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40 Jahre Neuland des Denkens
(2020)
Vor 40 Jahren erschien Frederic Vesters Hauptwerk „Neuland des Denkens“. Der Beitrag beleuchtet die wesentlichen Themen dieses programmatischen Buches im Hinblick auf Vesters Biokybernetik und deren Anwendung auf zahlreiche aktuelle Fragen in der Nachhaltigkeits-Debatte, z.B. Klimawandel-Problematik und Energiewende.
Die Projektaufgabe bestand darin, den aktuellen Laborversuch zu modernisieren, indem die Kommunikation zwischen dem Versuchsaufbau und Laborrechner nicht wie bisher über Wandlerkarten stattfindet, sondern über EtherCAT und TwinCAT 3.
Die Installation von TwinCAT 3 mit den zugehörigen Erweiterungen und erforderlichen Programmen stellt sich als sehr umfangreich und schwierig dar, was die Installationsanleitungen zeigen. Außerdem gab es sehr viele Fehlerquellen, die nicht auf Anhieb ersichtlich waren, wie das Aktualisieren der aktuellen MATLAB Version. Ist die Installation abgeschlossen kann die Kommunikation zwischen MATLAB und TwinCAT relativ einfach umgesetzt werden.
In der Projektarbeit wurde anfangs dann die Kommunikation mit mehreren Tests überprüft und Optimierungen vorgenommen. So wurde zum Beispiel die Wegbegrenzung angepasst. Schwierigkeiten zeigten sich bei der Bedienung über MATLAB oder beim Abstürzen von MATLAB, da beim Stoppen oder Abstürzen von MATLAB, der zuletzt gesendete Wert immer noch an TwinCAT 3 anliegt und somit der Aktor weiter verfahren würde. Diese sehr gefährliche Situation wäre ein gravierender Nachteil, gegenüber der alten Kommunikation mit einer Wandlerkarte. Um einen sicheren Stopp zu garantieren, wird über ein neues TcCOM Objekt der Matlab-Status mit einem Togglebit überprüft, ändert sich der Wert des Bits nicht mehr, stoppt die Anlage sicher.
Um einen Vergleich mit dem bisherigen Masterversuch erhalten zu können, wurde die Strecke mit der neuen Kommunikation untersucht und ein passender Regler dafür auszulegt.
Die Auswertung der Impulsantwort sowie der „Spectrum-Analyse“ zeigten beim Vergleich mit den Schnittstellen gleiche Ergebnisse, somit sind die Versuche bei dem Laborversuch ohne Einschränkungen durchführbar. Die Auslegung des Reglers zeigte entgegen den Prognosen der Beckhoff-Experten sehr gute Ergebnisse und die Kommunikation über die Schnittstelle zeigte keine Probleme.
Einschränkungen zeigten sich jedoch bei der einzustellenden Abtastzeit, da eine Abtastzeit unter 2ms nicht möglich ist. Zwar kann man eine geringere Abtastzeit einstellen, jedoch zeigt sich bei der Auswertung, dass die Schnittstelle mit Abtastzeiten unter 2ms Probleme aufweist. Die Rechendauer wird deutlich größer und die größere Anzahl an Messpunkte kann nicht richtig verarbeitet werden. Ein Regler kann damit nicht implementiert werden.
Die Projektarbeit konnte somit erfolgreich angeschlossen werden und bis auf die aufwendige Installation sind die Erweiterungen von Beckhoff sehr zuverlässig und gut zu bedienen. Die ersten Voruntersuchen waren positiv, somit kann auch an weiteren Laborrechnern eine Umstellung der Schnittstelle in Betracht gezogen werden.
In diesem Beitrag wird eine Methode des maschinellen Lernens entwickelt, die die Schlafstadienerkennung untersucht. Übliche Methoden der Schlafanalyse basieren auf der Polysomnographie (PSG). Der präsentierte Ansatz basiert auf Signalen, die ausschließlich nicht-invasiv in einer häuslichen Umgebung gemessen werden können. Bewegungs-, Herzschlags- und Atmungssignale können vergleichsweise leicht erfasst werden aber die Erkennung der Schlafstadien ist dadurch erschwert. Die Signale werden als Zeitreihenfolge strukturiert und in Epochen überführt. Die Leistungsfähigkeit von maschinellem Lernen wird der Polysomnographie gegenübergestellt und bewertet.
Im vorliegenden Beitrag wird der Einfluss der Modellierung des Kellergeschosses auf die Querkraft und die Verformungen von im Kellergeschoss eingespannten Stahlbeton‐Aussteifungswänden untersucht. Der Querkraftverlauf der Wand und die Verschiebung am Kopf der Wand werden mit den entsprechenden, am vereinfachten Kragwandmodell ermittelten Werten verglichen, bei dem die Wand auf Höhe der Kellerdecke voll eingespannt ist und die Weiterleitung der Schnittkräfte im Kellergeschoss nicht näher betrachtet wird. Für die Berücksichtigung des Kellergeschosses wird zunächst eine gelenkige Festhaltung durch die Kellerdecke und die Bodenplatte betrachtet, wodurch sich eine unrealistisch große Wandquerkraft im Kellergeschoss ergibt. Danach wird ein verfeinertes Modell mit Teileinspannung in der Bodenplatte und nachgiebiger Halterung durch die Kellerdecke untersucht. Es werden Empfehlungswerte für die Federkonstante der Drehfeder auf Höhe der Bodenplatte und der horizontalen Translationsfeder auf Höhe der Kellerdecke angegeben, die in der Praxis Anwendung finden können. Es wird besonders der Frage nachgegangen, welche Einflüsse die Berücksichtigung des Kellergeschosses bei der Erdbebenbemessung der Aussteifungswände hat. Dabei wird einerseits die Systemsteifigkeit, von der die Erdbebenersatzlasten abhängen, und andererseits die mögliche Verschiebungsduktilität, von der der mögliche Verhaltensbeiwert q abhängt, betrachtet.
Dieses besondere Lehrbuch führt in die Berechnung von Verbrennungsmotoren ein, geht dabei von aktuellen Fragestellungen z. B. zur Fahrzeugdynamik oder Motorthermodynamik aus und stellt bei der Lösung die notwendige Theorie mit bereit. Damit auch Quereinsteiger erfolgreich sind, ist in einem Verzeichnis aufgeführt, welche theoretischen Kenntnisse man für die Lösung der jeweiligen Aufgabe benötigt und in welchem Abschnitt des Buches diese hergeleitet werden. Alle Berechnungen werden in Excel durchgeführt.
In der vorliegenden Auflage wurden aktuelle Beispiele zur Motoreffizienz, zum Motorkennfeld, zur Lastpunktanhebung, zum Fahrzyklus WLTC und zu realen Fahrzyklen (RDE) ergänzt.
Der Inhalt:
- Fahrwiderstand und Motorleistung
- Kraftstoffe und Stöchiometrie
- Motorleistung und Mitteldruck
- Motorthermodynamik
- Motormechanik
- Fahrzeugdynamik
- Hybrid- und Elektrofahrzeuge
- Aufladung von Verbrennungsmotoren
Die Zielgruppen:
Studierende des Maschinenbaus und der Kfz-Technik an Hochschulen in Bachelor- und Masterstudiengängen; Motoreningenieure, die sich mit verbrennungsmotorischen Fragestellungen beschäftigen; Absolventen von Weiterbildungskursen auf Meisterniveau
Der Autor Dr.-Ing. Klaus Schreiner ist Professor an der HTWG Konstanz und Leiter des Labors für Verbrennungsmotoren in der Fakultät Maschinenbau. Er war viele Jahre lang Didaktikbeauftragter seiner Hochschule. Im Jahr 2008 erhielt er den Lehrpreis des Landes Baden-Württemberg.
Compliance Governance
(2020)
Für die Funktionsfähigkeit und Wirksamkeit eines Compliance-Management-Systems (CMS) – und damit verbunden, einer guten und verantwortungsvollen Corporate Governance – ist die Compliance Governance von fundamentaler Bedeutung. Damit sind passende Compliance-Strukturen und eine positive Compliance-Kultur gemeint, die in den Mittelpunkt der Aufmerksamkeit rücken. Im vorliegenden Beitrag wird dieser Themenkomplex aus unterschiedlichen Perspektiven beleuchtet. Zunächst nimmt Stephan Grüninger eine Begriffsbestimmung zur „Compliance Governance“ vor (1.3.1), um darauf aufbauend die wesentlichen Erfolgsprinzipien wirksamer Compliance-Struktur und -Kultur aus betriebswirtschaftlicher und organisationstheoretischer Perspektive herauszuarbeiten (1.3.2). Der Kontrolle und Aufsicht im Rahmen einer guten „Compliance Governance“ kommt eine wichtige Funktion zu, so dass Roland Steinmeyer darauf aufbauend (1.3.3) aus rechtlicher Perspektive die Verantwortlichkeiten des Aufsichtsrats im Rahmen des Compliance- Managements (CM) beschreibt. Abschließend (1.3.4) gibt Christian Strenger Einblicke in die Praxis der Compliance-Aufsicht und benennt Anforderungen, die Aufsichtsräte bei der Ausübung ihrer Überwachungsfunktion zu erfüllen haben und Herausforderungen, denen sie dabei gegenüberstehen.
Um die Antwort zu der Frage nach der Notwendigkeit von Compliance- Management für mittelständische Unternehmen gleich vorweg zu nehmen: ja, auch mittelständische Unternehmen tun gut daran, sich mit Compliance-Management auseinander zu setzen. Die Notwendigkeit für Compliance-Management verstanden als die Sicherstellung von Compliance, d. h. der Einhaltung gesetzlicher Regelungen, von Soft Law sowie interner Regeln und Verhaltensstandards, ergibt sich bereits allein aus der Verantwortung der Unternehmensleitung, das Unternehmen vor Bedrohungen zu schützen und den Fortbestand des Unternehmens sowie die Kooperationsbeziehungen mit den verschiedenen Stakeholdergruppen langfristig zu sichern. Anders formuliert: Compliance-Management ist Risikomanagement und somit von strategischer Bedeutung für eine verantwortungsvolle Unternehmensführung (good Corporate Governance) – in Großunternehmen wie in mittelständischen Unternehmen. Einzig die Frage nach dem „Wie“ von Compliance-Management in mittelständischen Unternehmen hat ihre Berechtigung.
Der digitale Seilüberwacher
(2020)
Für die Überwachung des Schlafs zu Hause sind nichtinvasive Methoden besonders gut anwendbar. Die Signale, die häufig überwacht werden, sind Herzfrequenz und Atemfrequenz. Die Ballistokardiographie (BCG)ist eine Technik, bei der die Herzfrequenz aus den mechanischen Schwingungen des Körpers bei jedem Herzzyklus gemessen wird. Kürzlich wurden Übersichtsarbeiten veröffentlicht. Die Untersuchung soll in einem ersten Ansatz bewerten, ob die Herzfrequenz anhand von BCG erkannt werden kann. Die wesentlichen Randbedingungen sind, ob dies gelingt, wenn der Sensor unter der Matratze positioniert wird und kostengünstige Sensoren zum Einsatz kommen.