Search

Der Grad der Datenvollständigkeit ist eine der Hauptdimensionen von Datenqualität. Wenn daher Datenqualität als Ganzes behandelt werden soll, kann die Performance in Form der gewählten Kennzahlen durch die Betrachtung verschiedener Arten die Datenqualität zu steigern und mit fehlenden Werten umzugehen im positiven Sinne beeinflusst werden. Da eine gewisse Datenqualität die Voraussetzung für die erfolgreiche Umsetzung von industriellen Anwendungen beispielsweise in CPPS-Engineering ist, können durch das Feststellen der vielversprechendsten Methode im Umgang mit fehlenden Werten wesentlich bessere Ergebnisse erzielt werden. Demnach strebt diese Masterarbeit an, Einblicke sowohl von der theoretische Seite in Form von wissenschaftlichen Publikationen als auch von praktischer Seite, d.h. Personen, die im beruflichen Alltag mit unvollständigen Datensätzen konfrontiert sind, zu vergleichen. Das Ziel des Literature Review und der Onlineumfrage unter Praktikern war es, Informationen zu den jeweiligen Präferenzen im Umgang mit unvollständigen Daten zu sammeln. Die darauffolgenden statistischen Experimente wurden im Rahmen von jeweils einer Open-Source-Fallstudie und einer Industriefallstudie, der Sensordaten eines Produktionsprozesses zugrunde liegen, durchgeführt. Im Zuge dessen wurden sechs Methoden zur Handhabung fehlender Werte in Kombination mit vier Anteilen fehlender Daten anhand von Ausführungszeit der Algorithmen, direkter Bewertung sowie indirekter Bewertung, letztere in Bezug auf RMSE und MAE, evaluiert. Hierbei zeigte sich, das jene Methoden mit der jeweils besten und schlechtesten Performance auch über die Fallstudien hinweg sehr ähnlich waren, aber wesentlich von der gewählten Kennzahl abhängen., Data completeness is one of the main data quality dimensions. Thus, to tackle data quality as a whole, considering different ways to enhance data quality in incomplete datasets can illustrate the performance impact on the chosen metrics. As sufficiently high data quality is a prerequisite for industrial applications for instance in CPPS engineering, determining the most promising method to handle missing values can essentially contribute to obtain better results. Therefore, this thesis aimed to bring together insights from both the theoretical side of research publications and the missing handling methods suggested in comparison to the perspective of practitioners in jobs confronted with incomplete data. Both the literature review of research publications and the online survey among practitioners as to handling missing data were intended to obtain information on the respective preferences. The subsequent statistical experiments were carried out in line with an open-source case study (in the natural resources sector) and an industry case study (using sensor data from a manufacturing process) to evaluate six missing value handling methods in combination with four different missing data rates in the underlying datasets according to the execution time of the imputation methods, direct evaluation as well as indirect evaluation, the latter with respect to RMSE and MAE. It turned out that the best and worst performing methods are similar across the case studies, but depend on the target performance metric.

Volume 2021, Issue 17, This contribution evaluates the feasibility of blockchain technology for processes of a cyber-physical production system (CPPS) using a decision framework. The evaluation is based on an implemented CPPS use case. Opportunities for the use of smart contracts are identified and two exemplary smart contracts are designed. To integrate the heterogeneous and resource-constrained IoT devices of a CPPS, three levels of connection to the blockchain are identified and applied to the use case. This work contributes to the implementation of an extensive blockchain-based CPPS., Dieser Beitrag evaluiert den Einsatz der Blockchain-Technologie f��r Prozesse eines cyber-physischen Produktionssystems (CPPS) anhand eines Entscheidungsrahmens. Die Evaluation basiert auf einem bestehenden CPPS Anwendungsfall. Es werden M��glichkeiten f��r den Einsatz von Smart Contracts identifiziert und zwei beispielhafte Smart Contracts entworfen. Um die heterogenen und ressourcen-beschr��nkten IoT-Ger��te eines CPPS zu integrieren, werden drei Ebenen der Anbindung an die Blockchain identifiziert und auf den Anwendungsfall angewendet. Diese Arbeit tr��gt zur Implementierung eines umfang-reichen blockchain-basierten CPPS bei.

Aufgrund der Integration cyber-physischer Systeme in die Produktion findet eine Veränderung der menschlichen Arbeit hin zu überwiegend kognitiven Aufgaben statt. Infolgedessen besteht für Unternehmen ein Bedarf, diese veränderte Arbeit auf eine Weise zu gestalten, die sowohl die Arbeitsleistung fördert als auch das Arbeitsempfinden der Mitarbeiter berücksichtigt. Hierfür werden Erkenntnisse und Hinweise zur Gestaltung adäquater Schnittstellen zwischen Menschen und Maschinen benötigt. Infolgedessen wurde in dieser Arbeit eine Methode zur Evaluation von Gestaltungselementen entwickelt mit dem Ziel, Gestaltungsregeln für Mensch-Maschine-Schnittstellen in cyber-physischen Produktionssystemen (CPPS) abzuleiten. Diese basiert sowohl auf Erkenntnissen als auch auf Methoden der Human Factors, einer Disziplin, die sich u. a. mit der Rolle des Menschen in komplexen Systemen und menschorientierter Arbeitgestaltung befasst. Die entwickelte Methode ermöglicht die Analyse und Bewertung spezifischer Elemente der Arbeitsgestaltung, von denen ein signifikanter Effekt auf die Arbeitsleistung und das Arbeitsempfinden in CPPS erwartet wird. Sie wurde in zwei verschiedenen Varianten konzipiert und adressiert sowohl eine grundlagenorientierte als auch eine anwendungsorientierte Forschung. Es werden somit die Entwicklung allgemeiner Gestaltungsregeln und eine konkrete Hilfestellung bei der Gestaltung einer spezifischen Mensch-Maschine-Schnittstelle ermöglicht. Im Rahmen der Anwendung und Validierung der entwickelten Methode wurden potentielle Gestaltungselemente vorgestellt und eine experimentelle Plattform für deren Analyse entwickelt. Anschließend wurden zwei Human Factors-Studien mit insgesamt 68 Teilnehmern durchgeführt. Auf diese Weise konnten drei Gestaltungselemente exemplarisch untersucht und die Ergebnisse in vorläufige Gestaltungsregeln für Mensch- Maschine-Schnittstellen in CPPS übertragen werden. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass die entwickelte Methode die eingangs formulierten Ziele erfüllt und somit zu einem besseren Verständnis der Mechanismen zwischen den Human Factors und menschlicher Arbeit in CPPS beiträgt.

Durch den Trend zur kundenindividuellen Massenproduktion sinken Losgrößen, während die Variantenvielfalt in der Produktion steigt. Trotz der gesteigerten Anforderungen werden weiterhin kostengünstige und hochqualitative Produkte erwartet. Die gesteigerte Komplexität führt zu erhöhtem Abstimmungsaufwand, einer gesteigerten Anzahl an möglichen Arbeitsinhalten und daher zu einer höheren Wahrscheinlichkeit für Montagefehler. Daher sollen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in der Montage optimal bei dieser zunehmenden Variantenvielfalt unterstützt werden. Hierzu werden vermehrt Werkerinformationssysteme eingesetzt, welche Arbeitsanweisungen für die entsprechenden Montageschritte darstellen. Neben aus CAD-Systemen abgeleiteten Anweisungen werden vielfach auch Aufzeichnungen, welche von realen Prozessen stammen, benötigt. Die Aufnahme und Übertragung von Arbeitsanweisungen ist bisher zeitaufwendig und teilweise nur mit proprietären Lösungen möglich. Ziel dieser Forschungsarbeit ist es, eine Anwendung zu schaffen, mit der Arbeitsanweisungen in der Form von Aufnahmen von Realinhalten für Werkerinformationssysteme mit geringem Zeitaufwand und in hoher Zuordnungsgenauigkeit erfasst werden können.Dabei wird folgende Forschungsfrage gestellt: Wie kann eine Anwendung entwickelt und evaluiert werden, die den Zeitaufwand für die Erfassung und Übertragung von Arbeitsanweisungen in digitale Informationssysteme deutlich reduziert? Um die Forschungsfrage in Bezug auf wissenschaftliche Anforderungen zu beantworten, wurde die Lösung nach dem DSRM-Prozess-Modell abgeleitet. Bei diesem Modell wird zuerst das Problem identifiziert und das Ziel definiert. Im Anschluss wird der aktuelle Stand der Technik untersucht und eine Demonstratoranwendung als Artefakt konzipiert und definiert. Die Funktionsfähigkeit des Softwareartefakts wird nachfolgend demonstriert und unter qualitativen und quantitativen Gesichtspunkten evaluiert. Die Ergebnisse dieser Evaluierung zeigten beim Einsatz des Softwareartefakts eine erhebliche Zeitersparnis im Vergleich zum bisherigen Lösungsansatz. Darüber hinaus war stets eine fehlerfreie Zuordnung zu den Arbeitsschritten sichergestellt und es gab ein sehr positives Feedback der Anwenderinnen und Anwender zur Qualität der Demonstratoranwendung., The trend towards mass customization is reducing batch sizes while the number of variants in production is increasing. Despite the increased requirements, cost-effective and high-quality products are still expected. The increased complexity leads to a higher coordination effort, an increased number of possible work contents and therefore to a higher probability of assembly errors. For this reason, employees in the assembly department are to be optimally supported with this increasing variety of variants. For this purpose, worker information systems are increasingly used, which represent work instructions for the corresponding assembly steps. In addition to instructions from CAD systems, recordings from real processes are widely required. The recording and transmission of work instructions has been time-consuming up to now and in some cases only possible with proprietary solutions. The aim of this research work is to create an application with which work instructions in the form of recordings of real contents for worker information systems can be recorded with a low expenditure of time and with high allocation accuracy. The following research question is posed: How can an application be developed and evaluated that significantly reduces the time needed to capture and transfer work instructions to digital information systems? In order to answer the research question in terms of scientific requirements, a solution was derived based on the DSRM process model. In this model, the problem is first identified and the goal is defined. Subsequently, the current state of the art is examined and a demonstrator application is designed and defined as an artefact. The functionality of the software artefact is subsequently demonstrated and evaluated from both qualitative and quantitative aspects. The results of this evaluation showed a considerable time saving when using the artefact compared to the previous solution approach. Furthermore, an error-free allocation to the work steps was always ensured and there was a very positive feedback from the users regarding the quality of the demonstrator application.

Kurzfassung Im Zuge des vermehrten Einsatzes von Informations- und Kommunikationstechnologien ergeben sich sowohl neue Möglichkeiten als auch Herausforderungen für die industrielle Produktion. Dieser Beitrag zeigt, dass eine systematische Analyse des Produktionsumfeldes unter dem Aspekt der Digitalisierung notwendig ist, um eine zielgerechte Gestaltung des IuK-Einsatzes im Produktionssystem zu ermöglichen. Vorgestellt wird ein System, welches sich methodisch dieser Fragestellung annimmt und einen geeigneten Rahmen für die Entscheidungsfindung geben soll.

Durch immer kürzere Produktlebenszyklen bei steigender Variantenzahl und kleineren Bestellgrößen müssen Produktionsanlagen immer häufiger umgerüstet und angepasst werden. Viele der eingesetzten Maschinen und Anlagen sind bereits heute generisch und prinzipiell für die Herstellung vieler Produkte oder Produktvarianten einsetzbar. Automatisierte Fertigungssysteme sind jedoch meist auf die Herstellung einiger weniger Produktvarianten beschränkt. Zur Ermöglichung flexibler automatisierte Fertigungssysteme nach dem Plug & Produce Paradigma wird ein einheitlicher Ansatz zur Modellierung der Fähigkeiten von Produktionsanlagen und den Anforderungen der Herstellung konkreter Produkte vorgestellt. Ausgehend davon werden ausführbare automatisierte Fertigungsschritte abgeleitet, als Services verfügbar gemacht und zur Laufzeit orchestriert.