An emerging industrial automation has led to higher demands required for construction of encoders to ensure functionality of automated processes. The main purpose of the encoder is to provide data which indicates the condition of a drive system. If the encoder is found to be defective, there is a risk of causing a critical discontinuity in the drive system increasing the risk of causing a dangerous situation. For rotary inductive encoders, ball bearing failure is the main reason for encoder failure. Since the effectiveness of a lubricant decreases over time, continued operation of the encoder will lead to wear increasing frictional torque in the ball bearings. The bearings will eventually lose their ability to rotate resulting in blocked bearings. This thesis has been executed at the request of Leine & Linde with the aim of concretising and further developing a patented conceptual solution initiated by the company. A solution that aims to mechanically register lost rotational ability of the ball bearings in a rotary inductive encoder. As a result, maintenance or replacement of defective ball bearings can be scheduled upon indication of wear rather than after a malfunction has occurred contributing to increased functional safety. This has led to formulation of two research questions:  RQ1: How can a mechanical solution be designed to enable the detection of blocked bearings in a rotary inductive encoder and thereby increase the functional safety of a control system? RQ2: Which aspects should be taken into account when designing industrial rotary encoders with inductive measurement technique on which the functional safety increases?  This study includes two sub-studies which were executed within a period of 20 weeks: 1) theoretical study; 2) empirical study. The theoretical sub-study is based on a literature study of published research articles as well as relevant company documents in functional safety, operational monitoring and control as well as flexible and robust constructions. The empirical study consists of a case study which is based on an exploratory iterative product development process which, after evaluating a patented solution, examined six alternative solutions with regard to established requirements. Empirical data has primarily been collected through Computer-Aided Design (CAD), empirical test observations of 3D-printed functional prototypes as well as a Computer Numerical Control (CNC) produced functional prototype. Additionally, failure effect analyses (FMEA) were executed. All sub-results have been verified through discussions with relevant actors at the case company.  The result of the study has showed a working function including a spring force which, integrated in the case company’s general product architecture, enables an extended distance of 1.5 mm between rotor and stator in case of blocked bearings. The given distance variation, within an inductive encoder, is assumed to produce deviating electromagnetic values which can be registered by connected software. However, functional performance depends on external circumstances where a correct installation and application is assumed. An analysis of theoretical and empirical studies has shown seven factors which are seen to affect functional safety: 1) product architecture; 2) product structure; 3) risk assessment; 4) material & geometry requirements; 5) maintenance & redundancy; 6) product variability; 7) spring application. An essential conclusion of executed study refer to mechanical springs which may be incompatible with functional safety constructions due to risk of fatigue failure. Thus, it is recommended to further investigate whether a solution without a spring is possible. / Med en framväxande industriautomation ställs allt högre krav vid konstruktion av pulsgivare i syfte att säkerställa funktionaliteten hos automatiserade processer. Pulsgivarens huvudsakliga syfte är att tillhandahålla data vilka påvisar tillståndet hos ett drivsystem. I det fall då pulsgivaren ses vara defekt riskeras ett kritiskt avbrott hos drivsystemet att förorsakas, vilket medför ökad risk för uppkomst av en farlig situation. För roterande induktiva pulsgivare ses kullagerfel vara den främsta anledningen till att haveri uppstår. Då effektiviteten av ett smörjningsmedel avtar med tiden ses fortsatt drift leda till slitage och ökat friktionsmoment i kullagren vilka till slut förlorar rotationsförmågan och låses. Denna avhandling har utförts på uppdrag av Leine & Linde med målsättningen att konkretisera och vidareutveckla en patenterad konceptuell lösning framtagen av företaget. En lösning som syftar till att mekaniskt registrera förlorad rotationsförmåga hos kullagren i en roterande induktiv pulsgivare. Således ses underhåll eller byte av kullager kunna planeras in redan vid indikation på slitage istället för vid defekt funktion, vilket bidrar till ökad funktionssäkerhet. Detta har lett till formulering av två forskningsfrågor:  F1: Hur kan en mekanisk lösning konstrueras för att möjliggöra detektering av låsta lager hos en roterande induktiv pulsgivare och därmed öka funktionssäkerheten för ett styrsystem? F2: Vilka aspekter bör beaktas vid konstruktion av industriella roterande pulsgivare med induktiv mätteknik på vilken funktionssäkerheten ses öka?  Studien omfattar två delstudier vilka utförts inom en tidsperiod på 20 veckor: 1) teoretisk studie; 2) empirisk studie. Den teoretiska delstudien baseras på en litteraturstudie av publicerade forskningsartiklar liksom relevanta företagsdokument inom funktionssäkerhet, driftövervakning och styrning samt flexibla och robusta konstruktioner. Den empiriska studien utgörs av en fallstudie vilken baseras på en utforskande iterativ produktutvecklingsprocess vilken efter utvärdering av en patenterad lösning undersökt sex alternativa lösningar med hänsyn till upprättade kravspecifikationer. Empiriska data har primärt samlats in genom Computer-Aided Design (CAD), empiriska testobservationer av 3D-printade funktionsprototyper liksom en CNC-framtagen (Computer Numerical Control) funktionsprototyp samt utförande av feleffektsanalyser (FMEA). Samtliga delresultat har verifierats genom diskussioner med berörda aktörer på fallföretaget.  Resultatet av studien har påvisat en fungerande funktion vilken integrerat i fallföretagets generella produktarkitektur ses, med applicerad fjäderkraft, möjliggöra ett utökat avstånd på 1,5 mm mellan rotor och stator vid låsta lager. Given avståndsförändring antas, med en induktiv mätteknik, åstadkomma avvikande elektromagnetiska värden vilka kan registreras av sammankopplad programvara. Funktionell prestanda ses dock vara beroende av yttre omständigheter varpå en korrekt installation och användning förutsetts. En analys av teoretisk och empirisk studie har påvisat sju faktorer vilka ses inverka på funktionssäkerheten: 1) produktarkitektur; 2) produktstruktur; 3) riskutvärdering; 4) material- & geometrikrav; 5) underhåll & redundans; 6) produktvariabilitet; 7) fjädertillämpning. En väsentlig slutsats som påvisats under studien är att mekaniska fjädrar generellt ses inkompatibla med funktionssäkra konstruktioner i och med risk för utmattningsfel. Således rekommenderas att vidare studier undersöker huruvida en lösning utan en fjäderkraft ses möjlig.

Inom tillverkningsindustrin präglas ständig utveckling och förbättringsarbete, speciellt när det kommer till produktionsavdelningen, som är hjärtat för verksamheten. Det är här produkterna vi konsumenter drömmer om visualiseras, definieras och förbereds för att komma till liv. Företagen är därför i mån av att ha en produktion som producerar konkurrenskraftigt i en hög hastighet, men också resurssnålt och tillförlitligt. Teknisk tillgänglighet är det nyckeltal som beskriver huruvida verksamhetens utrustning lever upp till sina förväntningar och är idag ett av de vanligaste nyckeltalen som används inom industrisektorn. Nyckeltalet är en procentsats som beskriver den andel av organisationens utrustning som är tillgänglig under den planerade produktionstiden, och används för att kunna mäta utrustningens prestation men också för att kunna prediktera och förebygga produktionsstopp. I denna studie så har vi beräknat den tekniska tillgängligheten på ett utav Scanias monteringslinjer genom att beräkna maskinernas MTBF och MTTR med hänsyn till seriella och parallella sammankopplingar. I resultatet framgår det att tillgänglighets förluster enkelt kan undvikas genom att använda sig utav redundans samt att enstaka maskiner bristfälliga prestation kan dra ner det slutgiltiga resultatet på grund av maskinernas seriella sammanslutningar till varandra och på så vis göra resultatet missvisande. Vidare kan man dra slutsatsen att värdefull information som kan användas för strategiskt beslutsfattande inom produktionsavdelningen inte nödvändigtvis utvinns ur den tekniska tillgängligheten utan istället av dess byggstenar MTTR och MTBF.Dessa nyckeltal kan användas för att validera organisationens underhållsstrategier, samt för att prediktera och förebygga maskinhaverier. I Scanias fall är tillgängligheten på den avdelningen som studien baserats på så pass hög att det inte riktigt finns rum för förbättring som kan uppnås på personalnivå, och eventuella mål om förbättringar kan kännas långsökta. Som en lösning till detta kan man se över att istället titta på MTBF och MTTR med avseende på samtliga maskiner av samma typ istället för att titta på de individuella. Detta för att få ett medelvärde som representerar maskintypens genomsnittliga presentation på avdelningen. Genom detta så får man en siffra som personalen på underhållsavdelningen kan vara med och påverka denna siffra på en daglig eller veckobasis istället för 6 månaders period. / The manufacturing industry is characterized by continuous development and improvement work, especially when it comes to its production department which is the heart of the business. This is where the products we consumers dream of are visualized, defined, and prepared to come to life. The companies are therefore subject to having a production that produces competitively at a high speed, but also resource-efficient and reliable. Technical availability is the key figure that describes whether the company's equipment lives up to its expectations and is today one of the most common key figures used in the industrial sector. The key figure is a percentage that describes the proportion of the organization's equipment that is available during the planned production period and is used to measure the equipment's performance but also to predict and prevent production stoppages. In this study, we have calculated the technical availability of one of Scania's assembly lines by calculating their machines MTBF and MTTR with regard to serial and parallel interconnections. The result shows that availability losses can easily be avoided by using redundancy and that individual machines' poor performances can reduce the final result due to the machines' serial connections to each other. Furthermore, it can be concluded that valuable information that can be used for strategic decision-making within the production department is not necessarily extracted from the technical availability but instead from analyzing its building blocks MTTR and MTBF. These key figures can be used to validate the organization's maintenance strategies, as well as to predict and prevent machine breakdowns. In Scania's case, the availability of the department on which the study is based is so high that there is not really room for improvement that can be achieved at staff level, and any goals for improvement may feel far-fetched. As a solution to this, you can instead look at MTBF and MTTR with respect to all machines of the same type instead of looking at them individually. This will get you a value that represents the machine group's average performance in the department. With this you will get a figure that the staff in the maintenance department can be involved in and influence on a daily or weekly basis instead of a 6-month period.

Several manufacturers of road vehicles today are working on developing autonomous vehicles. One subject that is often up for discussion when it comes to integrating autonomous road vehicles into the infrastructure is the safety aspect. There is in the context no common view of how safety should be quantified. As a contribution to this discussion we propose describing each potential hazardous event of a vehicle as a Semi-Markov Process (SMP). A reliability-based method for using the semi-Markov representation to calculate the probability of a hazardous event to occur is presented. The method simplifies the expression for the reliability using the Laplace-Stieltjes transform and calculates the transform of the reliability exactly. Numerical inversion algorithms are then applied to approximate the reliability up to a desired error tolerance. The method is validated using alternative techniques and is thereafter applied to a system for automated steering based on a real example from the industry. A desired evolution of the method is to involve a framework for how to represent each hazardous event as a SMP. / Flertalet tillverkare av vägfordon jobbar idag på att utveckla autonoma fordon. Ett ämne ofta på agendan i diskussionen om att integrera autonoma fordon på vägarna är säkerhet. Det finns i sammanhanget ingen klar bild över hur säkerhet ska kvantifieras. Som ett bidrag till denna diskussion föreslås här att beskriva varje potentiellt farlig situation av ett fordon som en Semi-Markov process (SMP). En metod presenteras för att via beräkning av funktionssäkerheten nyttja semi-Markov representationen för att beräkna sannolikheten för att en farlig situation ska uppstå. Metoden nyttjar Laplace-Stieltjes transformen för att förenkla uttrycket för funktionssäkerheten och beräknar transformen av funktionssäkerheten exakt. Numeriska algoritmer för den inversa transformen appliceras sedan för att beräkna funktionssäkerheten upp till en viss feltolerans. Metoden valideras genom alternativa tekniker och appliceras sedan på ett system för autonom styrning baserat på ett riktigt exempel från industrin. En fördelaktig utveckling av metoden som presenteras här skulle vara att involvera ett ramverk för hur varje potentiellt farlig situation ska representeras som en SMP.