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Time-Sensitive Networking (TSN) is the most promising time-deterministic wired communication approach for industrial applications. To extend TSN to "IEEE 802.11" wireless networks two challenging problems must be solved: synchronization and scheduling. This paper is focused on the first one. Even though a few solutions already meet the required synchronization accuracies, they are built on expensive hardware that is not suited for mass market products. While next Wi-Fi generation might support the required functionalities, this paper proposes a novel method that makes possible high-precision wireless synchronization using commercial low-cost components. With the proposed solution, a standard deviation of synchronization error of less than 500 ns can be achieved for many use cases and system loads on both CPU and network. This performance is comparable to modern wired real-time field busses, which makes the developed method a significant contribution for the extension of the TSN protocol to the wireless domain.
Additive manufacturing is a rapidly growing manufacturing process for which many new processes and materials are currently being developed. The biggest advantage is that almost any shape can be produced, while conventional manufacturing methods reach their limits. Furthermore, a lot of material is saved because the part is created in layers and only as much material is used as necessary. In contrast, in the case of machining processes, it is not uncommon for more than half of the material to be removed and disposed of. Recently, new additive manufacturing processes have been on the market that enables the manufacturing of components using the FDM process with fiber reinforcement. This opens up new possibilities for optimizing components in terms of their strength and at the same time increasing sustainability by reducing materials consumption and waste. Within the scope of this work, different types of test specimens are to be designed, manufactured and examined. The test specimens are tensile specimens, which are used both for standardized tensile tests and for examining a practical component from automotive engineering used in student project. This project is a vehicle designed to compete in the Shell Eco-marathon, one of the world’s largest energy efficiency competitions. The aim is to design a vehicle that covers a certain distance with as little fuel as possible. Accordingly, it is desirable to manufacture the components with the lowest possible weight, while still ensuring the required rigidity. To achieve this, the use of fiber-reinforced 3D-printed parts is particularly suitable due to the high rigidity. In particular, the joining technology for connecting conventionally and additively manufactured components is developed. As a result, the economic efficiency was assessed, and guidelines for the design of components and joining elements were created. In addition, it could be shown that the additive manufacturing of the component could be implemented faster and more sustainably than the previous conventional manufacturing.
Propagation of acoustic waves is considered in a system consisting of two stiff quarter-spaces connected by a planar soft layer. The two quarter-spaces and the layer form a half-space with a planar surface. In a numerical study, surface waves have been found and analyzed in this system with displacements that are localized not only at the surface, but also in the soft layer. In addition to the semi-analytical finite element method, an alternative approach based on an expansion of the displacement field in a double series of Laguerre functions and Legendre polynomials has been applied.
It is shown that a number of branches of the mode spectrum can be interpreted and remarkably well described by perturbation theory, where the zero-order modes are the wedge waves guided at a rectangular edge of the stiff quarter-spaces or waves guided at the edge of a soft plate with rigid surfaces.
For elastic moduli and densities corresponding to the material combination PMMA–silicone–PMMA, at least one of the branches in the dispersion relation of surface waves trapped in the soft layer exhibits a zero-group velocity point.
Potential applications of these 1D guided surface waves in non-destructive evaluation are discussed.
The three lines of defense model (TLoD) aims to provide a simple and effective way to improve coordination and enhance communications on risk management and control by clarifying the essential roles and duties of different governance functions. Without effective coordination of these governance functions, work can be duplicated or key risks may be missed or misjudged. To address these challenges, professional standards recommend that the chief audit executive (CAE) coordinates activities with other internal and external governance stakeholders (assurance providers). We consider survey responses from 415 CAEs from Austria, Germany, and Switzerland to analyze determinants that help to implement the TLoD without any challenges and to explore the extent of (coordination) challenges between the internal audit function and the respective governance stakeholders. Our results show a great variance in the extent of coordination challenges dependent on different determinants and the respective governance stakeholder.
The findings presented in this article were obtained through a preliminary exploratory study conducted at the Offenburg University as part of the Fighting Loneliness project promoted by the institution’s Affective & Cognitive Institute (ACI) from October 2019 to February 2020. The initiative’s main objective was to answer the research question “How should an app be designed to reduce loneliness and social isolation among university students?” with the collaboration of the institution’s students.
The Human-Robot-Collaboration (HRC) has developed rapidly in recent years with the help of collaborative lightweight robots. An important prerequisite for HRC is a safe gripper system. This results in a new field of application in robotics, which spreads mainly in supporting activities in the assembly and in the care. Currently, there are a variety of grippers that show recognizable weaknesses in terms of flexibility, weight, safety and price.
By means of Additive manufacturing (AM) gripper systems can be developed which can be used multifunctionally, manufactured quickly and customized. In addition, the subsequent assembly effort can be reduced due to the integration of several components to a complex component. An important advantage of AM is the new freedom in designing products. Thus, components using lightweight design can be produced. Another advantage is the use of 3D multi-material printing, wherein a component with different material properties and also functions can be realized.
This contribution presents the possibilities of AM considering HRC requirements. First of all, the topic of Human-Robot-Interaction with regard to additive manufacturing will be explained on the basis of a literature review. In addition, the development steps of the HRI gripper through to assembly are explained. The acquired knowledge regarding the AM are especially emphasized here. Furthermore, an application example of the HRC gripper is considered in detail and the gripper and its components are evaluated and optimized with respect to their function. Finally, a technical and economic evaluation is carried out. As a result, it is possible to additively manufacture a multifunctional and customized human-robot collaboration gripping system. Both the costs and the weight were significantly reduced. Due to the low weight of the gripping system only a small amount of about 13% of the load of the robot used is utilized.
Multiple Object Tracking (MOT) is a long-standing task in computer vision. Current approaches based on the tracking by detection paradigm either require some sort of domain knowledge or supervision to associate data correctly into tracks. In this work, we present a self-supervised multiple object tracking approach based on visual features and minimum cost lifted multicuts. Our method is based on straight-forward spatio-temporal cues that can be extracted from neighboring frames in an image sequences without supervision. Clustering based on these cues enables us to learn the required appearance invariances for the tracking task at hand and train an AutoEncoder to generate suitable latent representations. Thus, the resulting latent representations can serve as robust appearance cues for tracking even over large temporal distances where no reliable spatio-temporal features can be extracted. We show that, despite being trained without using the provided annotations, our model provides competitive results on the challenging MOT Benchmark for pedestrian tracking.
An Empirical Study of Explainable AI Techniques on Deep Learning Models For Time Series Tasks
(2021)
Decision explanations of machine learning black-box models are often generated by applying Explainable AI (XAI) techniques. However, many proposed XAI methods produce unverified outputs. Evaluation and verification are usually achieved with a visual interpretation by humans on individual images or text. In this preregistration, we propose an empirical study and benchmark framework to apply attribution methods for neural networks developed for images and text data on time series. We present a methodology to automatically evaluate and rank attribution techniques on time series using perturbation methods to identify reliable approaches.
A Hybrid Optoelectronic Sensor Platform with an Integrated Solution‐Processed Organic Photodiode
(2021)
Hybrid systems, unifying printed electronics with silicon‐based technology, can be seen as a driving force for future sensor development. Especially interesting are sensing elements based on printed devices in combination with silicon‐based high‐performance electronics for data acquisition and communication. In this work, a hybrid system integrating a solution‐processed organic photodiode in a silicon‐based system environment, which enables flexible device measurement and application‐driven development, is presented. For performance evaluation of the integrated organic photodiode, the measurements are compared to a silicon‐based counterpart. Therefore, the steady state response of the hybrid system is presented. Promising application scenarios are described, where a solution‐processed organic photodiode is fully integrated in a silicon system.
The need for the logistics sector to timely respond to the increasing requirements of a globalised and digitalised world relies greatly on the com- petences and skills of its labour force. It becomes therefore essential to reinforce the cooperation between universities and business partners in the logistics and supply chain management fields across the European region and to build a logistics knowledge cluster supported by a communication and collaboration platform to foster continuous learning, skill acquisition and experience sharing anytime anywhere. In this paper we focus on designing the conceptual and technical framework for a communication and collaboration platform with the aim to establish the communication pipelines between the partner institutions, facilitating user interactions and exchange, leading to the creation of new knowledge and innovation in the logistics field. This framework is based on the requirements of the three main stakeholders: students, lecturers and companies, and consists of four functional areas defined according to the platform opera- tional requirements. A working prototype of the platform was developed using the Moodle learning management system and its core tools to determine its applicability and possible enhancement requirements. In the next stages of the project some additional tools like a knowledge base and the integration of the partners’ learning management systems to form the logistics knowledge cluster will be implemented.
To demonstrate how deep learning can be applied to industrial applications with limited training data, deep learning methodologies are used in three different applications. In this paper, we perform unsupervised deep learning utilizing variational autoencoders and demonstrate that federated learning is a communication efficient concept for machine learning that protects data privacy. As an example, variational autoencoders are utilized to cluster and visualize data from a microelectromechanical systems foundry. Federated learning is used in a predictive maintenance scenario using the C-MAPSS dataset.
The present invention is directed to a storage-stable formulation of long-chain RNA. In particular, the invention concerns a dry powder composition comprising a long-chain RNA molecule. The present invention is furthermore directed to methods for preparing a dry powder composition comprising a long-chain RNA molecule by spray-drying. The invention further concerns the use of such a dry powder composition comprising a long-chain RNA molecule in the preparation of pharmaceutical compositions and vaccines, to a method of treating or preventing a disorder or a disease, to first and second medical uses of such a dry powder composition comprising a long-chain RNA molecule and to kits, particularly to kits of parts, comprising such a dry powder composition comprising a long-chain RNA molecule.
Es ist von großem Nutzen, wenn energieeffiziente Leichtbaufahrzeuge einen effizienten und leichten Antrieb besitzen. Der aktuell verbaute Hatz-Dieselmotor des Schluckspecht S5 erfüllt diese Anforderungen nur teilweise. Aus diesem Grund wird der Motor zukünftig durch einen leichteren und effizienteren ethanolbetriebenen Ottomotor ersetzt. Da der Versuchsmotor keineswegs an die Anforderungen des Shell Ecomarathons angepasst ist und bis auf dessen Hubraum von 125 cm³ kaum Motordaten vorhanden sind, gilt es den Versuchsmotor verbrauchsoptimal zu applizieren. Die vorliegende Abschlussarbeit befasst sich mit den experimentellen Untersuchungen und einigen Optimierungen des ethanolbetriebenen Ottomotors am Motorenprüfstand. Um in Zukunft die Durchführung der Untersuchungen zu gewährleisten und den bestmöglichen Betrieb des Versuchsmotors zu garantieren, ist es elementar alle optimierten Bauteile für den Kraftstoff Ethanol auszulegen. Neben der Überarbeitung des Kraftstoffsystems liegt das Hauptaugenmerk hierbei auf der Optimierung des Kolbens und der Nockenwelle. Durch den optimierten Kolben soll die Verdichtung des Verbrennungsmotors erhöht und durch die optimierte Nockenwelle die Ventilsteuerzeiten perfektioniert werden. Demnach besteht die Aufgabe die Bauteile zu besorgen, die Fertigung zu koordinieren und den Umbau der optimierten Komponenten zu realisieren. Des Weiteren erfolgt die Konstruktion einer Kupplung, welche in Zukunft zwischen Verbrennungsmotor und Elektromotor montiert werden soll. Ein zentrale Tätigkeit ist die Fehlerbeseitigung am Motorenprüfstand, sodass der Versuchsalltag reibungslos abläuft. Die letzte Tätigkeit umfasst die Durchführung der experimentellen Untersuchungen des Verbrennungsmotors sowie das Anlegen von Kennfeldern, welche einen effizienten Motorlauf garantieren. Das Betriebskennfeld hinsichtlich der Last und Drehzahl wird mittels verschiedener Einstellparameter appliziert. Zur Unterstützung dienen dabei die Kalibrierungssoftware EcoCal und die Indizierungssoftware IndiCom.
Über Jahrhunderte hinweg erfolgte die Versorgung mit Arzneimitteln über stationäre Apotheken. Dort besteht ein direkter Kontakt zu Apothekern sowie Pharmazeutisch-technischen Assistenten (PTA). Bereits in den letzten Jahren hat sich dieser traditionell verankerte Ansatz deutlich gewandelt. Durch die bundesweite Legalisierung des Arzneimittelversandhandels gemäß § 43 Abs. 1 Arzneimittelgesetz (AMG) zu Beginn des Jahres 2004 sind verschreibungspflichtige und nicht verschreibungspflichtige Arzneimittel fortan nur noch wenige Klicks entfernt und können jederzeit bequem von Zuhause aus an eine Wunschadresse geordert werden. Unerheblich, ob aus gesundheitlichen oder zeitlichen Beweggründen oder aufgrund des Komforts, die Versorgung mit Arzneimitteln über Online-Apotheken erleichtert den Alltag für eine Vielzahl von Menschen.
Ein wesentlicher Meilenstein für das Aufkommen der Online-Apotheke war die Digitalisierung des Apothekenmarktes. Der E-Commerce ist dabei als Innovationstreiber ein wichtiger Aspekt, denn er ist verstärkt auf dem Vormarsch und gewinnt immer mehr an Bedeutung. Moderne Vertriebsstrukturen und die breitere Adressatenorientierung durch das Internet ermöglichen es Online-Apotheken, auf größere Kundenkreise zurückzugreifen. Dies bestätigt eine kürzlich durchgeführte Studie des Bundesverbands Informationswirtschaft, Telekommunikation und neue Medien (Bitkom). Danach kaufen 58 Prozent der Deutschen regelmäßig ihre Arzneimittel in einer Online-Apotheke. Insoweit kann davon ausgegangen werden, dass dieser Markt über eine starke Nachfrage verfügt. Weiteren Aufschwung erleben Online-Apotheken derzeit durch die COVID-19-Pandemie. Aufgrund von Social Distancing wird der Arzneimittelkauf im Internet vermehrt angenommen. Digitale Lösungen, wie das elektronische Rezept (E-Rezept), werden die Relevanz von Online-Apotheken zukünftig weiter antreiben.
Herzfehler sind weltweit die häufigste Form von angeborenen Organdefekten. In unterschiedlichen Studien wird die Inzidenz zumeist zwischen vier und elf von 1.000 Lebendgeburten angegeben (1–5). Im Rahmen der multizentrischen PAN-Studie (PAN: Prävalenz angeborener Herzfehler bei Neugeborenen), welche die Häufigkeit angeborener Herzfehler bei Neugeborenen in Deutschland zwischen Juli 2006 und Juni 2007 untersuchte, ergab sich eine Gesamtprävalenz von 107,6 pro 10.000 Lebendgeburten. Gegenstand dieser Arbeit sind Untersuchungen an Implantaten zur Behandlung von Atriumseptumdefekten (ASD). Vorhofseptumdefekte machen mit 17,0%, nach den Ventrikelseptumdefekten (VSD) mit 48,9%die zweithäufigste Art von Herzfehlern aus (6, 7).Als Vorhofseptumdefekte werden Öffnungen in der Scheidewand zwischen den Herzvorhöfen bezeichnet. Bei der Therapie eines ASD ist der minimalinvasive Verschluss mittels sogenannter Okkluder heute das Mittel der Wahl. Diese werden über einen femoralen Zugang im Rahmen einer Herzkatheteruntersuchung unter Ultraschallkontrolle und Durchleuchtung an die Implantationsstelle vorgeschoben und dort platziert(8). Die Okkluder bestehen in der Regel aus einem Drahtgeflecht aus Nitinol und haben die typische Form eines sogenannten Doppelschirmchens. Dabei weichen die unterschiedlichen Okkluder der einzelnen Firmen hinsichtlich Form und Beschaffenheit oft erheblich voneinander ab. Derzeit gibt es keine Untersuchungsmethode, die die auf dem Markt befindlichen Okkluder hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften vergleichbar macht. Diese Arbeit solleinen Beitrag erbringen, um grundlegende, die Okkludermodelle charakterisierende Parameter zu schaffen, um so deren interindividuelle Vergleichbarkeit zu ermöglichen. Hierzu werden in-vitro Messungen durchgeführt, welche geeignet sind das Verhalten der untersuchten Modelle unter unterschiedlichen Bedingungen und bei variierenden Defektgrößen zu charakterisieren.
Die mit dem Stichtag 25. Mai 2018 in Kraft getretene Datenschutz-Grundverordnung (DS-GVO) hat zu einem enormen Anstieg der Aufmerksamkeit auf diesem Gebiet, sowohl bei den betroffenen Personen als auch bei den datenverarbeitenden Unternehmen geführt. Gemäß einer Aussage des Landesbeauftragten für den Datenschutz und die Informationsfreiheit Baden-Württemberg, Stefan Brink, konnte die Quote der aktiven Umsetzung der datenschutzrechtlichen Vorschriften in den Betrieben von bisher einem Drittel auf zwei Drittel mit positivem Trend angehoben werden. Seitdem die DSGVO Gültigkeit erlangt hat, werden Umfragen zur praktischen Umsetzung der DS-GVO durchgeführt. Kaum ein Ergebnis einer dieser Umfragen besagt, dass die Umsetzung bei allen Betrieben nahezu abgeschlossen wäre. Der Digitalverband Bitkom hat eine repräsentative Befragung unter 500 Unternehmen in ganz Deutschland durchgeführt. Fast eineinhalb Jahre nach dem Geltungsbeginn der DS-GVO hatten zwar zwei Drittel der Befragten die DS-GVO größtenteils umgesetzt, bei lediglich 25 Prozent war die Umsetzung bereits zum Zeitpunkt der Umfrage vollständig abgeschlossen. Auch daran lässt sich erkennen, dass sich in den ersten zwei Jahren einige Herausforderungen in der betrieblichen Praxis ergeben haben. Zum einen kennen die betroffenen Personen ihre Rechte besser als zuvor und zum anderen haben hohe Bußgelder bei Nichteinhaltung der gesetzlichen Vorschriften eine abschreckende Wirkung. Bisher sind diese zwar meist von erheblichen Bußgeldern und einer Abmahnwelle verschont geblieben, dennoch ist ein konsequentes Vorgehen der Aufsichtsbehörden zu beobachten. An der Verdreifachung des Arbeitsvolumens und der Aufstockung der Datenschutzbereiche sowohl bei den Behörden als auch in den Unternehmen lässt sich die gestiegene Bedeutung dieses Bereichs deutlich erkennen. Die Verarbeitung von personenbezogenen Daten stellt für viele Unternehmen einen äußerst hohen wirtschaftlichen Wert dar. Sie spielen eine derart große Rolle, dass sie bereits als „Währung der Zukunft“ bezeichnet werden. Gerade in Zeiten von Big Data und vielen neuen technischen Möglichkeiten im Bereich der Verarbeitung personenbezogener Daten sollen durch die DS-GVO Verbraucherrechte und die Privatsphäre geschützt werden. Die rechtlichen Anforderungen stellen die Unternehmen vor komplexe Aufgaben. Dadurch entsteht eine neue Art der Zusammenarbeit zwischen den Unternehmen, ihren Kunden, Lieferanten und sämtlichen externen Geschäftspartnern.
Extended Reality (XR) durchläuft aktuell einen rasanten Entwicklungsprozess. Die Einsatzmöglichkeiten für die Wirtschaft sind vielfältig und die Bedeutung der neuartigen Technologie steigt kontinuierlich. Insbesondere der rapide Preisverfall der benötigten Hardware führt zu einer zunehmenden Markdurchdringung, wodurch sich XR-Systeme auf dem Massenmarkt etabliert haben.
Die Veröffentlichung richtet sich an Unternehmer, die sich einen Überblick über XR verschaffen möchten und abwägen, ob die Technologie in ihre Unternehmensprozesse eingebunden werden soll. Um die Entscheidung zu erleichtern, gibt die Publikation Auskunft über zentrale Aspekte wie Entwicklungsstand, Projektablauf und Einsatzmöglichkeiten. Aufgrund des enormen Potenzials der Technologien empfehlen die Autoren, dass Unternehmen frühzeitig Einsatzmöglichkeiten dieser Technologien evaluieren. Die Planung und Umsetzung setzen allerdings immer ein durchdachtes und systematisches Vorgehen voraus.
Im Rahmen dieser Arbeit wird die Fertigung der beiden vorderen Radkästen des Fahrzeugs einschließlich konstruktiver Auslegung und Berechnung aufgezeigt. Zu Beginn der Bachelorthesis ist bereits eine Vorauslegung der Radkasten-Konstruktion auf Basis der Strömungsoptimierung vorhanden, welche für die Auslegung und Fertigung dieser Arbeit herangezogen wird.
Über eine geeignete Konzeptfindung hinsichtlich den an die Radkästen gestellten Anforderungen und über die fertigungsgerechte Auslegung des auf Leichtbau getrimmten Bauteils wird demzufolge die eigentliche Fertigung mittels CFK-Prepreg erläutert.
Die Konzeptionsphase beinhaltet nach einer Wettbewerbsanalyse sowie dem Belehren über diverse Analogien die generelle Lösungsfindung des Konzepts über eine Nutzwertanalyse.
Im Bereich der Konstruktion wird die vorhandene Vorauslegung weiter optimiert und zusammen mit den benötigten Aussparungen sowie den Befestigungselementen für den Verbau beschrieben. Hinsichtlich Konstruktion wird zudem eine gewisse Bauteilfestigkeit vorausgesetzt, die über eine Modalanalyse abgesichert wird. Betreffend Befestigung werden 3D-Druck-Teile modelliert und eingesetzt. Zur Umsetzung der Befestigung an der Radnabe wird darüber hinaus die Radverschraubung so überarbeitet, dass eine simultane Befestigung des Radkastens und des Rades ermöglicht wird.
Für die Fertigung der Radkästen wird auf die CFK-Prepreg Technologie zurückgegriffen, für welche im Vorfeld diverse Versuchs- und Einstellparameter geklärt werden. Zu den Parametern zählen in erster Linie die angefahrenen Druck- und Temperaturwerte für die Aushärtung sowie ein präziser Aufbau der einzelnen Lagen für die Prepreg-Fertigung.
Konstruktiv besteht ein Radkasten aus zwei Hälften, die im Anschluss der Fertigung mittels geeigneter Verbindungsteile und über das Verfahren des Nasslaminierens zusammengefügt werden.
Den Abschluss der Bachelorthesis bildet das Einpflegen des vollständigen CAD-Modells sowie der Verbau der beiden Radkästen am Gesamtfahrzeug.