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Der Bericht dokumentiert die Aktivitäten, die ich während des Wintersemesters 2023/24 im Rahmen meines Fortbildungssemesters durchgeführt habe. Der Forschungsschwerpunkt lag dabei auf der Umsetzung eines gemeinschaftlichen Projekts zur Bewertung mündlicher Prüfungen. Zusätzlich erfolgten Aufenthalte zur Förderung der internationalen Kooperationen an Partnerhochschulen.
Research Report
(2024)
AbstractSanctions encompass a wide set of policy instruments restricting cross‐border economic activities. In this paper, we study how different types of sanctions affect the export behavior of firms to the targeted countries. We combine Danish register data, including information on firm‐destination‐specific exports, with information on sanctions imposed by Denmark from the Global Sanctions Database. Our data allow us to study firms' export behavior in 62 sanctioned countries, amounting to a total of 453 country‐years with sanctions over the period 2000–2015. Methodologically, we apply a two‐stage estimation strategy to properly account for multilateral resistance terms. We find that, on average, sanctions lead to a significant reduction in firms' destination‐specific exports and a significant increase in firms' probability to exit the destination. Next, we study heterogeneity in the effects of sanctions across (i) sanction types and sanction packages, (ii) the objectives of sanctions, and (iii) countries subject to sanctions. Results confirm that the effects of sanctions on firms' export behavior vary considerably across these three dimensions.
Diese Masterarbeit erforscht das Potenzial großer Sprachmodelle in der Bauindustrie mit einem Fokus auf digitale Transformation, Effizienzsteigerung und Nachhaltigkeit. Durch eine umfassende Literaturanalyse und qualitative Experteninterviews werden spezifische Anwendungsfälle, Herausforderungen bei der Implementierung und ethische sowie datenschutzrechtliche Überlegungen untersucht.
Die Arbeit hebt hervor, wie große Sprachmodelle die Planungsprozesse optimieren, das Risikomanagement verbessern und maßgeschneiderte Lösungen entwickeln können, um ökonomische und ökologische Vorteile zu erzielen. Zudem werden praxisorientierte Empfehlungen für eine erfolgreiche Integration dieser Technik in das Bauwesen präsentiert, die sowohl die technologische Machbarkeit als auch soziale Akzeptanz berücksichtigen.
Abschließend werden zukünftige Forschungsrichtungen aufgezeigt, die darauf abzielen, die digitale Transformation im Bauwesen unter Einbeziehung ethischer Standards und Datenschutz zu beschleunigen.
Die Ergebnisse dieser Arbeit demonstrieren das Potenzial von großen Sprachmodellen, traditionelle Bauprozesse zu revolutionieren, und betonen die Notwendigkeit einer sorgfältigen Implementierung, um die Vorteile dieser Technologie vollständig auszuschöpfen.
Das Freistellungssemester 2020 wurde für Recherchen zu unterschiedlichen Aufmaßsystemen in der historischen Bauforschung genutzt. Durch die Covid-19-Pandemie entwickelte sich das Arbeitsprogramm jedoch anders als geplant und verlagerte sich weitgehend in den virtuellen Raum. In der Disziplin der historischen Bauforschung entstand gerade durch die zeitweise Unmöglichkeit des Reisens und der Präsenzlehre ein intensiver Austausch zur Methodik in zahlreichen Onlinekonferenzen.
Die folgende Masterarbeit gibt eine Übersicht zu modernen AR-Technologien für den Einsatz in der Lehre mit dem Ziel eine geeignete Software zu identifizieren, die eine AR-Anwendungserstellung sowie die Integration dieser in das Vorlesungsgeschehen der HTWG ermöglicht. Diese Arbeit baut auf einer Literaturrecherche auf, welche den gegenwärtigen Einsatz von AR in der Lehrpraxis analysiert. Es wird der aktuelle Stand der Entwicklung in Bezug auf verschiedenste Hard- und Softwarelösungen dargestellt, einschließlich der Funktionsweise von AR-Anwendungen sowie relevanter Systemkomponenten. Anschließend werden sowohl der Einsatz von Augmented Reality im Bildungsbereich betrachtet als auch andere Sektoren wie Medizin und Industrie einbezogen, um eine umfassende Übersicht zu Fallstudien sowie Praxisbeispielen zu gewährleisten. Der Auswahlprozess der Software wird ebenfalls thematisiert und eine Anleitung zur Benutzung des gewählten Tools, Vuforia Studio, wird dargeboten.
Die Analyse ergab, dass AR-Anwendungen es den Schülern und Studierenden ermöglichen, aktiv am Unterricht bzw. den Vorlesungen teilzunehmen und Inhalte interaktiv zu erkunden, was das Interesse am Lehrinhalt steigert sowie eigenständiges Lernen fördert. Dem Einsatz von AR in der Lehre stehen jedoch Herausforderungen gegenüber. Insbesondere eine pädagogisch angemessene AR-Inhaltserstellung erweist sich als schwierig. Sowohl die Anfertigung
eines 3D-Modells als auch das Arbeiten mit Programmen wie Vuforia Studio selbst stellen sich als zeitintensiv und technologisch anspruchsvoll heraus. Von Seiten der Bildungseinrichtung müssen finanzielle Mittel bereitgestellt werden, denn ohne entsprechende Schulungen und Ressourcen wird auch die Bereitschaft der Lehrenden, sich mit neuen Technologien auseinanderzusetzen, nicht ausreichend sein, um hochwertige AR-Inhalte zu konzipieren. Obwohl die
technologische Infrastruktur zwar deutlich besser ausgebaut ist als noch vor einigen Jahren, vor allem, weil flächendeckendes Internet zur Verfügung steht und die Lernenden zum Großteil eigene Smartgeräte besitzen, ist eine kontinuierliche Investition in Hard- und Software sowie das Pflegen der gesammelten Daten und genutzten Server unerlässlich.
Insgesamt bietet der Einsatz von Augmented Reality in der Lehre vielversprechende Möglichkeiten, um das Lernerlebnis zu verbessern und die Bildungsergebnisse zu optimieren, jedoch müssen die genannten Herausforderungen überwunden werden, um das gesamte Potenzial von Augmented Reality Technologien in der Lehre auszuschöpfen.
Sleep is essential to physical and mental health. However, the traditional approach to sleep analysis—polysomnography (PSG)—is intrusive and expensive. Therefore, there is great interest in the development of non-contact, non-invasive, and non-intrusive sleep monitoring systems and technologies that can reliably and accurately measure cardiorespiratory parameters with minimal impact on the patient. This has led to the development of other relevant approaches, which are characterised, for example, by the fact that they allow greater freedom of movement and do not require direct contact with the body, i.e., they are non-contact. This systematic review discusses the relevant methods and technologies for non-contact monitoring of cardiorespiratory activity during sleep. Taking into account the current state of the art in non-intrusive technologies, we can identify the methods of non-intrusive monitoring of cardiac and respiratory activity, the technologies and types of sensors used, and the possible physiological parameters available for analysis. To do this, we conducted a literature review and summarised current research on the use of non-contact technologies for non-intrusive monitoring of cardiac and respiratory activity. The inclusion and exclusion criteria for the selection of publications were established prior to the start of the search. Publications were assessed using one main question and several specific questions. We obtained 3774 unique articles from four literature databases (Web of Science, IEEE Xplore, PubMed, and Scopus) and checked them for relevance, resulting in 54 articles that were analysed in a structured way using terminology. The result was 15 different types of sensors and devices (e.g., radar, temperature sensors, motion sensors, cameras) that can be installed in hospital wards and departments or in the environment. The ability to detect heart rate, respiratory rate, and sleep disorders such as apnoea was among the characteristics examined to investigate the overall effectiveness of the systems and technologies considered for cardiorespiratory monitoring. In addition, the advantages and disadvantages of the considered systems and technologies were identified by answering the identified research questions. The results obtained allow us to determine the current trends and the vector of development of medical technologies in sleep medicine for future researchers and research.
Gegenstand der hier vorgestellten Arbeit ist ein Überblick über die Unterschiede zwischen der aktuell in Baden-Württemberg bauaufsichtlich gültigen Erdbebennorm DIN 4149 und der DIN EN 1998-1/NA 2021-07, die Sie künftig ersetzen soll und bereits dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Es wird darauf eingegangen, welche Umstände hinter dem Umstieg auf die Europäische Norm und die Neuauflegung des Nationalen Anhangs stehen und ein Faktor ausgearbeitet, mit dem beide Normen direkt verglichen werden können. Zudem werden gängige Berechnungsverfahren zur Ermittlung von Erdbebenbeanspruchungen vorgestellt und anhand des Berechnungsprogramms Minea Design die Unterschiede zwischen vereinfachter 2D-Berechnung und 3D-Berechnung mit finiten Elementen untersucht. Daraus wird eine Aussage darüber abgeleitet, welches der Berechnungsverfahren auf der „sicheren Seite“ liegt und wie sich die Ergebnisse verifizieren lassen. An einem realen Projekt werden diese Erkenntnisse in Form einer Erdbebenbemessung angewandt.
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.
Digitalisierung im Bauwesen
(2023)
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.
Sanktionen stellen Zwangsmaßnahmen dar, die bei der Bewältigung politischer Spannungen zwischen Nationen eine lange und wiederkehrende Stellung einnehmen. Sie werden sowohl einseitig als auch in Staatenbündnissen verhängt und besonders nach dem 2. Weltkrieg mit zunehmender Häufigkeit eingesetzt. Während im letzten Jahrhundert, insbesondere vor dem 2. Weltkrieg, Handelsbeschränkungen und umfassende Wirtschaftsblockaden die vorherrschenden Sanktionsinstrumente darstellten, werden heute in einer stärker integrierten und globalisierten Welt Sanktionen in verschiedenen weiteren Formen verhängt, einschließlich internationaler Finanzbeschränkungen, Reiseverbote, Handelseinschränkungen für bestimmte Gütergruppen, Aufhebung militärischer Hilfen und spezifische Einschränkungen, wie beispielsweise Flugverbote und Hafensperrungen.
Der einst vorherrschende Baustoff in Deutschland war Lehm. Dieser wurde durch die erste industrielle Revolution weitgehend verdrängt und durch industrialisierte Baustoffe wie Beton ersetzt. Mit der vierten industriellen Revolution und dem steigenden Bewusstsein der Auswirkungen der Ressourcenverschwendung und Abfallproduktion auf die Umwelt, soll der traditionelle Lehmbau durch Digitalisierung und Automatisierung wieder an ökonomischem Aufschwung gewinnen. Bauen mit Lehm bietet die Chance einer systematischen Transformation der Bauindustrie in Richtung Kohlenstoffneutralität. Bisher ist die Bauindustrie für mehr als 30 % der weltweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich. Durch die Verwendung regionaler, zirkulärer Materialien, die idealerweise aus der eigenen Baugrube gewonnen werden, könnte sich dies in Zukunft ändern. Lehm kommt in nahezu allen Teilen der Welt flächendeckend und zur Genüge vor und kann mit verschiedenen regional vorhandenen Additiven ergänzt werden. Durch Standardisierung der Produkte und technologischen Fortschritt könnte der Lehmbau in eine Massenproduktion überführt werden und in Zukunft mit dem konventionellen Stahlbetonbau oder Holzbau konkurrieren.
Diese Masterarbeit konzentriert sich auf die Modernisierung von Lehmbauweisen in Form von digitalisierten und automatisierten additiven Fertigungsverfahren wie der Stampflehmbau oder das 3D-Drucken mit Lehm für Wandbauteile. Ziel der Masterthesis ist es, einen Bauablauf für eines der genannten additiven Fertigungsverfahren zu entwickeln. Um dieses Ziel zu erreichen, werden die verschiedenen Fertigungsverfahren und Arten nach Stand der Technik miteinander verglichen und sich für das am besten bewertete entschieden. Als praktische Grundlage für die Wahl des Fertigungsverfahren dienen beispielhafte Untersuchungen mit einem Lehm 3D-Drucker. Dabei werden Prüfkörper mit und ohne Additive gedruckt sowie Prüfkörper mit unterschiedlichen Füllgraden erstellt und anschließend im Labor auf ihre Druckfestigkeit geprüft.
Die folgende Arbeit zeigt die vielen Potenziale des Lehmbaus als zirkuläre und moderne Bauweise auf und beleuchtet zugleich die Herausforderungen, die es noch zu lösen gilt.
Increasing demand for sustainable, resilient, and low-carbon construction materials has highlighted the potential of Compacted Mineral Mixtures (CMMs), which are formulated from various soil types (sand, silt, clay) and recycled mineral waste. This paper presents a comprehensive inter- and transdisciplinary research concept that aims to industrialise and scale up the adoption of CMM-based construction materials and methods, thereby accelerating the construction industry’s systemic transition towards carbon neutrality. By drawing upon the latest advances in soil mechanics, rheology, and automation, we propose the development of a robust material properties database to inform the design and application of CMM-based materials, taking into account their complex, time-dependent behaviour. Advanced soil mechanical tests would be utilised to ensure optimal performance under various loading and ageing conditions. This research has also recognised the importance of context-specific strategies for CMM adoption. We have explored the implications and limitations of implementing the proposed framework in developing countries, particularly where resources may be constrained. We aim to shed light on socio-economic and regulatory aspects that could influence the adoption of these sustainable construction methods. The proposed concept explores how the automated production of CMM-based wall elements can become a fast, competitive, emission-free, and recyclable alternative to traditional masonry and concrete construction techniques. We advocate for the integration of open-source digital platform technologies to enhance data accessibility, processing, and knowledge acquisition; to boost confidence in CMM-based technologies; and to catalyse their widespread adoption. We believe that the transformative potential of this research necessitates a blend of basic and applied investigation using a comprehensive, holistic, and transfer-oriented methodology. Thus, this paper serves to highlight the viability and multiple benefits of CMMs in construction, emphasising their pivotal role in advancing sustainable development and resilience in the built environment.
Die Berücksichtigung ökologischer und sozialer Gesichtspunkte in der Konzeption, Planung und Errichtung von Gebäuden hat in den vergangenen Jahren großen Einfluss auf Marktfähigkeit der Immobilien gewonnen. Regulatorische Rahmenwerke wie die Taxonomie-Verordnung der Europäischen Union formulieren die klare Anforderung an die Bauwirtschaft dem Schutz von Mensch und Natur mehr Bedeutung einzuräumen. Nur mit einem wesentlichen Beitrag zu den Klimazielen der Europäischen Union wird es der Branche langfristig möglich sein sich einen uneingeschränkten Zugang zum Investorenmarkt zu sichern.
Die vorliegende wissenschaftliche Arbeit widmet sich dem Kriterienkatalog der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen e.V. und legt Übereinstimmungen mit den technischen Bewertungskriterien der EU-Taxonomie Verordnung offen. Der im Frühjahr 2023 erschienen Kriterienkatalog umfasst eine Vielzahl von Kriterien, anhand derer Gebäude auf Nachhaltigkeit geprüft werden. Im Vergleich zu der Vorgängerversion aus dem Jahr 2018 wurden erhebliche Änderungen eingearbeitet. Besonders hervorzuheben sind neue technische Prüfkriterien im Bereich Klimaschutz, Ressourcengewinnung, Biodiversität und Kreislaufwirtschaft. Die Angleichung der Berechnungsmethode für die Ökobilanzen an das bundeseigene „Qualitätssiegel Nachhaltiges Gebäude“, die Mindestanforderung nach dem erhöhten Einsatz von nachhaltig gewachsenem Holz, die Prüfung spezifischer Zielquoten bei dem Einsatz von Recyclingbeton sowie Anforderungen an die Zirkularität sind nur ein Teil der Neuerungen. Für die zusätzlichen Anforderung müssen Projektentwickler mit Mehrkosten im hohen sechsstelligen Bereich im Vergleich zu der Vorgängerversion rechnen. Vorteile der Neuauflage des Kriterienkataloges sind eine erhöhte Übereinstimmung mit den Nachhaltigkeitsanforderungen der Europäischen Union. Es werden jedoch nicht alle Anforderungen erfüllt. Nachweise für den Primärenergiebedarf, die Schadstoffbelastung von Bauteilen bzw. -materialien und eine Umweltverträglichkeitsprüfung müssen zusätzlich zu dem Kriterienkatalog der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen geleistet werden. Insgesamt ebnen die Kriterien der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen aber den Weg hin zu einer EU-Konformität und helfen Projektentwicklern Immobilien erfolgreich auf dem Markt zu positionieren.
Das veränderte Einkaufs- und Konsumverhalten vieler Kunden stellt den Einzelhandel vor große Herausforderungen. Dabei scheint besonders die junge Generation Z, die mit dem Internet, sozialen Medien und digitalen Anwendungen aufgewachsen ist, nicht mehr den traditionellen Konsummustern zu entsprechen und erwartet eine Anpassung des Einzelhandels an ihre Bedürfnisse. Um herauszufinden, welche Anforderungen junge Konsumentinnen und Konsumenten an den Einzelhandel stellen und wie sich diese zwischen verschiedenen Generationen unterscheiden, wurden mehr als 300 Personen aller Altersgruppen befragt. Zu den Schwerpunkten der Untersuchung zählten das Einkaufsverhalten, die Personalisierung von Kommunikation und Angeboten sowie die Nutzung digitaler Services und Technologien im Einzelhandel.
Digital federated platforms and data cooperatives for secure, trusted and sovereign data exchange will play a central role in the construction industry of the future. With the help of platforms, cooperatives and their novel value creation, the digital transformation and the degree of organization of the construction value chain can be taken to a new level of collaboration. The goal of this research project was to develop an experimental prototype for a federated innovation data platform along with a suitable exemplary use case. The prototype is to serve the construction industry as a demonstrator for further developments and form the basis for an innovation platform. It exemplifies how an overall concept is concretely implemented along one or more use cases that address high-priority industry pain points. This concept will create a blueprint and a framework for further developments, which will then be further established in the market. The research project illuminates the perspective of various governance innovations to increase industry collaboration, productivity and capital project performance and transparency as well as the overall potential of possible platform business models. However, a comprehensive expert survey revealed that there are considerable obstacles to trust-based data exchange between the key stakeholders in the industry value network. The obstacles to cooperation are predominantly not of a technical nature but rather of a competitive, predominantly trust-related nature. To overcome these obstacles and create a pre-competitive space of trust, the authors therefore propose the governance structure of a data cooperative model, which is discussed in detail in this paper.
Die Forschungs- und Weiterbildungsaktivtäten konzentrierten sich auf die Anwendung von Virtual Reality in der Lehre. Hier interessierte vor allem, wo im Maschinenbau diese Technologie sinnvoll eingesetzt werden kann. Hierzu wurden die verschiedenen Bereiche im Maschinenbau untersucht.
Des Weiteren sollte die Frage beantwortet werden, wie man die Technologie sinnvoll einsetzen kann. Hierzu wurden die Arbeitsplätze der Modellfabrik herangezogen. Die Modellfabrik bot die Möglichkeit sowohl in der industrienahen Umgebung das reale Training durchzuführen als auch das VR-Training durchzuführen.
Neben den Hauptaktivitäten im Bereich Virtual Reality erlaubte mir das Forschungssemester auch, in andere Felder der Digitalisierung und Industrie 4.0 tiefer einzusteigen. Hier sei explizit die konkrete Anbindung der Montagelinien in der Modellfabrik an das Digitalisieurngs-Tool von Forcam zu erwähnen. Die digitale Anbindung der Montagelinie ist mit interessanten Problemstellungen verbunden, auf die hier nicht weiter eingegangen werden soll, die aber zu einem deutlich tieferen Verständnis von konkreten Umsetzungsproblemen der Industrie geführt haben.
Creative Coding - void draw
(2023)
Creative Coding ist eines der vielen trendigen Schlagwörter, die in letzter Zeit in der Designbranche auftauchen. Wie so oft ist Creative Coding aber prinzipiell gar nicht so neu, sondern eine Wortschöpfung, die etwas beschreibt, was DesignerInnen schon lange betreiben, was jedoch nun breiter diskutiert wird und als wichtiges Konzept für Designer anerkannt ist.
The scoring of sleep stages is one of the essential tasks in sleep analysis. Since a manual procedure requires considerable human and financial resources, and incorporates some subjectivity, an automated approach could result in several advantages. There have been many developments in this area, and in order to provide a comprehensive overview, it is essential to review relevant recent works and summarise the characteristics of the approaches, which is the main aim of this article. To achieve it, we examined articles published between 2018 and 2022 that dealt with the automated scoring of sleep stages. In the final selection for in-depth analysis, 125 articles were included after reviewing a total of 515 publications. The results revealed that automatic scoring demonstrates good quality (with Cohen's kappa up to over 0.80 and accuracy up to over 90%) in analysing EEG/EEG + EOG + EMG signals. At the same time, it should be noted that there has been no breakthrough in the quality of results using these signals in recent years. Systems involving other signals that could potentially be acquired more conveniently for the user (e.g. respiratory, cardiac or movement signals) remain more challenging in the implementation with a high level of reliability but have considerable innovation capability. In general, automatic sleep stage scoring has excellent potential to assist medical professionals while providing an objective assessment.
100 Jahre Türkische Republik
(2023)
MiniKueWeE-Abwärmenutzung
(2023)
Das Thema Energiewende ist derzeit so aktuell wie nie. Neben dem Umstieg von fossilen auf erneuerbare Energien gewinnt auch die Energieeffizienz auf allen Ebenen immer mehr an Bedeutung. Dies gilt besonders für viele Teile des Gebäudebereichs, wo heute eine beachtliche Energiemenge, nicht nur für die Wärmeerzeugung, sondern auch zur Raumkühlung benötigt wird (Umweltbundesamt 2020). In Anbetracht der Klimaveränderungen wird der Kühlbedarf in den nächsten Jahrzehnten zudem noch weiter ansteigen. Aus diesem Grund gibt es einen großen Bedarf an innovativen Lösungen, welche eine effiziente Raumkühlung unter möglichst geringem Energieeinsatz gewährleisten. Die vorliegende Projektarbeit untersucht einen Teilbereich einer solchen Lösung. Genaueres zum Hintergrund, den technischen Randbedingungen sowie den Zielen des Projekts, wird in den folgenden Abschnitten erläutert.
Driver assistance systems are increasingly becoming part of the standard equipment of vehicles and thus contribute to road safety. However, as they become more widespread, the requirements for cost efficiency are also increasing, and so few and inexpensive sensors are used in these systems. Especially in challenging situations, this leads to the fact that target discrimination cannot be ensured which may lead to false reactions of the driver assistance system. In this paper, the Boids flocking algorithm is used to generate semantic neighborhood information between tracked objects which in turn can significantly improve the overall performance. Two different variants were developed: First, a free-moving flock whereby a separate flock is generated per tracked object and second, a formation-controlled flock where boids of a single flock move along the future road course in a pre-defined formation. In the first approach, the interaction between the flocks as well as the interaction between the boids within a flock is used to generate additional information, which in turn can be used to improve, for example, lane change detection. For the latter approach, new behavioral rules have been developed, so that the boids can reliably identify control-relevant objects to a driver assistance system. Finally, the performance of the presented methods is verified through extensive simulations.
Entwicklung und Analyse eines Turmes aus Buchenfurnierschichtholz für eine Kleinwindkraftanlage
(2023)
Die Energiepreise in Deutschland steigen und viele Immobilienbesitzer wollen unabhängiger von den Stromerzeugern werden, weshalb sie in eine eigene Stromproduktion investieren. Eine optimale Ergänzung zu einer Photovoltaikanlage stellt dabei eine Kleinwindkraftanlage dar, die im Vergleich zu den großen Anlagen geringere Umweltbelastungen verursacht. Allerdings entstehen beim Bau einer Kleinwindkraftanlage hohe Kosten, weshalb dieses Konzept kaum verbreitet ist.
Die Türme von Windkraftanlagen werden normalerweise aus Stahl hergestellt. Bei der Herstellung dieses Baustoffs werden große Mengen an Treibhausgasen freigesetzt. Ein umweltfreundlicheres Material ist der nachwachsende Rohstoff Holz. Die Herstellung der Türme in Holzbauweise ist bisher kaum zu finden. Daher wird in dieser Arbeit untersucht, ob ein Holzturm eine Alternative zum Stahlturm sein kann und ob dadurch die Investitionskosten für eine Kleinwindkraftanlage gesenkt werden können.
Um die Forschungsfrage zu beantworten, wurde ein Konzept für einen Holzturm aus Buchenfurnierschichtholz entwickelt. Zunächst wurde die Bedeutung von Buchenholz im Bauwesen erarbeitet. Anschließend wurden die Grundlagen für den Bau von Kleinwindkraftanlagen erforscht und die Abmessungen einer fiktiven Anlage festgelegt. Es wurden die relevanten Einwirkungen ermittelt und die Anlage mittels einer Finiten-Elemente-Berechnung untersucht. Zuletzt wurden die Nachweise für die Tragfähigkeit und die Ermüdungssicherheit des Querschnittes und der Verbindungsmittel geführt.
Bei den Untersuchungen der Randbedingungen konnten keine Argumente gefunden werden, die gegen die Verwendung von Holz sprechen. In einigen Punkten wie beispielsweise in der Herstellungs- und Errichtungsphase sind sogar Vorteile gegenüber dem Stahl zu erkennen. Zudem wurde in einer Kostenschätzung herausgefunden, dass ein Holzturm auch preislich mithalten kann und dass die Herstellungskosten sogar gesenkt werden können. Die Gesamtkosten für eine Kleinwindkraftanlage können dennoch nur unwesentlich gesenkt werden. Die Investition ist daher nur sinnvoll, wenn am geplanten Standort genügend Wind zur Verfügung steht und wenn der produzierte Strom größtenteils selbst genutzt werden kann.
In order to ensure sufficient recovery of the human body and brain, healthy sleep is indispensable. For this purpose, appropriate therapy should be initiated at an early stage in the case of sleep disorders. For some sleep disorders (e.g., insomnia), a sleep diary is essential for diagnosis and therapy monitoring. However, subjective measurement with a sleep diary has several disadvantages, requiring regular action from the user and leading to decreased comfort and potential data loss. To automate sleep monitoring and increase user comfort, one could consider replacing a sleep diary with an automatic measurement, such as a smartwatch, which would not disturb sleep. To obtain accurate results on the evaluation of the possibility of such a replacement, a field study was conducted with a total of 166 overnight recordings, followed by an analysis of the results. In this evaluation, objective sleep measurement with a Samsung Galaxy Watch 4 was compared to a subjective approach with a sleep diary, which is a standard method in sleep medicine. The focus was on comparing four relevant sleep characteristics: falling asleep time, waking up time, total sleep time (TST), and sleep efficiency (SE). After evaluating the results, it was concluded that a smartwatch could replace subjective measurement to determine falling asleep and waking up time, considering some level of inaccuracy. In the case of SE, substitution was also proved to be possible. However, some individual recordings showed a higher discrepancy in results between the two approaches. For its part, the evaluation of the TST measurement currently does not allow us to recommend substituting the measurement method for this sleep parameter. The appropriateness of replacing sleep diary measurement with a smartwatch depends on the acceptable levels of discrepancy. We propose four levels of similarity of results, defining ranges of absolute differences between objective and subjective measurements. By considering the values in the provided table and knowing the required accuracy, it is possible to determine the suitability of substitution in each individual case. The introduction of a “similarity level” parameter increases the adaptability and reusability of study findings in individual practical cases.
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.
Non-volatile NAND flash memories store information as an electrical charge. Different read reference voltages are applied to read the data. However, the threshold voltage distributions vary due to aging effects like program erase cycling and data retention time. It is necessary to adapt the read reference voltages for different life-cycle conditions to minimize the error probability during readout. In the past, methods based on pilot data or high-resolution threshold voltage histograms were proposed to estimate the changes in voltage distributions. In this work, we propose a machine learning approach with neural networks to estimate the read reference voltages. The proposed method utilizes sparse histogram data for the threshold voltage distributions. For reading the information from triple-level cell (TLC) memories, several read reference voltages are applied in sequence. We consider two histogram resolutions. The simplest histogram consists of the zero-and-one ratios for the hard decision read operation, whereas a higher resolution is obtained by considering the quantization levels for soft-input decoding. This approach does not require pilot data for the voltage adaptation. Furthermore, only a few measurements of extreme points of the threshold voltage distributions are required as training data. Measurements with different conditions verify the proposed approach. The resulting neural networks perform well under other life-cycle conditions.
Background: Polysomnography (PSG) is the gold standard for detecting obstructive sleep apnea (OSA). However, this technique has many disadvantages when using it outside the hospital or for daily use. Portable monitors (PMs) aim to streamline the OSA detection process through deep learning (DL).
Materials and methods: We studied how to detect OSA events and calculate the apnea-hypopnea index (AHI) by using deep learning models that aim to be implemented on PMs. Several deep learning models are presented after being trained on polysomnography data from the National Sleep Research Resource (NSRR) repository. The best hyperparameters for the DL architecture are presented. In addition, emphasis is focused on model explainability techniques, concretely on Gradient-weighted Class Activation Mapping (Grad-CAM).
Results: The results for the best DL model are presented and analyzed. The interpretability of the DL model is also analyzed by studying the regions of the signals that are most relevant for the model to make the decision. The model that yields the best result is a one-dimensional convolutional neural network (1D-CNN) with 84.3% accuracy.
Conclusion: The use of PMs using machine learning techniques for detecting OSA events still has a long way to go. However, our method for developing explainable DL models demonstrates that PMs appear to be a promising alternative to PSG in the future for the detection of obstructive apnea events and the automatic calculation of AHI.
Sleep is extremely important for physical and mental health. Although polysomnography is an established approach in sleep analysis, it is quite intrusive and expensive. Consequently, developing a non-invasive and non-intrusive home sleep monitoring system with minimal influence on patients, that can reliably and accurately measure cardiorespiratory parameters, is of great interest. The aim of this study is to validate a non-invasive and unobtrusive cardiorespiratory parameter monitoring system based on an accelerometer sensor. This system includes a special holder to install the system under the bed mattress. The additional aim is to determine the optimum relative system position (in relation to the subject) at which the most accurate and precise values of measured parameters could be achieved. The data were collected from 23 subjects (13 males and 10 females). The obtained ballistocardiogram signal was sequentially processed using a sixth-order Butterworth bandpass filter and a moving average filter. As a result, an average error (compared to reference values) of 2.24 beats per minute for heart rate and 1.52 breaths per minute for respiratory rate was achieved, regardless of the subject’s sleep position. For males and females, the errors were 2.28 bpm and 2.19 bpm for heart rate and 1.41 rpm and 1.30 rpm for respiratory rate. We determined that placing the sensor and system at chest level is the preferred configuration for cardiorespiratory measurement. Further studies of the system’s performance in larger groups of subjects are required, despite the promising results of the current tests in healthy subjects.
Die jüngeren Entscheidungen des EuGH sowie des BAG zur Arbeitszeiterfassung haben trotz ihrer eigentlich klaren Aussagen in der betrieblichen Praxis zu teils erheblichen Verunsicherungen geführt: Müssen nun wirklich die Arbeitszeiten der Beschäftigten erfasst werden und wie wirkt sich das auf die in vielen Unternehmen gelebte „Vertrauensarbeitszeit“ aus?
Urlaub, Urlaub und kein Ende – Die aktuelle Rechtslage auf Basis der Rechtsprechung von EuGH und BAG
(2023)
Low-Code Development Plattformen (LCDPs) fördern die digitale Transformation von Organisationen, indem sie die Applikationsentwicklung durch FachbereichsmitarbeiterInnen ohne tiefgreifende Programmierkenntnisse – sogenannte Citizen Developer – ermöglichen. Marktforschungsinstitute prognostizieren, dass in den nächsten Jahren mehr als die Hälfte aller Applikationen mit LCDPs entwickelt werden. Nichtsdestotrotz stehen Organisationen vor der Herausforderung, sich für die richtigen Implementierungs- und Anwendungsansätze von LCDPs zu entscheiden. Dieser Artikel liefert daher ein umfassendes Bild über das praktische Verständnis und aktuelle Ansätze in verschiedenen Organisationen und leitet daraus Handlungsempfehlungen ab. Dafür wurden 16 Experteninterviews durchgeführt und wissenschaftlich analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Praxis grundsätzlich ein ähnliches Verständnis des Begriffs LCDP hat. Die Initiative für die Einführung kommt meist aus den Fachbereichen, die Entscheidung für oder gegen die LCDP-Implementierung wird jedoch meist von der Geschäftsführung in Kooperation mit der IT-Abteilung getroffen. Dabei unterscheiden sich die aktuellen Anwendungsansätze: Unternehmen nutzen entweder einen Self-Service-Ansatz durch die Fachbereiche oder integrieren die Entscheidung über eine potenzielle LCDP-Entwicklung durch die Citizen Developer in das bestehende Demand-Management der IT-Abteilung. Eine etablierte und adaptive Governance ist für beide Ansätze eine wichtige Voraussetzung. Die Erkenntnisse des Beitrags tragen zur wissenschaftlichen Diskussion bei, da dieser Artikel eine der ersten umfassenden und wissenschaftlich fundierten qualitativen Analysen über aktuelle praktische Adoptionsansätze der Praxis liefert. PraktikerInnen erfahren zudem, wie andere Unternehmen mit aktuellen Herausforderungen umgehen und welche Ansätze erfolgversprechend sind.
Die Vermessung der Stadt
(2023)
While driving, stress is caused by situations in which the driver estimates their ability to manage the driving demands as insufficient or loses the capability to handle the situation. This leads to increased numbers of driver mistakes and traffic violations. Additional stressing factors are time pressure, road conditions, or dislike for driving. Therefore, stress affects driver and road safety. Stress is classified into two categories depending on its duration and the effects on the body and psyche: short-term eustress and constantly present distress, which causes degenerative effects. In this work, we focus on distress. Wearable sensors are handy tools for collecting biosignals like heart rate, activity, etc. Easy installation and non-intrusive nature make them convenient for calculating stress. This study focuses on the investigation of stress and its implications. Specifically, the research conducts an analysis of stress within a select group of individuals from both Spain and Germany. The primary objective is to examine the influence of recognized psychological factors, including personality traits such as neuroticism, extroversion, psychoticism, stress and road safety. The estimation of stress levels was accomplished through the collection of physiological parameters (R-R intervals) using a Polar H10 chest strap. We observed that personality traits, such as extroversion, exhibited similar trends during relaxation, with an average heart rate 6% higher in Spain and 3% higher in Germany. However, while driving, introverts, on average, experienced more stress, with rates 4% and 1% lower than extroverts in Spain and Germany, respectively.
Network effects, economies of scale, and lock-in-effects increasingly lead to a concentration of digital resources and capabilities, hindering the free and equitable development of digital entrepreneurship, new skills, and jobs, especially in small communities and their small and medium-sized enterprises (“SMEs”). To ensure the affordability and accessibility of technologies, promote digital entrepreneurship and community well-being, and protect digital rights, we propose data cooperatives as a vehicle for secure, trusted, and sovereign data exchange. In post-pandemic times, community/SME-led cooperatives can play a vital role by ensuring that supply chains to support digital commons are uninterrupted, resilient, and decentralized. Digital commons and data sovereignty provide communities with affordable and easy access to information and the ability to collectively negotiate data-related decisions. Moreover, cooperative commons (a) provide access to the infrastructure that underpins the modern economy, (b) preserve property rights, and (c) ensure that privatization and monopolization do not further erode self-determination, especially in a world increasingly mediated by AI. Thus, governance plays a significant role in accelerating communities’/SMEs’ digital transformation and addressing their challenges. Cooperatives thrive on digital governance and standards such as open trusted application programming interfaces (“APIs”) that increase the efficiency, technological capabilities, and capacities of participants and, most importantly, integrate, enable, and accelerate the digital transformation of SMEs in the overall process. This review article analyses an array of transformative use cases that underline the potential of cooperative data governance. These case studies exemplify how data and platform cooperatives, through their innovative value creation mechanisms, can elevate digital commons and value chains to a new dimension of collaboration, thereby addressing pressing societal issues. Guided by our research aim, we propose a policy framework that supports the practical implementation of digital federation platforms and data cooperatives. This policy blueprint intends to facilitate sustainable development in both the Global South and North, fostering equitable and inclusive data governance strategies.