Titelaufnahme

Titel
Optimierung der Ablaufplanung in der Mensch-Roboter-Kooperation / Karin Bogner
Weitere Titel
Optimized scheduling in human-robot-collaboration
Verfasser/ VerfasserinBogner, Karin
Begutachter / BegutachterinPferschy, Ulrich
ErschienenGraz, November 2016
Umfang86 Blätter : Zusammenfassungen (2 Blätter) ; Illustrationen
HochschulschriftKarl-Franzens-Universität Graz, Masterarbeit, 2016
Anmerkung
Abweichender Titel laut Übersetzung des Verfassers/der Verfasserin
Zusammenfassungen in Deutsch und Englisch
SpracheDeutsch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (GND)Mensch / Roboter / Arbeitsplatz / Produktionsprozess / Optimierung
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-107137 Persistent Identifier (URN)
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 Das Werk ist frei verfügbar
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Optimierung der Ablaufplanung in der Mensch-Roboter-Kooperation [2.97 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Fortschritte in den Technologien von Sensoren und Leichtbaurobotern ermöglichen zunehmend eine direkte Interaktion von Menschen und Robotern in einem gemeinsamen Arbeitsumfeld. Diese Mensch-Roboter-Kooperation soll dabei im Gegensatz zur Vollautomatisierung zusätzliche Flexibilität in Produktionsprozessen bieten. Für eine effiziente Mensch-Roboter Kooperation ist jedoch eine Koordination der beteiligten Menschen und Roboter notwendig. Das Ziel dieser Masterarbeit ist es, anhand eines der Realität entnommenen Produktionsprozesses aus der Leiterplattenfertigung, ein mathematisches Optimierungsmodell zu entwerfen, das die Aufgabenverteilung zwischen Menschen und Robotern, unter Berücksichtigung zusätzlicher Restriktionen, so koordiniert, dass die Gesamtfertigstellungszeit des Prozesses minimiert wird. Die Arbeit geht zunächst auf die allgemeine Problemstellung der Ablaufplanung ein. Es werden unterschiedliche Probleme klassifiziert und das betrachtete Praxisbeispiel als Resource Constrained Project Scheduling Problem mit Multiplen Verarbeitungsmodi (MRCPSP) identifiziert. Es werden sowohl exakte als auch heuristische Lösungsweisen des MRCPSP angeführt. Zusätzlich werden einige in der Literatur behandelte Fragestellungen in Bezug auf die Mensch-Roboter Kooperation beschrieben. Dies soll einerseits einen umfangreichen Einblick in die Thematik bieten, und andererseits mögliche alternative Herangehensweise zur Lösung des Problems aufzeigen. Anschließend wird das mathematische Optimierungsmodell genau erklärt und mögliche Modellerweiterungen vorgeschlagen. Die erzielten Ergebnisse werden anhand einiger abgewandelter Szenarien präsentiert und mit den Lösungen einer auf das Praxisbeispiel zugeschnittenen Heuristik verglichen. Zuletzt werden die Grenzen für die Anwendung des Optimierungsmodells diskutiert.

Zusammenfassung (Englisch)

Advances in the technologies of sensors and lightweight robots increasingly enable direct physical interaction of humans and robots. This so-called human-robot collaboration is supposed to offer more flexibility in production processes, as opposed to fully automated processes. An efficient human-robot collaboration therefore needs to be well-coordinated. The aim of this Master Thesis is to develop a mathematical optimization model for a production process based on the real-world setting of printed circuit boards, which coordinates the distribution of tasks between humans and robots, such that all specified restrictions are met and the total completion time of the process is minimized. First of all, the thesis addresses the general problem of scheduling tasks. Different problems are classified and the use-case considered is identified as a Resource Constrained Project Scheduling Problem with Multiple Processing Modes (MRCPSP). Possible exact and heuristic solution methods of MRCPSP are given. Additionally, some of the problems discussed in the human-robot collaboration literature are described. On the one hand, this should give the reader a broader understanding of the subject matter. On the other hand, this should provide an overview of possible alternative approaches to solving the given problem. The mathematical optimization model is then explained in detail and possible model extensions are proposed. The results obtained are presented using several modified scenarios. They are then compared with the solutions of a heuristic method fitted to the practical problem. Finally, the limits for the application of the optimization model are discussed.