmt. Im letzten Schritt des Vorgehensmodells wird die Darstellung des Kennzahlensystems festgelegt. Dieses soll auf einem Dashboard dargestellt werden, das in Form von Mock-Ups veranschaulicht wird. Das Dashboard für das Management stellt die Kennzahlen Kontostand des Smart Contracts, Anzahl an Aufträgen, Kosten pro Auftrag, Umsatz pro Auftrag, ökonomische Effizienz, Auslastung der Roboter und Produktionsdurchlaufzeit dar. Außerdem besteht die Möglichkeit einzelne Ressourcen auszuwählen, um weitere Kennzahlen abzurufen. Für den Scheduling Manager, durch den die Produktion gesteuert wird, werden die Kennzahlen Kontostand, Kosten für Transaktionen der Blockchain und durchschnittliche Transaktionszeit angezeigt. Für die Roboter, Arbeitsstationen und Behälter werden folgende Kennzahlen implementiert: Aktueller Auftrag, Auslastungsgrad, Kontostand, Transaktionskosten und Umsatz. Einige Kennzahlen werden zusätzlich farblich dargestellt, um kritische Werte hervorzuheben. Für die Mitarbeiter an den Arbeitsstationen werden die Kennzahlen Gesamtzahl der Aufträge und Produktionsleistung dargestellt. Die für die Kunden und Lieferanten relevanten Kennzahlen können anhand der vorliegenden Daten nicht implementiert werden, weshalb diese Kennzahlen nicht im Modell umgesetzt werden. Nach der Implementierung werden die Kennzahlen überprüft und anhand des Produktionsplans validiert. Anschließend wird das Ergebnis der Arbeit im Fazit zusammengefasst und es erfolgt ein Ausblick auf potenzielle Erweiterungen und Anpassungsmöglichkeiten.
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PublicationGamification logistischer Prinzipien - Entwicklung eines digitalen Logistikspiels für den Einsatz in der universitären Lehre( 2023-05-27)This thesis deals with the topic of digital logistics games in university use. The overall objective is to develop a digital logistics game for use in university teaching. The prerequisite for this is the low use of digital learning games in logistics teaching in Germany. In addition, the games used so far usually lack flexibility and scalability, so that learning alternatives to conservative text based methods are missing. In a basic section, starting from a literature analysis on logistics, games and the linking of logistics and digital games, the use of logistics games in teaching at German universities with a student population of more than 10,000 is determined using a systematic methodology. In the analysis of 59 universities, twelve modules with the use of a logistics game are identified and tabulated. Subsequently, a competitive, web-based 2D picking speed game is developed iteratively in a process divided into twelve sub-steps, which is oriented towards a software life cycle. The target group of the game is logistics students and people interested in logistics. In the game, the general picking process as well as the principles of the different pick-by-systems can be experienced in a playful way. The object-oriented programming of the game is done with the help of the event controlled event editor of the game engine GDevelop. Taking into account the quality indicators of a digital learning game listed in the methodology, the developed logistics game is validated in the test by students and logistics teachers through the evaluation of questionnaires. 14 participants, divided into four Bachelor's and five Master's students as well as five staff members of a logistics chair, evaluated the game. The results indicate that the game is a user-friendly and entertaining game that both conveys didactically meaningful logistics content and can be used to a limited extent in teaching. In order for the game to be used in teaching without restrictions, additional information about the pick-by-systems operating in reality must be added in the future and further logistics content must be implemented in the game. Since digital games are often developed in multidisciplinary teams and the documentation is usually not publicly accessible, the underlying work can also be seen as exemplary documentation of an independent development of a digital learning game as part of a master's thesis. In the future, further logistics games can be developed for university use on the basis of this documentation.