Despite decades of automation initiatives, manual assembly still represents one of the most cost-effective approaches in scenarios with high product variety and complex geometry. It represents 50% of total production time and 20% of total production cost. Understanding human performance and its impact in the assembly line is key in order to improve the overall performance of an assembly line. Along this thesis work, by studying the deviations occurring in the line, it is aimed to understand how human workers are affected by certain functioning aspects of the assembly line. To do so, three different influence factors have been chosen, and then observed its impact in human performance: i. How past events occurring in the line affect the current action of the worker. ii. How do scheduled stops affect the current action of the worker. iii. How does theoretical cycle time affect the performance of the worker. In order to observe these influence relationships, it has been used data gathered in the shop floor from SCANIA's Manufacturing Execution System (MES). By applying methods of Knowledge Discovery in Database (KDD) data has been indexed and the analyzed providing the necessary results for the study. Finally, from the results shown, it can be inferred that variability on the functioning of the line does have an impact on human performance overall. However, due the complexity of the manufacturing system, impact in human performance might not be as regular as initially thought. / Trots decennier av automatiseringsinitiativ utgör manuell montering fortfarande en av de mest kostnadseffektiva metoderna i scenarier med hög produktsortiment och komplex geometri. Den representerar 50% av den totala produktionstiden och 20% av den totala produktionskostnaden. Att förstå mänsklig prestanda och dess inverkan i monteringsledningen är nyckeln för att förbättra den totala prestandan hos en monteringslinje. Utöver detta avhandlingsarbete, genom att studera avvikelserna som uppstår i linjen, syftar det till att förstå hur mänskliga arbetstagare påverkas av vissa fungerande aspekter av monteringslinjen. För att göra det har tre olika inflytningsfaktorer valts och sedan observerat dess inverkan i mänsklig prestation: i. Hur tidigare händelser som uppstår i linjen påverkar arbetarens nuvarande åtgärder. ii. Hur påverkar planerade stopp arbetstagarens nuvarande åtgärder. iii. Hur påverkar teoretisk cykeltid arbetarens prestation. För att observera dessa inflytningsrelationer har det använts data som samlats in i butiksgolvetfrån SCANIAs Manufacturing Execution System (MES). Genom att tillämpa metoder för Knowledge Discovery i Database (KDD) har data indexerats och analyseras vilket ger de nödvändiga resultaten för studien. Slutligen kan det framgå av de visade resultaten att variationen i linjens funktion har en inverkan på den mänskliga prestationen övergripande. På grund av tillverkningssystemets komplexitet kan emellertid effekten i mänsklig prestanda inte vara så regelbunden som ursprungligen tänkt.

Tillverkningsindustrin förändras och personalen måste anpassa sig till dessa förändringar som ställer högre krav på arbetsinstruktioner. Augmented Reality (AR) är ett verktyg som underlättar dessa instruktioner och snabbar upp inlärningsprocessen. Detta examensarbete tittar på förändringen som sker i inlärningssystemet vid tillämpningen av AR samt vilka tids-, säkerhets-, och kvalitetsaspekter som uppkommer vid denna tillämpning. Arbetet genomfördes med vetenskapliga artiklar samt intervjuer med kandidater från svenska företag som använder Augmented Reality. Ett Scaniabesök utfördes för att undersöka ett AR-verktyg också. Resultatet visade att AR leder till positiva förändringar gällande tidsaspekten då tekniken reducerar tiden vid inlärning för nya och erfarna användare. I jämförelser med pappersbaserade instruktioner ger AR tydliga instruktioner för användaren vilket snabbar upp inlärningsprocessen. Kvaliteten förbättras under inlärningen då användaren inte har stora kognitiva belastningar vilket leder till färre fel. Inlärningskurvan blir hög eftersom AR-instruktionerna är enkla vilket bidrar till en ökning av användarens förmåga vid inlärningen. Tekniska faktorer sker hos AR-enheterna som försvårar inlärningen såsom utdaterat system eller uppkopplingsproblem. AR ger möjligheten att följa inlärningsprocessen i distans av säkerhetsskäl så användarna utför sin inlärning i en AR-miljö och experimenterar utan fara. Begränsningar tillkommer vid användning av AR, HMD, då det framkallar besvär i ögon samt huvudvärk vid långtidsanvändning. För framtida studier rekommenderas det att utföra svårare uppgifter för att genomföra mätningar kring kvalitets- och träning överföring för AR-användaren. / The manufacturing industry is changing and must adapt to these changes that make higher demands on work instructions. Augmented Reality (AR) is a tool that facilitates these instructions and speeds up the learning process. This thesis explores the changes that occur in the learning system with the implementation of AR and what aspects regarding time, quality and safety arise with it. The work was carried out by researching scientific articles and interviewing candidates from Swedish companies that closely work with Augmented Reality. A visit was conducted to Scania to examine AR tools as well. The results showed positive changes with AR regarding the time aspect since the technology reduces the learning time for both new and experienced users. Compared to the paper-based instructions, AR provides clear instructions for the user that boosts the learning process. The quality is also improved during the learning as the user has lower cognitive loads which in turn leads to fewer errors. The learning curve is high as the instructions are simple and increases the user’s ability in learning. Technical errors occur in AR devices and complicates the learning due to outdated systems or connectivity problems. AR provides the facility to learn remotely in an AR environment for safety reasons as well as to experiment without danger. Limitations apply when using AR HMD, as it causes irritations in the eyes and headaches during long-term use. For future studies it is recommended to perform more difficult tasks to carry out measurements of quality- and training transfer for the AR user.

Skapat av Högskolan i Skövde och på uppdrag av Elektroautomatik i Skövde har detta projekt genomförts för att identifiera möjliga människa-robot samarbeten i monteringsmiljö. Robotarna som funnits i åtanke för denna form av samarbete är kollaborativa robotar. I dagens industri existerar redan kollaborativa robotar men utför ofta uppgifter på en mer samexisterande nivå avskild från människan. Den form av människa-robot samarbete som undersökts i detta arbete är där båda parter assisterar varandra i en arbetsuppgift på gemensam yta. Detta koncept har blivit allt viktigare för dagens företag som efterfrågar ett mer flexibelt och anpassningsbart system i framtiden. Under projektet undersöktes även förbättringsförslag på nuvarande lösningar för kollaborativa robotar samt processen kring robotlösningen. Genom studerad litteratur utformades tre intervjuprotokoll avsedda för en intervjustudie med tre olika yrkesgrupper – montörer, produktionstekniker och ingenjörer. Intervjustudien utfördes i samarbete med företag i Skövde där kunskap extraherats från personer inom monteringsmiljö. Kärnfrågan i samtliga intervjuprotokoll var i vilka uppgifter i monteringsmiljö som intervjupersonen såg möjlighet till ett människa-robot samarbete. Insamlad data har transkriberats, strukturerats och sorterats för att kunna sammanställa ett resultat. Förslag på möjliga arbetsmoment som framkom under intervjustudien delades in i sex kategorier: Svåråtkomligt, tidskrävande, ergonomisk avlastning, logistik, kvalitet och produktvariation. Ett resultat presenteras där samarbetsuppgifter mellan människa och robot sammanställts från intervjustudien. Dessa har sorterats efter de sex kategorierna inom möjliga arbetsmoment. Övergripande förslag angavs under intervjustudien på vilken typ av uppgifter och områden en kollaborativ robot hade kunnat samarbeta med en människa. Dessa förslag föll under flera kategorier – exempelvis äntring av stort antal skruvar vilket kan kategoriseras enligt både ergonomisk avlastning och tidskrävande. Den kategori som genererat flest förslag är arbetsuppgifter där en kollaborativ robot kan erbjuda ergonomisk avlastning för människan. För att identifiera mer specifika arbetsuppgifter behöver ytterligare undersökning utföras baserat på de områden som identifierats i detta arbete. Den kollaborativa robotlösningen behöver kunna arbeta inom flera olika kategorier för att uppnå den framtida flexibla produktion som efterfrågas. / Created by the University of Skövde and assigned by Elektroautomatik in Skövde this project was executed to identify possible HRC tasks in the assembly industry. The robots that were reviewed for this type of collaboration tasks were collaborative robots. Collaborative robots already exists in today’s industry but are commonly working on a co-existing level separated from the human. The type of collaboration investigated during this project regards solving tasks where the human and robot assist each other on a common work surface. This concept has gained more importance for companies today because of the increasing demand of a more flexible and adaptable system for the future production. Improvement proposals has been generated during the project regarding the collaborative robot and its implementation process. Based on the researched literature three interview protocols was created for three different groups of professions – assemblers, production technicians and engineers. In collaboration with companies in Skövde the interviews were executed gathering knowledge from people working within the assembly environment. The main question in all interview protocols were in which type of assembly tasks the interviewed could see a possibility for HRC. Collected data has been transcribed, structured and sorted in order to reach a result. Proposals of possible HRC operations gathered from the interviews were divided into six categories – inaccessible, time demanding, ergonomic relief, logistics, quality and product variety. A result has been presented where HRC tasks has been compiled from the interviews. These has been sorted into the six categories generated from possible HRC operations. General ideas were proposed during the interviews regarding what possible type of tasks and areas a collaborative robot could work together with a human. In many cases the proposals given could be sorted into more than one category – for example assemble of a large amount of screws that could be categorized as both ergonomic relief and time demanding. The category that generated the largest amount of proposals of HRC were tasks intended to offer ergonomic relief for the human. To identify more specific HRC tasks further research need to be performed based on the categories of areas that has been identified in this project. The future collaborative robot solution has to be able to combine more than one category to reach the flexible and adaptable system that is demanded.

Volvo Group är ett av världens ledande tillverkare av bland annat lastbilar, bussar, entreprenadmaskiner och motorer för marina och industriella applikationer. Volvo Group äger totalt 10 olika märken, dessa är: Volvo Trucks, UD Trucks, Renault Trucks, Mack Trucks, Group Trucks Asia & JVs, Volvo Construction Equipment, Volvo Bus, Volvo Penta, Volvo Financial Services och Governmental Sales. Initiativet till projektet togs av Metod och Processutvecklings avdelningen på Volvo Group Trucks Operations (GTO), som är den delen av Volvo Group som utför själva sammansättningen av lastbilar. Volvo GTO finns i flertal olika länder världen över vilket leder till att arbetsprocesserna kan skilja mellan länderna. För att kunna standardisera ett arbetssätt där konstruktören (komponent ägaren) tillsammans med geometri arkitekten kan göra en första ergonomisk analys på den berörda komponenten. För att detta ska vara möjligt så tog projektet fram en handbok på hur man som komponentägare skall gå tillväga för att få en så bra och korrekt analys som möjligt. I denna kandidatarbete tas det upp förslag på hur VR hade kunnat hjälpa till ett utvärderingsverktyg redan i konstruktionsstadiet när en ny produkt/komponent ska tas fram eller om det ska göras förbättringar på en befintlig komponent. Kandidatarbetet har valt att fokusera mest på hur konstruktören och geometri arkitekten ska kunna utvärdera de ergonomiska aspekterna med VR som hjälp. Projektet har undersökt två user case varav ett av dem presenteras i denna rapport. Detta gäller monteringen av värmeskydd. Anledningen till att just denna montering valdes är på grund av dess dåliga ergonomi och åtkomlighet. Projektet valde att göra både en RULA-analys och PLIBEL-analys. RULA-analysen gav hög totalpoäng, 7 av 7 medan PLIBEL endast är en analys på arbetsplatsen vilket gav ett bra underlag för fortsatt arbete. Studien visade att VR är ett väldigt bra hjälpmedel vid analys av ergonomiska aspekter i tidig design fas. Det ger relevanta resultat och har potential för besparingar i resurser och kostnader inom utvecklingsprocessen. För att förbättra kandidatarbetes resultat har det gjorts besök på ESI-Group som har gått in med stöttning i form av VR utrustning och workshop. Detta gav projektmedlemmarna en inblick på möjligheterna man har med VR. / Volvo Group is one of the Worlds leading manufacturer in the categories trucks, busses, construction equipment and engines for the marine and industrial applications. Volvo Group consist of many different brands 10 in total, these are: Volvo Trucks, UD Trucks, Renault Trucks, Mack Trucks, Group Trucks Asia & JVs, Volvo Construction Equipment, Volvo Bus, Volvo Penta, Volvo Financial Services and Governmental Sales. The initiative for the project came from Method and Process Development within Volvo Trucks Tuve Plant, department at Volvo Group Trucks Operations (GTO), which is the part of Volvo Group performing the actual production of the trucks. Volvo GTO is located worldwide in several different countries, which leads to different work processes. To standardize a method where the designer (component owner) together with the geometry architect can make a first ergonomics analysis of the concerned component. To make this possible, the project presented a manual on how the component owner should proceed to obtain as good and correct analysis of ergonomics as possible. This bachelor thesis makes suggestions for how VR would be helpful in the design phase as an evaluation tool during development of a new product/component or whether improvements should be made to an existing component. The thesis has focused mostly on how the designer and geometry architect can evaluate the ergonomics aspects with VR as a help, already in the design phase. The project has investigated two user cases. One of them is presented in this report. This applies to the installation of heat shield, the reason that this particular assembly was chosen is due to its poor ergonomics and accessibility. The project chose to do a RULA-analysis and PLIBEL-analysis. The RULA analysis gave a high total score, 7 out of 7, while PLIBEL was an analysis at the workplace. Both proved to be a good basis for continued work.  The study shows that VR is a great tool for analysis of the ergonomics aspects in early design phase. It gives relevant results and has the potential for savings in resources and cost in product development process. To improve the results of the thesis, there have been visits on ESI-Group which has sponsored the thesis in the form of VR equipment and workshop. This gave the project members an insight into the possibilities of VR.

The industry is moving towards a higher degree of automation and connectivity, where previously manual operations are being adapted for interconnected industrial robots. This thesis focuses specifically on the automation of tightening applications with pre-tightened bolts and collaborative robots. The use of 3D computer vision is investigated for direct localization of bolts, to allow for flexible assembly solutions. A localization algorithm based on 3D data is developed with the intention to create a lightweight software to be run on edge devices. A restrictive use of deep learning classification is therefore included, to enable product flexibility while minimizing the computational load. The cloud-to-edge and cluster-to-edge trade-offs for the chosen application are investigated to identify smart offloading possibilities to cloud or cluster resources. To reduce operational delay, image partitioning to sub-image processing is also evaluated, to more quickly start the operation with a first coordinate and to enable processing in parallel with robot movement. Four different hardware architectures are tested, consisting of two different Single Board Computers (SBC), a cluster of SBCs and a high-end computer as an emulated local cloud solution. All systems but the cluster is seen to perform without operational delay for the application. The optimal hardware architecture is therefore found to be a consumer grade SBC, being optimized on energy efficiency, cost and size. If only the variance in communication time can be minimized, the cluster shows potential to reduce the total calculation time without causing an operational delay. Smart offloading to deep learning optimized cloud resources or a cluster of interconnected robot stations is found to enable increasing complexity and robustness of the algorithm. The SBC is also found to be able to switch between an edge and a cluster setup, to either optimize on the time to start the operation or the total calculation time. This offers a high flexibility in industrial settings, where product changes can be handled without the need for a change in visual processing hardware, further enabling its integration in factory devices. / Industrin rör sig mot en högre grad av automatisering och uppkoppling, där tidigare manuella operationer anpassas för sammankopplade industriella robotar. Denna masteruppsats fokuserar specifikt på automatiseringen av åtdragningsapplikationer med förmonterade bultar och kollaborativa robotar. Användningen av 3D-datorseende undersöks för direkt lokalisering av bultar, för att möjliggöra flexibla monteringslösningar. En lokaliseringsalgoritm baserad på 3Ddata utvecklas med intentionen att skapa en lätt mjukvara för att köras på Edge-enheter. En restriktiv användning av djupinlärningsklassificering är därmed inkluderad, för att möjliggöra produktflexibilitet tillsammans med en minimering av den behövda beräkningskraften. Avvägningarna mellan edge- och moln- eller klusterberäkning för den valda applikationen undersöks för att identifiera smarta avlastningsmöjligheter till moln- eller klusterresurser. För att minska operationell fördröjning utvärderas även bildpartitionering, för att snabbare kunna starta operationen med en första koordinat och möjliggöra beräkningar parallellt med robotrörelser. Fyra olika hårdvaruarkitekturer testas, bestående av två olika enkortsdatorer, ett kluster av enkortsdatorer och en marknadsledande dator som en efterliknad lokal molnlösning. Alla system utom klustret visar sig prestera utan operationell fördröjning för applikationen. Den optimala hårdvaruarkitekturen visar sig därmed vara en konsumentklassad enkortsdator, optimerad på energieffektivitet, kostnad och storlek. Om endast variansen i kommunikationstid kan minskas visar klustret potential för att kunna reducera den totala beräkningstiden utan att skapa operationell fördröjning. Smart avlastning till djupinlärningsoptimerade molnresurser eller kluster av sammankopplade robotstationer visar sig möjliggöra ökad komplexitet och tillförlitlighet av algoritmen. Enkortsdatorn visar sig även kunna växla mellan en edge- och en klusterkonfiguration, för att antingen optimera för tiden att starta operationen eller för den totala beräkningstiden. Detta medför en hög flexibilitet i industriella sammanhang, där produktändringar kan hanteras utan behovet av hårdvaruförändringar för visuella beräkningar, vilket ytterligare möjliggör dess integrering i fabriksenheter.

Examensarbetet utfördes våren 2018 på Scanias axel- och växellådsmontering i Södertälje. Axel- och växellådsmonteringen består till största del av manuella monteringsstationer men också till en del av automationslösningar för skruvdragning. Huvudmålet för examensarbetet är att så långt som möjligt automatisera tre manuella monteringsstationer, med delmålen att redovisa nuläget med eventuellt nödvändiga förändringar i processen samt identifiera tekniska lösningar för automation. De tekniska lösningarna för automation ska vara nedbrutna i en budget och payback för eventuell investering. Mål och avgränsningar för rapporten återfinns i inledningskapitlet. För att få operations- och produktkännedom inleds examensarbetet med en praktik på de berörda monteringsstationerna. Vidare fortsatte arbetet med litteraturstudier för att ge en teoretisk referensram. Den teoretiska referensramen används dels i rapporten samt även som underlag för ett flertal intervjuer med forskare på KTH och Scania, samt med kollegor inom produktionsteknik. För att finna tekniklösningar utfördes intern benchmark på flera av Scanias produktionsenheter. Intern benchmark och litteraturstudie har varit grunden för examensarbetets benchmark. I kapitel 2.1 återfinns en utförlig beskrivning av examensarbetets arbetsmetod samt de metoder som tillämpats. De monteringsmoment som utförs på den line där de manuella monteringsstationerna är placerade är att sammanfoga skruv-, press-, limförband. En beskrivning av linen och vilka monteringsmoment som utförs på vardera station återfinns i kapitel 4.2, figur 9. De monteringsoperationerna som utförs på de manuella monteringsstationerna är skruvilägg, mutteräntring, limning, dragning, lagerpressning och avlyft. Examensarbetet visar i kapitel 6.2 de tekniklösningar som kan användas för automation av de fyra manuella monteringsstationerna. Tekniklösningarna är identifierade under intern benchmark på Scania. Tekniklösningarna bryts ned i investeringsuppskattningar vilka presenteras i kapitel 6.3, tabell 15. Tekniklösningarna uppskattas att för hela systemet kräva en investering på 16.5 till 22.5 miljoner kronor. En investering i tekniklösningarna ger då en årlig besparing om fem positioner vilket resulterar i en årlig besparing om 2.5 miljoner kronor. Payback-tid för investeringen (kapitel 6.3, tabell 16) blir då 6.6 till 9 år. Fördelar med att automatisera de manuella monteringsstationerna blir att de ergonomiska repetitionsbelastningarna för operatörerna minskar (kapitel 3.4 och 4.4) samt att kvalitetssäkring av limförband kan utföras vilket i nuläget är utmanande. Utmaningarna med att automatisera blir att skapa värde för fler företagsdelar i samband med automationsinvesteringen samt skapa en flexibel automationslösning vilken kan möta framtida produkt- eller produktionsvolymsförändringar. En rekommendation i att investera i examensarbetets framställda tekniklösningar för automation kan inte ges, däremot rekommenderas att studera vidare hur ett alternativ skulle se ut för att vara flexibelt nog att möta framtida förändringar samt skapa för flera delar av företaget vid investering. / The thesis project is conducted during spring of 2018 at Scania axle and transmission assembly in Södertälje. The axle and transmission assembly consists in large parts of manual assembly stations but also of automatic tightening solution The main objective of the thesis project is to automate three manual assembly stations as far as possible. The main objective where divided into three assignments. First assignment is to identify and describe the work stations current state. Second assignment is to identify and propose necessary changes of the current process. Last assignment is to identify technical solutions for automation and present investment, budget and calculate time for payback. Objectives and delimitations of the thesis project is found in the introduction chapter. To gather knowledge of the product and assembly line an practice period where conducted during the first week of the thesis project. To reach an academic perspective of our thesis a literature review was conducted. The theoretical frame of reference is used during the project in two different ways, as a theoretical background to our objective and also as an basis for several interviews with researchers and senior colleagues at Scania. In order to meet the third assignment to identify technical solutions an internal benchmark was performed on several of Scanias production units. Internal benchmark and literature review has been the basis of the proposed technical solutions. Chapter 2.1 contains a description of work method of the thesis and the methods applied. The manual assembly operations performed on the assembly line are to assemble screw, press and adhesives conjoins. A description of the manual assembly operations is found in chapter 4.2, Figure 9. The assembly operations performed on the manual assembly stations are screw and nut placement, adhesive application, bearing placement and lift. The thesis describes in chapter 6.2 the technical options for automation solutions applied to the four manual assembly stations. The technical options are identified through the internal benchmark at Scania. The technical options are presented as estimated investments in Chapter 6.3, table 15. The technical option is estimated to an investment of 16.5 to 22.5 million sek. The technical solution results in an annual saving at 2.5 million sek., which gives an 6.6 to 9 years payback time (Shown in Chapter 6.3, table 16). The automation solution the thesis project proposes has advantages in that the ergonomic repetitions are significantly reduced (chapter 3.4 and 4.4) and contributes to ensure quality of the adhesive application of the conjoint. Challenges with the proposed automation system is to create additional value cross functional through the organization and to design a solution that is flexible enough to meet changes in products and/or production flow. Recommendation for investment in the thesis projects automation solution cannot be given due to the lack of future flexibility and additional value to another part of the organization. The thesis project shows significant advantages for automation solution in terms of ergonomics and quality. The recommendation is to continue the study of how an investment in an automated solution can create a cross functional value and contribute to product flexibility.

The door lock - a key function in every modern home, as well as a product which is today undergoing drastic change. The digital revolution has not left the door lock untouched, and there is today a wide variety of digital door locks utilizing technologies ranging from touch displays to fingerprint readers. The premises of the project was to try a different approach to the digital door lock and implement it schoolyard-style using a secret knock sequence, set by the user. The secret sequence would consist of two elements, both a rhythmical and a positional pattern. To unlock the door, the user would therefore need to simultaneously knock the correct rhythm and knock at the correct positions. To record and analyze the knock vibrations, piezo electric sensors connected to an Arduino Uno were used. To unlock the door, a small servo motor, two gears and a timing belt were used to turn the lock turning knob . Despite a short time frame and hardships due to the limitations caused by the coronavirus outbreak, a fully functional prototype which fulfilled both reliability and consistency was achieved. It could with good consistency recognize the test sequence, which was the intro rhythm to ”We Will Rock You” knocked in a square pattern. But even with flawless functionality, the conclusion would have been the same. The security of the system may be exceptional from a technical perspective, but it falls flat when the human factor is taken into account. The ability for a potential burglar to simply watch as one executes the secret knock is too much of a security hazard for the system to ever be considered as a competitor to other alternatives. The usage of the system is therefore better suited for applications where the thrill of using the product is more important than the actual security of it. / Dörrlåset - en grundläggande funktion i varje modernt hem, och samtidigt en produkt som idag genomgår drastisk förändring. Som resultat av den digitala revolutionen finns det idag en uppsjö av olika digitala dörrlås som utnyttjar allt från touchskärmar till fingeravtrycksläsare. Syftet med projektet var att testa en annorlunda tappning på det digitala dörrlåset, och förverkliga något många hade drömt om i barndomen - ett dörrlås aktiverat genom ett eget hemligt knackningsmönster. Det hemliga knackningsmönstret skulle då bestå av både ett rytmiskt och ett positionellt mönster. Därmed skulle den som ville öppna dörren behöva knacka både rätt rytm, och på rätt ställen på dörren. För att spela in och analysera vibrationerna från knackningarna användes piezoelektriska sensorer kopplade till en Arduino Uno. Mekanismen som styrde själva upplåsningen bestod av en liten servomotor, två kugghjul och en kuggrem som kopplade samman det hela. Trots en begränsad tidsram och motgångar orsakade av coronaviruset lyckades en fullt fungerande prototyp med hög pålitlighet färdigställas. Den kunde med hög tillförlitlighet känns igen testsekvensen, som var introrytmen till ”We Will Rock You” knackat i mönstret av en kvadrat. Men även med felfri prestanda hade slutsatsen varit densamma. Säkerheten för systemet må vara exeptionell ur ett rent tekniskt perspektiv, men den faller platt när den mänskliga faktorn tas med i beräkningen. Risken att en potentiell inbrottstjuv helt enkelt tittar på när någon knackar det hemliga mönstret är för stor för att systemet någonsin skulle kunna betraktas som en seriös konkurrent till andra digitala dörrlås. Produkten är därmed bäst lämpad för användningsområden där nöjet av att använda den är av högre prioritet än själva säkerheten.

As the world transitions to intermittent renewable energy sources like solar and wind, the need for long-duration energy storage technologies is becoming more and more prominent. In this regard, flow batteries are seen as a promising solution, owing to their inherent advantages like decoupling of power and energy, extremely high cycle life and negligible self-discharge. However, there are multiple engineering challenges to overcome before the widespread application of flow batteries.   This study, carried out at a leading manufacturer of vanadium-based flow batteries, VoltStorage GmbH, addresses one of those challenges related to the hydraulic sealing of the endplate assembly of the battery. The endplate assembly is prone to losing its structural integrity over the continuous operation, thus failing to achieve its intended purpose of hydraulic sealing. Additionally, it is susceptible to enhanced contact resistance during operation, thus harming the battery performance. Therefore, the primary objective of this study was to develop a modular test rig that could evaluate the endplate assembly's performance in an accelerated manner but without using electrolytes to eliminate the complications of dealing with the sulfuric acid solution (i.e. electrolyte). So, air was chosen as the working fluid to offer clean and highly repeatable testing.   The study began with a literature review of the flow batteries. It was found that the literature concerning the engineering aspects of a flow battery was limited. Therefore, it was followed by an in-depth analysis of the stack design of VoltStorage and the engineering challenges linked to the endplate assembly. Importantly, the root cause of the problem of hydraulic sealing was identified, which was the pressure cycling of the monopole. After that, the test rig was designed and developed based on the understanding of the engineering challenge and to realize the objective of a modular design. The design modularity was desirable to test multiple assemblies simultaneously without increasing the floor footprint. Three parameters were chosen to characterize the assembly: monopole deflection, internal resistance and air leak rate. Due to the system's complexity, experiments to monitor these parameters were divided into two phases, i.e., rig qualification and full-scale testing. The first phase aimed to characterize their baseline behaviour and evaluate the rig's robustness; the next phase aimed at monitoring their behaviour evolution with continuous operation.   The monopole deflection measurements during the first phase indicated a maximum deflection of 0.3 mm. The air-electrolyte equivalence was also established by making the deflection behaviour similar during air and electrolyte operation. Much higher pressure had to be applied with air (~1.6 bar gauge) than water (~0.8 bar gauge) to achieve this equivalence. Moreover, the internal resistance and air leak rate measurements conducted during the first phase provided baseline values (6.341 ± 0.731 mΩ and 1.241 ± 0.091 Pa∙l/s, respectively, with a 95% confidence level) against which any change during continuous operation could be differentiated. However, the full-scale testing could not be performed due to the global supply chain disruptions and the limited time frame of the project. Nevertheless, a vital objective of the design, to modularize the rig so that it could be scaled up quickly and test multiple assemblies simultaneously to facilitate the rapid prototyping of different designs, was realized in the project.   Flow batteries are a promising technology for long-duration energy storage, although there are some challenges to overcome. In addition, to be defined as a truly sustainable solution, the problems linked with vanadium mining and the high capital costs of the system have to be eliminated. With the rapidly expanding development and deployment of these systems, it is expected that they will be an essential part of our future grids.   To conclude, in this project, a testing system was developed which could perform a dry mechanical and electrical integrity check of the endplate assembly of a flow battery in an accelerated manner. The system could prove to be vital in enhancing the reliability of stack-based systems and hence foster their widespread applicability. The future work that can benefit this system is assembling the set of 5 short stacks and performing a continuous operation to monitor the behaviour evolution of the stacks. This step would help assess the testing system's shortcomings and subsequently make the required modifications. / I takt med att världen övergår till intermittenta förnybara energikällor som sol- och vindkraft blir behovet av teknik för energilagring med lång varaktighet alltmer framträdande. Flödesbatterier ses i detta avseende som en lovande lösning på grund av deras inneboende fördelar, t.ex. frikoppling av kraft och energi, extremt lång livslängd och försumbar självurladdning. Det finns dock flera tekniska utmaningar som måste övervinnas innan flödesbatterier kan användas på bred front.  Den här studien, som utfördes hos VoltStorage GmbH, en ledande tillverkare av vanadiumbaserade flödesbatterier, tar upp en av dessa utmaningar som rör den hydrauliska tätningen av batteriets ändplatta. Ändtplattan är benägen att förlora sin strukturella integritet under kontinuerlig drift, vilket innebär att den inte uppnår sitt avsedda syfte, nämligen hydraulisk tätning. Dessutom är den känslig för ökat kontaktmotstånd under drift, vilket skadar batteriets prestanda. Det primära målet med denna studie var därför att utveckla en modulär testrigg som kan utvärdera ändplattans prestanda på ett påskyndat sätt, men utan att använda elektrolyter för att eliminera komplikationerna med att hantera svavelsyralösningen (dvs. elektrolyten). Därför valdes luft som arbetsvätska för att erbjuda rena och mycket repeterbara tester.   Studien inleddes med en litteraturgenomgång av flödesbatterier. Det konstaterades att litteraturen om de tekniska aspekterna av ett flödesbatteri var begränsad. Därför följdes den av en djupgående analys av VoltStorages stapelkonstruktion och de tekniska utmaningarna i samband med ändplattans montering. Det var viktigt att identifiera grundorsaken till problemet med hydraulisk tätning, vilket var tryckcykling av monopolen. Därefter utformades och utvecklades testriggen utifrån förståelsen av den tekniska utmaningen och för att förverkliga målet med en modulär konstruktion. Modulariteten i konstruktionen var önskvärd för att testa flera enheter samtidigt utan att öka golvytan. Tre parametrar valdes ut för att karakterisera enheten: monopolens avböjning, inre motstånd och luftläckagehastighet. På grund av systemets komplexitet delades experimenten för att övervaka dessa parametrar upp i två faser, dvs. kvalificering av riggen och provning i full skala. Den första fasen syftade till att karakterisera deras grundbeteende och utvärdera riggens robusthet, medan nästa fas syftade till att övervaka deras funktionella respons utveckling vid kontinuerlig drift.   Mätningarna av monopolens nedböjning under den första fasen visade på en maximal nedböjning på 0,3 mm. Likvärdigheten mellan luft och elektrolyt fastställdes också genom att utböjningsbeteendet var likartat under drift med luft och elektrolyt. Ett mycket högre tryck måste tillämpas med luft (~1,6 bar gauge) än med vatten (~0,8 bar gauge) för att uppnå denna likvärdighet. Dessutom gav de mätningar av det inre motståndet och luftläckaget som utfördes under den första fasen basvärden (6,341 ± 0,731 mΩ respektive 1,241 ± 0,091 Pa∙l/s, med en konfidensnivå på 95 %) mot vilka eventuella förändringar under kontinuerlig drift kunde särskiljas. Den fullskaliga testningen kunde dock inte genomföras på grund av störningar i den globala leveranskedjan och projektets begränsade tidsram. Ett viktigt mål med konstruktionen, att modularisera riggen så att den snabbt kan skalas upp och testa flera enheter samtidigt för att underlätta snabb prototypframställning av olika konstruktioner, förverkligades dock i projektet.  Flödesbatterier är en lovande teknik för energilagring under lång tid, även om det finns vissa utmaningar att övervinna. För att kunna definieras som en verkligt hållbar lösning måste dessutom de problem som är kopplade till vanadinbrytning och systemets höga kapitalkostnader undanröjas. Med den snabbt ökande utvecklingen och spridningen av dessa system förväntas de bli en viktig del av våra framtida nät.   Sammanfattningsvis utvecklades i detta projekt ett testsystem som kan utföra en torr mekanisk och elektrisk integritetskontroll av ändplattan i ett flödesbatteri på ett påskyndat sätt. Systemet kan visa sig vara avgörande för att öka tillförlitligheten hos stapelbaserade system och därmed främja deras utbredda användbarhet. Det framtida arbete som kan gynna detta system är att montera en uppsättning av fem korta staplar och utföra en kontinuerlig operation för att övervaka staplarnas funktionella responsutveckling. Detta steg skulle hjälpa till att bedöma testsystemets brister och därefter göra de ändringar som krävs.

The manufacturing industry is shifting, entering a new era with smart and connected devices. The fourth industrial revolution (Industry 4.0) is promising increased growth and productivity by the Smart Factory and within the enabling technologies is Augmented Reality (AR). This is a technology that can be used to augment the reality with digital information. At the same time as the technology is introduced, errors in manufacturing are a problem which are affecting the productivity and the quality. The errors can be caused by humans and companies strive to eliminate the errors caused by humans. This research aims to find the main causes of human errors in assembly lines and thereafter explores whether AR is an appropriate tool to be used in order to address those issues. Based on a literature review that identified and characterized a preliminary set of root causes for human errors in assembly lines, these causes were empirically studied in an exercise that covered an in-depth case study at a multinational automotive company. Data in form of interviews and deviation reports have been used to identify the causing factors and the result showed that the main causes of human errors are the amount of thinking, deciding and searching for information which affected the cognitive load of the operator and in result their performance. Several interviews with experts in AR allowed to verify if this technology would be feasible to solve or mitigate the found causes. Besides that, in repetitive manual assembly operations, AR is better used showing the process in order to train new operators, at the same time as for experienced operators AR show information only when an error occurs and when there is a need of taking an active choice is more appropriate. Nevertheless, while theoretically able to managing human error when fully developed, the desired application makes the augmentation of visual objects redundant and increasingly complex for solving the identified causes of errors which questions the appropriateness of using AR systems. However, the empirical findings showed that for managing human errors, the main bottleneck of an AR system is the software and AI. / Den tillverkande industrin skiftar och går in i en ny era där smart och uppkopplad teknologi introduceras i de operativa delarna av tillverkningen. Denna fjärde industriella revolution (Industry 4.0) som den även kallas för med smarta fabriker, utlovar ökad produktivitet och tillväxt. Bland de teknologier som representeras i detta nya landskap återfinns Augmented Reality (AR), vilket är en teknik som används för att förstärka verkligheten med digital information. I samband med att denna nya teknik introduceras, är avvikelser i produktion ett problem som påverkar företags produktivitet och kvalitet. Den mänskliga faktorn är en bidragande del till detta problem och företag strävar efter att eliminera felen orsakade av människor. Denna studie syftar till att hitta orsakerna till att människor orsakar fel i produktion och därefter utforska om AR är ett lämpligt verktyg att använda för att råda bot på dessa orsaker och därmed eliminera felen. Genom en litteraturstudie har det identifierats ett antal faktorer som påverkar den mentala belastningen hos människor i produktionssammanhang. Dessa faktorer har därefter undersökts genom en fallstudie hos en multinationell tillverkare av kommersiella fordon. Datainsamling i form av intervjuer och avvikelsedata har använts för att identifiera de påverkande faktorerna och resultaten pekade på att behovet av att behöva tänka, leta efter information och fatta beslut påverkade den mentala belastningen mest. Intervjuer hölls med forskare och montörer för att definiera en lämplig AR funktion som sedan undersöktes genom flera intervjuer med forskare inom AR för att verifiera om AR är en lämplig teknik att använda för de identifierade orsakerna. I termer av AR i en arbetsmiljö med repetitiva aktiviteter efterfrågas en funktion som visualiserar fel för montörer som är erfarna medan det för oerfarna montörer är bättre med visualisering av hela arbetsprocessen. Men, trots att systemet i teorin är lämpligt att använda för att hantera orsakerna till att felen uppstår så är den efterfrågade funktionen överflödig då visualisering kommer visas väldigt sällan samt att tekniken är väldigt komplex. Detta gör att det går att ifrågasätta hela funktionen av att använda AR system i det fall som studerades. Dessutom visade sig tekniken vara olämplig att använda i den miljö fallet utspelar sig i på grund av svårigheter med artificiell intelligens (AI).

This project is about screw hole detection using neural networks for automated assembly and disassembly. In a lot of industrial companies, such as Ericsson AB, there are products such as radio units or filters that have a lot of screw holes. Thus, the assembly and disassemble process is very time consuming and demanding for a human to assemble and disassemble the products. The problem statement in this project is to investigate the performance of neural networks within object detection and semantic segmentation to detect screw holes in industrial products. Different industrial models were created and synthetic data was generated in Blender. Two types of experiments were done, the first one compared an object detection algorithm (Faster R-CNN) with a semantic segmentation algorithm (SegNet) to see which area is most suitable for hole detection. The results showed that semantic segmentation outperforms object detection when it comes to detect multiple small holes. The second experiment was to further investigate about semantic segmentation algorithms by adding U-Net, PSPNet and LinkNet into the comparison. The networks U-Net and LinkNet were the most successful ones and achieved a Mean Intersection over Union (MIoU) of around 0.9, which shows that they have potential for further development. Thus, conclusions draw in this project are that segmentation algorithms are more suitable for hole detection than object detection algorithms. Furthermore, it shows that there is potential in neural networks within semantic segmentation to detect screw holes because of the results of U-Net and LinkNet. Future work that one can do is to create more advanced product models, investigate other segmentation networks and hyperparameter tuning. / Det här projektet handlar om skruvhålsdetektering genom att använda neurala nätverk för automatiserad montering och demontering. I många industriföretag, såsom Ericsson AB, finns det många produkter som radioenheter eller filter som har många skruvhål. Därmed, är monterings - och demonteringsprocessen väldigt tidsfördröjande och krävande för en människa att montera och demontera produkterna. Problemformuleringen i detta projekt är att undersöka prestationen av olika neurala nätverk inom objekt detektering och semantisk segmentering för skurvhålsdetektering på indutriella produkter. Olika indutriella modeller var skapade och syntetisk data var genererat i Blender. Två typer av experiment gjordes, den första jämförde en objekt detekterings algoritm (Faster R-CNN) med en semantisk segmenterigs algoritm för att vilket område som är mest lämplig för hål detektering. Resultaten visade att semantisk segmentering utpresterar objekt detektering när det kommer till att detektera flera små hål. Det andra experimentet handlade om att vidare undersöka semantiska segmenterings algoritmer genom att addera U-Net, PSPNet och LinkNet till jämförelsen. Nätverken U-Net och PSPNet var de mest framgångsrika och uppnåde en Mean Intersection over Union (MIoU) på cirka 0.9, vilket visar på att de har potential för vidare utveckling. Slutsatserna inom detta projekt är att semantisk segmentering är mer lämplig för hål detektering än objekt detektering. Dessutom, visade sig att det finns potential i neurala nätverk inom semantisk segmentering för att detejtera skruvhål på grund av resultaten av U-Net och LinkNet. Framtida arbete som man kan göra är att skapa flera avancerade produkt modeller, undersöka andra segmenterisk nätverk och hyperparameter tuning.