Towards a decision-support framework for reducing ramp-up effort in plug-and-produce systems

Nowadays, shorter and more flexible production cycles are vital to meet the increasing customized product demand. As any delays and downtimes in the production towards time-to-market means a substantial financial loss, manufacturers take an interest in getting the production system to full utilization as quickly as possible. The concept of plug-and-produce manufacturing systems facilitates an easy integration process through embedded intelligence in the devices. However, a human still needs to validate the functionality of the system and more importantly must ensure that the required quality and performance is delivered. This is done during the ramp-up phase, where the system is assembled and tested first-time. System adaptations and a lack of standard procedures make the ramp-up process still largely dependent on the operator’s experience level. A major problem that currently occurs during ramp-up, is a loss of knowledge and information due to a lack of means to capture the human’s experience. Capturing this information can be used to facilitate future ramp-up cases as additional insights about change actions and their effect on the system could be revealed. Hence, this paper proposes a decision-support framework for plugand-produce assembly systems that will help to reduce the ramp-up effort and ultimately shorten ramp-up time. As an illustrative example, a gluing station developed for the European project openMOS is considered

CPPS-3D: a methodology to support cyber physical production systems design, development and deployment

Master’s dissertation in Production EngineeringCyber-Physical Production Systems are widely recognized as the key to unlock the full potential benefits of the Industry 4.0 paradigm. Cyber-Physical Production Systems Design, Development and Deployment methodology is a systematic approach in assessing necessities, identifying gaps and then designing, developing and deploying solutions to fill such gaps. It aims to support and drive enterprise’s evolution to the new working environment promoted by the availability of Industry 4.0 paradigms and technologies while challenged by the need to increment a continuous improvement culture. The proposed methodology considers the different dimensions within enterprises related with their levels of organization, competencies and technology. It is a two-phased sequentially-stepped process to enable discussion, reflection/reasoning, decision-making and action-taking towards evolution. The first phase assesses an enterprise across its Organizational, Technological and Human dimensions. The second phase establishes sequential tasks to successfully deploy solutions. Is was applied to a production section at a Portuguese enterprise with the development of a new visual management system to enable shop floor management. This development is presented as an example of Industry 4.0 technology and it promotes a faster decision-making, better production management, improved data availability as well as fosters more dynamic workplaces with enhanced reactivity to problems

Exploitation dynamique des données de production pour améliorer les méthodes DFM dans l'industrie Microélectronique

La conception pour la fabrication ou DFM (Design for Manufacturing) est une méthode maintenant classique pour assurer lors de la conception des produits simultanément la faisabilité, la qualité et le rendement de la production. Dans l'industrie microélectronique, le Design Rule Manual (DRM) a bien fonctionné jusqu'à la technologie 250nm avec la prise en compte des variations systématiques dans les règles et/ou des modèles basés sur l'analyse des causes profondes, mais au-delà de cette technologie, des limites ont été atteintes en raison de l'incapacité à sasir les corrélations entre variations spatiales. D'autre part, l'évolution rapide des produits et des technologies contraint à une mise à jour dynamique des DRM en fonction des améliorations trouvées dans les fabs. Dans ce contexte les contributions de thèse sont (i) une définition interdisciplinaire des AMDEC et analyse de risques pour contribuer aux défis du DFM dynamique, (ii) un modèle MAM (mapping and alignment model) de localisation spatiale pour les données de tests, (iii) un référentiel de données basé sur une ontologie ROMMII (referential ontology Meta model for information integration) pour effectuer le mapping entre des données hétérogènes issues de sources variées et (iv) un modèle SPM (spatial positioning model) qui vise à intégrer les facteurs spatiaux dans les méthodes DFM de la microélectronique, pour effectuer une analyse précise et la modélisation des variations spatiales basées sur l'exploitation dynamique des données de fabrication avec des volumétries importantes.The DFM (design for manufacturing) methods are used during technology alignment and adoption processes in the semiconductor industry (SI) for manufacturability and yield assessments. These methods have worked well till 250nm technology for the transformation of systematic variations into rules and/or models based on the single-source data analyses, but beyond this technology they have turned into ineffective R&D efforts. The reason for this is our inability to capture newly emerging spatial variations. It has led an exponential increase in technology lead times and costs that must be addressed; hence, objectively in this thesis we are focused on identifying and removing causes associated with the DFM ineffectiveness. The fabless, foundry and traditional integrated device manufacturer (IDM) business models are first analyzed to see coherence against a recent shift in business objectives from time-to-market (T2M) and time-to-volume towards (T2V) towards ramp-up rate. The increasing technology lead times and costs are identified as a big challenge in achieving quick ramp-up rates; hence, an extended IDM (e-IDM) business model is proposed to support quick ramp-up rates which is based on improving the DFM ineffectiveness followed by its smooth integration. We have found (i) single-source analyses and (ii) inability to exploit huge manufacturing data volumes as core limiting factors (failure modes) towards DFM ineffectiveness during technology alignment and adoption efforts within an IDM. The causes for single-source root cause analysis are identified as the (i) varying metrology reference frames and (ii) test structures orientations that require wafer rotation prior to the measurements, resulting in varying metrology coordinates (die/site level mismatches). A generic coordinates mapping and alignment model (MAM) is proposed to remove these die/site level mismatches, however to accurately capture the emerging spatial variations, we have proposed a spatial positioning model (SPM) to perform multi-source parametric correlation based on the shortest distance between respective test structures used to measure the parameters. The (i) unstructured model evolution, (ii) ontology issues and (iii) missing links among production databases are found as causes towards our inability to exploit huge manufacturing data volumes. The ROMMII (referential ontology Meta model for information integration) framework is then proposed to remove these issues and enable the dynamic and efficient multi-source root cause analyses. An interdisciplinary failure mode effect analysis (i-FMEA) methodology is also proposed to find cyclic failure modes and causes across the business functions which require generic solutions rather than operational fixes for improvement. The proposed e-IDM, MAM, SPM, and ROMMII framework results in accurate analysis and modeling of emerging spatial variations based on dynamic exploitation of the huge manufacturing data volumes.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Semantic discovery and reuse of business process patterns

Patterns currently play an important role in modern information systems (IS) development and their use has mainly been restricted to the design and implementation phases of the development lifecycle. Given the increasing significance of business modelling in IS development, patterns have the potential of providing a viable solution for promoting reusability of recurrent generalized models in the very early stages of development. As a statement of research-in-progress this paper focuses on business process patterns and proposes an initial methodological framework for the discovery and reuse of business process patterns within the IS development lifecycle. The framework borrows ideas from the domain engineering literature and proposes the use of semantics to drive both the discovery of patterns as well as their reuse

Holistic Approach for Authoring Immersive and Smart Environments for the Integration in Engineering Education

Die vierte industrielle Revolution und der rasante technologische Fortschritt stellen die etablierten Bildungsstrukturen und traditionellen Bildungspraktiken in Frage. Besonders in der Ingenieurausbildung erfordert das lebenslange Lernen, dass man sein Wissen und seine Fähigkeiten ständig verbessern muss, um auf dem Arbeitsmarkt wettbewerbsfähig zu sein. Es besteht die Notwendigkeit eines Paradigmenwechsels in der Bildung und Ausbildung hin zu neuen Technologien wie virtueller Realität und künstlicher Intelligenz. Die Einbeziehung dieser Technologien in ein Bildungsprogramm ist jedoch nicht so einfach wie die Investition in neue Geräte oder Software. Es müssen neue Bildungsprogramme geschaffen oder alte von Grund auf umgestaltet werden. Dabei handelt es sich um komplexe und umfangreiche Prozesse, die Entscheidungsfindung, Design und Entwicklung umfassen. Diese sind mit erheblichen Herausforderungen verbunden, die die Überwindung vieler Hindernisse erfordert. Diese Arbeit stellt eine Methodologie vor, die sich mit den Herausforderungen der Nutzung von Virtueller Realität und Künstlicher Intelligenz als Schlüsseltechnologien in der Ingenieurausbildung befasst. Die Methodologie hat zum Ziel, die Hauptakteure anzuleiten, um den Lernprozess zu verbessern, sowie neuartige und effiziente Lernerfahrungen zu ermöglichen. Da jedes Bildungsprogramm einzigartig ist, folgt die Methodik einem ganzheitlichen Ansatz, um die Erstellung maßgeschneiderter Kurse oder Ausbildungen zu unterstützen. Zu diesem Zweck werden die Wechselwirkung zwischen verschiedenen Aspekten berücksichtigt. Diese werden in den drei Ebenen - Bildung, Technologie und Management zusammengefasst. Die Methodik betont den Einfluss der Technologien auf die Unterrichtsgestaltung und die Managementprozesse. Sie liefert Methoden zur Entscheidungsfindung auf der Grundlage einer umfassenden pädagogischen, technologischen und wirtschaftlichen Analyse. Darüber hinaus unterstützt sie den Prozess der didaktischen Gestaltung durch eine umfassende Kategorisierung der Vor- und Nachteile immersiver Lernumgebungen und zeigt auf, welche ihrer Eigenschaften den Lernprozess verbessern können. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der systematischen Gestaltung immersiver Systeme und der effizienten Erstellung immersiver Anwendungen unter Verwendung von Methoden aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz. Es werden vier Anwendungsfälle mit verschiedenen Ausbildungsprogrammen vorgestellt, um die Methodik zu validieren. Jedes Bildungsprogramm hat seine eigenen Ziele und in Kombination decken sie die Validierung aller Ebenen der Methodik ab. Die Methodik wurde iterativ mit jedem Validierungsprojekt weiterentwickelt und verbessert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Methodik zuverlässig und auf viele Szenarien sowie auf die meisten Bildungsstufen und Bereiche übertragbar ist. Durch die Anwendung der in dieser Arbeit vorgestellten Methoden können Interessengruppen immersiven Technologien effektiv und effizient in ihre Unterrichtspraxis integrieren. Darüber hinaus können sie auf der Grundlage der vorgeschlagenen Ansätze Aufwand, Zeit und Kosten für die Planung, Entwicklung und Wartung der immersiven Systeme sparen. Die Technologie verlagert die Rolle des Lehrenden in eine Moderatorrolle. Außerdem bekommen die Lehrkräfte die Möglichkeit die Lernenden individuell zu unterstützen und sich auf deren kognitive Fähigkeiten höherer Ordnung zu konzentrieren. Als Hauptergebnis erhalten die Lernenden eine angemessene, qualitativ hochwertige und zeitgemäße Ausbildung, die sie qualifizierter, erfolgreicher und zufriedener macht

Products and Services

Today’s global economy offers more opportunities, but is also more complex and competitive than ever before. This fact leads to a wide range of research activity in different fields of interest, especially in the so-called high-tech sectors. This book is a result of widespread research and development activity from many researchers worldwide, covering the aspects of development activities in general, as well as various aspects of the practical application of knowledge

Wright State University\u27s Symposium of Student Research, Scholarship & Creative Activities from Thursday, October 26, 2023

The student abstract booklet is a compilation of abstracts from students\u27 oral and poster presentations at Wright State University\u27s Symposium of Student Research, Scholarship & Creative Activities on October 26, 2023.https://corescholar.libraries.wright.edu/celebration_abstract_books/1001/thumbnail.jp