Search

Tema ovog rada su moguća unapređenja u području studija rada i analize vremena koja su omogućena pojavom Industrije 4.0. U prvom dijelu rada opisan je studij rada i analiza vremena te je dan pregled softvera koji se koriste u tom području. Uz to, pojašnjen je koncept Industrije 4.0 te su opisani njeni najbitniji čimbenici. U zadnjem dijelu rada opisana su rješenja koja predstavljaju implementaciju Industrije 4.0 u području studija rada i analize vremena. Time je obrađen pregled senzora koji mogu pomoći u modernizaciji proizvodnje i organizaciji rada te su priložena dva istraživačka rada na temelju kojih se mogu uvidjeti mogućnosti napretka u praćenju ljudskog rada prilikom korištenja neuronske mreže i moderne tehnologije praćenja pokreta. Topic of this thesis are possible improvements in the field of work study and time analysis which were possible by the emergence of Industry 4.0. Work study and time analysis are described in first part of thesis and is given an overview of the software used in that area. In addition, the concept of Industry 4.0 is clarified and its most important factors are described. In the last part of the thesis are described solutions that indicate the implementation of Industry 4.0 in the field of work study and time analysis. In this way, an overview of sensors that can help in the modernization of production and organization of work is processed, also two research papers are attached, on the basis of which one can see the possibilities of progress in monitoring human work when using neural networks and modern motion tracking technology. Key words: work study and time analysis, Industry 4.0, sensors

Tema ovoga završnog rada je opisati osmišljavanje i konstruiranje ispitne stanice za ispitivanje električnog motora koji se razvija u sklopu projekta FSB Racing Team-a. Motor na kojem će se vršiti ispitivanja pomoću ove ispitne stanice koristi će se za sudjelovanje u Formula Student natjecanju. Napravljen je kratki pregled rješenja sustava električne propulzije cestovnih vozila, konstrukcija ispitne stanice, izbor i spajanje pripadajućih senzora električnih i mehaničkih veličina, koncipiranje sustava za prikupljanje podataka te plan provedbe testova. The topic of this final paper is to describe the conceptualization, design and construction of a test station for testing an electric motor that is being developed as a part of the FSB Racing Team project. The motor to be tested using this test station will be used to participate in the Formula Student competition. A brief overview of solutions of electric propulsion systems for road vehicles has been made, along with the construction of the test rig, the selection and connection of the corresponding sensors of electrical and mechanical quantities, the design of the data collection system and the test implementation plan.

Digitalna transformacija proizvodnje podrazumijeva spremnost trgovačkog društva kojemu je osnovna djelatnost proizvodnja na promjenu načina rada i organizacije kako bi se ostvarilo poboljšanje u izvođenju poslovnih procesa, s naglaskom na poboljšanje proizvodnih i organizacijskih procesa. Pretpostavka je da se željeni procesi optimiraju prije nego što se krene u digitalizaciju istih. Jedan od načina optimizacije proizvodnih i organizacijskih procesa je korištenje alata lean menadžmenta, što je u okviru ovog rada prikazano na procesu montaže gotovih proizvoda, konkretnije aparata za točenje pića. Nakon što je proces optimiran moguće ga je digitalizirati, jer u protivnom nema dodatnih koristi od digitalizacije ako proces koji je potrebno digitalizirati nije na zadovoljavajućoj razini, jer sve vrijedne informacije koje je moguće skupiti neće imati dovoljnu vrijednost za vlasnika procesa, te se neće moći provesti kvalitetno upravljanje i planiranje procesom, ni analize koje će biti od velike koristi. Stoga je osnova prije uvođenja digitalizacije u proizvodnju optimirati procese (primjerice korištenjem lean alata) i uvođenje ERP sustava koji će omogućiti olakšano planiranje i upravljanje procesom, djelomično ga digitaliziravši (ovisno o uvjetima i zahtjevima korisnika). Nakon što su prethodna dva uvjeta zadovoljena moguće je kvalitetno digitalizirati proizvodni proces, te očekivati stvarne rezultate i koristi od istog u obliku informacija o kojima vlasnik procesa nije ni mogao imati saznanja, a koje mogu imati veliki značaj za buduće poslovanje. U okviru ovog rada prikazan je i objašnjen postupak uvođenja ERP sustava - GoSoft u trgovačko društvo Oprema d.d., konkretnije objašnjeno je planiranje i upravljanje montažnim procesom. Naknadno je opisana digitalizacija montažnog procesa, sve njene komponente te povezanost senzora s GoSoft ERP sustavom i shematski prikazan tok podataka od senzora pa natrag sve do GoSoft ERP sustava iz kojeg je prvotno i izašao. Na kraju rada prikazani su rezultati primjene lean alata i digitalizacije na montažni proces, te predložena određena poboljšanja trenutno implementiranog procesa. Digital transformation means the readiness of the organization which core business is manufacturing to change the way of doing work in order to achieve the improvement in processes, with the accent on manufacturing and organizational processes. The assumption is that the observed processes are optimized before the implementation of the digitization. One way of optimizing production and organizational processes can be done by using tools of Lean management, which is shown in this paper on the montage process of the beverage dispensers. After the optimization of the production processes it is possible to continue on with the digitization, otherwise there are no actual added benefits from digitization of the process if the process is not optimized enough. All the valuable information couldn't be collected from the unoptimized process. That is the reason why the optimization of the process and implementing the ERP system present the basis for the implementation of the digitization. After those two conditions are met (optimization of the process and implementation of the ERP system) it is advised to continue on with the digitization of the montage process which enables better planning and managing the digitized process. Final digitization of the montage process enables collecting the information which were not previously available for the owners of the process, thus giving the managers of the process great knowledge and basis for the potential future decisions. In this paper the implementation of the GoSoft ERP system in company Oprema d.d. is described, more precisely the planning and managing the montage process is presented and described. Moreover, the digitization of the montage process is described, all its components and interconnection with the GoSoft ERP system. There is also a schematic flow chart where is presented the whole path which data needs to travel from its beginning in the GoSoft ERP system, through sensors and all the way back to the GoSoft ERP system again. In the end of this paper all the results of the implementation of the lean tools, GoSoft ERP system and digitization of the montage process are presented and analysed.

U ovom radu prikazan je postupak izrade digitalnog blizanca u sklopu 3DExperience platforme na primjeru pametnog uređaja opremljenog senzorima. Prije same izvedbe uređaja u uvodu je dan pregled pojmova vezanih uz Industriju 4.0, njene glavne karakteristike i tehnologije te je objašnjeno značenje digitalno-fizičkih sustava. U nastavku je koncept digitalnog blizanca definiran kao digitalni zapis ponašanja elementa i dinamike sustava koji nastaje tokom rada sustava te pomaže pri optimizaciji njegovih radnih performansi. Da bi se ponašanje proizvoda moglo reflektirati na njihovu virtualnu inačicu u realnom vremenu, oni moraju biti opremljeni odgovarajućim senzorima, a digitalna okolina mora omogućavati prikupljanje i pretvaranje ulaznih podataka u oblik pogodan za daljnju upotrebu. U radu su navedeni koraci za realizaciju digitalnih blizanaca koji su detaljno razrađeni kroz primjer pokretne solarne platforme koja se prilagođava okolini na način da se nastoji maksimizirati učinkovitost prikupljanja energije. Pojednostavljena verzija uređaja je izrađena tako da su ostvarene glavne funkcionalnosti digitalno-fizičkih sustava te koristi Arduino mikrokontroler za upravljanje, prikupljanje i prijenos podataka o radu uređaja i stanju okoline. Arduino povezuje fizičku i digitalnu okolinu unutar 3DExperience platforme preko odgovarajuće logičke jedinice koja pretvara ulazne signale u oblik koji omogućuje pokretanje 3D modela. Time je kreirana virtualna kopija fizičkog proizvoda. Za daljnji razvoj ovog proizvoda potrebno je skupljati podatke o performansama solarnog panela te ih analizirati u kombinaciji sa podacima iz drugih izvora kako bi se rezultati analize mogli koristiti u prediktivne svrhe i za optimizaciju njegovih radnih performansi. This thesis presents the process of creating a digital twin of a smart product equipped with sensors using the 3DExperience platform. Before the physical realization of a product an introduction to Industry 4.0, its main characteristics and technologies was given along with the description of cyber-physical systems. The concept of digital twin was defined as a digital representation of system's behavior and dynamics which is created during runtime, which is later on used for the optimization of the product's performance. To create a real time virtual representation of a product's behavior, it needs to be equipped with a number of sensors, and the digital environment has to have the ability to enable data collection and transformation so that they can be used for further analyses. Steps for the creation of a digital twin are explained in details with a use case of a solar platform that can adapt to its surrounding in order to maximize its energy production rate. The simplified version of the device was designed, that has all of the main functionalities of a cyber-physical system which uses Arduino microcontroller for control and collection of the product's performance and working conditions data. Arduino connects physical and digital environment through 3DExperience platform using a matching logical unit that translates input signals into a form that enables the motion of a 3D model, which finally represents a virtual twin of a physical product. For further development of this product performance data of the solar panel need to be analyzed together with the data from other sources so that the results can be used for predictive purposes and performance optimization.

U uvodnom dijelu rada obrađen je MIG/MAG postupak zavarivanja i roboti za robotizirano zavarivanje. Opisani su parametri zavarivanja kod MIG/MAG postupka, programiranje robota i upotreba senzora kod zavarivanja. Detaljnije je opisan parametar njihanja pištolja. Eksperimentalni dio se sastoji od dva dijela u kojima su opisani utjecaji različitih oblika njihanja pištolja na izgleda zavarenog spoja. U zaključnom dijelu rada dani su komentari i zaključci vezani uz dobivene rezultate eksperimentalnog dijela. In the introduction of this paper MIG/MAG welding process and robotics welding were processed. Welding parameters of the MIG/MAG, robot programming and use of sensors for welding have been described. A more detailed descriptions of torch weaving parameters is given. Experimental part is composed of two parts in which have been described the various influence of the torch weaving on the welded joint. In conclusion the comments and conclusions related to the experiment results was given. In prelude MIG/MAG welding and robots for robotized welding were described. Also MIG/MAG welding parameters, robot programming and sensor usage in welding were described. The parameter in torch weaving was described in detail. The experimental part consists of two parts in which different features in torch weaving influence the appearance of welding joint were described. In conclusion comments and conclusions for obtained experimental results were given.

Radom je obuhvaćen razvoj idejnog rješenja i prototipa svjetlovodnog senzora za mjerenje vibracija na osnovi zahtjeva iz projekta pod nazivom “Konstrukcija i izrada prototipa svjetlovodnog senzora za mjerenje vibracija za daljinski nadzor električnih strojeva velikih snaga” koji se provodi na Fakultetu elektrotehnike i računarstva (FER) u Zagrebu. U prvom dijelu rada prikazane su teorijske osnove iz područja optike te su napravljena dva analitička proračuna optičkih značajki senzora u svrhu određivanja maksimalne dozvoljene amplitude pomaka vibrirajuće membrane kao ulaznog podataka u proračun mehaničkih vibracija. Potvrda ispravnosti analitičkih optičkih proračuna dobivena je numeričkom simulacijom tog problema u komercijalnom računalnom programu ZEMAX (licenca FER). U sklopu rada razvijen je poseban programski kod u softverskom paketu MATLAB s ciljem optimizacije mehaničkih komponenti svjetlovodnog senzora. Kod se temelji na analitičkim matematičkim modelima, koji su također u okviru diplomskog rada detaljno razrađeni. Na osnovi podataka iz optičkog proračuna provjereni su načini vibriranja više izvedbi senzora korištenjem razvijenog koda te su preliminarno optimirane dimenzije senzora. Provjera rezultata dobivenih MATLAB kodom učinjena je usporedbom s rezultatima dinamičke analize metodom konačnih elemenata u softverskom paketu FEMAP / NASTRAN za različita idejna rješenja. Temeljem provedenih analiza određene su optimalne dimenzije mehaničkih dijelova senzora. Temeljem ukupnih dobivenih rezultata osmišljeno je konstrukcijsko rješenje te su propisani materijali i tehnologija izrade svih mehaničkih dijelova prototipa senzora uvažavajući ograničenja koja proizlaze iz područja primjene senzora te financijska ograničenja. U tekstu se nalazi detaljan opis konstrukcije uz priložene radioničke crteže. Prototip je izrađen tehnologijom 3D printanja i prikazan na kraju rada. Na samom kraju ispitan je utjecaj otpora okolnog zraka na vibracije membrane primjenom računalne dinamike fluida (CFD). This thesis deals with the conceptual design and prototype development of a fiber optic sensor for measuring vibrations. The requests and working conditions for this sensor are given in a project which is being carried out at the Faculty of Electrical Engineering and Computing (FER) in Zagreb, named “Designing and production of a fiber optic sensor for measuring vibrations in remote monitoring of high-powered electrical machinery”. First part of the thesis shows theoretical basis of optical measurements and also consists of analytical calculations of sensor’s optical characteristics in order to determine the maximal allowable amplitude of membrane’s vibrations. The computed amplitude is then used as input data in further calculations of mechanical vibrations. In addition, numerical simulations of the problem carried out in commercial software package ZEMAX (licensed to FER) were used to confirm the accuracy of optical analytical calculations. As part of the thesis, a specific program code was developed in MATLAB software package in order to optimize the mechanical components of fiber optic sensor. The developed program code is based on analytical mathematical models, which are also elaborated within this thesis. Using the program code, various implementations of sensor and their different vibrating modes were examined on the basis of optical calculations data. Additionally, preliminary dimensions of the sensor were established at this stage. For several different conceptual designs, control of results obtained by the MATLAB code was done by comparing them with results of dynamic finite element analysis in FEMAP / NASTRAN software package. In regard to conducted analysis, optimal dimensions of sensor’s mechanical parts were determined. A structural solution for the sensor was designed according to overall results. Materials and production technologies for all of prototype sensor’s mechanical parts were defined by taking into account financial constraints and the constraints arising from sensor’s area of application. The paper contains a detailed description of the design and the accompanying manufacturing sheets and drawings. The prototype was made using 3D printing technology and its images can be seen in penultimate chapter of this paper. Finally, effect of drag (from the surrounding air) on vibrations of the membrane was investigated using computational fluid dynamics (CFD).

Ovaj rad prati i opisuje razvoj prototipne meteorološke postaje, koja daje trenutne informacije o vrijednostima tlaka, temperature, relativne vlažnosti te brzini i smjeru vjetra. Da bi se lakše razumjela njihova međuovisnost, na samom početku rada opisana je struktura atmosfere te parametri koji utječu na promjenu njenog stanja. Također, dana je i cijela slika razvoja meteorologije kao znanosti kroz povijest, sa velikim naglaskom na suvremene metode mjerenja, obrade i analize dobivenih podataka. Elektronički i mehanički gledano, postaja se sastoji od dvije cjeline: vanjske jedinice, koja u sebi ima implementirana mjerna osjetila i sklopove za prilagodbu signala, te unutarnje jedinice, koja obrađuje dobivene podatke te ih ispisuje na LCD ekranu i šalje preko serijske veze prema računalu. Svi korišteni elektronički elementi, kao što su senzori, sklopovi za prilagodbu signala, LCD ekran te konačno mikrokontroler, detaljno su opisani. Kako je teško sagledati cijeli uređaj kao skup zasebnih dijelova, velika pozornost je usmjerena i na njihovu međusobnu interakciju. Izrada elektroničke platforme za sve senzore te sklopove za prilagodbu signala izvedena je pomoću računalne aplikacije Protel. Modelirana elektronička pločica za pojedini element prikazana je prilikom njegovog opisivanja, da bi se što lakše i brže mogla uvidjeti veza između zahtjeva prije modeliranja i konačne modelirane pločice. Sve su pločice izrađene foto postupkom na standardnim Euro pločicama 100x160 mm s foto premazom. Unutarnja jedinica služi za obradu svih dobivenih podataka, što se izvodi pomoću mikrokontrolera tvrtke Atmel, tipa AT89C51ID2. Njegovo programiranje izvedeno je u programskom paketu MicroVision koji koristi kodnu sintaksu C – a. Da bi se podaci primljeni računalom mogli svrsishodno prikazati, razvijena je računalna aplikacija „Meteo“, koja u analogno/digitalnom obliku prikazuje trenutne izmjerene vrijednosti, te također iste sprema kao tekstualne datoteke da bi se naknadno mogli pogledati i, ako je potrebno, grafički prikazati. Za njen razvoj korišten je programski paket Delphi7, koji je usmjeren ka objektnom programiranju, pri čemu se koristi kodna sintaksa Pascala. Svi koraci pri programiranju detaljno su opisani, a u prilogu se nalaze cijeli programski kodovi za mikrokontroler i razvijenu računalnu aplikaciju. Svi mehanički i elektronički elementi modelirani su u računalnom programu Catia, čime je prikazan raspored elemenata unutar mjerne meteorološke postaje. Na posljetku, prikazane su cijene pojedinih stavki korištenih pri izradi ovog rada, te konačna cijena razvijenog prototipa meteorološke mjerne postaje.