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- IDEeP - Institute for Digital Engineering and Production (ab 12.10.2022) (1)
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Open Access
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Diese Arbeit befasst sich mit der Redigitalisierung von ausgedruckten Architektur-zeichnungen mit möglichst einfachen Mitteln. So sollen Fotos von herkömmlichen Smartphones die Grundlage für die Extraktion von Maßstab und Raumgeometrien sein.
Der erste der drei Schritte, die das Foto dabei durchläuft, ist die Beseitigung von perspektivischen Verzerrungen (Rektifizierung). Die hierfür benötigten Punkte werden durch ein, in dieser Arbeit trainiertes, Convolutional Neural Network (CNN) detektiert. Die so ermittelten Positionen stellen im zweiten Schritt, der Ermittlung eines Maßstabes, die Grundlage für das Auslesen der Maßzahlen mittels optical character recognition (OCR) dar. Da Räume nicht als solche in Bauzeichnungen eingezeichnet sind, werden im letzten Schritt, zuerst Wände, Türen und Fenster, durch mehrere mathematische Faltungen (convolutions) lokalisiert und innerhalb dieser Elemente, mittels wachsender Regionen, nach Räumen und Fluren gesucht.
Nach dem ein Foto diese Schritte durchlaufen hat, werden die ermittelten Geometrien sowie der Maßstab in einer Liste abgespeichert und im rektifizierten Bild, zusammen mit den berechneten Flächeninhalten, visualisiert. So kann ein Anwender schnell und einfach den Erfolg des Programmoutputs beurteilen.
Eine Versuchsreihe mit einigen Fotos ergab, dass ein Schattenwurf auf dem Papierplan bei Aufnahme des Lichtbildes zu vermeiden ist, da dieser sowohl bei der Auswertung durch das CNN, als auch innerhalb des OCR-Vorgangs zu Problemen führt, die in einigen Fällen eine Rektifizierung oder Maßstabsermittlung verhinderten.
Bei den übrigen fünf Fotos wurden durchschnittlich 31,8 von 32 Räumen detektiert, dabei wurde zwischen zwei und zwölf mal fälschlicherweise die Fensterbank als Fußboden detektiert. Die Standardabweichung der Flächeninhalte aller Räume betrug dabei 0,66 m², werden nur die Räume betrachtet, bei denen die Fensterbank korrekt erkannt wurde, beträgt die Standardabweichung lediglich 0,25 m².
Insgesamt werden die in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse als „gut“ eingestuft, es bleiben jedoch auch einige Optimierungsmöglichkeiten an verschiedenen Stellen, besonders bei der Suche nach Räumen, bestehen.
Die Wertschöpfung vorherrschender Datenmengen scheitert, obgleich diese als der Treibstoff der Zukunft gelten, oftmals an den grundlegendsten Dingen. Das Digitalisierungs- und auch Verlagerungsverhalten werden für das Content Management (CM) zunehmend zu einem herausfordernden Fallstrick.
Die Unternehmen sind mit Fragestellungen traktiert, die sich darauf referenzieren, EchtzeitStröme unstrukturierter Daten aus heterogenen Quellen zu analysieren und zu speichern.
Trotz aller Bemühungen, die unaufhaltsam wachsende Menge an Daten- beziehungsweise Content im Rahmen eines effizienten Managements künftig manuell in den Griff zu bekommen, scheint es, als ob die Unternehmen an der kaum zu bewerkstelligenden Herausforderung scheitern werden.
Die vorliegende Arbeit untersucht, inwieweit es einer innovativen Technologie, wie der Künstlichen Intelligenz (KI) gelingen kann, das Content Management nachhaltig zu revolutionieren und damit den Content in seinem Umfang so zu organisieren und zu nutzen, um den Unternehmen eine Perspektive zu bieten, die steigende Welle an Big Data zu bewältigen.
Somit bewegt sich diese Arbeit auf dem Forschungsfeld der KI, als Teilgebiet der Informatik, die enorme Chancen und gleichzeitig Herausforderungen für die Wissenschaft und die Innovationsfähigkeit der Unternehmen mit sich bringt.
Im Rahmen qualitativer Expert*inneninterviews als Lösungsansatz wurde untersucht, inwiefern es KI-gestützten Systemen gelingen kann, Wissensmitarbeiter*innen entlang des Content Life Cycles zu unterstützen und den Nutzer*innen bezüglich der Ausspielung der Inhalte eine optimale Customer Experience zu bieten.
Die fehlende Nachvollziehbarkeit und das Missverständnis des KI-Begriffes sowie die Kluft zwischen der öffentlichen Debatte und der Realität der KI erweisen sich hierbei als die wohl größten Innovationsbremsen des KI-Einsatzes in der Content Management Umgebung.
Die Ergebnisse der Arbeit tragen im Wesentlichen dazu bei, das Verständnis für die KI zu schärfen und gleichzeitig das aufkommende Dilemma des Vertrauensdefizites der Mensch-Maschine-Kommunikation zu entschärfen.
Außerdem wird ein Grundverständnis dafür geschaffen, die KI als geeignetes Tool im Content Management zu erkennen.
Darüber hinaus wird demonstriert, dass sich durch den Einsatz der KI im Content Management ebenfalls immense Vorteile für die Ausspielung user*innenspezifierten Contents ergeben, die im folgenden Verlauf genauer aufgeführt werden.
Die verstärkte Nachfrage des Marktes nach regelbaren EC-Antrieben mit erhöhten Leistungsdichten fordert das Einsetzen von höherwertigen Elektroblechsorten. Diese weisen durch ihren höheren Siliziumgehalt höhere Härten auf, was zu neue Herausforderungen bei der Montage führt. Das Fügen sogenannter gekerbter Wellen in das Rotorlamellenpaket kann zu Partikelbildung führen, wenn die Härtedifferenz zwischen den beiden Fügepartnern zu gering ausfällt. Dieser Umstand ist zur Einhaltung der steigenden Anforderungen bezüglich technischer Sauberkeit zu vermeiden, da ansonsten kostspielige Reinigungskonzepte in der Montagelinie installiert werden müssen. Für die Montage von Lagern werden die Rotorwellen selektiv induktiv randschichtgehärtet. Hierbei müssen bspw. Lagerstellen eine Mindesthärte erreichen und Kerbzonen unbehandelt bleiben, damit eine entsprechende Umformbarkeit beim Kerben erhalten bleibt sowie der Verschleiß der Kerbwerkzeuge möglichst geringgehalten wird.
Im Rahmen dieser Masterthesis wird die induktive Wärmebehandlung untersucht. Insbesondere wird hier das induktive Hochgeschwindigkeitsvergüten zur Weiterentwicklung der Welle-Nabe-Verbindung im Kerbbereich betrachtet, um bei gleichbleibender Taktzeit die erforderte Härtedifferenz zum Rotorlamellenwerkstoff zu ermöglichen. Hierbei wird der Kerbbereich wie für die Lagermontage induktiv randschichtgehärtet und anschließend bei höheren Temperaturen angelassen (vergütet).
Die Auswertung der Versuchsergebnisse zeigt, dass mit dem vorhandenen Maschinenfuhrpark nur das Anlassen mit Selbstabschreckung die geforderten Härtetoleranzen als Kompromiss zwischen Spanfreiheit beim Fügen und Werkzeugverschleiß ermöglicht. Diese wiederum zeigen aufgrund der ununterbrochene Wärmeleitung eine in Axialrichtung ausgeweiteten Wärmeeinflusszone, die zu unscharfen Härteübergängen im Vergleich zu nach dem Anlassen aktiv gekühlter Rotorwellen führt. Eine höhere Härte in der Kerbzone führt zu einem kleineren Kerbaufwurf unter gleichbleibenden Kerbbedingungen. Der Nachweis einer Prozessfähigkeit für die Härte ist nicht üblich und kann auch aufgrund der hohen Unsicherheit des Härteprüfverfahrens nicht erbracht werden. Das Anlassen verschlechtert nur geringfügig den Rundlauf. Die Einpresskräfte von Rotorlamellenpaketen hängt von der Höhe des Kerbaufwurfs ab und steigt entsprechend mit deren Zunahme. Für eine serientaugliche Umsetzung ist in Abhängigkeit des Anforderungsprofils eine Rücksprache mit der Designabteilung bezüglich axiale Härteübergang und Kerbeindringtiefe notwendig. Für eine dauerhafte Lösung wird die Verwendung eines Mittelfrequenzgenerators für den Anlassprozess empfohlen.
Im Rahmen dieser Masterarbeit soll ein Radträger für ein Leichtbaufahrzeug entwickelt werden. Dieser soll ein niedriges Gewicht sowie eine hohe Steifigkeit aufweisen und fertigbar sein.
Dabei wird über einen iterativen Prozess aus Simulation, Topologieoptimierung und Neukonstruktion ein neues Radträgerdesign entwickelt.
Zu Beginn der Arbeit wird auf die wissenschaftlichen Grundlagen eingegangen. Dabei spielen vor allem das Thema Leichtbau sowie die finite Elemente Methode eine Rolle. Es wird auf Prinzipien der Konstruktion eingegangen, um das Bauteil fertigungsgerecht und auch effizient zu gestalten.
Im nächsten Kapitel wird der aktuelle Stand der Technik genauer untersucht. Hierbei wird der Entwicklungsprozess der aktuellen Radträger-Varianten untersucht und diese mittels FEM nachgerechnet. Zuvor werden noch die für die Simulation benötigten wirkenden Kräfte berechnet und Plausibilitätstests durchgeführt, bei denen Computersimulationen mit realen Messwerten auf deren Richtigkeit überprüft werden.
In den letzten Kapiteln geht es um die Entwicklung des Radträgers. Hier werden einige Konzepte entwickelt und mittels FEM-Simulationen getestet. Durch den Einsatz von Topologieoptimierungen wird versucht, das Gewicht des Radträgers bei gleichbleibender Steifigkeit zu senken.
Ein Sachcomic von Schlogger:
- Warum streiten wir?
- Welche gesellschaftlichen und psychologischen Probleme erschweren moderne Beziehungen?
- Wie streiten wir?
- Warum lohnt es sich Streiten zu lernen?
- Was ist Kommunikation und was kann dabei schief laufen?
- Wie streiten wir konstruktiver?
Diese Fragen versucht "STREIT[SAM]"anhand vieler grafischer Beispiele und Theorien wie z.B."Das Vier-Seiten-Modell" von Schulz von Thun, den "Axiomen zur Kommunikationspsychologie"
von Paul Watzlawick oder der Gewaltfreien Kommunikation nach Rosenberg zu beantworten.
Entwicklung eines Kommunikationskonzepts für Black Forest Formula an der Hochschule Offenburg
(2021)
Die vorliegende Masterthesis befasst sich mit der Entwicklung eines Kommunikationskonzepts für das Black Forest Formula Projekt an der Hochschule Offenburg. Die bisherigen kommunikativen Aktivitäten werden im Rahmen dieser Arbeit überarbeitet und erweitert, sodass ein konsistentes Gesamtkonzept für die Kommunikation entsteht. Hierzu werden die einzelnen Phasen eines Konzeptionsprozesses durchlaufen. Das Ziel ist eine langfristige Planung, welche die Interessen der verschiedenen Gruppen innerhalb und außerhalb des Projekts berücksichtigt, um deren Unterstützung zu sichern. Des Weiteren wird durch die Ausrichtung auf festgelegte Kommunikationsziele eine Verbesserung der internen und externen Kommunikation von Black Forest Formula angestrebt. Die Arbeit richtet sich daher insbesondere an die leitenden Mitglieder des Teams und soll diesen als Handlungsempfehlung dienen. Darüber hinaus ist die Arbeit auch für all jene interessant, die sich mit dem Ablauf und den Methoden zur Entwicklung von Kommunikationskonzepten befassen möchten.
E-Learning hat als ergänzendes Erlösmodell ein hohes Potenzial im Online-Journalismus, findet bisher allerdings wenig Beachtung. Insbesondere Garten- und Pflanzenthemen lassen sich aufgrund ihrer Praxisnähe gut über Onlinekurse vermitteln. Die Arbeit untersucht die Ansprüche der gartenjournalistischen Zielgruppe an einen entsprechenden Onlinekurs sowie an das dazugehörige Erlösmodell. Dazu gibt die Masterthesis theoretische Einblicke in die Themen Online-Journalismus, Erlösmodelle und E-Learning und betrachtet diese im Kontext der Erfolgsfaktoren von Onlinekursen. Neben der Themenrelevanz und dem Anbietervertrauen wurden die Motivierung und der Unterhaltungswert, Verständlichkeit und Praxisbezug sowie Betreuungsleistung und Kollaborationsmöglichkeiten als Erfolgsfaktoren ermittelt. Be- züglich des Erlösmodells stellen der Leistungsumfang sowie die Erlösform und Preisattraktivität ele- mentare Faktoren dar. Mit Hilfe qualitativer Sozialforschung am Beispiel der Zielgruppe von Mein schö- ner Garten wurden die Aspekte analysiert und deren Bedeutsamkeit bestätigt. Besonders die Wissens- vermittlung durch eine kompetente Lehrkraft, eine individuelle Betreuung, Live-Events und Community-Aspekte stellen einen Mehrwert gegenüber anderen gartenjournalistischen Angeboten dar. Jedoch unterscheiden sich die konkreten Ansprüche an die Gestaltung der Faktoren und die Gewichtung ihrer Relevanz ist abhängig vom Lerntyp. Das zeigt sich auch in einer variierenden Zahlungsbereitschaft, die wesentlich von den persönlichen Erwartungen und dem gebotenen Zusatznutzen abhängt. Individuelle Tarife und eine ergänzende Werbefinanzierung sind deshalb sinnvoll.
Um die Akzeptanz und Relevanz von Mailings zu steigern, ist es für Unternehmen wichtig, die Kundeninteressen möglichst gezielt anzusprechen. Bereits jetzt wird die E-Mail-Marketing Lösung Inxmail Professional zusammen mit Recommender Systemen eingesetzt, was das Erstellen und Versenden von E-Mails mit personalisierten Produktempfehlungen ermöglicht. Das notwendige Wissen für den Aufbau und den Betrieb dieser Recommender Systeme liegt dabei jedoch bei (externen) Technologie-Partnern, wodurch höhere Kosten und zusätzliche Abhängigkeiten für Inxmail und seine Kunden entstehen.
Mit dieser Arbeit wurde erforscht, was es für das Unternehmen Inxmail bedeutet, mit Open-Source-Software ein eigenständiges Recommender System aufzubauen und in die E-Mail-Marketing Lösung Inxmail Professional zu integrieren. Hierfür wird Inxmail Professional in einem typischen Kontext mit einem angebundenen Onlineshop System betrachtet. Das Recommender System soll anhand der Daten, die es aus dem Onlineshop System bekommt, individuelle Produktempfehlungen berechnen, um diese automatisiert beim Versand für jeden Empfänger abfragen und in die E-Mail integrieren zu können.
Auf Basis des Machine Learning Servers Harness und der integrierten Universal Recommender Engine wurde ein Recommender System aufgebaut.
Für die Integration des Onlineshop Systems Shopware wurde ein Plugin entwickelt, welches das Recommender System über alle relevanten Benutzeraktionen benachrichtigt. Die Inxmail Professional Integration basiert auf einem Webservice, der implementiert wurde, um die individuellen Produktempfehlungen für einen Kunden/Empfänger beim Recommender System abzufragen und mit den Detailinformationen zu den Produkten aus dem Onlineshop aufzubereiten.
Es konnte gezeigt werden, dass auf der Grundlage von Open-Source-Technologien ein eigenständiges Recommender System aufgebaut, evaluiert und in Inxmail Professional mit angebundenem Onlineshop System integriert werden kann. Der Gesamtprozess für die Evaluation des Systems wurde weitestgehend automatisiert, wodurch viele manuelle und zeitintensive Schritte über Steuerungsskripte abgehandelt werden können. Das System erlaubt die reibungslose Verarbeitung großer Datenmengen (> 19.000.000 Events) auf einem einzelnen Server. Die Vorhersagequalität wurde anhand realer Interaktionsdaten aus öffentlichen E-Commerce-Datensätzen mit Offline-Tests gemessen. Dadurch wurde sichergestellt, dass das System in der Lage ist, bei stetig wachsender Eventmenge zuverlässige aufempfehlungen zu berechnen. Die Tests haben gezeigt, dass bei mehreren Millionen Events von mehreren Tausend Benutzern für mehrere Tausend Produkte, 13 % bis 15 % aller tatsächlichen Käufe in den Top-10 der vom System vorgeschlagenen Empfehlungen enthalten waren.
Damit wurde die Grundlage für den selbstständigen Aufbau und Betrieb eines Recommender Systems gelegt, was eine sinnvolle und kostengünstige Alternative zu externen Systemen sein kann.
Viralität auf TikTok
(2023)
Die Social Media Plattform TikTok erfreut sich spätestens seit der Corona-Pandemie einer immer größer werdenden Gemeinschaft. Mittlerweile verfügt die App über mehr als 20 Millionen Nutzer:innen - alleine in Deutschland. Virale Videos sprießen förmlich aus dem Boden. Diese Masterarbeit beschäftig sich mit der Frage, welche Faktoren der Viralität zu Grunde liegen und ob man die Viralität maßgeblich beeinflussen kann. Dies erfolgt mittels theoretischer Grundlagen, einer quantitativen Nutzerumfrage und Experteninterivews mit erfolgreichen deutschen Creatorn. Abschließend werden Videos für TikTok konzipiert und analysiert.
Die rasante Digitalisierung verändert die Hochschule Offenburg nachhaltig. Jedes Semester entstehen zahlreiche akademische Arbeiten und Prüfungsdaten, die von hoher Bedeutung für die Qualitätssicherung und den Bildungsprozess sind. Bisher fehlte jedoch eine effiziente Lösung zur Archivierung dieser Daten. Meine Masterarbeit präsentiert ein neues Archivierungskonzept, das eine zentrale, digitale Plattform schafft. Diese ermöglicht es Lehrenden und Studierenden, leicht auf ihre Daten zuzugreifen, sei es für Projektarbeiten, Seminarleistungen oder Prüfungen. Ich stelle nicht nur das Konzept vor, sondern auch die Umsetzung eines Prototyps auf Intrexx, einer Low-Code-Entwicklungsplattform. Mein Ziel ist es, ein Handbuch für zukünftige Entwickler zu hinterlassen, um zur digitalen Transformation der Hochschule beizutragen und die Bildungsprozesse zu optimieren.
Go ist eine 2009 veröffentlichte Programmiersprache mit einem statischen Typsystem. Seit Version 1.18 sind auch Generics ein Teil der Sprache. Deren Übersetzung wurde im de facto Standard-Compiler mittels Monomorphisierung umgesetzt. Diese bringt neben einigen Vorteilen auch Nachteile mit sich. Aus diesem Grund beschäftigt sich diese Arbeit mit einer alternativen Übersetzungsstrategie für Generics in Go und implementiert diese in einem neuen Compiler für Featherweight Generic Go, einem Subset von Go. Zum Schluss steht damit ein nahezu funktionierender Compiler, welcher schließlich Racket-Code ausgibt. Eine Evaluierung der Performanz der Übersetzungsstrategie ist allerdings noch ausstehend.
Das übergeordnete Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Lernanwendung für die Theorieausbildung von Gleitschirm- und Drachenfliegern. Daraus abgeleitete Ziele sind eine Überprüfung der Tätigkeit auf ihre Wirtschaftlichkeit sowie eine vollständige Analyse der Anforderungen von Nutzern und anderen Stakeholdern.
Die Analyse von Markt, Anforderungen und Technologien liefert wertvolle und hilfreiche Erkenntnisse für die Umsetzung der Lernanwendung. Die Berechnungen in der Marktanalyse zeigen, dass eine Umsetzung der Anwendung grundsätzlich wirtschaftlich möglich ist. Die bestehende und potentielle Konkurrenz wurde ermittelt und ihr Angebot detailliert verglichen und analysiert. Die Ermittlung der notwendigen Kennzahlen zur Berechnung der Wirtschaftlichkeit der unternehmerischen Tätigkeit ergeben sich durch die Berechnung von Marktvolumen Marktsättigungsgrad und Marktpotential. Im Kapitel Anforderungsmanagement wird zunächst eine umfangreiche Anforderungsermittlung durchgeführt. Diese besteht aus einem Interview und der Durchführung und Auswertung einer Online-Umfrage. Die Ergebnisse der Anforderungsermittlung werden analysiert und anschließend in Form eines Lasten- und eines Pflichtenhefts dokumentiert. Es zeigt sich, dass die ermittelten und analysierten Daten eine solide Grundlage für die weiteren Arbeiten bilden. Ein Experten-Interview und die Umfrage unter Gleitschirmfliegern ergeben keine in Konflikt stehenden Anforderungen und die aus der Auswertung der Umfrage ermittelten Anforderungen bestätigen viele bereits aus dem Interview ermittelten Anforderungen. Die ausgewertete Umfrage bietet außerdem wichtige Erkenntnisse über gewünschte Funktionen und die Zahlungsbereitschaft der Ziel- gruppe. Diese Erkenntnisse sind besonders in Anbetracht der anzustrebenden Marktpositionierung hilfreich. Die Spezifikation von Anforderungen im Lastenheft ermöglicht es, ein passendes Konzept zu erstellen und den Anforderungen gerecht werdende Technologien auszuwählen. Für die Konzeption der Anwendung wurden Personas, Wireframes und Strukturdiagramme erstellt, die den Anforderungen aus dem Lastenheft gerecht werden. Der Konzeption der Anwendung wurde, verglichen mit den anderen Arbeits- schritten, weniger Platz eingeräumt, da erstens kaum restriktive Anforderungen an das Design bestehen und zweitens die Anwendungsentwicklung mit UI-Frameworks kein fotorealistisches Layout voraussetzt, um ästhetische und benutzerfreundliche Anwendungen zu konzipieren. Es zeigt sich, dass für die gegebenen Anforderungen die Erstellung von Wireframes ausreichend ist. Im Kapitel „Technologieauswahl“ wird eine umfangreiche analytische Arbeit betrieben, um eine optimale Auswahl von passenden Technologien zu erhalten. Die analytische Arbeit besteht dabei aus dem Vergleich verschiedener Systemumgebungen, App-Technologien und Frameworks. Dabei wird deutlich, dass eine Progressive Web-App in einer cloudbasierten Systemumgebung mit einem Backend-as-a-Service Modell die Anforderungen am besten erfüllt. Im Kapitel „Umsetzung“ wird dokumentiert, wie die Anwendung realisiert wurde. Für die Umsetzung der Lernanwendung und des dazugehörigen Administrationsbereiches wurden etwa 6000 Zeilen Code geschrieben. Sowohl den Administrationsbereich als auch die Lernanwendung konnte zu großen Teilen fertig gestellt werden.
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die Zielsetzung dieser Arbeit erfüllt wurde, indem die wichtigsten Grundlagen zur späteren vollständigen Umsetzung erarbeitet wurden. Mit Spannung zu erwarten ist, wie sich die gewählte BaaS-System-umgebung in Zukunft entwickelt und ob diese auch weiterhin den Anforderungen gerecht wird. Neben den noch ausstehenden Arbeiten bei der Umsetzung sind auch mögliche Erweiterungen denkbar. So konnte das Lernsystem noch weiter optimiert werden, zum Beispiel durch automatische Erstellung eines Lernplans, basierend auf dem Prüfungstermin oder durch Implementierung von Push-Benachrichtigungen, die den Nutzer zum Öffnen der Anwendung auffordern. Denkbar ist auch eine Übertragung des Anwendungskonzepts auf andere Sportarten oder Ausbildungen. Dabei müsste überlegt werden, ob sich die jeweilige Prüfungsform zum Lernen mit einer Lernkartei eignet oder welche Aufwände für eine Anpassung an andere Sportarten notwendig wären.
In den letzten Jahrzehnten haben permanentmagneterregte Synchronmaschinen und deren Regelung immer mehr Einzug in industrielle Applikationen erhalten. Durch die weltweit wachsende Elektromobilität partizipiert das Automobil an deren fortschreitenden Einsatzmöglichkeit.
Die Modellierung eines physikalisch-technischen Systems ist ein wichtiger Bestandteil in der Entwicklung einer Regelung. Inhaltlich setzt sich die Abschlussarbeit mit dieser Vorgehensweise für eine 6-phasige permanentmagneterregte Synchronmaschine auseinander. Durch die doppelte Anzahl an Statorwicklungen existieren unter anderem zwei verschiedene Wicklungskonzepte, wie eine elektrische Maschine aufgebaut sein könnte. Beide Wicklungskonzepte, bei dem entweder eine volle magnetische Kopplung oder keine magnetische Kopplung der betrachteten Teilsysteme vorliegt, werden untersucht. Ziel der Masterthesis ist es, eine mathematische Grundlage für die Modellbildung einer 6-phasigen permanentmagneterregten Synchronmaschine herzuleiten, um darauf aufbauend eine feldorientierte Regelung zu entwerfen. Wie in der industriellen Antriebstechnik gebräuchlich, erfolgt die Regelung in einem rotierenden Koordinatensystem. Die Stromregelung basiert auf einen zeitkontinuierlichen PI-Regler samt Spannungsbegrenzung und einer Anti-Windup-Struktur. In der Ausarbeitung wird mithilfe zweier Simulationsmodelle bewiesen, dass sowohl das mathematische Modell einer 6-phasigen permanentmagneterregten Synchronmaschine als auch deren Regelung simulationstechnisch die erwarteten Resultate liefern.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Nutzung von Reinforcement Learning in der Informationsbeschaffungs-Phase eines Penetration Tests. Es werden Kernprobleme in den bisherigen Ansätzen anderer das Thema betreffender wissenschaftlicher Arbeiten analysiert und praktische Lösungsansätze für diese bisherigen Hindernisse vorgestellt und implementiert. Die Arbeit zeigt damit eine beispielhafte Implementierung eines Reinforcement Learning Agenten zur Automatisierung der Informationsbeschaffungs-Phase eines Penetration Tests und stellt Lösungen für existierende Probleme in diesem Bereich dar.
Eingebettet wird diese wissenschaftliche Arbeit in die Anforderungen der Herrenknecht AG hinsichtlich der Absicherung des Tunnelbohrmaschinen-Netzwerks. Dabei werden praktische Ergebnisse des eigen entwickelten Reinforcement Learning Modells im Tunnelbohrmaschinen-Test-Netzwerk der Herrenknecht AG vorgestellt.
Reibung und Verschleiß in tribologischen Kontakten verursachen knapp ein Viertel des weltweiten Primärenergiebedarfs. Dies stellt ein enormes Potential zur Minderung von Treibhausgasemissionen und Absenkung von Kosten dar. Aufgrund dessen ist die Optimierung von Reibkontakten ein Kernthema der Tribologie. Hierfür ist der Supraschmierzustand, bei welchem die Reibung aufgrund spezieller Schmiermechanismen annähernd vollständig verschwindet (Reibungszahl 𝜇 ⩽ 0,01), von besonderem Interesse. Die jährlich steigende Anzahl an Veröffentlichungen belegt das hohe wissenschaftliche Interesse an dem Thema. Bisher konnte Supraschmierung jedoch nur für Modellsysteme nachgewiesen werden, das Übertragen auf technische Systeme ist noch nicht gelungen.
Ziele dieser Arbeit waren der Nachweis von Supraschmierung in einem punktförmigen Modellkontakt und die Überführung in den Flächenkontakt eines realen Gleitlagers durch Verwendung von technischer Keramik und/oder DLC-Beschichtungen.
Hierfür wurde zunächst das Schmierverhalten einiger Modellschmierstoffe in einem Stahl/a-C:H:Si- Kontakt untersucht. Die niedrigsten Reibwerte wurden bei Verwendung von Glycerol erzielt. Daher wurde Glycerol als Modellschmierstoff für weitere tribologische Untersuchungen an unterschiedlichen Oberflächen (a-C:H, ta-C, Keramik) verwendet.
Die besten Ergebnisse hinsichtlich Reibung und Verschleiß wurden mit technischer Keramik erzielt. Mit einer Stahl/Si3N4-Paarung wird bei 80 °C Supraschmierung für Gleitgeschwindigkeiten von 0,007 𝑚/𝑠 bis 0,965 𝑚/𝑠 nachgewiesen. Als kleinste Reibungszahl wird 𝜇 = 0,0015 gemessen.
Die geringste Reibung in einem Stahl/DLC-Kontakt wird mit einer a-C:H:Si-Schicht erreicht. Hierbei konnte Supraschmierung bei 80 °C für Gleitgeschwindigkeiten von 0,029𝑚/𝑠 bis 0,484𝑚/𝑠 nachgewiesen werden. Die kleinste Reibungszahl für das System beträgt 𝜇 = 0,0063.
Der Nachweis von Supraschmierung gelingt für anwendungsnahe Betriebsparameter, dies stellt einen Fortschritt gegenüber den meisten Literaturdaten dar. Um die Übertragbarkeit auf technische Systeme zu demonstrieren,werden die besten identifizierten Oberflächen und Schmierstoffe auf einem anwendungsnahen Gleitlagerprüfstand untersucht. Durch Verwendung von a-C:H:Si-beschichteten Wellen und Glycerol als Schmierstoff kann der Reibwert bei Raumtemperatur von 𝜇 = 0,965 im Referenzsystem auf 𝜇 = 0,038 gesenkt werden.
Um die Arbeit fortzusetzen, werden die identifizierten Systeme in axiallagerähnlicher Anordnung (Gleitring/Gleitpad) untersucht.
Um gezielt DLC-Schichten zu entwickeln, sind Reibungssimulationen notwendig. Im nächsten Schritt sollen umfassende Oberflächenanalysen durchgeführt werden, um die nötige Datenbasis für die Simulation zu erstellen.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Telepräsenzsystem entwickelt, bei dem ein Teleroboter mit beweglicher Kamera zum Einsatz kommt, der seine Ausrichtung über ein Head-mounted Display synchronisiert. Der Anwender des Systems sieht auf dem Display das Abbild der Umgebung des Teleroboters. Jede Kopfbewegung des Anwenders wird in Echtzeit auf die Kamerabewegung umgesetzt. Der Anwender kann sozusagen seinen Sehsinn temporär auf den Roboter auslagern, der ihn in einer entfernten Umgebung repräsentiert.
Im Bereich des Bevölkerungsschutzes versteht man unter Krisensituationen, unerwartet auftretende Katastrophen, die ernste Folgen für Mensch und Natur haben. Einsatzkräfte stehen in Krisensituationen unter einer erhöhten physischen und psychischen Belastung. Im Ernstfall bleibt nicht viel Zeit und verschiedene Vorgehensweisen können über Leben und Tod entscheiden. Schnelle Entscheidungen sind in diesem zeitkritischen Nutzungskontext unumgänglich. Interaktive Systeme können die Einsatzkräfte in ihrer täglichen Arbeit unterstützen, vorausgesetzt, die Systeme sind intuitiv und einfach zu bedienen.
Um diese Systeme auf deren intuitive Bedienung einschätzen zu können, wird im Rahmen dieser Masterarbeit eine Bewertungsmethodik erarbeitet und angewandt. Zunächst wird hierfür ein Reifegradmodell erarbeitet, das Aufschluss darüber gibt, inwiefern ausgewählte Software-entwicklungsunternehmen im Bereich des Bevölkerungsschutzes Usability-Praktiken einsetzen. Dieses wird auf drei unterschiedliche Unternehmen im Bereich des Bevölkerungsschutzes angewandt. Im Anschluss daran werden drei Anwendungen der Unternehmen durch Usability Tests mit Endanwendern auf deren tatsächlich wahrgenommene Usability geprüft. So kann erforscht werden, inwiefern der Usability-Reifegrad eines Softwareentwicklungsunter-nehmens auch Aussagen auf die Gebrauchstauglichkeit seiner Software zulässt.
Diese Forschungsarbeit stellt fest, dass eine Messung des Usability-Reifegrades Aufschluss darüber gibt, wie gebrauchstauglich die untersuchten Anwendungen sind. Daher ist eine Messung des Usability-Reifegrades im Bevölkerungsschutz grundsätzlich als sinnvoll einzustufen.