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Es wird eine Fallstudie vorgestellt, die die Visualisierung von Geschäftsdaten nach dem International Business Communication Standard IBCS (Hichert & Faisst 2016 / 2017) auf der cloudbasierten Plattform SAP Analytics Cloud umsetzt. Mit der Fallstudie soll die Frage beantwortet werden, ob IBCS im Rahmen einer Lehreinheit mit hohem praktischem Anteil mit SAP Analytics Cloud umgesetzt werden kann. Darüber hinaus soll der generelle Einsatz von SAP Analytics Cloud für die Lehre im Analytics-Umfeld evaluiert werden.
Vorgestellt wird ein Konzept zur biologischen Methanisierung von Wasserstoff direkt in Biogasreaktoren, mit dem durch Membranbegasung der Methangehalt des Biogases auf > 96 % erhöht werden kann. Essentiell zum Erreichen solch hoher Methanwerte sind die Einhaltung eines optimalen pH-Bereichs und die Vermeidung von H2-Akkumulation. Im Falle einer Limitierung der Methanbildungsrate durch den eigentlichen anaeroben Abbauprozess der Biomasse ist auch eine externe Zufuhr von CO2 zur weiteren Methanbildung denkbar. Das Verfahren soll weiter optimiert und in einem von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt geförderten Projekt in der Biogasanlage einer regionalen Käserei in der Praxis getestet werden. Die hier angestrebte Kombination aus dezentraler Abfallverwertung und Eigenenergieerzeugung eines lebensmittelverarbeitenden Betriebs unter Einbindung in ein intelligentes Erneuerbare Energien - Konzept soll einen zusätzlichen Mehrwert liefern.
Das Ziel der Arbeit ist es, die Wirkung von datenschutzbezogenen Gütesiegeln auf das Vertrauen, die Teilnahmebereitschaft und die freiwillige Datenbekanntgabe in Webbefragungen zu untersuchen. Hierbei soll der unternehmerische Nutzen im Kontext der deutschen Markt-, Medien- und Sozialforschung transparent gemacht werden. Da sich an diesem Markt überwiegend kleine und mittlere Forschungseinrichtungen befinden, werden die wirtschaftlichen Belange dieser Unternehmen besonders berücksichtigt. Insgesamt beschäftigt sich die Arbeit durch den besonderen Branchenbezug zur deutschen Markt-, Medien- und Sozialforschung mit einem neuartigen Forschungsfeld. Vor diesem Hintergrund werden die konzeptionellen und theoretischen Grundlagen, die zum Einsatz von Gütesiegeln im E-Commerce vorliegen, in einem neuen Licht betrachtet. Dabei liegt die Besonderheit der Arbeit darin, dass sie sich mit der freiwilligen Bekanntgabe von persönlichen Daten auf der Basis von intrinsisch motivierten Faktoren befasst.
Forschung im Fokus 2019
(2019)
Smart Cities und Big Data
(2019)
Brückenkurs Physik
(2019)
Dieses Lehrbuch fasst alle wesentlichen, für das Studium eines MINT-Faches relevanten Inhalte der Physik zusammen und hilft physikalisches Grundwissen aufzufrischen. Es unterstützt Studienanfänger dabei, die Routine in der konkreten Anwendung, die an der Hochschule vorausgesetzt wird, zu festigen. Dabei folgt die Stoffauswahl dem Mindestanforderungskatalog Physik, den ein Arbeitskreis aus Professoren der baden-württembergischen Hochschulen für angewandte Wissenschaften zusammengestellt hat.
High temperature components in internal combustion engines and exhaust systems must withstand severe mechanical and thermal cyclic loads throughout their lifetime. The combination of thermal transients and mechanical load cycling results in a complex evolution of damage, leading to thermomechanical fatigue (TMF) of the material. Analytical tools are increasingly employed by designers and engineers for component durability assessment well before any hardware testing. The DTMF model for TMF life prediction, which assumes that micro-crack growth is the dominant damage mechanism, is capable of providing reliable predictions for a wide range of high-temperature components and materials in internal combustion engines. Thus far, the DTMF model has employed a local approach where surface stresses, strains, and temperatures are used to compute damage for estimating the number of cycles for a small initial defect or micro-crack to reach a critical length. In the presence of significant gradients of stresses, strains, and temperatures, the use of surface field values could lead to very conservative estimates of TMF life when compared with reported lives from hardware testing. As an approximation of gradient effects, a non-local approach of the DTMF model is applied. This approach considers through-thickness fields where the micro-crack growth law is integrated through the thickness considering these variable fields. With the help of software tools, this method is automated and applied to components with complex geometries and fields. It is shown, for the TMF life prediction of a turbocharger housing, that the gradient correction using the non-local approach leads to more realistic life predictions and can distinguish between surface cracks that may arrest or propagate through the thickness and lead to component failure.
Cast aluminum alloys are frequently used as materials for cylinder head applications in internal combustion gasoline engines. These components must withstand severe cyclic mechanical and thermal loads throughout their lifetime. Reliable computational methods allow for accurate estimation of stresses, strains, and temperature fields and lead to more realistic Thermomechanical Fatigue (TMF) lifetime predictions. With accurate numerical methods, the components could be optimized via computer simulations and the number of required bench tests could be reduced significantly. These types of alloys are normally optimized for peak hardness from a quenched state that maximizes the strength of the material. However due to high temperature exposure, in service or under test conditions, the material would experience an over-ageing effect that leads to a significant reduction in the strength of the material. To numerically account for ageing effects, the Shercliff & Ashby ageing model is combined with a Chaboche-type viscoplasticity model available in the finite-element program ABAQUS by defining field variables. The constitutive model with ageing effects is correlated with uniaxial cyclic isothermal tests in the T6 state, the overaged state, as well as thermomechanical tests. On the other hand, the mechanism-based TMF damage model (DTMF) is calibrated for both T6 and over-aged state. Both the constitutive and the damage model are applied to a cylinder head component simulating several cycles on an engine dynamometer test. The effects of including ageing for both models are shown.
In users of a cochlear implant (CI) together with a contralateral hearing aid (HA), so-called bimodal listeners, differences in processing latencies between digital HA and CI up to 9 ms constantly superimpose interaural time differences. In the present study, the effect of this device delay mismatch on sound localization accuracy was investigated. For this purpose, localization accuracy in the frontal horizontal plane was measured with the original and minimized device delay mismatch. The reduction was achieved by delaying the CI stimulation according to the delay of the individually worn HA. For this, a portable, programmable, battery-powered delay line based on a ring buffer running on a microcontroller was designed and assembled. After an acclimatization period to the delayed CI stimulation of 1 hr, the nine bimodal study participants showed a highly significant improvement in localization accuracy of 11.6% compared with the everyday situation without the delay line (p < .01). Concluding, delaying CI stimulation to minimize the device delay mismatch seems to be a promising method to increase sound localization accuracy in bimodal listeners.
Mathematik 2 Beweisaufgaben
(2019)
Der zweite Band der Beweisaufgabensammlung richtet sich an angehende Ingenieure und Naturwissenschaftler, die die im Rahmen einer Mathematik 2-Vorlesung behandelten Formeln nicht nur anwenden, sondern selbst herleiten wollen. Bei der Zusammenstellung des Inhalts wurde großer Wert auf Vollständigkeit gelegt, weshalb sich die Beweise hinsichtlich Umfang und Schwierigkeitsgrad mitunter sehr deutlich voneinander unterscheiden. Um die Herleitung der auf Lern- und Klausur-Formelsammlung aufgeteilten mathematischen Gleichungen und Regeln zu erleichtern, wird eine Dreiteilung der Beweise in Aufgabe, Lösungshinweis und Lösung vorgenommen. Umfangreichere Herleitungen sind in Teilaufgaben zerlegt und anspruchsvollere Beweise durch Sternchen bzw. durch Sterne kenntlich gemacht.
In thermomechanisch hochbelasteten Bauteilen begrenzt das Wachstum von Ermüdungsrissen die Bauteillebensdauer. Es kommen Lebensdauermodelle und Finite-Elemente Simulationen zum Einsatz, um ein vorzeitiges Bauteilversagen zu verhindern. Hierbei werden im Allgemeinen deterministische Werkstoffeigenschaften unterstellt, sodass die Information über die im realen Werkstoff auftretenden Streuungen verloren geht, was eine Unsicherheit im Auslegungsprozess mit sich bringt. In der vorliegenden Ausarbeitung werden Methoden zur adäquaten Bestimmung der Werkstoffkennwerte und zur Beschreibung ihrer Streuung durch statistische Verteilungen entwickelt. Einen wesentlichen Aspekt der Arbeit stellt die Bestimmung von objektiven Werkstoffkennwerten dar, zu deren Zweck ein Robustheitskriterium eingeführt wird. Anhand zahlreicher Versuchsdatensätze der Nickelbasislegierung MARM247 und des niobstabilisierten austenitischen Stahls X6 CrNiNb 18-10 kann diese Methodik ausgearbeitet werden und führt auf ein probabilistisches Lebensdauermodell, dass die Abschätzung des Einfluusses von statistisch verteilten Werkstoffkennwerten auf die Ermüdungslebensdauer erlaubt. Als Ergebnis einer Monte-Carlo Simulation zeigt sich, dass im Vergleich von deterministischer zu probabilistischer Lebensdauerbewertung eine probabilistische Auswertung bei beiden untersuchten Werkstoffen zu einem um circa Faktor zwei größeren Streuband in der Lebensdauer führt. In einem Bauteilkonzept wird die anhand der Versuchsdaten erarbeitete Methodik erweitert, sodass eine Abschätzung des Ein usses von streuenden Werkstoffeigenschaften auf Bauteilebene durch Finite-Elemente Simulationen möglich wird. Es kommt das Two-Layer-Viscoplasticity Modell zum Einsatz. Um die Streuung seiner Werkstoffkennwerte ermitteln zu können, reicht die vorliegende Datenbasis nicht aus, sodass Annahmen zu den Werkstoffkennwerten getroffen werden müssen.
Synergieprognosen spielen bei der Begründung von Unternehmensübernahmen regelmäßig eine wichtige Rolle. Da diese Prognosen unsicher sind, bedürfen sie einer fundierten Beurteilung, was wiederum eine offene Diskussion innerhalb von Vorstand und Aufsichtsrat voraussetzt. Solche Diskussionen sind jedoch keine Selbstverständlichkeit, da Gruppen dazu neigen, problematische Entscheidungsaspekte nicht angemessen zu würdigen. Mit dem Tornado-Diagramm wird ein Instrument vorgestellt, das diesem Effekt entgegenwirkt und die Entscheider dazu motiviert, auch ungünstige Synergieprognosen zu diskutieren. Auf diese Weise kann die Übernahmeentscheidung auf eine bessere Informationsgrundlage gestellt werden.
Hot working tools are subjected to complex thermal and mechanical loads during service. Locally, the stresses can exceed the material’s yield strength in highly loaded areas. During production, this causes cyclic plastic deformation and thus thermomechanical fatigue, which can significantly shorten the lifetime of hot working tools. To sustain this high loads, the hot working tools are typically made of tempered martensitic hot work tool steels. While the annealing temperatures of the tool steels usually lie in the range of 400 to 600 °C, the steels may experience even higher temperatures during hot working, resulting in softening of the material due to changes in microstructure. Therefore, the temperature-dependent cyclic mechanical properties of the frequently used hot work tool steel 1.2367 (X38CrMoV5-3) after tempering are investigated in this work. To this end, hardness measurements are performed. Furthermore, the Institute of Forming Technology and Machines (IFUM) provides test results from cyclic tests at temperatures ranging from 20 °C (room temperature) to 650 °C. To describe the observed time- and temperature-dependent softening during tempering, a kinetic model for the evolution of the mean size of secondary carbides based on Ostwald ripening is developed. In addition, both mechanism-based and phenomenological relationships for the cyclic mechanical properties of the Ramberg- Osgood model depending on carbide size and temperature are proposed. The stress-strain hysteresis loops measured at different temperatures and after different heat treatments can be well described with the proposed kinetic and mechanical model. Furthermore, the model is suitable for integration in advanced mechanism-based lifetime models. However, since the Ramberg-Osgood model is not suitable for finite element implementation, a temperature-dependent incremental cyclic plasticity model is presented as well. Thus, softening due to particle coarsening can be applied in the finite element method (FEM). Therefore, a kinetic model is coupled with a cyclic plasticity model including kinematic hardening. The plasticity model is implemented via subroutines in the finite element program ABAQUS for implicit integration (subroutine called UMAT) and explicit integration (subroutine called VUMAT). The implemented model is used for the simulation of an exemplary hot working process to assess the effects of softening due to particle coarsening. It shows that the thermal softening at high temperatures, which occur over a long time at a mechanically highly loaded area, has a great influence. If this influence is not considered in tool design, an unexpected tool failure might occur bringing the production to a standstill.
China ist eine aufstrebende Volkswirtschaft. Das Wirtschaftswachstum im Land führt zu einer steigenden Kaufkraft und der digitale Fortschritt verändert die Kaufgewohnheiten und die komplette Customer Journey. Einheitliche Online Marketing-Ansätze sind dabei längst überholt. Die Konsumierenden erwarten eine persönliche Customer Experience mit Integration von neuesten Technologien, die ihren mobilen Lebensstil effizienter gestaltet.
Deutsche Unternehmen erkennen die Auswirkungen dieser Veränderungen und stehen vor der Herausforderung die neuen, anspruchsvollen Verbraucher/innen mit innovativen Online Marketing-Maßnahmen anzusprechen.
Für die eigene Studie wurden deutsche Unternehmen befragt, die bereits erfolgreiches Online Marketing in China betreiben. Anhand der Online-Befragung und Experten-/Expertinneninterviews sollen die wichtigsten Online Marketing-Instrumente, deren Plattformen, Ziele und Herausforderungen ermittelt werden.
Erweiterung der Ackermann-Formel für Mehrgrößensysteme um Freiheitsgrade zur Führungsentkopplung
(2019)
Der Beitrag zeigt bisher nicht genutzte Freiheitsgrade beim Entwurf eines linearen, zeitinvarianten Zustandsreglers für steuerbare Mehrgrößensysteme auf, wenn dieser auf der Basis der Ackermann´schen Formel durchgeführt wird. Darüber hinaus wird dargelegt, wie diese Freiheitsgrade zur Führungsentkopplung gezielt eingesetzt werden können. Damit dies gelingt, wird wie in der einschlägigen Literatur eine Transformation der Zustandsgleichungen in eine teilsystemorientierte Struktur vorgenommen. Jedoch werden modifizierte Transformationsbeziehungen verwendet, die die benötigten Freiheitsgrade hervorbringen. Der Beitrag konzentriert sich hierbei auf zeitdiskrete Systeme, wenngleich die geschilderte Vorgehensweise grundsätzlich auch bei zeitkontinuierlichen Systemen anwendbar ist. Angesichts der gewählten Methodik, die Regelungseigenwerte vorzugeben und die verbleibenden Freiheitsgrade zur Erfüllung weiterer Forderungen an den Regler heranzuziehen, ist das vorgestellte Verfahren eine unmittelbare Alternative zu anderen Polvorgabeverfahren wie z. B. zur Vollständigen Modalen Synthese. Im Fall einer nicht realisierbaren vollständigen Führungsentkopplung bietet die vorgestellte Methode die Möglichkeit einer Lösungsfindung, bei der die verbleibenden Verkopplungen im Sinne eines quadratischen Gütemaßes minimiert werden.
As part of the design education at Offenburg University, the teaching in technical documentation is continuously optimised. In this study, numerous mechanical engineering students, ages 19 to 29, are observed using the eye tracking technology and a video camera while performing various design exercises. The aim of the study is to enhance the students’ ability to read, understand and analyse complex engineering drawings. In one experiment, the students are asked to perform the “cube perspective test” after Stumpf and Fay to assess their ability for mental rotation as part of spatial visualization ability. Furthermore, the students are asked to prepare and give micro presentations on a topic related to their studies. Students have a maximum of 100 s time for these presentations. Thus, they can practise presenting important information in a short amount of time, show their rhetorical skills and demonstrate their acquisition of basic knowledge. During the presentation, the eye movement of a few selected students is recorded to analyse their information acquisition. In a further test, the students’ eye movements are analysed while reading an engineering drawing that consists of multiple views. All the spatial connections have to be included based on the different component views. Including these and their acquired knowledge, the students are asked to identify the correct representation of a component view. Furthermore the subjects are describing the function of an assembly, a parallel gripper and then they are to mentally disassemble the assembly to replace a damaged cylindrical pin. Simultaneously, they are filmed using a video camera to see which terms the students use for the individual technical terms. The evaluation of the eye movements shows that the increasing digitalisation of society and the use of electronic devices in everyday life lead to fast and only selective perceptual behaviour and that students feel insecure when dealing with technical drawings. The analysis of the videos shows a mostly non-technical and inaccurate manner of expression and a poor use of technical terms. The transferability of the achieved results to other technical tasks is part of further investigations.
In den hier vorliegenden Fallstudien wurden mehrere Studierende des Studiengangs Maschinenbau an der Hochschule Offenburg im Alter von 18 bis 28 Jahren bei der Lösungsfindung für Konstruktionsaufgaben mit der Eye-Tracking-Technologie und einer Videokamera beobachtet. Ziel der empirischen Untersuchung war es, die praktische Fähigkeit von Studierenden beim Lesen, Verstehen und Analysieren von technischen Darstellungen zu fördern. Die Auswertung der Augenbewegungen zeigt, dass die zunehmende Digitalisierung der Gesellschaft und der Umgang mit elektronischen Kleinstgeräten im Alltag zu einem punktuellen und flüchtigen Wahrnehmungsverhalten führen und dass sich die Studierenden im Umgang mit technischen Zeichnungen unsicher fühlen. Die Analyse der Videos zeigt eine meist nicht-technische und ungenaue Ausdrucksweise und eine schlechte Verwendung von Fachbegriffen.
Spinal cord stimulation (SCS) is the most commonly used technique of neurostimulation. It involves the stimulation of the spinal cord and is therefore used to treat chronic pain. The existing esophageal catheters are used for temperature monitoring during an electrophysiology study with ablation and transesophageal echocardiography. The aim of the study was to model the spine and new esophageal electrodes for the transesophageal electrical pacing of the spinal cord, and to integrate them in the Offenburg heart rhythm model for the static and dynamic simulation of transesophageal neurostimulation. The modeling and simulation were both performed with the electromagnetic and thermal simulation software CST (Computer Simulation Technology, Darmstadt). Two new esophageal catheters were modelled as well as a thoracic spine based on the dimensions of a human skeleton. The simulation of directed transesophageal neurostimulation is performed using the esophageal balloon catheter with an electric pacing potential of 5 V and a trapezoidal signal. A potential of 4.33 V can be measured directly at the electrode, 3.71 V in the myocardium at a depth of 2 mm, 2.68 V in the thoracic vertebra at a depth of 10 mm, 2.1 V in the thoracic vertebra at a depth of 50 mm and 2.09 V in the spinal cord at a depth of 70 mm. The relation between the voltage delivered to the electrodes and the voltage applied to the spinal cord is linear. Virtual heart rhythm and catheter models as well as the simulation of electrical pacing fields and electrical sensing fields allow the static and dynamic simulation of directed transesophageal electrical pacing of the spinal cord. The 3D simulation of the electrical sensing and pacing fields may be used to optimize transesophageal neurostimulation.
The visualization of heart rhythm disturbance and atrial fibrillation therapy allow the optimization of new cardiac catheter ablations. With the simulation software CST (Computer Simulation Technology, Darmstadt) electromagnetic and thermal simulations can be carried out to analyze and optimize different heart rhythm disturbance and cardiac catheters for pulmonary vein isolation. Another form of visualization is provided by haptic, three-dimensional print models. These models can be produced using an additive manufacturing method, such as a 3D printer. The aim of the study was to produce a 3D print of the Offenburg heart rhythm model with a representation of an atrial fibrillation ablation procedure to improve the visualization of simulation of cardiac catheter ablation.
The basis of 3D printing was the Offenburg heart rhythm model and the associated simulation of cryoablation of the pulmonary vein. The thermal simulation shows the pulmonary vein isolation of the left inferior pulmonary vein with the cryoballoon catheter Arctic Front AdvanceTM from Medtronic. After running through the simulation, the thermal propagation during the procedure was shown in the form of different colors. The three-dimensional print models were constructed on the base of the described simulation in a CAD program. Four different 3D printers are available for this purpose in a rapid prototyping laboratory at the University of Applied Science Offenburg. Two different printing processes were used: 1. a binder jetting printer with polymer gypsum and 2. a multi-material printer with photopolymer. A final print model with additional representation of the esophagus and internal esophagus catheter was also prepared for printing.
With the help of the thermal simulation results and the subsequent evaluation, it was possible to make a conclusion about the propagation of the cold emanating from the catheter in the myocardium and the surrounding tissue. It could be measured that already 3 mm from the balloon surface into the myocardium the temperature drops to 25 °C. The simulation model was printed using two 3D printing methods. Both methods as well as the different printing materials offer different advantages and disadvantages. While the first model made of polymer gypsum can be produced quickly and cheaply, the second model made of photopolymer takes five times longer and was twice as expensive. On the other hand, the second model offers significantly better properties and was more durable overall. All relevant parts, especially the balloon catheter and the conduction, are realistically represented. Only the thermal propagation in the form of different colors is not shown on this model.
Three-dimensional heart rhythm models as well as virtual simulations allow a very good visualization of complex cardiac rhythm therapy and atrial fibrillation treatment methods. The printed models can be used for optimization and demonstration of cryoballoon catheter ablation in patients with atrial fibrillation.
Die Vorlesung Physik ist ein grundlegender Baustein der meisten Ingenieursstudiengänge und stellt für viele Studienanfänger eine Hürde zum Studienstart da. Die Vorkenntnisse der Studienanfänger sind zunehmend heterogen und der sichere Umgang mit physikalischen Konzepten erfordert mehr oder wenig Übung, um diese zu festigen oder auch erstmals einzuführen. Um dieses Üben zu ermöglichen, wurde für die Vorlesung "Physik 1" in den Studiengängen Maschinenbau, Werkstofftechnik, Mechatronik, Biomechanik, Biotechnologie und Umwelt- und Verfahrenstechnik der Hochschule Offenburg ein E-Tutorium erarbeitet, das die Übungsaufgaben in Form von 10 Online-Selbsttest mit jeweils vier Übungsaufgaben anbietet. Die Selbsttests beinhalten dabei typische Aufgabenstellungen, deren Zahlenwerte (Masse, Geschwindigkeit usw.) bei jedem Aufruf der Aufgabe variieren. Dadurch lassen sich die Selbsttests zum selbständigen Üben nutzen. Ein reines Abschreiben einer Musterlösung ist durch die veränderlichen Zahlenwerte darüber hinaus unmöglich. Wir beschreiben eine Methode zur effizienten Erzeugung der Moodle-basierten Selbsttests mit Hilfe der Software R/exams und berichten über die Erfahrungen beim ersten Einsatz.
Die Studienanfänger in den technischen Studiengängen der Hochschulen für angewandte Wissenschaften haben nicht nur in Mathematik sondern auch in Physik sehr unterschiedliche Vorkenntnisse. Obwohl diese Fächer für das grundlegende Verständnis technischer Vorgänge von großer Bedeutung sind, kann die Ausbildung in diesen Bereichen angesichts der begrenzten dafür im Verlauf des Studiums zur Verfügung stehenden Zeitfenster nicht bei Null anfangen. Für Mathematik wurde daher von der Arbeitsgruppe cosh ein Mindestanforderungskatalog zusammengestellt und 2014 veröffentlicht. Er beschreibt Kenntnisse und Fertigkeiten, die Studienanfänger zur erfolgreichen Aufnahme eines WiMINT-Studiums (Wirtschaft, Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft, Technik) an einer Hochschule benötigen. Inzwischen hat sich nun eine Arbeitsgruppe von Physikerinnen und Physikern an Hochschulen in Baden-Württemberg gebildet, deren Ziel es ist, einen analogen Mindestanforderungskatalog für den Bereich Physik zu erstellen. Hier wird der aktuell erreichte Stand der Arbeiten vorgestellt.
Im Beitrag wird für lineare, zeitinvariante, zeitdiskrete und stabile Regelstrecken beschrieben, wie zwei bekannte Zustandsraumverfahren zur Windup-Vermeidung so miteinander kombiniert werden können, dass dadurch für sämtliche PI-Zustandsregler Strecken- und Regler-Windup verhindert wird, sofern diese Regler im unbegrenzten Fall stabil sind. Zurückgegriffen wird hierbei auf das „Additional Dynamic Element“ (ADE) von Hippe zur Vermeidung von Strecken-Windup [Hippe, P.: Windup in control – Its effects and their prevention, 2006; at – Automatisierungstechnik, 2007], dessen Übertragung auf zeitdiskrete Systeme im Beitrag kurz skizziert wird, sowie auf das Verfahren der Führungsgrößenkorrektur [Nuß, U.: at – Automatisierungstechnik, 2017] zur Vermeidung von Regler-Windup. Das vorgestellte Kombinationsverfahren setzt für die jeweilige Regelstrecke lediglich die Einbeziehung eines bereits existierenden P-Zustandsreglers voraus, der Strecken-Windup vermeidet. Die Bereitstellung eines möglichst einfachen und dennoch nicht allzu einschränkenden Kriteriums zur Überprüfung, ob ein P-Zustandsregler diese Eigenschaft besitzt, ist ebenfalls ein Anliegen des Beitrags. Diesbezüglich wird auf der Basis einer geeigneten Ljapunow-Funktion ein hinreichendes Kriterium angegeben, das umfassender ist als das in [Nuß, U.: at – Automatisierungstechnik, 2017] verwendete. Ein Beispiel aus der elektrischen Antriebstechnik demonstriert die Leistungsfähigkeit der vorgestellten Methode.
Elektrische Antriebe sind ein innovationstreibender Kernbestandteil vieler industrieller Anlagen und Einrichtungen. Damit sie diese herausragende Rolle mit den daran geknüpften Erwartungen erfüllen können, ist neben optimierten Elektromotoren und sie speisenden, schnell schaltenden Stromrichterstellgliedern auch eine hochdynamische Regelung erforderlich. Diesem Umstand wird mit der angebotenen Veranstaltung in Form einer detaillierten Einführung in die Thematik der Regelung elektrischer Antriebe Rechnung getragen.
Die vorliegende Bachelorthesis mit dem Titel "Künstliche Intelligenz im Personalmanagement" beschäftigt sich mit den Potenzialen der Künstlichen Intelligenz und deren Einsatz im Personalmanagement. Die Basis der Thesis bildet die Vermittlung der Grundlagen, sowohl für die Instrumente des Personalmanagements, als auch für die der Künstlichen Intelligenz und fußt auf einer intensiven Literatur- und Internetrecherche. Das Ziel war die Herausarbeitung möglicher Einsatzszenarien KI-basierter Systeme in den Kernbereichen der klassischen Personalarbeit – Personalwerbung, Personalauswahl und Personalentwicklung. Dabei wurden auch ethische Bedenken betrachtet und sowohl Herausforderungen als auch Chancen aufgezeigt.
Das Ergebnis dieser Arbeit zeigt unter anderem konkrete Anwendungsfälle und bereits entwickelte, intelligente Verfahren, welche die Arbeit moderner Personaler zumindest erleichtern sollen. Es wird eine positive Haltung gegenüber Künstlicher Intelligenz vertreten, wobei der aktuelle Stand der KI-Forschung eher auf eine assistierende Funktion hindeutet, als auf eine ersetzende. Der Personaler wird weiterhin gebraucht werden, wenn auch mit veränderten Anforderungen, die digitaler und agiler sind als in der Vergangenheit.
Grundlagen der Organisation
(2019)
Eine betriebswirtschaftliche Theorie der Organisationsgestaltung hat Strukturmodelle zu entwickeln, die als Grundlage für Organisationsentscheidungen des Managements geeignet sind. Es geht dabei um die Bewältigung der elementaren Anforderungen, die bei interpersoneller Arbeitsteilung zwangsläufig durch die Trennung zusammenhängender Aufgabenkomplexe und die Einbeziehung einer Mehrzahl von Personen mit jeweils individuellen Zielen entstehen. Bei der Verfolgung dieses Anliegens orientiert sich auch die Neuauflage der "Grundlagen der Organisation" unverändert am bewährten entscheidungstheoretischen Konzept der Organisationsgestaltung, das einen fundierten anwendungsbezogen Zugang zum Verständnis und zur Lösung komplexer Organisationsprobleme eröffnet.
The development of secure software systems is of ever-increasing importance. While software companies often invest large amounts of resources into the upkeeping and general security properties of large-scale applications when in production, they appear to neglect utilizing threat modeling in the earlier stages of the software development lifecycle. When applied during the design phase of development, and continuously throughout development iterations, threat modeling can help to establish a "Secure by Design" approach. This approach allows issues relating to IT security to be found early during development, reducing the need for later improvement – and thus saving resources in the long term. In this paper the current state of threat modeling is investigated. This investigation drove the derivation of requirements for the development of a new threat modelling framework and tool, called OVVL. OVVL utilizes concepts of established threat modeling methodologies, as well as functionality not available in existing solutions.
Blockchain frameworks enable the immutable storage of data. A still open practical question is the so called "oracle" problem, i.e. the way how real world data is actually transferred into and out of a blockchain while preserving its integrity. We present a case study that demonstrates how to use an existing industrial strength secure element for cryptographic software protection (Wibu CmDongle / the "dongle") to function as such a hardware-based oracle for the Hyperledger blockchain framework. Our scenario is that of a dentist having leased a 3D printer. This printer is initially supplied with an amount of x printing units. With each print action the local unit counter on the attached dongle is decreased and in parallel a unit counter is maintained in the Hyperledger-based blockchain. Once a threshold is met, the printer will stop working (by means of the cryptographically protected invocation of the local print method). The blockchain is configured in such a way that chaincode is executed to increase the units again automatically (and essentially trigger any payment processes). Once this has happened, the new unit counter value will be passed from the blockchain to the local dongle and thus allow for further execution of print jobs.
Protecting software from illegal access, intentional modification or reverse engineering is an inherently difficult practical problem involving code obfuscation techniques and real-time cryptographic protection of code. In traditional systems a secure element (the "dongle") is used to protect software. However, this approach suffers from several technical and economical drawbacks such as the dongle being lost or broken.
We present a system that provides such dongles as a cloud service, and more importantly, provides the required cryptographic material to control access to software functionality in real-time.
This system is developed as part of an ongoing nationally funded research project and is now entering a first trial stage with stakeholders from different industrial sectors.
Many sectors, like finance, medicine, manufacturing, and education, use blockchain applications to profit from the unique bundle of characteristics of this technology. Blockchain technology (BT) promises benefits in trustability, collaboration, organization, identification, credibility, and transparency. In this paper, we conduct an analysis in which we show how open science can benefit from this technology and its properties. For this, we determined the requirements of an open science ecosystem and compared them with the characteristics of BT to prove that the technology suits as an infrastructure. We also review literature and promising blockchain-based projects for open science to describe the current research situation. To this end, we examine the projects in particular for their relevance and contribution to open science and categorize them afterwards according to their primary purpose. Several of them already provide functionalities that can have a positive impact on current research workflows. So, BT offers promising possibilities for its use in science, but why is it then not used on a large-scale in that area? To answer this question, we point out various shortcomings, challenges, unanswered questions, and research potentials that we found in the literature and identified during our analysis. These topics shall serve as starting points for future research to foster the BT for open science and beyond, especially in the long-term.
Bei der Auslegung von geschraubten Stirnplattenstößen mit elastomerer Trennschicht dürfen gemäß Eurocode 3 lediglich die Flansche für eine Übertragung der Schnittgrößen berücksichtigt werden. Unsere Untersuchungen zeigen, dass auch die Stege für eine Bemessung herangezogen werden sollten. Sie tragen zu einer gleichmäßigeren Spannungsverteilung im Elastomerlager bei und erlauben somit höhere Belastungen bei gleichbleibenden Abmessungen.
Basis der FE-Analysen sind ein- und zweiachsige Zug- und Druckversuche, die das komplexe Materialverhalten der elastomeren Trennschicht erfassen. Die Übereinstimmung von Messung und Simulation ist sehr gut, was insbesondere auf das verwendete Materialgesetz zurückzuführen ist: ein nicht-linear viskoelastischer Ansatz in Kombination mit dem hyperelastischen Marlow-Modell.
Es hat sich herausgestellt, dass der Reibungskoeffizient und die Querkontraktionszahl des Elastomerlagers maßgeblich das Tragverhalten der geschraubten Stirnplattenstöße beeinflussen.
Windows Registry Forensik - Analyse von Shellbags im Rahmen digitalforensischer Untersuchungen
(2019)
Digitalforensische Untersuchungen sind heute ebenso wichtig wie herkömmliche forensische Untersuchungen. Neben leicht sichtbaren Spuren wie Internethistorie oder Suchmaschinenanfragen befinden sich auch in der Windows Registry verwertbare Spuren. Zu diesen Spuren zählen auch die Shellbags. Sie werden vom System genutzt, um Ordnereinstellungen zu speichern.
Diese Arbeit beleuchtet neben den Grundlagen digitaler Forensik und der Windows Registry diese Shellbags. Es wird untersucht, welche Aktionen am System unter Windows 7 und Windows 10 Shellbags erzeugen oder diese verändert. Um dieses Ziel zu erreichen, wird ein Katalog an Experimenten durchgeführt. Dieser beinhaltet unterschiedliche Aktionen am System, vom Erstellen bis zum Löschen eines Ordners. Dabei wird der Zustand der Shellbags in Registry-Abbildern vor und nach der Aktion verglichen und somit untersucht, welche Veränderungen zu erkennen sind. Die Ergebnisse werden dokumentiert und interpretiert. Somit wird eine Übersicht über die Auswirkungen dieser Aktionen auf die Shellbags erstellt, an dem sich orientiert werden kann.
Abschließend wird in einer prototypischen Implementierung ein eigenes Tool in Python entwickelt, das Shellbags aus der Registry auslesen und ausgeben kann.
A car is only useful, when it runs properly – but keeping a car it running is getting more and more complex. Car service providers need a deep knowledge about technical details of the different car models. On the other hand car producers try to keep this information in their ownership. Digital data collection takes place every second on the car´s product life cycle and is stored on the car producers´ servers. The contribution of this paper is three-fold: we will provide an overview of the current concepts of intelligent order assistant technologies (I). This corpus is used to come to a more precise description of the specific service performance aspects (II). Finally, a representative empirical study with German motor mechanics will help to evaluate the wishes and needs regarding an intelligent order assistant in the garage (III).
Hatte Maria einen Jodmangel?
(2019)
Auch wenn sie im Internet-Zeitalter zu einer Normalität werden, bleiben Ferndiagnosen unter Medizinern umstritten. Erst recht vorsichtig sollte man sein, wenn es sich bei dem Patienten um die leibliche Mutter Gottes handelt. Doch wenn man in diesem Gemälde eine authentische Dokumentation sieht, ist der Befund eindeutig: Maria hatte zum Zeitpunkt der Geburt ihres berühmten Sohns auffällig lange und schlanke Finger sowie eine Struma des Grads II bis III.
Der niedersächsische Landtag entscheidet bei der Diskussion und Abstimmung über die drei genannten Anträge über mehr als nur die Verteilung der Investitionsmittel aus dem „Digitalpakt Schule“. Es geht um grundsätzliche Fragen: Wer bestimmt über Lehrinhalte an staatlichen Schulen und über eingesetzte (Medien-)Technik? Bleibt die Bildungspolitik des Landes dem Anspruch und Recht der Schülerinnen und Schüler nach individueller Bildung und Persönlichkeitsentwicklung verpflichtet, wie es in der Landesverfassung (§1(4)) und im Niedersächsischen Schulgesetz (§2 Bildungsauftrag, NschG) steht? Vermitteln öffentliche Schulen weiterhin eine fundierte Allgemeinbildung als Grundlage sozialer Teilhabe in demokratischen Gemeinschaften? Oder setzen sich Wirtschaftsverbände und IT-Lobbyisten durch, die für mehr und den immer früheren Einsatz von digitalen Endgeräten in Bildungseinrichtungen eintreten? Die „Programmieren bereits in der KiTa“ fordern und Schulen mit „leistungsstarken WLAN ausleuchten“ wollen (CDU/SPD-An-trag), ohne über Strahlung auch nur nachzudenken? Werden Schulen qua Landtagsbeschluss zu Ausbildungsstätten und Berufsvorbereitung (Münch, 2018, 177) – oder nicht?
Dabei ist wissenschaftlich belegt, dass die Qualität von Schule und Unterricht gerade nicht an Medientechnik gekoppelt ist. Entscheidend sind immer qualifizierte Lehrpersönlichkeiten, ein gut strukturierter, altersgerechter Unterricht und der soziale Umgang miteinander. (Studien von Hattie, Telekom, OECD u.a.) Lehren und Lernen sind individuelle und soziale Prozesse, keine technisch steuerbaren Abläufe. Unberücksichtigt bleiben inden Anträgen sowohl die historischen Belege des Scheiterns von Medientechnik (Pias) wie bereits gegenläufige Entwicklungen aus den USA. Kinder in (teuren) Privatschulenwerden wieder von realen Lehrerinnen und Lehrern unterrichtet und genießen den „Luxus menschlicher Interaktion“. Bildschirme sind dort aus den Schulen verbannt, während Kinder an öffentlichen Schulen an Tablets ohne LehrerInnen lernen müssen (Bowles, 2018).
Der niedersächsische Landtag entscheidet bei diesen Anträgen also darüber, ob bereits gescheiterte IT-Konzepte aus den USA wiederholt werden oder ob eine Diskussionüber sinnvolle und pädagogisch fundierte Medienkonzepte für Schulen eröffnet wird, die nicht auf Digitaltechnik verkürzt werden darf. Wer also bestimmt über Lehrinhalte und Medientechnik an Schulen? Die IT-Wirtschaft und Vertreter der Daten-Ökonomie, die Lehrangebote digitalisieren und privatisieren wollen? Oder entscheiden Volksvertreter, nach pädagogischer Expertise, die den Schülerinnen und Schülern verpflichtet sind?
Scheuklappen statt Weitblick
(2019)
Der bildungsferne Campus
(2019)
Social robots not only work with humans in collaborative workspaces – we meet them in shopping malls and even more personal settings like health and care. Does this imply they should become more human, able to interpret and adequately respond to human emotions? Do we want them to help elderly persons? Do we want them to support us when we are old ourselves? Do we want them to just clean and keep things orderly – or would we accept them helping us to go to the toilet, or even feed us if we suffer from Parkinson’s disease?
The answers to these questions differ from person to person. They depend on cultural background, personal experiences – but probably most of all on the robot in question. This book covers the phenomenon of social robots from the historic roots to today’s best practices and future perspectives. To achieve this, we used a hands-on, interdisciplinary approach, incorporating findings from computer scientists, engineers, designers, psychologists, doctors, nurses, historians and many more. The book also covers a vast spectrum of applications, from collaborative industrial work over education to sales. Especially for developments with a high societal impact like robots in health and care settings, the authors discuss not only technology, design and usage but also ethical aspects.
Thus this book creates both a compendium and a guideline, helping to navigate the design space for future developments in social robotics.
Robots and automata are key elements of every vision and forecast of life in the near and distant future. However, robots and automata also have a long history, which reaches back into antiquity. Today most historians think that one of the key roles of robots and automata was to amaze or even terrify the audience: They were designed to express something mythical, magical, and not explainable. Moreover, the visions of robots and their envisioned fields of application reflect the different societies. Therefore, this short history of robotics and (especially) anthropomorphic automata aims to give an overview of several historical periods and their perspective on the topic. In a second step, this work aims to encourage readers to reflect on the recent discussion about fields of application as well as the role of robotics today and in the future.
New employees are supposed to quickly understand their tasks, internal processes and familiarize with colleagues. This process is called “onboarding” and is still mainly realized by organizational methods from human resource management, such as introductory events or special employee sessions. Software tools and especially mobile applications are an innovative means to support provide onboarding processes in a modern, even remote, way. In this paper we analyze how the use of gamification can enhance onboarding processes. Firstly, we describe a mobile onboarding application specifically developed for the young, technically literate generations Y and Z, who are just about to start their career. Secondly, we report on a study with 98 students and young employees. We found that participants enjoyed the gamified application. They especially appreciated the feature “Team Bingo” which facilitates social integration and teambuilding. Based on the OCEAN personality model (“Big Five”), the personality traits agreeableness and openness revealed significant correlations with a preference for the gamified onboarding application.
Top-level staff prefers to live in urban areas with perfect social infrastructure. This is a common problem for excellent companies (“hidden champions”) in rural areas: even if they can provide the services qualified applicants appreciate for daily living, they fail to attract them because important facts are not presented sufficiently in social media or on the corporate website. This is especially true for applicants with families. The contribution of this paper is four-fold: we provide an overview of the current state of online recruiting activities of hidden champions (1). Based on this corpus, we describe the applicant service gap for company information in rural communes (2). A study on user experience (UX) identifies the applicants’ wishes and needs, focusing on a family-oriented information system on living conditions in rural areas (3). Finally, we present the results of an online survey on the value of such information systems with more than 200 participants (4).
What emotional effects does gamification have on users who work or learn with repetitive tasks? In this work, we use biosignals to analyze these affective effects of gamification. After a brief discussion of related work, we describe the implementation of an assistive system augmenting work by projecting elements for guidance and gamification. We also show how this system can be extended to analyse users' emotions. In a user study, we analyse both biosignals (facial expressions and electrodermal activity), and regular performance measures (error rate and task completion time).
For the performance measures, the results confirm known effects like increased speed and slightly increased error rate. In addition, the analysis of the biosignals provides strong evidence for two major affective effects: the gamification of work and learning tasks incites highly significantly more positive emotions and increases emotionality altogether. The results add to the design of assistive systems, which are aware of the physical as well as the affective context.
Soziale Roboter unterscheiden sich von Servicerobotern, da sie auch komplexere Interaktionen und Kommunikation beherrschen. Einige können Emotionen simulieren oder sogar erkennen. Einsatzbereiche gibt es viele: vom Haushalt über die Pflege bis in den medizinischen Bereich. Wo liegen die Grenzen der aktuellen Systeme? Wie müssen soziale Roboter aussehen und interagieren, um als nützliche Helfer statt als Konkurrenten wahrgenommen zu werden? Dieser Artikel gibt einen kurzen Überblick bestehender sozialer Roboter. Er beleuchtet deren Akzeptanz im wichtigen Bereich Gesundheit und Pflege anhand der Ergebnisse einer Expertenstudie und gibt eine zeitliche Perspektive zur weiteren Entwicklung.
A novel Bluetooth Low Energy advertising scan algorithm is presented for hybrid radios that are additionally capable to measure energy on Bluetooth channels, e.g. as they would need to be compliant with IEEE 802.15.4. Scanners applying this algorithm can achieve a low latency whilst consuming only a fraction of the power that existing mechanisms can achieve at a similar latency. Furthermore, the power consumption can scale with the incoming network traffic and in contrast to the existing mechanisms, scanners can operate without any frame loss given ideal network conditions. The algorithm does not require any changes to advertisers, hence, stays compatible with existing devices. Performance evaluated via simulation and experiments on real hardware shows a 37 percent lower power consumption compared to the best existing scan setting while even achieving a slightly lower latency which proves that this algorithm can be used to improve the quality of service of connection-less Bluetooth communication or reduce the connection establishment time of connection-oriented communication.
Avoiding collisions between a robot arm and any obstacle in its path is essential to human-robot collaboration. Multiple systems are available that can detect obstacles in the robot's way prior and subsequent to a collision. The systems work well in different areas surrounding the robot. One area that is difficult to handle is the area that is hidden by the robot arm. This paper focuses on pick and place maneuvers, especially on obstacle detection in between the robot arm and the table that robot is located on. It introduces the use of single pixel time-of-flight sensors to detect obstacles directly from the robot arm. The proposed approach reduces the complexity of the problem by locking axes of the robot that are not needed for the pick and place movement. The comparison of simulated results and laboratory measurements show concordance.