A Case-Based Reasoning Method for Remanufacturing Process Planning

Remanufacturing is a practice of growing importance due to its increasing environmental and economic benefits. Process planning plays a critical role in realizing a successful remanufacturing strategy. This paper presents a case-based reasoning method for remanufacturing process planning, which allows a process planner to rapidly retrieve, reuse, revise, and retain the solutions to past process problems. In the proposed method, influence factors including essential characteristics, failure characteristics, and remanufacturing processing characteristics are identified, and the local similarity of influence factors between the new case and the past cases is determined by nearest neighbor matching method, and then the vector of correction factor for local similarity is utilized in the nearest neighbor algorithm to improve the accuracy and effectiveness of case searching. To assess the usefulness and practicality of the proposed method, an illustrative example is given and the results are discussed

Automatic Disassembly Task Sequence Planning of Aircrafts at their End-of-Life

RÉSUMÉ Une prise de conscience des problèmes environnementaux à l'échelle mondiale ainsi que des avantages économiques a stimulé les chercheurs à trouver les possibilités de réutiliser et de recycler les produits en fin de vie. Chaque année plusieurs centaines d'avions atteignent globalement fin de leur navigabilité et doivent être retirés du service actif. De ce fait, une attention accrue est maintenant accordée à la fin de vie des avions. Désassemblage joue un rôle important dans la prise de décision de fin de vie. La faisabilité économique du processus de démontage avec beaucoup d'incertitudes est une préoccupation majeure limitant sa mise en oeuvre dans la pratique de l'industrie. De nombreuses recherches dans le domaine de la planification et des opérations de processus de démontage a été fait, qui visent de plus en plus la faisabilité économique du démontage avec la réduction des temps de démontage de proposer des séquences de démontage optimisées. Par conséquent, ces dernières années, de nombreux chercheurs ont publié des articles sur la planification de la séquence de démontage des produits en fin de vie qui est un problème NP-complet optimisation combinatoire. Néanmoins, il y a eu un peu d'attention à la planification de la séquence de démontage d'avions en fin de vie. Cette thèse aborde la planification de séquence de démontage des pièces réutilisables d'avions en fin de vie avant le démantèlement pour le recyclage. Puisque les composants récupérés vont être utilisés à nouveau, une approche non-destructive tout en respectant les instructions fournies dans le manuel d'entretien d'avion intitulé « Aircraft Maintenance Manuel » (AMM) pour le retrait des pièces est prise en considération. Ordonnancement de désassemblage dans cette recherche ne traite pas le séquençage le démontage des pièces comme dans d'autres études, mais il planifie séquence de tâches de démontage dans l'AMM. Une tâche de démontage consiste combinaison d'opérations pour la préparation du démontage ou le procède de démontage pour un ou plusieurs pièces. Tout d'abord, un modèle de séquençage de démontage est proposé par l'examen structure des tâches de démontage dans l'AMM. Ensuite, un code Matlab est développé qui lit la base de données énuméré des tâches et sous-tâches qui sont acquises à partir de l'AMM et génère la séquence de démontage des tâches et sous-tâches automatiquement en utilisant le modèle proposé. Le code est capable de générer des séquences de désassemblage de tâches pour n’importe quelle pièce sollicitée.----------ABSTRACT An awareness of the world’s environmental problems plus economic benefits has stimulated researchers to seek the opportunities to reuse and recycle end-of-life (EOL) products. Each year hundreds of aircraft globally reach end of their airworthiness and should be withdrawn from active service. Due to this fact, increased attention is now being paid to EOL of aircrafts. Disassembly plays an important role in EOL decision making. The economic feasibility of the disassembly process with lots of uncertainties is a main concern limiting its implementation in industry practice. Many researches in the field of disassembly process planning and operations has been done that aim increasing economic feasibility of disassembly with reducing disassembly times with proposing optimized disassembly sequences. Consequently, in recent years, many scholars have published articles on disassembly sequence planning of EOL products that is a NP-complete combinatorial optimization problem. Nevertheless, there has been a scant attention towards disassembly sequence planning of EOL aircrafts. This thesis addresses disassembly sequence planning of reusable components of EOL aircrafts before dismantling it for recycling. Since retrieved components are going to be used again, a nondestructive approach with respecting all instructions provided in aircraft maintenance manual (AMM) for removal of parts is taken into consideration. Disassembly scheduling in this work does not deal with scheduling disassembly of components as in other works but it schedules sequence of removal Tasks in AMM. A removal task consists combination of operations for preparation of disassembly or process of disassembly for a part or multiple parts. At first, a disassembly sequencing model with considering structure of disassembly tasks in AMM is proposed. Afterwards a Matlab code is developed which reads from enumerated database of tasks and subtasks that are acquired from AMM and generates disassembly sequence of tasks and subtasks automatically using the proposed model. The code is capable of generating disassembly sequences of tasks for any given removal task of solicited part. Finally, a greedy and an adaptive greedy algorithm are proposed to optimize disassembly sequence of tasks with minimizing changes in visited zones of disassembly operations. Results generated in Matlab code, suggests effectiveness of proposed adaptive greedy algorithm

Konzeption und Entwicklung eines Robot Cognition Processors für adaptive Demontageanwendungen

Im Rahmen der perspektivischen Einführung einer Kreislaufwirtschaft sind ökonomische und ökologische Aspekte entscheidend für die Attraktivität der Umsetzung in beteiligten Wirtschaftsunternehmen. Die Demontage stellt innerhalb von Verwertungsprozessen in diesen Konzepten einen wichtigen Schritt dar, der aufgrund von hoher Varianten- und Zustandsvielfalt überwiegend manuell ausgeführt wird. Diese Forschungsarbeit untersucht die Möglichkeiten der nachhaltigen Verbesserung des Demontageprozesses durch selektive (Teil-)Automatisierung mit Hilfe eines Konzeptes aus dem Bereich der kognitiven Robotik. Es wird dabei auf Grundlage der Anforderungen aus realen Demontageprozessen ein System entwickelt, das in einer agentenbasierten Modulstruktur die Funktionsumfänge bietet, die für eine autonome, flexible Demontageplanung unter Berücksichtigung von Produkt- und Lebenszyklusdaten erforderlich sind und die effiziente Ausführung der Demontageoperationen im Rahmen einer Mensch-Roboter-Kollaboration erlauben. Grundlage für die entwickelten Module stellt ein standardisiertes Informationsmanagement-Konzept dar, welches die Anlagenebene der Demontage technisch mit allen beteiligten Stakeholdern der zirkulären Wertschöpfungskette verknüpft. Mit Hilfe von Industrie 4.0 Technologien, wie beispielsweise dem Einsatz von KI-unterstützten Entscheidungssystemen oder einer intelligenten Bilderkennungseinheit können so produktindividuelle Verwertungsszenarien innerhalb der Kreislaufwirtschaft bestimmt werden, welche die Schlüsselposition der Demontage am Beginn der zirkulären Wertschöpfungskette bestmöglich nutzen. Die Untersuchungen des Systemkonzeptes am Beispiel der Moduldemontage von Elektrofahrzeug-Batterien zeigen, dass mit dem entwickelten Konzept eine Verbesserung gegenüber manueller Demontageoperationen erzielt werden kann. Die Verknüpfung der Systemeinheiten lässt sich durch die verwendeten Interoperabilitätsstandards skalieren und erlaubt so auch den industriellen Einsatz. Durch bidirektionale Kommunikationsstrukturen wird gezeigt, dass es möglich ist validierte Prozessinformationen aus einer Demontageeinheit an anderen Stellen zu nutzen. Dies reduziert den effektiven Aufwand im Umgang mit einer hohen Variantenvielfalt. Die Verwendung der entwickelten Modulkonzepte ist grundsätzlich auch in angrenzenden Feldern möglich, erfordert jedoch weitere Entwicklungs- und Abstimmungsarbeit. Aus den Ergebnissen dieser Konzeptentwicklung folgen zahlreiche Weiterentwicklungs- und Anwendungspotenziale für Robotiksysteme im Bereich der kreislaufwirtschaftlichen Verwertungsprozesse. Vor dem Hintergrund der Notwendigkeit der Rückgewinnung kritischer Elemente und einer effizienten Ressourcennutzung durch höherwertige (Teil-)Nutzungs- und Verwertungsoptionen, ist der Einsatz hierauf aufbauender Konzepte eine lohnenswerte Zukunftsperspektive.In the pursuance of a Circular Economy, both economic and ecological aspects are crucial for the implementation in private companies. The disassembly process itself is a very important step in end-oflife utilization and because of the high variance of products and their conditions it is mainly carried out manually. This work investigates the possibilities of a sustainable improvement of such processes by selective automation with cognitive robotics. Based on requirements of real disassembly cases, a robot system is conceptualized and developed which is able to facilitate an autonomous, flexible disassembly planning while taking both product and lifecycle data into account. Furthermore, the execution of the disassembly process in the concept is carried out as a human-machine-collaboration. The overall foundation of the system is an information management concept which connects shopfloor level disassembly with all stakeholders within the circular value chain. Using Industry 4.0 technologies, for instance AI decision systems or an intelligent image recognition, part-individual utilization scenarios can be defined this way. The investigation of the system concept on the case study of module disassembly of electric vehicle batteries shows that automation is both more effective and efficient in comparison to manual operations. Interfaces are highly scalable because of the interoperability standards used, preparing the concept to be implemented in industry. Moreover, bidirectional communication pipelines enable the exchange of valid process knowledge between several stakeholders, reducing the effort of dealing with a high variance of products and conditions. Transfer of the concept to other fields of industry or recycling operations is possible but requires further development for the actual use case. Conclusively, the concept developed opens up a manifold of different application scenarios for cognitive robotics in the Circular Economy domain. Keeping the necessity of recovering critical elements and the reuse of valuable components in mind, an implementation of future concepts based on this approach is a perspective worthwhile