title: Orts-Frequenzanalytische Untersuchung analoger Informationsübertragungsvorgänge in Rolle-zu-Rolle Prozessen
title: zur kausalen Ursachenrückverfolgung von Prozessstörungen entlang der Wertschöpfungskette am Beispiel von Bahnlauf- und Registerschwankungen im Verpackungstiefdruck
titleType: Subtitle
title: Spatial-frequency analysis of analog information transfer in roll-to-roll processes : for causal root cause analysis of process disturbances along the value chain, exemplified by web run and register fluctuations in gravure packaging printing
titleType: AlternativeTitle
Creators: name: Enk, Tobias
Publisher: name: Bergische Universität Wuppertal
Year: 2024

description: Die vorliegende Arbeit stellt einen Ansatz zur prozessübergreifenden kausalen Ursachenrückverfolgung von Bahnlauf- und Registerschwankungen im Verpackungstiefdruck vor. Dem Ansatz liegt eine Analogie zwischen einer Rolle-zu-Rolle-Wertschöpfungskette und einem analogen Informationsübertragungssystem zugrunde. Die Materialbahn fungiert als materielles analoges Übertragungsmedium, das durch verschiedene Prozessstörungen in den Teilprozessen beeinflusst wird und die einzelnen Prozesse über den materiellen Warenstrom miteinander verbindet. Im Rahmen der Studie wird ein Datensatz von über 7000 bedruckten Rollen, einer mit Sensorik ausgestatteten Rollentiefdruckmaschine erhoben und auf entsprechende Störungen untersucht. Die im Kontext von Rolle-zu-Rolle Druckprozessen nicht etablierte Zeit-Frequenzanalyse wird in einer speziellen Form als Orts-Frequenzanalyse zur laufmetersynchronen Visualisierung von Bahnlauf- und Passerschwankungen im Druckprozess umgesetzt. Ein Konzept aus der Nachrichtenübertragungstechnik zur Mehrfachnutzung eines gemeinsamen Übertragungskanals wird zur Unterscheidung der verschiedenen in Bahnkanten enthaltenen Informationen adaptiert. Eine Strukturanalyse der Orts-Frequenzsignaturen bietet weitere Möglichkeiten, um die Ursachen der jeweiligen Druckprozessstörungen zu identifizieren. Die entwickelten Methoden werden anschließend auf den Datensatz angewendet, um reale Bahnlauf- und Registerstörungen konkreten Ursachen prozessübergreifend zuzuordnen. Die aus der Literatur stammenden Hypothesen zum Übertragungsverhalten verschiedener Störursachen im Bahnlauf entlang der Druckmaschine werden durch die Beobachtung der Materialbahn innerhalb der Fallstudie validiert und so in einem praxisrelevanten Umfeld getestet. Schließlich werden die so identifizierten und zugeordneten Bahnlaufstörungen mit Passerschwankungen in Bezug gebracht, sodass die Grundursachen der dominantesten Registerstörungen am Ende tatsächlich differenziert zurückverfolgt werden können.
description: The present study introduces an approach to cross-process causal traceability of web run and register fluctuations in packaging gravure printing. The approach is grounded in an analogy between a roll-to-roll value chain and an analog information transmission system. The material web serves as a material analog transmission medium, influenced by various process disturbances in the subprocesses and connecting individual processes through the material flow. In the context of the study, a dataset comprising over 7000 printed rolls from a sensor-equipped roll gravure printing machine is collected and examined for corresponding disturbances. The time-frequency analysis, not conventionally utilized in the context of roll-to-roll printing processes, is implemented in a specialized form as a spatialfrequency analysis for the run-length-synchronous visualization of web run and register fluctuations in the printing process. A concept from communication engineering is adapted to differentiate the various pieces of information contained in web edges, similar to a shared transmission channel in communication technology. A structural analysis of spatial-frequency signatures provides additional opportunities to identify the causes of specific printing process disturbances. The developed methods are subsequently applied to the dataset to assign real web run and register disturbances to specific cross-process causes. Hypotheses from the literature regarding the transmission behavior of various disturbance causes in web run along the printing machine are validated through the observation of the material web within the case study, thus tested in a practical context. Finally, the identified and assigned web run disturbances are correlated with register fluctuations, enabling the differentiation and conclusive traceability of the root causes of the most dominant register disturbances.