Software Development in Production Research IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover...

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Software Development in Production Research IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH (Institute of Integrated Production Hannover Non-Profit Limited Company)

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Software Development in Production Research

IPH – Institut für Integrierte ProduktionHannover gemeinnützige GmbH

(Institute of Integrated Production

Hannover Non-Profit Limited Company)

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2IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH©19.05.2010Björn Eilert, Andreas Bruns

■ What IPH „is“ and „does“

■ Research Work

■ Discussion

Agenda

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3IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH©19.05.2010Björn Eilert, Andreas Bruns

Facts and figures –The Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

■ 1988: Foundation of the CIM factory Hanover gGmbH on the initiative of the professors Doege, Tönshoff and Wiendahl as a connecting link between research and industry

■ 1991: Move to the new institute building at the Marienwerder science park

■ 1993: Renaming to IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

■ 1998: Expansion of the institute building

■ Application-oriented research and development in the field of innovative industrial engineering as well as knowledge and technology transfer into economy

■ Combination of organizational and technological process chains through the co-operation of interdepartmental, interdisciplinary teams

■ 72 employees, including 28 engineers

■ Turnover of about 2,6 million € in 2009

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4IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH©19.05.2010Björn Eilert, Andreas Bruns

Industry, federal state of Lower Saxony, University

Central DepartmentDr.-Ing. Dipl.-Oec. Rouven Nickel

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Dirk Altmann Dipl.-Wirtsch.-Ing. Henner Gärtner Dipl.-Ing. Malte Stonis

Advisory board

Production automation Logistics Process technology

Prof. Dr.-Ing. Bernd-Arno BehrensProf. Dr.-Ing. habil. Peter NyhuisProf. Dr.-Ing. Ludger Overmeyer

Managing Director

Partner

Organizational structure

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5IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH©19.05.2010Björn Eilert, Andreas Bruns

■ Automotive industry and suppliers

■ Sheet metal forming industry

■ Mechanical engineering

■ Electronic industry

■ Aerospace industry

■ Forging industry

■ Mould and die production

Primary Industrial Sectors

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6IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH©19.05.2010Björn Eilert, Andreas Bruns

■ Project coordinators

■ Public sponsors

■ Commercial sponsors

■ Others

Research Sponsors and Partners I

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7IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH©Meike Wiegand

Focus on XXL products

■ XXL products in Lower Saxony

■ Commercial and special-purpose vehicles:Volkswagen, Krone, Alstom, MAN

■ Wind turbines:Enercon, Bard Engineering, Nordex

■ Commercial airplanes:Airbus

■ Ships:Meyer Werft, Abeking & Rasmussen

■ Conveyor technique:ContiTech

■ Exports accounting of Lower Saxony in XXL branches:> 30 % (> 20,2 billion €)1

■ Exports accounting of XXL corporations:up to 90 %1 Source: Lower Saxony State Office for Statistics

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8IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH©Meike Wiegand

■ Today´s manufacturing of XXL products equals a manufactory.

■ The challenge is the industrialization of manufacturing XXL products.

• Simulation • Modelling

• Simulation

• Processautomation

• Material flowdesign

• Logistics management

• Networkmanagement

• Production and assembly processes

• Conditionmonitoring

• Serviceprocesses

• Decentralization

• Operatormodels

• Simulation

• Logistics processes

• Mastery ofcomplexity

• Dismantling /recovery

• Reconditioning

• Resourceefficiency

Innovationrequirements

(examples)

Conception Design Manufacturing / installation

Utilization RemovalXXL products

XXL products:Aim and need for action

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9IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH©19.05.2010Björn Eilert, Andreas Bruns

Res

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Cross Sectoral

Forging

Hydroforming

Hybrid Forming (bulk/sheet)

Research TopicsProcess Technology Department

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10IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH©19.05.2010Björn Eilert, Andreas Bruns

Initial Situation

■ Conventional forging leads to flash proportions up to 45 %

■ Huge post-processing effort

Objectives

■ Reduction of production steps

■ Enhancement of energy and materialefficiency

■ Development of new tool concepts

Results

■ Omission of chipping through precision forging

■ Precision forging of two cylinder crankshaft

www.sfb489.uni-hannover.de

SFB489 Teilprojekt B2Innovative Tool Technologies

forging sequence

Source: ThyssenKrupp Gerlach

Technologie

Logistik

Präzisions-schmieden

IntegrierteWärme-

behandlung

Hartfein-bearbeitung

LogistischeKennlinien

Werkstoffefür das

Präzisionsschmieden

SimulationSchmieden

SimulationAbkühlung

Werkzeug-herstellung

AufmaßorientierteFeinpositionierung

PositionierungtechnologischerSchnittstellen

FlexibleLieferketten

Bauteil-prüfung

Geometrie-prüfung

ProzessketteTechnologie

Logistik

Präzisions-schmieden

IntegrierteWärme-

behandlung

Hartfein-bearbeitung

LogistischeKennlinien

Werkstoffefür das

Präzisionsschmieden

SimulationSchmieden

SimulationAbkühlung

Werkzeug-herstellung

AufmaßorientierteFeinpositionierung

PositionierungtechnologischerSchnittstellen

FlexibleLieferketten

Bauteil-prüfung

Geometrie-prüfung

Prozesskette

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11IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH©19.05.2010Björn Eilert, Andreas Bruns

Design of Production Networks

Res

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Save Material Flow in Production Networks

Cross Sectoral

Local Control of Production in Networks

Log

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Research Topics Logistics Department

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12IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH©19.05.2010Björn Eilert, Andreas Bruns

RFID-Chip AnschlüsseStrap

LOG

O

Strap-Rolle

Antenne

Falt-schachtel

Bogendruck inkl. Antennendruck

Vormontage Chip auf Strap

Strap-Montage

Erkennung Fälschung

Initial Situation

■ Imitations of pharmaceutical products harms health, economy and jobs

■ Bypassing longlasting and costly pharma research attracts imitators

■ Internet-pharmacies and re-imports demand new protective measures in distribution logistics

Objectives

■ Prevent the distribution of pharmceutical plagiarisms

■ RFID as electronic originality certificate for pharmaceutical-packaging

■ Detection and safeguarding of plagiarisms at latest at end-consumer

Results

■ Folding box with printed antenna and strap with pre-assembledRFID-chip

■ In pharmaceutical sector proven protection concept

www.ez-pharm.de

EZ-Pharm - Proving authenticity of folding boxes along the pharmaceutical supply chain

folding box

antenna

strapRFID-chip

connections

strap role

sheet fed and antenna printing

pre-assembly chip on strap

strap assemblyimitation detection

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13IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH©19.05.2010Björn Eilert, Andreas Bruns

Smart Systems101001100110

Distributed Systems

Wireless Communication

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Research TopicsProduction Automation Department

Cross Sectoral

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14IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH©19.05.2010Björn Eilert, Andreas Bruns

Research Project Life-Cycle

Apply for funding

Carry out project

Utilize and enhance solution – identify new problems

Idea Approved funding

Project results

Generate new research ideas

New problem

[2 - 3 years]

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€€

Industrial partners Public sponsorResearch institute

Problem / Idea

Theoretical solution

Prototype(software or physical)

Idea

Workforce

Test

Use

Supervise

Promote

Select

Fund

Software Development within Research Projects:

■ Creative – implementation of new ideas asks for new solutions

■ Independent – small team, few constraints (e. g. existing software environments)

■ Interactive – theory and software sometimes impact each other

■ …

■ Often implemented by students

Research Project

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■ What IPH „is“ and „does“

■ Research Work

■ Discussion

Agenda

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17IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH©19.05.2010Björn Eilert, Andreas Bruns

Working at the IPH

■ First contact

■ Interesting Bachelor thesis

■ Chances at the IPH

■ Self-reliant working

■ Different projects

■ Responsibility

■ Positive aspects

■ Young team

■ Cooperative work atmosphere

■ Hannover

■ Tasks as an Software-Engineer

■ Develop software prototypes

■ Mentoring of students

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Service-Support through Semantic Web-Technologies

Initial Situation

■ For complex machines and devices failure resolution requires huge amount of know-how

■ Service employees spend much time on information retrieval (e. g. in failure-databases)

■ Simple information retrieval technologies do not bring forth high quality results in adequate time

Objectives

■ Support of service-hotlines during retrieval of similar service-cases through the utilization of semantic web-technologies

■ Implementation of a software prototype

Results

■ Algorithms for the retrieval of similar service-cases on the basis of meaning insteadof simple syntax (usage of ontologies)

■ Web-based database solution to ease service-case acquisition and retrieval

xxxx

(software engineer required)(software engineer required)

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SemanticHelpline

■ History

■ 2004 – 2005: Erfahrungsbasierte Verknüpfung von Fehlerinformationen beim Betrieb von Werkzeugmaschinen zur Unterstützung von Service HotlinesExperience-Based linking of failure information at tool machines to support service-hotlines

■ Case documentation

■ Search with phonetic encoding

■ PHP / Oracle

■ 2007 – 2009: Semantic Web-Technologien zur Unterstützung des Service am Beispiel MaschinenbauService support through semantic web-technologies at the example of Mechanical Engineering

■ Semantic categorization with FIZ-Thesaurus

■ Java (Seam) / Oracle, PostgreSQL, MS SQL

■ 2009 – 2010: SemanticHelpline

■ Semantic search with FIZ-Thesaurus as DB & Wiktionary as DB

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20IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH©19.05.2010Björn Eilert, Andreas Bruns

SemanticHelpline – Search

TextExtract Words

of Text

Search Word in Index

Word found?

Search Word in Thesaurus

List of additional

Words

no

Result

yes

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21IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH©19.05.2010Björn Eilert, Andreas Bruns

SemanticHelpline – Thesaurus search

Word FIZ-Theasurus Wiktionary

Phon Code

clear text search clear text search

FIZ-Theasurusphonetic search Wiktionaryphonetic Search

synonyms,generic terms/ subtopics

synonyms,generic terms/ subtopics

verbs/ adjectives

synonyms,generic terms/ subtopics

synonyms,generic terms/ subtopics

verbs/ adjectives

Assign correct word

Assign correct word

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22IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH©19.05.2010Björn Eilert, Andreas Bruns

Intelligente Schnittstellen in wandlungsfähigen Lieferketten (ISI-WALK)

Initial Situation

■ Today‘s supply chains suffer from multiple obstacles.

■ Exemplary obstacles are rigidly automated conveying and storage systems as well as an insufficient consistency between physical and digital material logistics.

Objectives

■ The projects aims at the development of specific technologies and methods to realize an efficient and economic operation of versatile supply chains.

Results

■ positioning system based on optical technology

■ versatile warehouse management system

■ system for 3D object recognition

■ method for plannung and evaluation of versatility

www.isi-walk.de (work in progress)

Wandlungs-gerechte LVS (Ergebnis 3)

x

z

Optische Positions-bestimmung (Ergebnis 1)

y

3D-Objekt-erkennung (Ergebnis 2)

Lager

Lager

Bewertung und Planung der Wandlungsfähigkeit in Lieferketten (Ergebnis 4)

(electrical / software engineer required)(electrical / software engineer required)

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(software engineer required)(software engineer required)

Automatisierte, CAD-basierte Kalkulation und Konstruktion (AutoKalK)

Initial Situation

■ Tool manufacturers must improve revenue and expense of their tender preparation

■ Production processes are to be planed flexibly in dependence of mould design and the trend of costs during the tool production is to be supervised

Objectives

■ The project’s aim is to develop a method for automated CAD model creation and CAD-based costing of tools

Results

■ Automated strip chart-based generation of CAD models

■ Automated and CAD-based costing and monitoring using artificial intelligence algorithms

AutoKalKautomated

mould designautomated

mould design

CAD-based, AI-basedcosting

CAD-based, AI-basedcosting

automatedcost controlautomated

cost control

production,assembly

finish part

strip chartautomated

tender preparationautomated

tender preparation

AutoKalKautomated

mould designautomated

mould design

CAD-based, AI-basedcosting

CAD-based, AI-basedcosting

automatedcost controlautomated

cost control

production,assembly

finish part

strip chartautomated

tender preparationautomated

tender preparation

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(electrical / software engineer required)(electrical / software engineer required)Initial Situation

■ Over 67% of the total production costs of granite flaggings and boards are determined by the abrasive cutting process

■ Major energy and material costs are caused by high chipping ratios (cutting width / board width ~ 1)

Objectives

■ Development of a smart cutting tool that allows to reduce the cutting-wheel width as well as the risk of cut deviations

Results

■ Integration of measuring technology into the cutting-wheel for data acquisition (piezo-electric sensor) and preprocessing (chip)

■ Wireless data transfer to machine control

■ Reduction of cut deviations by automatedcontrol mechanisms

Smart Tools for Abrasive Cutting

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■ www.iph-hannover.de Wissen Studium Newsletter

Student Jobs @ IPH

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■ What IPH „is“ and „does“

■ Research Work

■ Discussion

Agenda

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Questions !?

■ Questions about IPH?

■ Questions about how to do a research project?

■ Questions about the introduced projects?

■ Other questions or remarks?

Discussion

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Contacts

Dipl.-Wirt.-Ing. Björn EilertAndreas Bruns Bachelor of ICT, NL

IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbHHollerithallee 6

30419 Hannover

Tel.: +49 511 279 76 - 228Fax: +49 511 279 76 - 888

E-Mail: [email protected]

www.iph-hannover.de

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Ablauf der Semantischen Suche

Servicefall-Erfassung

Vorverarbeitung

Synonymsuche

Phonetische Codierung

Identifikation von ähnlichen Servicefällen

1Dokumentierte

Servicefälle

2 Relevanter Suchtext

3 Codierter Suchtext

4 Kategorisierte Begriffe

5Ergebnisliste mit

ähnlichen Servicefällen

Dokumentation der Servicefälle und Speicherung in der Datenbasis

Entfernung von Stoppwörtern, Umlauten, Satzzeichen, Abkürzungen, etc.

Grundformreduktion

Codierung des Textes zur Toleranz ggü. Rechtschreibfehlern

Ermittlung von SynonymenKategorisierung der Begriffe

Berechnung des Ähnlichkeitsmaßes für Servicefälle in der Datenbasis

Ausgbe der ähnlichen Servicefälle nach Relevanz

Fall-basis

Thesauri