Now showing 1 - 10 of 533
  • Publication
    Open Access
    Konzept eines DID-basierten Identitäts- und Zugriffsmanagementsystems für Industrie 4.0-Komponenten
    (Universitätsbibliothek der HSU / UniBwH, 2024)
    Dogan, Alaettin
    ;
    ;
    Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg
    ;
    Die zunehmende Digitalisierung verändert unsere Welt grundlegend, von Geschäftsmodellen in Industrie, Energie und Mobilität bis hin zu alltäglichen Lebensbereichen. Durch die intelligente Vernetzung technischer Systeme eröffnen sich neue Potenziale und Möglichkeiten. Beispiele wie autonomes Fahren und Smart Grids verdeutlichen das enorme Potential. Die Plattform Industrie 4.0 (I4.0) hebt die Relevanz hervor, Daten sicher, standardisiert und maschinenlesbar über Unternehmensgrenzen auszutauschen. Um Technologien und Standards miteinander zu verknüpfen, wurde das Konzept der I4.0-Komponente entwickelt. Dies schafft eine solide Grundlage für diverse Anwendungsszenarien im Kontext der digitalen Industrie. In dieser immer stärker vernetzten und dezentralisierten Welt spielt die zuverlässige und sichere Datenübertragung eine entscheidende Rolle. Die Dezentralisierung bringt spezielle Herausforderungen mit sich, vor allem in Bezug auf den Schutz vor ungültigen oder gar bösartigen Daten. Auch wenn bestimmte Richtlinien und Standards existieren, können diese nicht immer die Integrität und Glaubwürdigkeit der Daten sicherstellen. Die Distributed-Ledger-Technologie (DLT), oft als Lösung in dezentralen Umgebungen angepriesen, garantiert jedoch nicht die Echtheit oder Unverfälschtheit der von den Akteuren bereitgestellten Daten. In der vorliegenden Forschungsarbeit wird ein Konzept für ein dezentrales Identitäts- und Zugriffsmanagementsystem für I4.0-Komponenten präsentiert. Hierbei werden etablierte Richtlinien und Standards, vor allem im Kontext der I4.0-Komponente, einbezogen und das Konzept im Rahmen des Projektes „dezentraler Industrie-Marktplatz“ integriert. Dies dient dem Ziel, die Kommunikation zwischen unbekannten Akteuren sicherzustellen und zu intensivieren, wobei die besonderen Herausforderungen nicht-zentral organisierter und offener Netzwerke direkt adressiert werden. Ein zentrales Element des Konzepts sind dezentrale Identifikatoren (DIDs). Diese DIDs signalisieren einen Paradigmenwechsel in der digitalen Identifizierung, da sie sich von den traditionellen zentralisierten Systemen lösen. Sie basieren auf einer dezentralen Architektur, die eigenständige und sichere Authentifizierung sowie Autorisierung digitaler Identitäten ohne den Einsatz einer zentralen Instanz ermöglicht. Das Konzept zeigt, wie ein dezentraler Identifikator, der auf der Asset-ID basiert, entwickelt wird, um den Anforderungen der I4.0-Komponenten gerecht zu werden. Zudem wurde das DID-Dokumentenmodell modifiziert, um sowohl den Gegebenheiten der I4.0-Komponente als auch des Anwendungsbeispiels eines dezentralen Industrie-Marktplatzes optimal zu entsprechen. Für die Publikation von öffentlichen Schlüsseln wurden klar definierte Regeln implementiert. Zudem stellt das Konzept umfassende CRUD-Operationen vor, die zur Sicherheit und Effizienz der Identitätsverwaltung beitragen. Abschließend wird der Authentifizierungs- und Autorisierungsprozess in der I4.0-Sprache erläutert, um eine reibungslose Interaktion zwischen den I4.0-Komponenten sicherzustellen. Anhand von zwei Anwendungsbeispielen wird das erarbeitete Konzept evaluiert, wodurch dessen Vorteile im Vergleich zu bestehenden Ansätzen deutlich gemacht werden können. Das erste Beispiel nutzt eine Fallstudie, um DID-Generierung, DID-Dokumentenerweiterung und CRUD-Operationen in einem realen Umfeld zu untersuchen. Hierbei werden sowohl die Potenziale als auch die Grenzen des vorgeschlagenen Ansatzes beleuchtet. Das zweite Beispiel konzentriert sich auf die Authentifizierung und Autorisierung von I4.0-Komponenten unter Verwendung der I4.0-Sprache und stützt sich auf experimentelle Untersuchungen in einem kontrollierten Umfeld.
  • Publication
    Open Access
    Konzeption von semantischen Beschreibungsmodellen und Schaffung einer Automatisierungsplattform auf Basis offener Standards (ADAPT20): Abschlussbericht
    (Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg, 2024-01) ;
    Im vorliegenden Bericht werden die Ergebnisse der Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg (HSU) im Forschungsprojekt "Automatisierte Datenverknüpfung von der Auslegung bis zur Produktion (ADAPT20)" vorgestellt. Die HSU bearbeitete im Projekt das Teilvorhaben "Konzeption von semantischen Beschreibungsmodellen und Schaffung einer Automatisierungsplattform auf Basis offener Standards". Das im Rahmen von AP 2.1 erstellte semantische Modell ermöglicht eine verbesserte Beschreibung und Verständnis von automatisierten Produktionssystemen. Dies kann die Effizienz in der Produktionsplanung erheblich steigern. Für eine effiziente Produktionsplanung ist ein übergreifendes Verständnis von dem zu fertigenden Produkt und der dafür nutzbaren technischen Ressourcen und Prozesse notwendig. Das von der HSU vorgestellte Modell nutzt semantische Technologien, um Daten, die diese Aspekte beschreiben, aus verschiedenen Quellen in das Modell zu integrieren. Durch diese gesamtheitliche Betrachtung können Produktionsprozesse automatisiert geplant und umgesetzt werden. Neben dem semantischen Modell hat die HSU in AP 2.2 eine Schnittstelle entwickelt, die die einfache Anbindung der Daten an das Modell technisch realisiert. Da die Schnittstelle auf Datenvirtualisierung basiert, wird eine redundante Datenspeicherung vermieden, was Ressourcen schont und die Effizienz steigert. Da die Schnittstelle auf Standards basiert und generisch implementiert wurde, ist sie außerdem effizient auf andere Anwendungsfälle in der Luftfahrt übertragbar. Auch eine Übertragung auf andere Branchen, in denen eine Automatisierung von Produktionsprozessen durch Auswertung bestehender Daten aus dem Engineering durchgeführt werden soll, ist möglich.
  • Publication
    Open Access
    Agent-based Decentralised Architecture for Integrated Process Planning and Scheduling of Transport and Production Processes
    (Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg, 2023-10) ; ;
    Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg
    ;
    Vogel-Heuser, Birgit
    Unternehmen stehen im heutigen globalisierten Markt vor großen Herausforderungen. Die zunehmende Komplexität innerhalb von Produktion und Lieferketten sowie die Notwendigkeit, individualisierte Produkte innerhalb kurzer Zeit zu entwickeln, bringen traditionelle Organisationsformen der Produktion an ihre Gren-zen. Zusätzlich werden die Märkte zunehmend volatil und unsicher, was zu vermehrten Disruptionen und sich verändernder Marktbedingungen aufgrund institutioneller Vorgaben und Kundenpräferenzen führt. Es besteht also ein großer Bedarf nach flexiblen und robusten Organisations- und Steuerungskonzepten, um auf diese Herausforderungen zu reagieren. Industrie 4.0 als neues Produktionsparadigma postuliert die automatisierte und dezentrale Entscheidungsfindung von Produkten und Ressourcen innerhalb der Produk-tion. Dabei entscheiden Produkte und Ressourcen selbstständig, auf Basis digitaler Modelle und Vernet-zung, über die Zuteilung und Bearbeitung der Aufträge und reagieren dabei auch lokal auf Störungen. In-dustrie 4.0 bietet einen Referenzrahmen, um diesen Herausforderungen mittels Digitalisierung und compu-tergestützten Entwicklungen zu begegnen. Digitale Vernetzung von Produkten und Ressourcen ermöglicht die Bildung flexibler Produktionsnetzwerke, die innerhalb eines Unternehmens oder zwischen verschiede-nen Unternehmen entstehen können. Diese Netzwerke können aus einer Vielzahl von Entitäten bestehen, was die Bedeutung der Dezentralität zur Vermeidung von Kommunikationsengpässen, Single-Points-of-Failures und langer Rechenzeiten zentraler Algorithmen noch verstärkt. Da diese Flexibilität innerhalb der Produktion häufig nicht durch starre Förder- und unflexible Steuerungs-systeme abgebildet werden kann, entsteht der Bedarf, die Ressourcen flexibel zu verbinden und zu steuern und gleichzeitig die Skalierbarkeit des Steuerungssystems sicherzustellen. Transportmittel wie Brückenkrä-ne oder Verbünde autonomer mobiler Roboter ermöglichen den flexiblen Transport großer Werkstücke, welche für diese Arbeit aufgrund industrieller Anforderungen der Domänen Luftfahrt und Windenergie von besonderer Relevanz sind. Es besteht die Notwendigkeit, Prozesspläne zu erstellen, die die Flexibilität einer dezentral koordinierten Produktion nutzen können. Zudem müssen die Aufgaben dieser Transport – und Produktionsressourcen integriert geplant werden, um unnötige Stillstandszeiten und Verspätungen zu ver-meiden. Die Prozess- und Ablaufpläne müssen auch Handhabungskompatibilitäten, knappe Pufferungsmög-lichkeiten sowie die Aufrechterhaltung der Planstabilität berücksichtigen. In dieser Arbeit wird ein integrierter Prozess- und Ablaufplanungsansatz für Produktions- und Transportres-sourcen entwickelt. Er umfasst eine skalierbare Architektur sowie entsprechende Algorithmen, welche auf den dezentralen Entitäten ausgeführt werden. Die integrierte Planung und Skalierbarkeit wird durch eine Architektur erreicht, die ein skalierbares Kommunikationsprotokoll und das erforderliche Informationsmo-dell für die Prozess- und Terminplanung bereitstellt. Innerhalb dieser Architektur werden geeignete Algo-rithmen zur Ableitung flexibler Prozesspläne auf Basis eines schnittstellenorientierten Modellierungsansat-zes und zur integrierten Ablaufplanung der verschiedenen Ressourcentypen entwickelt. Darüber hinaus bindet der Ansatz, basierend auf der Abschätzung der Dauer von Störungen, dynamische Ereignisse in die Umplanung mit ein und stellt einen Ansatz zur Kollisionsvermeidung gemeinsam genutzter Ressourcen be-reit. Der Ansatz wird in verschiedenen industriellen Fallstudien validiert und hinsichtlich der Skalierbarkeit, der Ausführungszeit und der Möglichkeit gleichzeitiger Auftragsallokation bewertet. Die Kommunikation skaliert linear und die Koordination eines Auftrages schließt innerhalb weniger hundert Millisekunden ab.
  • Publication
    Open Access
    Eine Methode zur Online-Korrektur eines robotergeführten Additiven Fertigungsprozesses
    (Universitätsbibliothek der HSU / UniBwH, 2023)
    Mewes, Gian Frederik
    ;
    ;
    Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg
    ;
    Der Einsatz von Industrierobotern in der Additiven Fertigung erhöht die nutzbaren Freiheitsgrade und das verfügbare Bauvolumen gegenüber konventionellen additiven Fertigungssystemen deutlich, sodass der Prozess auch auf gekrümmten Flächen ausführbar ist und größere Bauteile gefertigt werden können. Aus dem Vergleich zwischen der Genauigkeit moderner Industrieroboter und den üblichen Schichthöhen des Fused Deposition Modelings wird deutlich, dass Prozessfehler aus der Ungenauigkeit des Industrieroboters resultieren können. Im Rahmen dieser Dissertation wird daher eine Methode zur Online-Korrektur des robotergeführten Fused Deposition Modelings entwickelt. Dazu werden zunächst die Grundlagen dieses Prozesses, der Flexibilisierung der Additiven Fertigung durch Industrieroboter und des robotergeführten Fused Deposition Modelings aufgearbeitet und Anforderungen, die es zu berücksichtigen gilt, abgeleitet. Weiter werden veröffentlichte Methoden zur Überwachung des Fused Deposition Modelings und zur Korrektur robotergeführter additiver Fertigungsprozesse betrachtet und deren Anwendbarkeit auf die untersuchte Problemstellung überprüft. Aufbauend auf den Grundlagen und den betrachteten Methoden wird die Methode zur Online-Korrektur des robotergeführten Fused Deposition Modelings entwickelt. Diese besteht aus den drei Schritten: Erfassung von Messdaten, Berechnung des Düsenabstands sowie Identifikation und Korrektur von Abweichungen. Zur Erfassung des laufenden Prozesses werden zwei Laserlinientriangulationssensoren eingesetzt, die seitlich neben der Druckdüse am Flansch des Roboters montiert sind. In den erfassten Messdaten, die anhand der Bewegungsrichtung des Industrieroboters reduziert werden, wird aus dem Oberflächenprofil des Bauteils und der Intensität der reflektierten Laserstrahlen die Kante der aktuellen Schicht lokalisiert. Aus den in den Messdaten beider Sensoren lokalisierten Druckschichtkanten wird auf den aktuellen Abstand der Druckdüse zum zu bedruckenden Untergrund geschlossen. Abweichungen werden im Abgleich mit den Planungsdaten des Prozesses erkannt und mithilfe der Roboterführung korrigiert. Die entwickelte Methode wird auf dreiValidierungsexperimente angewendet und deren Eignung zur Online-Korrektur des robotergeführten Fused Deposition Modelings anhand der Bewertung der erzielten Ergebnisse mittels der gestellten Anforderungen festgestellt.
  • Publication
    Metadata only
  • Publication
    Metadata only
  • Publication
    Metadata only
    Implementing machine learning: chances and challenges
    (De Gruyter, 2023)
    Heizmann, Michael
    ;
    Braun, Alexander
    ;
    Glitzner, Markus
    ;
    Günther, Matthias
    ;
    Hasna, Günther
    ;
    Klüver, Christina
    ;
    Krooß, Jakob
    ;
    Marquardt, Erik
    ;
    Overdick, Michael
    ;
    Ulrich, Markus
  • Publication
    Metadata only
    Situation-aware Communication Topologies in Heterogeneous Platooning Scenarios
    (International Federation of Automatic Control, 2023)
    Miekautsch, Fritz
    ;
    Seeland, Felix
    ;
    ;
  • Publication
    Open Access
    Methodik zur Verbesserung der Steuerung der Produktionslogistik auf Basis einer harmonisierten Informationsqualität
    (Universitätsbibliothek der HSU / UniBwH, 2022-07)
    Busert, Timo
    ;
    ;
    Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg
    ;
    Die kontinuierliche Zunahme an Produktvarianten bei gleichzeitig immer geringer werdenden Losgrößen pro Variante steigert die Komplexität innerhalb der Produktion vieler produzierender Unternehmen und stellt diese vor große Herausforderungen. Zur Beherrschung der Komplexität und somit auch zur Erreichung produktionslogistischer Ziele ist die Erfassung von Informationen aus den laufenden Prozessen sowie deren Verwendung zur zielgerichteten Steuerung ein entscheidender Faktor. Die richtigen Informationen in der richtigen Form, am richtigen Ort in ausreichender Qualität bilden dabei die Grundlage für eine leistungsfähige Steuerung der Produktionslogistik. Dies gilt es im Rahmen von Projekten zur Verbesserung der Steuerung der Produktionslogistik zu berücksichtigen. Dazu wird in der vorliegenden Arbeit eine Methode aus sechs Schritten vorgestellt. Durch die Anwendung der Methode wird die Steuerung der Produktionslogistik systematisch verbessert und die Qualität der für die Steuerung erforderlichen Informationen mit den Anforderungen des Steuerungsverfahrens und des zu steuernden Prozesses harmonisiert.