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Das Projekt eFlow, an dem unter anderem die HTWG Konstanz seit 2012 forscht, simuliert mit Hilfe einer mathematischen Simulation wie sich Menschenmassen verhalten, wenn sie ein vorgegebenes Gelände verlassen sollen. Die Simulation baut auf einen Ansatz der Finite Elemente Methode auf, in der mehrere gekoppelte Differenzialgleichungen berechnet werden müssen. Diese Berechnungen erweisen sich gerade bei komplexen Szenarien mit großem Gelände und vielen Personen als sehr rechenintensiv. Ziel dieser Bachelorarbeit ist es ein Surrogate Modell zu erstellen, welches basierend auf machine-learning Ansätzen im spezifischen auf Regressionsmethoden Ergebnisse der Simulation vorhersagen soll. Somit müssen Datensätze generiert werden. Diese entstehen durch wiederholte Durchläufe der Simulation, in der jeweils die Eingabeparameter, die in das Regressionsmodell einfließen sollen variiert werden und mit dem entsprechenden Ergebnis der Simulation verknüpft werden. Die Regressionsansätze werden dabei pro Durchlauf komplexer, in dem jeweils zusätzliche Eingabeparameter mit in die Datengenerierung aufgenommen werden. Es soll überprüft werden, ob diese Simulation mittels machine-learning Ansätzen reproduzierbar ist. Basierend auf diesen Surrogate Modellen soll es möglich gemacht werden, Situationen in Echtzeit zu überprüfen, ohne dabei den Weg der rechenaufwendigen Simulation zu gehen. Die Ergebnisse bestätigen, dass die mathematische Simulation mittels Regression reproduzierbar ist. Es erweist sich jedoch als sehr rechenaufwendig, Daten zu sammeln, um genügend Eingabeparameter mit in die Regressionsmethode einfließen zu lassen. Diese Arbeit gestaltet somit eine Vorstudie zur Umsetzung eines ausgereiften Surrogate Modells, welches jegliche Eingabeparameter der Simulation berücksichtigen kann.
This thesis emphasizes problems that reports generated by vulnerability scanners impose on the process of vulnerability management, which are a. an overwhelming amount of data and b. an insufficient prioritization of the scan results.
To assist the process of developing means to counteract those problems and to allow for quantitative evaluation of their solutions, two metrics are proposed for their effectiveness and efficiency. These metrics imply a focus on higher severity vulnerabilities and can be applied to any simplification process of vulnerability scan results, given it relies on a severity score and time of remediation estimation for each vulnerability.
A priority score is introduced which aims to improve the widely used Common Vulnerability Scoring System (CVSS) base score of each vulnerability dependent on a vulnerability’s ease of exploit, estimated probability of exploitation and probability of its existence.
Patterns within the reports generated by the Open Vulnerability Assessment System (OpenVAS) vulnerability scanner between vulnerabilities are discovered which identify criteria by which they can be categorized from a remediation actor standpoint. These categories lay the groundwork of a final simplified report and consist of updates that need to be installed on a host, severe vulnerabilities, vulnerabilities that occur on multiple hosts and vulnerabilities that will take a lot of time for remediation. The highest potential time savings are found to exist within frequently occurring vulnerabilities, minor- and major suggested updates.
Processing of the results provided by the vulnerability scanner and creation of the report is realized in the form of a python script. The resulting reports are short, straight to the point and provide a top down remediation process which should theoretically allow to minimize the institutions attack surface as fast as possible. Evaluation of the practicality must follow as the reports are yet to be introduced into the Information Security Management Lifecycle.
Effiziente Energienutzung ist eine bestehende Problematik, welche nicht nur Privathaushalte, sondern auch Institute und Unternehmen betrifft. Die Thematik, mit der sich diese Bachelorarbeit beschäftigt, ist intelligente Regelung von Wärmeenergie für Nichtwohngebäude. Das Ziel hierbei ist die Einsparung von Energie und die daraus folgenden Kosten. Hierfür wird mittels theoretischer Arbeit, Recherche für vorhandene Konzepte durchgeführt. Mit MATLAB Simulink soll anschließend ein eigenes Konzept für eine intelligente, vorausschauende Regelung aufgebaut und simuliert werden. Dabei soll die Raumlufttemperatur eines Raumes in einem Nichtwohngebäude, mithilfe eines modellbasierten prädiktiven Reglers (MPC), auf eine bestimmte Wunschtemperatur geregelt werden. Zum Schluss wird diese mit einer herkömmlichen Regelung (PID-Regelung) verglichen. Als Ergebnis kam dabei heraus, dass sich bei der vorausschauenden Regelung, im Vergleich zur herkömmlichen Regelung, ein deutlich besserer Temperaturverlauf ergibt. Die Raumtemperatur liegt im gewünschten Sollbereich, jedoch sind in den Ergebnissen keine nennenswerten Energieeinsparungen zu sehen. Durch zukünftige Erweiterungen in den MPC, sollte dies aber definitiv möglich sein. Deshalb und aufgrund der genaueren Regelung der Temperatur, wird eine Empfehlung zur Anwendung von MPC-Reglern an Nichtwohngebäude abgegeben.
The architecture, engineering and construction (AEC) industry is currently in transformation. Within this transformation, digitalization has a leading function, whereby a higher level of efficiency is pursued. In order to ensure a coordinated information exchange within the digitalization, the concept of the Common Data Environment (CDE) has been developed in the last years. A CDE is a cloud based collaborative platform that is used to exchange project information and data between the different stakeholders of a construction project. The main objective of this thesis is the implementation of a suitable CDE solution for the purpose of a construction management company.
For this purpose, an evaluation of different CDE software on the market, based on the functions and usability of the different software, has been complied to identify the most suitable solution. Secondly, a concept for the setup and implementation of a CDE solution has been developed. Therefore, advice for a successful change-management has been established to ensure the good implementation of the CDE.
The first part of the thesis includes a literature review through which the current state of the information management in the AEC industry is analyzed. The advantages of a CDE for the information management are also analyzed. Therefore, a synthesis of the functions and requirements to a CDE has been complied.
The second part of the thesis links the concept of Building Information Modelling (BIM) with the CDE. The advantages of a CDE in the BIM process has been established.
The third part of the thesis treats the evaluation of CDE software. This evaluation has been complied with a scoring method. As basis of the evaluation, a requirement list has been developed in which all the required functions of a CDE are listed.
In the fourth part of the thesis, a concept for the establishment of a CDE has been developed. The developed concept is a practical application of the standards specifications to CDE. The concept has been developed with CDE expert and CDE power users. The developed concept treats overall of the structuration, the standardization, and the implementation of a CDE.
The last part treats of the change process engender by the implementation of a CDE.
Summary, this thesis provides a structure for the implementation of a CDE software and serves as framework for companies of the AEC industry to select and establish a CDE.
Online-Reisebewertungsplattformen sind der Treffpunkt für Touristen, um ihre Erlebnisse zu teilen und einander zu beeinflussen. Die Untersuchung des Besuchererlebnisses beim Besuch eines Museums kann sich positiv auf die Museumsentwicklung auswirken. In dieser Arbeit wurde eine qualitative Inhaltsanalyse verwendet, um die positiven und negativen Aspekte von Museumsbesuchen im indonesischen Nationalmuseum zu untersuchen. Durch die Datenanalyse von 420 TripAdvisor-Bewertungen des Nationalmuseums wurden die Aspekte ermittelt, die zur Zufriedenheit oder Unzufriedenheit der Besucher beitragen. Dadurch werden Museumsfachleute in die Lage versetzt, Museumsbesuche weiterzuentwickeln und zu verbessern.
Das Ergebnis dieser Studie zeigt, dass es 12 wichtige Themen gibt, die direkt mit der Erlebniswelt der Besucher im Museum verbunden sind, nämlich Ausstellungsdesign, Museumsidentität, First-hand Experience, Zugänglichkeit, Dienstleistungsumfeld, Architektur, Orientierung und Beschilderung, Annehmlichkeiten, Führungen, Wartungsarbeiten, Geschenkladen und Café, Mitarbeiter. Zu den positiven Aspekten der 12 Themen gehören die umfassenden Sammlungen, die Ausstellungsgestaltung, die Möglichkeit, Neues zu lernen, die günstigen Eintrittspreise, die strategische Lage des Museums, die informativen Museumsführer und die Dienstleistungen für eine Vielzahl von Museumsbesuchern. Bei den negativen Aspekten des Museums konzentrierten sich die Klagen der Besucher im Allgemeinen auf den Mangel an Interaktivität, Beschreibung, Kontext und Beleuchtung der Exponate. Darüber hinaus beklagten sich die Besucher über die Überfüllung an den Wochenenden, die ungepflegten Toiletten, das Verhalten des Personals und die Renovierungsarbeiten, die während der Öffnungszeiten des Museums durchgeführt wurden. Zur Verbesserung der Besuchsqualität sollte das Museum die Interaktivität und die Pflege der Sammlungen intensivieren, eine bessere Beleuchtung installieren, ausführliche Informationen über die Exponate bereitstellen, den Kundenservice und Mitarbeiterschulungen verbessern, Führungen für Kinder anbieten und einen offiziellen Museumsladen eröffnen.
Digitalisierung im Bauwesen
(2023)
Der Prozess der Optimierung ist in Bereichen wie der Mathematik, Wirtschaft sowie sämtlichen Ingenieurswissenschaften ein zentrales und nicht mehr wegzudenkendes Werkzeug. Mit der Motivation der Nachhaltigkeit, Effizienz und Kosteneinsparung wird im Bauwesen ein optimaler Einsatz der Materialien gefordert unter Einhaltung der geforderten statischen Nachweise.
Die Methode der Verformungsreduzierung durch Materialumverteilung (kurz: MVM) greift die Anforderung auf, Material möglichst effizient einzusetzen. Diese Methode basiert darauf, die Steifigkeiten innerhalb eines geometrisch festgelegten und bereits vordimensionierten Tragwerkes durch Materialumverteilung in einem iterativen Prozess neu zu positionieren, wodurch die Verformung an einem vorab definierten kritischen Punkt reduziert wird und gleichzeitig die Verteilung der Ausnutzung vergleichmäßigt wird.
Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, das in einer vorherigen Abschlussarbeit bereits entwickelte Grasshopper-Skript für eine praxisbezogene Anwendung zu optimieren und zu erweitern. Dieses Grasshopperskript soll neu strukturiert und auf Fehler untersucht werden. Ebenso soll ein Abbruchkriterium implementiert werden, das die Optimierung automatisch abbricht, sobald keine nennenswerte Reduzierung der Verformung infolge der Materialumverteilung mehr erfolgt. Dabei soll stetig die Tragfähigkeit aller Stäbe eingehalten sein.
Das optimierte Tool soll abschließend anhand geeigneter praxisorientierter Beispiele angewandt und validiert werden.
Analyse der Nachhaltigkeit verschiedener Redevelopmentszenarien einer Unternehmensbestandsimmobilie
(2022)
Ziel dieser Arbeit ist es einen Beitrag dazu zu leisten, dass auch Argumente der Nachhaltigkeit in Investitions- und Projektentscheidungen der Immobilienbranche leichter einfließen können, indem sie besser messbar gemacht werden, und somit an Einfluss gewinnen. Betrachtet werden sollen hierbei Entscheidungen zwischen verschiedenen Redevelopmentszenarien. Wann ergibt es mehr Sinn, eine bestehende Immobilie zu modernisieren? Wann lohnt sich ein Neubau eher? Zur Beantwortung dieser Fragen soll im Rahmen dieser Arbeit eine Entscheidungshilfe entwickelt werden. Konkret soll sich diese Entscheidungshilfe auf verschiedene Redevelopmentszenarien von speziell denjenigen Bürogebäuden beziehen, welche Teil von Unternehmensimmobilien sind. Entwickelt wird die Entscheidungshilfe aus einem bestehenden „Nachhaltigkeitsrating zur Bewertung der Zukunftsfähigkeit von Immobilien“, welches von Sarah Ok Kyu Strunk im Rahmen ihrer Dissertation an der Universität Stuttgart erstellt wurde. Die Besonderheit dieses Ratings liegt darin, dass es verschiedene nachhaltigkeitsrelevante Standortund Gebäudeeigenschaften im Hinblick auf ihr Wertentwicklungsrisiko betrachtet. Dies bedeutet, dass es eine Übersicht über diejenigen Nachhaltigkeitsmerkmale einer Immobilie gibt, welche nicht nur nachhaltigkeitsrelevant sind, sondern gleichzeitig maßgeblichen Einfluss auf das wirtschaftliche Risiko und somit die Wirtschaftlichkeit der Projektentwicklung haben. Ausgelegt ist das Rating auf die Betrachtung einzelner deutscher Büroimmobilien jeglichen Alters. Im Rahmen dieser Arbeit soll hieraus eine Entscheidungshilfe für Büroimmobilien als Teil von Unternehmensimmobilien entwickelt werden, bei welcher mehrere Redevelopmentszenarien verglichen werden können, um schließlich festzustellen, welches Szenario das geringere Wertentwicklungsrisiko mit sich bringt. Das Ergebnis hieraus soll nicht die abschließende Entscheidung zwischen den beiden Redevelopmentszenarien darstellen. Es soll vielmehr neben anderen Vergleichen, beispielsweise dem Vergleich der Wirtschaftlichkeit oder der Nachhaltigkeit der Bausubstanz der beiden Szenarien, eine stichhaltige Grundlage für eine wirtschaftlich und nachhaltig sinnvolle Entscheidung bieten.
Projekte aus dem Hochbau, wie z.B. Schulgebäude sind eine klassische Aufgabe der Tragwerksplanung. Dabei steht eine Vielzahl an unterschiedlichen Bauweisen zur Verfügung. Vor dem Hintergrund der Klimakrise und den damit verbundenen Klimaschutzzielen von Paris besteht akuter Handlungsbedarf in allen Bereichen des Lebens, besonders aber im Bausektor, welcher maßgeblich zu den gesamten Treibhausgasemissionen beiträgt. Deshalb wird momentan vermehrt auf Lösungen in Holzbauweise zurückgegriffen. Neben der Gründung nehmen die Geschossdecken den größten Anteil an den Umweltwirkungen ein. Dieser Anteil steigt mit zunehmender Deckenfläche an. Dadurch besteht ein großes Potenzial bei der Verringerung der Treibhausgasemissionen durch geeignete Auswahl des Deckensystems und Optimierung der Tragstruktur.
In Diskussionen über den Klimawandel wird oft eine nachhaltige Entwicklung thematisiert. Für den Vergleich wurde eine Optimierung durchgeführt zur Beurteilung des CO2-Einsparpotenziales. Um alle Aspekte der Nachhaltigkeit zu erfüllen, wurden die gefundenen Varianten auf Basis gängiger Zertifizierungssysteme für Nachhaltigkeit bewertet. Jede Variante erfüllt dabei die Anforderungen an maximale Spannungen und Verformungen. Durch die Optimierung und den folgenden Vergleich wurde das Optimierungspotenzial verdeutlicht. Gleichzeitig entstehen teilweise nutzungsbedingte Konflikte aus der Optimierung und Anforderungen aus dem Schallschutz.
Botswana serves as a role model for other African countries due to its rapid development in recent decades. Since the country is sparsely populated and a large part of the rural population depends on agriculture, especially livestock, this sector forms the backbone of the national economy. The digitization of this sector offers promising opportunities for economic growth and driving Botswana's evolution to a digital economy, while real value is being created for smallholder farmers. To support this process, an ITU research project made the key recommendation for the development of a digital crowdfarming tool and marketplace to create a digital ecosystem for smallholder agriculture. Within the research project, infrastructural challenges such as the creation of rural electricity supply and internet access, as well as the smallholders' need for remote monitoring, management, and better connectivity, were identified.
Based on the findings of the ITU research report, this bachelor's thesis aims to identify potential innovations for the digital development of smallholder agriculture in Botswana and to conceptualize proposals to address the identified challenges and needs of smallholder farmers. To achieve this, solutions were developed through literature research, technology analysis and expert involvement. These included the design of a decentralized mini-grid for power supply, proposals to create internet access, and the graphic visualization of a conceptual app. The latter addresses smallholder farmers' needs for remote monitoring, market access, knowledge enhancement, and connection to colleagues, buyers, and investors.
The proposed solutions and developed concepts provide impulses for further research and can serve as a basis for an extended evaluation through further involvement of experts and stakeholders.
CoKLIMAx
(2022)
Um gegen den Klimawandel vorzugehen, ist im Gebäudebestand eine Reduktion der Treibhausemmissionen nötig. Dafür müssen politische Entscheidungsträger, Wohnungsunternehmen und Baufirmen gemeinsam arbeiten, um CO2 Neutralität zu erreichen. Die energetische Sanierung der bedürftigen Gebäude ist mit den konventionellen Methoden bis zum Jahr 2050 nicht zu erreichen. Das Energiesprong Prinzip bietet einen Lösungsansatz, welcher finanziell interessant ist und mit weniger Personalaufwand in großer Menge umgesetzt werden kann. Es wird die Erkenntnis gewonnen, dass die bisher verwendeten konstruktiven Systeme jedoch noch Optimierungsbedarf haben, um den finanziellen Rahmen des Prinzips einzuhalten und den Massenmarkt bedienen zu können. Die Untersuchungen dieser Arbeit ergeben, dass eine im Prozess eingebundene Gebäudeaufstockung in Holzbauweise eine lohnende Ergänzung sein kann. Aus nachhaltigem Baumaterial wird mit verhältnismäßigem Mehraufwand eine größere Rentabilität der Immobilie bewirkt und dem Problem der Wohnungsknappheit in Städten entgegengewirkt.
Der Gegenstand dieser Bachelorarbeit ist die automatisierte Extraktion von Polygonzügen anhand eines Grundrissbildes. Diese Polygonzüge sollen die Räumlichkeiten wiedergeben. In dieser Bachelorarbeit wurde daher ein Algorithmus für die Grundrissbildverarbeitung mittels Python entwickelt und implementiert. Zuerst wird ein Grundrissbild bereinigt, d. h. es werden unerwünschte Bildstrukturen verwaschen. Mithilfe des Canny-Kantendetektors werden anschließend die Kanten detektiert. Danach werden die Ecken im Grundrissbild via Harris-Eckendetektor lokalisiert. Um die Ecken sinnvoll zu verbinden, wird eine abgewandelte Form des Dijkstra Algorithmus herangezogen. Die daraus gewonnen Daten dienen zur Erstellung der Polygonzüge, welche für die Simulation von pFlow benötigt werden. Der entwickelte Algorithmus eignet sich insbesondere für klare und simple Grundrissbilder.
Der Urban-Heat-Island-Effekt in Städten wird sich, angetrieben durch den globalen Klimawandel, weiter verstärken. Dem können städtebauliche Maßnahmen mildernd entgegenwirken.
Aus diesem Grund soll in dieser Bachelorarbeit im Rahmen des CoKLIMAx-Projekts eine Maßnahmentoolbox für resiliente Stadtplanung erstellt werden. Im Fokusbereich Wärme werden Maßnahmen näher betrachtet, die dazu beitragen können, Städte bezüglich zu erwartender vermehrter Hitzeereignisse zukünftig klimaresilienter zu gestalten.
Ziel dieser Arbeit ist die Zusammenstellung ausgewählter, konkreter Hitze-Resilienz-Maßnahmen für den städtischen Raum in einer Maßnahmentoolbox. Mithilfe dieser Toolbox sollen Möglichkeiten aufgezeigt werden, die Auswirkungen von Hitzeextremereignissen auf den städtischen Raum durch städtebauliche Maßnahmen zu minimieren beziehungsweise zu vermeiden.
Adressaten sollen in erster Linie Behörden auf kommunaler Ebene sein. Diese sollen bezüglich zunehmender Hitzeextremereignisse und ihrer negativen Auswirkungen auf Mensch, Wirtschaft sowie Gebäude und Infrastruktur, besser vorbereitet bzw. handlungsfähiger gemacht werden.