Lehrprojekte

In der Lehre setzt das BIBA auf einem starken Bezug zu aktuellen Forschungen und zur Praxis sowie auf interdisziplinäre Denk- und Betrachtungsweisen. Das spiegelt sich auch in den Themen der zahlreichen Lehrprojekte wieder, die es den Studierenden in den Studiengängen des Uni-Fachbereiches Produktionstechnik – Maschinenbau und Verfahrenstechnik anbietet.

Bachelorprojekte

Entwicklung einer Benutzeroberfläche (GUI) zur Definition von Polygon-Meshes, die für die Projektion auf dreidimensionale Objekte verwendet werden können.

Projektinhalt:

  • Projektionsmapping bezeichnet die verzerrungsfreie Projektion von graphischen Elementen auf 3D Objekte im Raum. Diese Technik kann für künstlerische Inszenierungen sowie für die Darstellung von Informationen in der Industrie, zum Beispiel in Assistenzsystemen verwendet werden. Aufgrund der räumlichen Ausdehnung der 3D-Objekte kommen in der Regel mehr als ein Projektor zum Einsatz.
  • Im Kunstbereich stehen bereits kommerzielle Produkte zur Verfügung in denen man mit geringer Einarbeitung Szenerien erstellen kann, bieten jedoch keine offene Schnittstelle, um sie in industriellen Anwendungen zu implementieren. Im Open Source Bereich gibt es Algorithmen, die grundsätzlich in der Lage sind, die Berechnungen für das Projektionsmapping durchzuführen, jedoch ist für die Erstellung von Szenerien mehr Vorwissen erforderlich.
  • Das Projekt gliedert sich in zwei Teilbereiche, die nach einem selbstgewählten Projektvorgehensmodelle bearbeitet werden:

    1. Unter der Verwendung von Unity oder ähnlichen Game Engins soll eine GUI entwickelt werden, in der beliebige 3D-Modelle geladen werden können. Nach einer metrischen Skalierung soll das Objekt in einzelne Meshes vereinzelt werden, welche anschließend für die Projektion zur Verfügung stehen. Die Umwandlung von 3D-Modellen in 2D Abbildern zur Projektion erfolgt in der Regel durch die Game Engine.
    2. Das Projektionsmapping soll prototypisch evaluiert werden. Für eine verzerrungsfreie Darstellung müssen jedoch die intrinsischen und extrinsischen Parameter der Projektoren bekannt sein. Die Parameter werden in einer Projektor-Kalibrierung ermittelt, die auf ähnliche Weise wie die Verfahren der Kamera-Kalibrierung arbeitet. Um den Aufwand der Kalibrierung für den Anwender zu reduzieren, soll im Rahmen des Projektes ein Workflow entwickelt werden, der die Kalibrierung mehrerer Projektoren weitestgehend automatisiert.

Projektautakt: nach Absprache
Dauer: 2 Semester
Gruppengröße: 4
Zielgruppe: Bachelorstudiengang Systems Engineering (Eingebettete Systeme und Systemsoftware, Raumfahrtsystemtechnik)

Anmeldung im Stud.IP bis: 20.10.2023

Ansprechpartner:

M.Sc. Dirk Schweers
E-Mail: ser@biba.uni-bremen.de

Entwicklung eines Systems zur robusten nodebasierten Echtzeitdatenanalyse für Robotikanwendungen

Projektinhalt:

  • In vielen Bereichen der Robotik werden Analyse, Auswertung und Visualisierung von Datenströmen in Echtzeit durch Softwaresysteme durchgeführt. Insbesondere in den Domänen der eingebetteten Systeme und der Raumfahrt stehen hierbei die Ressourcensparsamkeit und Robustheit der Softwarelösungen im Fokus.
  • Für die Entwicklung und das Prototyping von Robotiksystemen sind Visualisierung und Verarbeitung großer Datenmengen und komplexer Datenstrukturen ein zentraler Bestandteil moderner Entwicklungsprozesse. Insbesondere Echtzeitdaten stellen Entwickler vor eine große Herausforderung. Für eine tiefgehende Analyse von Echtzeitdaten und für ein intuitives Verständnis der Daten und ihrer Relevanz sind übersichtliche und effiziente Tools unabdingbar. Hierbei ist es essenziell, dass Entwickler auf eine umfangreiche Bibliothek vorgefertigter robuster Algorithmen zurückgreifen können und das schnelle Prototypen neuer Algorithmen und Analyseabläufe unterstützt wird. Trotz der Relevanz bestehen für diesen Schwerpunkt der Dateninteraktion nur wenige Softwarelösungen. Hieraus folgt der Bedarf für eine auf Entwickler ausgerichtete Software, die fähig ist, eine große Bandbreite verschiedener Daten effizient und mit geringer Latenz zu visualisieren, zu modifizieren und mit ihr intuitiv zu interagieren. Damit die entwickelten Algorithmen in realen Systemen zum Einsatz kommen können, muss eine solche Softwarelösung fähig sein, den konzeptionierten Algorithmus auf Quellcodeebene zu optimieren.
  • Das Ziel dieses Projekts liegt in der Entwicklung einer Softwareanwendung zur Node-basierten Datenvisualisierung und Datenverarbeitung.
  • Der Umfang der im Rahmen des Projekts entwickelten Softwareanwendung gliedert sich in folgende Aufgaben:

    • Entwicklung eines Pipeline-basierten Backends für die Datenverarbeitungs in Rust
    • Entwicklung einer beispielhaften Standardbibliothek für Datenverarbeitung und mathematischer Operationen im Bereich Robotik/ Sensorik
    • Entwicklung eines Systems, um Pipeline-basierte Algorithmen zu optimieren und als Stand-alone-Anwendung zu kompilieren
    • Design und Entwicklung eines webbasierten User-Interfaces zur Erstellung, Bearbeitung und intuitiven Visualisierung der Pipeline Struktur
    • Entwicklung echtzeitfähiger Datenvisualisierungs-Nodes im UI bezogen auf Daten aus der Robotik und Sensorik

Projektauftakt: 01.11.2023
Dauer: 2 Semester
Gruppengröße: 2-3
Zielgruppe: Bachelorstudiengang Systems Engineering (Automatisierungstechnik und Robotik, Eingebettete Systeme und Systemsoftware, Raumfahrtsystemtechnik)

Anmeldung im Stud.IP bis: 20.10.2023

Ansprechpartner:

Axel Börold
E-Mail: bor@biba.uni-bremen.de

Entwicklung eines echtzeitfähigen machine-vision Systems für Montageprozesse

Projektinhalt:

  • Die manuelle Montage von Baugruppen soll zukünftig automatisch überwacht werden. Dazu benötigt es sehr robuste Systeme zur Erkennung von Bauteilen, Händen und Bewegungsabläufen, die in der Lage sind Objektverdeckung, Objektzusammenfügung, schnelle Bewegungen und unbekannte Objekten zu verarbeiten. Hierzu bieten sich Kamerasysteme mit Tiefenerkennung an, um die Positionierung der Bauteile bestimmen zu können. Außerdem müssen Methoden zur einfachen Erlernung neuer Objekte zur Verfügung stehen, um neue Baugruppen zu verarbeiten. Im Rahmen dieses Lehrprojektes soll ein solches Erkennungssystem erarbeitet werden. Dazu soll zunächst die optimale Hardwareausstattung untersucht werden und darauf folgend verschiedene Ansätze zur Objekterkennung systematisch entwickelt werden (machine-vision, pattern-matching, CNN). Abschließend sollen Tests zur Evaluierung des Systems durchgeführt werden.

Projektauftakt: 15.11.2023
Dauer: 2 Semester
Gruppengröße: 6
Zielgruppe: Bachelorstudiengang Systems Engineering (Automatisierungstechnik und Robotik, Eingebettete Systeme und Systemsoftware)

Anmeldung im Stud.IP bis: 31.10.2023

Ansprechpartner:

Dario Niermann
E-Mail: nie@biba.uni-bremen.de

Entwicklung einer Smartphone-basierten Lokalisierungsmethode für geschlossene Räume

Projektinhalt:

  • In einer zunehmend vernetzten Welt gewinnen Lokalisierungsdienste eine immer größere Bedeutung. Während GPS (Global Positioning System) im Freien eine bewährte Methode zur Standortbestimmung ist, stellt die präzise Lokalisierung in geschlossenen Räumen nach wie vor eine technische Herausforderung dar. In Innenräumen, wo GPS-Signale häufig nicht verfügbar oder ungenau sind, sind alternative Lösungen gefragt, um genaue Standortdaten zu liefern. Eine vielversprechende Antwort auf diese Herausforderung bietet die Entwicklung von Smartphone-basierten Lokalisierungsmethoden für geschlossene Räume. Geschlossene Räume, sei es in Einkaufszentren, Flughäfen, Krankenhäusern oder Produktionsanlagen, erfordern häufig genaue Standortinformationen für Navigation, Sicherheit und effizientes Ressourcenmanagement. Smartphones, die heute nahezu allgegenwärtig sind, bieten eine Fülle von Sensoren und Kommunikationstechnologien, die zur Entwicklung solcher Lokalisierungslösungen genutzt werden können. In diesem Lehrprojekt soll die Entwicklung einer Smartphone-basierten Lokalisierungsmethode für geschlossene Räume angestrebt werden. Hierbei umfasst das Lehrprojekt die Auswahl und Integration von Hardwarekomponenten, die Entwicklung komplexer Algorithmen zur Sensorfusion und Datenverarbeitung sowie die Anwendung von Techniken wie Fingerprinting, um präzise Positionsinformationen in Innenräumen zu generieren.

Projektauftakt: 13.11.2023
Dauer: 2 Semester
Gruppengröße: 4-6
Zielgruppe: Bachelorstudiengang Systems Engineering (Eingebettete Systeme und Systemsoftware)

Anmeldung im Stud.IP bis: 27.10.2023

Ansprechpartner:

Burak Vur
E-Mail: vur@biba.uni-bremen.de

Bachelor- und Masterprojekte

Entwicklung eines systematischen Katalogs für die automatisierte Auswahl und Kombination variantenreicher Produkte

Projektinhalt:

  • Unternehmen stehen bei der Implementierung und Entwicklung technischer Systeme häufig vor der Herausforderung eine anforderungsgerechte Auswahl unter den verschiedenen Lösungen oder einzelnen, miteinander zu kombinierende Komponenten zu treffen. Zur Unterstützung der Beteiligten bietet es sich an, den Auswahlprozess z.B. mit einem Expertensystem zu automatisieren, wofür die unterschiedlichen Lösungen zunächst digital erfasst und abgebildet werden müssen.
  • Häufig existiert eine große Variantenvielfalt mit einer Vielzahl von Systemeigenschaften und Ausprägungen, wobei oftmals verschiedene Bezeichnungen für gleiche Systemmerkmale oder deren Ausprägungen verwendet werden. Dem gegenüber stehen Produktfamilien einzelne Hersteller, in denen sich die Systeme in nur wenigen Merkmalen unterscheiden oder so konzipiert sind, dass sie durch Module, Teilweise anderer Hersteller erweitert werden können. Die Katalogisierung ist zeitaufwändig und von häufig wiederkehrenden Arbeitsschritten geprägt, sodass der Bedarf nach einer menschzentrierten Benutzerschnittstelle formuliert werden kann, die eine effiziente Katalogisierung ermöglicht, recherchierte Lösungen anhand eines einheitlichen Schemas maschinenlesbar abspeichert und für Mensch und Maschine durchsuchbar repräsentiert. Im Detail sollen dabei folgende Teilziele erreich werden.

    • Recherche zum technischen Stand der Abbildung variantenreicher Systeme
    • Konzeption einer Datenstruktur für das systematische Katalogisieren variantenreicher Lösungen
    • Entwicklung einer Nutzerschnittstelle für die Katalogisierung der Lösungen
    • Entwicklung von Schnittstellen für das manuelle sowie automatische Durchsuchen, Filtern und Auswählen
    • Funktioneller Nachweis durch exemplarisches Abbilden verschiedener Produkte
    • Evaluation der Usability in einer Nutzerstudie

Projektauftakt: 03.11.2023
Dauer: 2 Semester
Gruppengröße: 4
Zielgruppe: Bachelorstudiengang Systems Engineering (Automatisierungstechnik und Robotik, Eingebettete Systeme und Systemsoftware, Raumfahrtsystemtechnik, Produktionstechnik) und Masterstudiengänge I + II (Automatisierungstechnik und Robotik, Eingebettete Systeme und Systemsoftware, Mechatronik, Produktionstechnik)

Anmeldung im Stud.IP bis: 30.10.2023

Ansprechpartner:

Nils Hoppe
E-Mail: hpp@biba.uni-bremen.de

Entwicklung eines Tools zur automatisierten Erzeugung von Materialflusssimulationen zur Bestimmung von FTF-Flottengrößen

Projektinhalt:

  • Für die zuverlässige Bestimmung von Flottengrößen bei der Planung von Fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF) bzw. -systemen (FTS) und Autonomen Mobilen Robotern (AMR) stellt die dynamische Materialflusssimulation das Mittel der Wahl dar. Die Erstellung von Simulationsmodellen erfordern Fachwissen und Zeit. Um die Modellierung zu vereinfachen und kurzfristig sowie ohne explizites Anwendungswissen eine hochwertige Entscheidungsgrundlage zu erhalten, sollen im Rahmen des Projekts die Möglichkeiten untersucht werden, wie sich dieser Schritt automatisieren lässt und eine softwaretechnische Lösung dafür entwickelt und getestet werden.
  • Die Herausforderung besteht darin, die zur Modellbildung notwendigen Daten abzuleiten und digital über eine entsprechend zu gestaltende Nutzerschnittstelle zu erfassen, sodass ein Simulationsdatensatz erstellt werden kann, der alle notwendigen Informationen umfasst. Dieser ist so weiterzuverarbeiten, dass am Ende ein Simulationsmodell erzeugt und ausgeführt werden kann, ohne dass der Anwender hierzu mit der i.d.R. komplexen und kostenintensiven Simulationssoftware interagieren muss. Hierzu sind verschiedenen Simulationsprogramme zu untersuchen und eine Schnittstelle umzusetzen, mit der aus dem Konfigurationsdatensatz ein spezifisches Simulationsmodell erzeugt werden kann.

Projektauftakt: 03.11.2023
Dauer: 2 Semester
Gruppengröße: 4
Zielgruppe: Bachelorstudiengang Systems Engineering (Automatisierungstechnik und Robotik, Eingebettete Systeme und Systemsoftware, Raumfahrtsystemtechnik, Produktionstechnik) und Masterstudiengänge System Engineering I + II (Automatisierungstechnik und Robotik, Eingebettete Systeme und Systemsoftware, Raumfahrtsystemtechnik, Mechatronik, Produktionstechnik)

Anmeldung im Stud.IP bis: 30.10.2023

Ansprechpartner:

Nils Hoppe
E-Mail: hpp@biba.uni-bremen.de

Entwicklung einer web-basierten Software zur systematischen Erfassung und Verknüpfen von Systemanforderungen und -eigenschaften

Projektinhalt:

  • Bei der Beschaffung technischer Systeme stellt die anforderungsgerechte Lösungsauswahl eine häufige Herausforderung dar. Häufig werden dazu von Anbietern oder Dritten Checklisten zur Datenaufnahme bereitgestellt. Eine automatisierte Weiterverarbeitung in Form einer automatischen Systemauswahl erfolgt auf Grund von Medienbrüchen dabei i.d.R. nicht oder nur in sehr rudimentären Auswahlassistenten einzelner Anbieter. Zwar existieren seit den 80ern Ansätze für eine umfassende, automatische Entscheidungsfindung Expertenwissen zu kodifizieren, häufig sind diese aber auf spezifische Probleme zugeschnitten und stellen keine breit anwendbare Lösung für die Auswahl von technischen Systemen dar.
  • Um einen durchgängigen Planungs- und Auswahlprozess für technische Systeme zu etablieren ist es erforderlich, die für die Auswahl relevanten Informationen digital zu erfassen und nach einem einheitlichen Schema maschinenlesbar abzuspeichern. Das gilt sowohl für Randbedingungen und Auswahlkriterien, als auch für die Eigenschaften des Zielsystems, die anhand von Entscheidungsregeln zu verknüpften sind. Um eine möglichst breite Anwendung in verschiedenen Szenarien bzw. Technologien zu erreichen, ist eine abstrakte Repräsentation der Daten erforderlich.
  • Im Rahmen des Projekts soll eine web-basierte Software umgesetzt werden, mit der Anforderungschecklisten und Regelwerke für verschiedene industrielle Anwendungsfälle erstellt werden können. Darüber hinaus wird eine einfach zu bedienende Nutzerschnittstelle benötigt, mit der der Endanwender die bereitgestellten Vorlagen ausfüllen kann. Im Detail sollen u.a. folgende Teilziele erreich werden.

    • Recherche und Abstraktion von relevanten Prozess- und Systemeigenschaften
    • Entwicklung einer Methode zur Überführung in eine digitale Checkliste zur systematischen Datenerfassung
    • Umsetzung einer Nutzeroberfläche für die Datenaufnahme
    • Exemplarische Implementierung einer Schnittstelle zur Verknüpfung von Prozess- und Systemeigenschaften
    • Evaluation anhand von Fallbeispielen

Projektauftakt: 03.11.2023
Dauer: 2 Semester
Gruppengröße: 4
Zielgruppe: Bachelorstudiengang Systems Engineering (Automatisierungstechnik und Robotik, Eingebettete Systeme und Systemsoftware, Raumfahrtsystemtechnik, Produktionstechnik) und Masterstudiengänge Systems Engineering I + II (Automatisierungstechnik und Robotik, Eingebettete Systeme und Systemsoftware, Mechatronik, Produktionstechnik)

Anmeldung im Stud.IP bis: 30.10.2023

Ansprechpartner:

Nils Hoppe
E-Mail: hpp@biba.uni-bremen.de

Masterprojekte

Modulare Produktion in der Automobilproduktion

Beschreibung des Projektvorhabens:

  • Die Automobilproduktion steht vor einem Zielkonflikt zwischen Flexibilität und Produktivität, da sich der Markt von einem Angebots- zu einem Nachfragemarkt mit steigender Diversität und Ausstattungsmöglichkeiten entwickelt. Unternehmen müssen dennoch stabile Lieferzeiten sicherstellen. Eine mögliche Lösung ist der Wechsel von der Fließbandfertigung zur modularen Produktion, bei der das Produktionssystem in einzelne austauschbare, eigenständige Module aufgeteilt wird. Das Hauptziel des Projekts ist es, die Auswirkungen der modularen Produktion auf die Automobilindustrie zu untersuchen, insbesondere in Bezug auf Effizienz, Kosteneinsparungen und Flexibilität. Es soll analysiert werden, wie modulare Produktionssysteme sich den Marktanforderungen und technologischen Fortschritten anpassen können. Dabei sollen mittels Simulations sowohl Vor- als auch Nachteile identifiziert und praktische Empfehlungen für Hersteller abgeleitet werden.

Laufzeit: WiSe 2023/2024 - SoSe 2024
Gruppengröße: 3
Zielgruppe: Masterstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen Produktionstechnik

Ansprechpartner:

Stephan Oelker
E-Mail: oel@biba.uni-bremen.de

Sebastian Eberlein
E-Mail: ebs@biba.uni-bremen.de

Konzeption der Lagerstruktur und Nachverfolgung der Lagerentnahmen in einem Kommissionierlager

Beschreibung des Projektvorhabens:

  • Im Rahmen des Mittelstand-Digital Zentrums Bremen-Oldenburg soll für das Kommissionierlager eines mittelständischen Fachhandelsunternehmens, basierend auf einer Analyse von Kundenbestellungen bzw. Kommissioniervorgängen, eine verbesserte Lagerstruktur entworfen und in der LVS-Software Weclapp umgesetzt werden. Die hierdurch möglichen Einsparungen sollen abgeschätzt werden.
  • Weiterhin soll die Nachverfolgbarkeit der Lagerentnahmen bei der Kommissionierung überprüft und entsprechende Anforderungen (z. B. an ein Barcode-System) definiert werden.

Laufzeit: WiSe 2023/2024 - SoSe 2024
Gruppengröße: 4
Zielgruppe: Masterstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen Produktionstechnik

Ansprechpartner:

Michael Teucke
E-Mail: tck@biba.uni-bremen.de

Ingo Westphal
E-Mail: win@biba.uni-bremen.de

Termine:
Künstliche Intelligenz
8. April 2024, BIBA, Bremen
Tag der Logistik
18. April 2024, Bremen
KI für Lean IoT
30. April 2024, BIBA, Bremen
Arbeit belastet?
7. Juni 2024, online
Bremer KI-Tage
12. - 13. Juni 2024, DHI, Bremen

Weitere Veranstaltungen