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Entwicklung eines Software-Systems für die Qualitätssicherung von Oberflächen im Automobilbau
(2003)
Heutzutage nimmt die Qualitätssicherung der Produkte bei immer mehr Betrieben einen zunehmend hohen Stellenwert ein. Auch in der Automobilindustrie gelten mittlerweile hohe Qualitätsrichtlinien. Damit der Qualitätsstandard aber auch gewährleistet werden kann, muss die Qualität des Produkts ständig gemessen und beurteilt werden. Um die manuelle Prüfung der Pressteile zu unterstützen wurde in den letzten Jahren bei VW/Audi do Brasil – BUC das Oberflächen-Inspektions-System DSight eingesetzt. Leider haben jedoch zahlreiche Messungen mit DSight ergeben, dass die Ergebnisse unzuverlässig und nicht reproduzierbar sind. Aus diesem Grund wurde im Rahmen dieser Diplomarbeit ein neues Software-System zur Inspektion von Oberflächen im Automobilbau entwickelt, das die Anforderungen der Qualitätssicherung besser erfüllt. Das neue System, das den Namen VisionMaster trägt, basiert auf dem Prinzip der Retro-Reflexion. Mit Hilfe implementierter Auswertungsalgorithmen werden aufgenommene Grauwertbilder der gepressten Teile analysiert. Die Ergebnisse der Inspektion werden anschließend in übersichtlicher Form in einem Protokoll ausgegeben. Um die Reproduzierbarkeit der Messungen zu garantieren und die Messergebnisse archivieren zu können, wird zusätzlich eine Datenbank eingesetzt, auf die über die ADO-Technologie zugegriffen wird. Zur Beschleunigung der Inspektion wir das neue System VisionMaster direkt in die Produktionshalle verlagert, um dort vor Ort Messungen an den gepressten Teilen durchführen zu können.
Mobile-Agenten erweitern die Möglichkeiten von verteilten Systemen dadurch, dass sie lauffähigen Code transportieren und diesen ausführen können. Sie können sich frei im Netzwerk bewegen, dort nach Informationen suchen und Aufgaben im Namen ihrer Auftraggeber ausführen. Viele Mobile-Agenten-Plattformen verwenden Java als Laufzeitumgebung, dadurch sind sie unabhängig vor dem darunter-liegenden Betriebssystem. Auf eine Unterstützung einer Anzeigegeräte-unabhängigen Benutzer-Agent-Interaktion wird aber meist nicht geachtet. Betrachtet man sich diese Anzeigegeräte mit den unterschiedlichen Eigenschaften in Display-Größe, Farbfähigkeit und Möglichkeiten für die Ein-und Ausgabe, besonders im Zusammenhang mit mobilen Geräten, z.B. Smartphpones und PDAs, ist es verständlich warum der Benutzer oft noch auf herkömmliche Geräte zur Interaktion angewiesen ist. Der Fokus dieser Diplomarbeit lag auf der Entwicklung eines Frameworks, das graphische Java-Benutzerschnittstellen in einem geräteunabhängigen XML-Format beschreibt und daraus ein geräteabhängiges Format erzeugt. Ein besonderes Augenmerk lag dabei in der einfachen Erweiterbarkeit des Frameworks, um zukünftige Ausgabeformate zu unterstützen, weswegen die Technik XSLT zum Einsatz kam. Nach dem Übermitteln der GUI-Daten werden über einen Rückkanal die Benutzerinteraktionen wieder dem Framewok zugeführt. Da die meisten mobilen Geräte einen Webbrowser integriert haben, eignen sich die Markup-Sprachen HTML oder WML besonders gut als Ausgabeformate für diese Geräte. Das Framework erlaubt darüberhinaus sowohl die lokale als auch die entfernte Interaktion mit den Software-Agenten. Sowohl für den Transport der GUI-Daten als auch für die Interaktion mit Agenten verwendet das Framework die Sicherheitsmechanismen der Agenten-Plattform SeMoA (Secure Mobile Agents). Das vorgestellte Framework lässt sich in SeMoA einfach integrieren und gestattet die individuelle Konfiguration der Interaktionsmethode mit einem Agenten.
The evaluation of the effectiveness of different machine learning algorithms on a publicly available database of signals derived from wearable devices is presented with the goal of optimizing human activity recognition and classification. Among the wide number of body signals we choose a couple of signals, namely photoplethysmographic (optically detected subcutaneous blood volume) and tri-axis acceleration signals that are easy to be simultaneously acquired using commercial widespread devices (e.g. smartwatches) as well as custom wearable wireless devices designed for sport, healthcare, or clinical purposes. To this end, two widely used algorithms (decision tree and k-nearest neighbor) were tested, and their performance were compared to two new recent algorithms (particle Bernstein and a Monte Carlo-based regression) both in terms of accuracy and processing time. A data preprocessing phase was also considered to improve the performance of the machine learning procedures, in order to reduce the problem size and a detailed analysis of the compression strategy and results is also presented.
Anbindung eines PPC405 embedded CPU Core an ein MPC860-System unter dem Echtzeitbetriebssystem OSE
(2006)
Die Diplomarbeit verfolgt das Ziel, die softwareseitige Anbindung eines PPC405-Systems an das Gesamtsystem einer digitalen Funkgeräteplattform herzustellen. Über eine konzipierte Implementierung, die nach dem Einschalten des Funkgeräts gestartet wird, erfolgt die Übertragung des Betriebssystems in den zugehörigen Arbeitsspeicher des PPC405-Systems. Nach Abschluss der Initialisierungsphase kommunizieren die Anwendungsprozesse auf den beteiligten Systemen über eine transparente Erweiterung des Betriebssystems mit der jeweiligen Gegenseite. Als Übertragungsmedium für die genannte Betriebssystemerweiterung wird ein zwischen den Systemen angesiedelter Speicher genutzt, für dessen koordinierte Zugriffe eine im Rahmen der Diplomarbeit entwickelte Treiberkomponente sorgt. Durch die Anbindung des PPC405-Systems wird eine Leistungssteigerung des Gesamtsystems erwartet. Auf der Basis von Messungen wurde die Performance des somit erhaltenen Multiprozessorsystems bestimmt. Aus den Ergebnissen wurden geeignete Möglichkeiten zur Optimierung erarbeitet und umgesetzt.
Webservices können ein fester Bestandteil von Integrationsbemühungen werden, um nicht nur innerhalb des Unternehmens Altlasten aufzuräumen, sondern mittlerweile auch zwischen den Partnern, Kunden und Lieferanten zu koordinieren. Sie können mit ihrer Schlichtheit und Implementierungseleganz bisherige Integrationstools wie CORBA, DCOM u.a. alt aussehen lassen. Ihre textbasierten Bestandteile SOAP, WSDL und UDDI arbeiten mit XML und HTTP, die das enorme Potenzial des Internet erst jetzt richtig zur Geltung bringen.
The ballistocardiography is a technique that measures the heart rate from the mechanical vibrations of the body due to the heart movement. In this work a novel noninvasive device placed under the mattress of a bed estimates the heart rate using the ballistocardiography. Different algorithms for heart rate estimation have been developed.
Globalization has increased the number of road trips and vehicles. The result has been an intensification of traffic accidents, which are becoming one of the most important causes of death worldwide. Traffic accidents are often due to human error, the probability of which increases when the cognitive ability of the driver decreases. Cognitive capacity is closely related to the driver’s mental state, as well as other external factors such as the CO2 concentration inside the vehicle. The objective of this work is to analyze how these elements affect driving. We have conducted an experiment with 50 drivers who have driven for 25 min using a driving simulator. These drivers completed a survey at the start and end of the experiment to obtain information about their mental state. In addition, during the test, their stress level was monitored using biometric sensors and the state of the environment (temperature, humidity and CO2 level) was recorded. The results of the experiment show that the initial level of stress and tiredness of the driver can have a strong impact on stress, driving behavior and fatigue produced by the driving test. Other elements such as sadness and the conditions of the interior of the vehicle also cause impaired driving and affect compliance with traffic regulations.
IT-Compliance in KMU
(2023)
Die digitale Transformation von Geschäftsprozessen und die stärkere Einbindung von IT-Systemen erzeugen bei kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) Chancen und Risiken zugleich. Risiken, die insbesondere in einer fehlenden IT-Compliance resultieren können. Wie Studien zeigen, sind KMU in Bezug auf IT-Compliance-Maßnahmen im Vergleich zu kapitalmarktorientierten Unternehmen jedoch im Rückstand [1]. Im Beitrag wird mithilfe von Experteninterviews und einer qualitativen Datenanalyse der Frage nachgegangen, welcher Status quo an Maßnahmen aktuell implementiert und wie der empfundene Compliance-Reifegrad ist. Weiterhin werden die Gründe und Motive erörtert, die zu diesem Zustand geführt haben. Letztlich sind Treiber identifiziert worden, die zu einem höheren Bewusstsein in der Zukunft führen können. Die Arbeit zeigt interessante Erkenntnisse aus der Praxis, da die Experteninterviews Einblicke in den aktuellen Status quo in Bezug auf IT-Compliance liefern.
Die Anforderungen, die von Privatpersonen und Unternehmen an das Internet gestellt werden, sind im Laufe der letzten Jahre stark gewachsen. Längst dient das WWW nicht mehr nur für den Abruf von Informationen, sondern wird als universelle Plattform für Dienstleistungen aller Art verstanden. Im Zuge dieser Entwicklung hat es sich als neue Plattform für die Kommunikation zwischen Kunde und Anbieter etabliert und dient als Medium für die Ausführung komplexer Geschäftsprozesse. Für die Realisierung solcher Geschäftsprozesse werden Web-Anwendungen eingesetzt. Diese sind in ihrer Erstellung wesentlich aufwendiger, als eine Präsentation statischer Webseiten, und damit teurer und fehleranfälliger. Frameworks erlauben, durch die Standardisierung allgemeiner Vorgänge innerhalb von Web-Anwendungen, deren zeit- und damit kosteneffektivere Entwicklung. Zusätzlich kann, durch den Einsatz vorgefertigter Komponenten, der Grad der Wiederverwendung bereits gefundener Lösungen erhöht, und damit nochmals eine Zeitersparnis bei Entwurf und Erstellung einer Anwendung erreicht werden. Ein solches Framework namens "WACoF" wird an der FH Konstanz aktiv entwickelt, basierend auf den Forschungsergebnissen und unter der Leitung von Herrn Prof. Dr. Schmid. In diesem Zusammenhang sind bisher unter anderem Diplomarbeiten von Florian Falkenstein [Falk01] und Marc Nädele [Nädele02] angefertigt worden. Die Hauptaufgabe dieser Diplomarbeit bestand in der Abänderung des oben genanntes Frameworks, so dass sich damit Anwendungen nicht mehr in Programmcode, sondern über einen Anwendungsdeskriptor definieren lassen. Ein solcher Deskriptor enthält sämtliche Informationen, die den Aufbau der Anwendung aus Komponenten beschreiben. Um eine konkrete Anwendung zu erstellen, muss der Anwendungsentwickler lediglich diese Informationen, wie Customizing und die Verbindungen zwischen den Komponenten, in Form einer XML-Datei zur Verfügung stellen. Die Definition der Anwendung wird damit zum einen unabhängig von der konkreten Programmiersprache des Frameworks, zum anderen wird sie in einem einzigen Ort konzentriert und in einer klar definierten Form beschrieben, was ihre Bearbeitung durch entsprechende Tools - wie z.B. grafische Manipulation oder automatische Prüfung auf Korrektheit, und damit frühzeitige Erkennung von Fehlern - erheblich vereinfacht. Dazu war es zuerst notwendig, das Framework in Hinblick auf die Einführung des Deskriptors zu analysieren. Aufgrund dieser Analyse wurden allgemeine Bedingungen für den Zusammenbau von Komponenten aufgestellt, und anhand der bestehenden Anwendungskomponenten (siehe Diplomarbeit von Marc Nädele [Nädele02]) überprüft. Dann wurde das Framework um neue Elemente, wie eine Komponenten-Fabrik und einen Aktivitäts-Pool, erweitert und bestehende Elemente, wie die ComposedActivity und der Crosslink-Mechanismus, neu entworfen bzw. angepasst.
Wenn neue Tätigkeiten in der PVC-Abdichtlinie2 der Lackiererei bearbeitet werden müssen, ist es notwendig die gesamte Produktionslinie zu betrachten, um eine Aussage darüber machen zu können, an welchem Arbeitsplatz diese neuen Tätigkeiten bearbeitet werden können. Die Zuweisung von neuen Tätigkeiten an Arbeitsplätze wird Eintakten genannt. Ziel der Diplomarbeit war es, ein Konzept für die automatische Eintaktung von manuellen Tätigkeiten an der PVC-Abdichtlinie2 der Lackiererei zu erstellen. Anschließend sollte ein Programm entwickelt werden, womit eine automatische Eintaktung durchgeführt werden kann. Bei der Erstellung dieses Programms sollte darauf geachtet werden, dass das Programm leicht zu handhaben ist. Weiterhin sollte das Programm so gestaltet sein, dass es auch durch die ähnlich aufgebaute Abdichtlinie1 genutzt werden kann.
Die vorliegende Arbeit soll die Möglichkeiten von XML und den dazugehörigen Technologien bei der Entwicklung eines komplexen Softwaresystems und dem damit verbundenen Datenaustausch aufzeigen. Dafür soll die Leistungsfähigkeit und Eignung oder ggf. Nichteignung der XML-Technologie durch Entwurf, Aufbau und Test eines Prototyps, durch XML-konforme Ein- und Ausgabe sowie durch Daten- Aufbereitung und -auswertungen nachgewiesen werden. Daten unterschiedlicher Datenbestände werden ins XML-Format transformiert und in eine zentrale Datenbank gespeichert. Diese sollen mittels XML für alle Fremddatensysteme bereitgestellt sowie in HTML- und PDF-Formate transformiert werden.
The IETF, concerned with the evolution of the Internet architecture, nowadays also looks into industrial automation processes. The contributions of a variety of IETF activities, initiated during the last ten years, enable now the replacement of proprietary standards by an open standardized protocol stack. This stack, denoted in the following as 6TiSCH-stack, is tailored for industrial internet of things (IIoTs). The suitability of 6TiSCH-stack for Industry 4.0 is yet to explore. In this paper, we identify four challenges that, in our opinion, may delay or hinder its adoption. As a prime example of that, we focus on the initial 6TiSCHnetwork
formation, highlighting the shortcomings of the default procedure and introducing our current work for a fast and reliable formation of dense network.
The Industrial Internet of Things (IIoT) will leverage on wireless network technologies to integrate in a seamless manner Cyber-Physical Systems into existing information systems. In this context, the 6TiSCH architecture, proposed by IETF, represents the current leading standardization effort to enable timed and reliable data communication within IPv6 networks for industrial applications. In wireless networks, Link Quality Estimation (LQE) is a crucial task to select the best routes for data forwarding, regardless of unpredictable time varying conditions. Although, many solutions for LQE have been proposed in literature, the majority of them are not designed specifically for 6TiSCH networks. In this paper, we analyze the performance of existing LQE strategies on 6TiSCH networks.
First, we run a set of simulations to measure the performance of one existing LQE strategy in 6TiSCH. Our simulations show that such strategy can result in measurements with low accuracy due to the 6TiSCH default timeslot allocation strategy. Consequently, we propose an extension of the 6TiSCH Minimal Configuration that allocates specific timeslots for the transmission of probing messages to mitigate the problem. The proposed methodology is demonstrated to effectively reduce the LQE error.
The influence of sleep on human life, including physiological, psychological, and mental aspects, is remarkable. Therefore, it is essential to apply appropriate therapy in the case of sleep disorders. For this, however, the irregularities must first be recognised, preferably conveniently for the person concerned. This dissertation, structured as a composition of research articles, presents the development of mathematically based algorithmic principles for a sleep analysis system. The particular focus is on the classification of sleep stages with a minimal set of physiological parameters. In addition, the aspects of using the sleep analysis system as part of the more complex healthcare systems are explored. Design of hardware for non-obtrusive measurement of relevant physiological parameters and the use of such systems to detect other sleep disorders, such as sleep apnoea, are also referred to. Multinomial logistic regression was selected as the basis for development resulting from the investigations carried out. By following a methodical procedure, the number of physiological parameters necessary for the classification of sleep stages was successively reduced to two: Respiratory and Movement signals. These signals might be measured in a contactless way. A prototype implementation of the developed algorithms was performed to validate the proposed method, and the evaluation of 19324 sleep epochs was carried out. The results, with the achieved accuracy of 73% in the classification of Wake/NREM/REM stages and Cohen's kappa of 0.44, outperform the state of the art and demonstrate the appropriateness of the selected approach. In the future, this method could enable convenient, cost-effective, and accurate sleep analysis, leading to the detection of sleep disorders at an early stage so that therapy can be initiated as soon as possible, thus improving the general population's health status and quality of life.