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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.
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.
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.
A growing share of modern trade policy instruments is shaped by non-tariff barriers (NTBs). Based on a structural gravity equation and the recently updated Global Trade Alert database, we empirically investigate the effect of NTBs on imports. Our analysis reveals that the implementation of NTBs reduces imports of affected products by up to 12%. Their trade dampening effect is thus comparable to that of trade defence instruments such as anti-dumping duties. It is smaller for exporters that have a free trade agreement with the importing country. Different types of NTBs affect trade to a different extent. Finally, we investigate the effect of behind-the-border measures, showing that they significantly lower the importer’s market access.
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.
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.
100 Jahre Türkische Republik
(2023)
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.
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.
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.
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.
In automotive a lot of electromagnetically, pyrotechnically or mechanically driven actuators are integrated to run comfort systems and to control safety systems in modern passenger cars. Using shape memory alloys (SMA) the existing systems could be simplified, performing the same function through new mechanisms with reduced size, weight, and costs. A drawback for the use of SMA in safety systems is the lack of materials knowledge concerning the durability of the switching function (long-time stability of the shape memory effect). Pedestrian safety systems play a significant role to reduce injuries and fatal casualties caused by accidents. One automotive safety system for pedestrian protection is the bonnet lifting system. Based on such an application, this article gives an introduction to existing bonnet lifting systems for pedestrian protection, describes the use of quick changing shape memory actuators and the results of the study concerning the long-time stability of the tested NiTi-wires. These wires were trained, exposed up to 4years at elevated temperatures (up to 140°C) and tested regarding their phase change temperatures, times, and strokes. For example, it was found that A P-temperature is shifted toward higher temperatures with longer exposing periods and higher temperatures. However, in the functional testing plant a delay in the switching time could not be detected. This article gives some answers concerning the long-time stability of NiTi-wires that were missing till now. With this knowledge, the number of future automotive applications using SMA can be increased. It can be concluded, that the use of quick changing shape memory actuators in safety systems could simplify the mechanism, reduce maintenance and manufacturing costs and should be insertable also for other automotive applications.
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.
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.
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.
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.
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.
Jahresbericht 2022
(2022)
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.
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.
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.
Die Vermessung der Stadt
(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.
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.
Sleep disorders can impact daily life, affecting physical, emotional, and cognitive well-being. Due to the time-consuming, highly obtrusive, and expensive nature of using the standard approaches such as polysomnography, it is of great interest to develop a noninvasive and unobtrusive in-home sleep monitoring system that can reliably and accurately measure cardiorespiratory parameters while causing minimal discomfort to the user’s sleep. We developed a low-cost Out of Center Sleep Testing (OCST) system with low complexity to measure cardiorespiratory parameters. We tested and validated two force-sensitive resistor strip sensors under the bed mattress covering the thoracic and abdominal regions. Twenty subjects were recruited, including 12 males and 8 females. The ballistocardiogram signal was processed using the 4th smooth level of the discrete wavelet transform and the 2nd order of the Butterworth bandpass filter to measure the heart rate and respiration rate, respectively. We reached a total error (concerning the reference sensors) of 3.24 beats per minute and 2.32 rates for heart rate and respiration rate, respectively. For males and females, heart rate errors were 3.47 and 2.68, and respiration rate errors were 2.32 and 2.33, respectively. We developed and verified the reliability and applicability of the system. It showed a minor dependency on sleeping positions, one of the major cumbersome sleep measurements. We identified the sensor under the thoracic region as the optimal configuration for cardiorespiratory measurement. Although testing the system with healthy subjects and regular patterns of cardiorespiratory parameters showed promising results, further investigation is required with the bandwidth frequency and validation of the system with larger groups of subjects, including patients.
Im Sommersemester 2022 habe ich laufende und neue Forschungsprojekte sowohl national wie auch international vorangetrieben. Schwerpunktmäßig wurde die international etablierte Global Sanctions Data Base (GSDB) in Kooperation mit Forschern aus den USA und Österreich aktualisiert und in Form einer Forschungsarbeit der Forschungsgemeinschaft bekannt gemacht. Aufgrund der erarbeiteten Expertise habe ich zahlreiche Vorträge und Interviews in Medien zu Sanktionen und deren ökonomische Wirkung gegeben. Darüber hinaus wurde ein Buchkapitel zu Sanktionen in Kooperation mit internationalen Wissenschaftlern verfasst. Ferner wurde ein neues Forschungsprojekt in Kooperation mit einem regionalen Unternehmen zur Entwicklung eines Prozesses für die THG-Bilanzierung initiiert. Zwei wissenschaftliche Publikationen (peer-reviewed) wurden finalisiert. Ferner wurden 2 neue wissenschaftliche Forschungsprojekte mit internationalen Wissenschaftlern initiiert und die Ergebnisse in Arbeitspapieren veröffentlicht. Die zugrundeliegenden Manuskripte wurden in peer-reviewed Zeitschriften eingereicht. In Kooperation mit der Universität Konstanz wurde ein Schülertag für Gymnasiasten organisiert, um die Bedeutung von Wirtschaftspolitik den Schülern näher zu bringen.
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.
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.
Noteninflation
(2014)
As fish farming is becoming more and more important worldwide, this ongoing project aims at the simulation and test-based analysis of highly stressed wire contacts, as they are found in off-shore fish farm cages in order to make them more reliable. The quasi-static tensile test of a wire mesh provides data for the construction of a finite element model to get a better understanding of the behavior of high-strength stainless steel from which the cages are made. Fatigue tests provide new insights that are used for an adjustment of the finite element model in order to predict the probability of possible damage caused by heavy mechanical loads (waves, storms, predators (sharks)).
Wie gehen mittelständische Unternehmen mit internationaler Geschäftstätigkeit mit Compliance-Risiken um? Wie gelingt das Risikomanagement spezifischer Herausforderungen der Regelkonformität in Wachstumsländern, die aus Compliance-Gesichtspunkten als Hochrisikoländer eingestuft werden? Und was beschäftigt dabei Compliance-Officer im Mittelstand?
Diesen Fragen widmete sich ein anwendungsorientiertes Forschungsprojekt am Konstanz Institut für Corporate Governance.
Die nachfolgende Publikation stellt die zentralen Studienergebnisse vor und fokussiert dabei auf Herausforderungen und Lösungen für das Compliance- und Integrity Management.
Kleinwind-Marktreport
(2022)
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.
Image novelty detection is a repeating task in computer vision and describes the detection of anomalous images based on a training dataset consisting solely of normal reference data. It has been found that, in particular, neural networks are well-suited for the task. Our approach first transforms the training and test images into ensembles of patches, which enables the assessment of mean-shifts between normal data and outliers. As mean-shifts are only detectable when the outlier ensemble and inlier distribution are spatially separate from each other, a rich feature space, such as a pre-trained neural network, needs to be chosen to represent the extracted patches. For mean-shift estimation, the Hotelling T2 test is used. The size of the patches turned out to be a crucial hyperparameter that needs additional domain knowledge about the spatial size of the expected anomalies (local vs. global). This also affects model selection and the chosen feature space, as commonly used Convolutional Neural Networks or Vision Image Transformers have very different receptive field sizes. To showcase the state-of-the-art capabilities of our approach, we compare results with classical and deep learning methods on the popular dataset CIFAR-10, and demonstrate its real-world applicability in a large-scale industrial inspection scenario using the MVTec dataset. Because of the inexpensive design, our method can be implemented by a single additional 2D-convolution and pooling layer and allows particularly fast prediction times while being very data-efficient.
Ein Wandel weg von der linearen und hin zu einer Kreislaufwirtschaft, wie man ihn bereits in verschiedenen Bereichen erkennen kann, hat positive Auswirkungen auf das Klima und die Umwelt. Die Baubranche könnte durch ihre hohe Ressourcen- und Energieintensität ein wichtiger Beitrag zur Klima- und Umweltschonung durch Kreislaufpraktiken leisten. Im Fokus sollte nicht mehr nur eine effiziente Gebäudehülle stehen, sondern eine ganzheitliche Nachhaltigkeitsbetrachtung.
Aufgrund mangelnden Bewusstseins, fehlender rechtlicher Rahmenbedingungen, Organisationen, Softwaretools und fehlender Anreize durch Förderungen oder Geschäftsmodelle kann und wird eine ganzheitliche Kreislaufwirtschaft derzeit noch nicht in der Baubranche umgesetzt. Ein weiterer bedeutsamer Grund sind fehlende Materialpässe und deren Umsetzungsmöglichkeiten in der Praxis.
Ziel dieser Arbeit ist es, die Lücke zwischen den Anforderungen an Materialpässe und deren Umsetzung in der Praxis, speziell für WeberHaus und somit den Holz-Fertighausbau, frühzeitig zu schließen. Durch Experteninterviews werden der Ist-Zustand des Material- und Informationsflusses beschrieben und gleichzeitig die Themen Kreislaufwirtschaft, Rückverfolgung und Materialpässe mit den Mitarbeitern diskutiert und nähergebracht. Aus dem Ist- Zustand des Material- und Informationsflusses werden Möglichkeiten einer Umsetzung in Form von zwei Varianten für Materialpässe geliefert, welche die zuvor festgelegten Anforderungen erfüllen.
Zur Beschreibung des Materialflusses hat es sich als sinnvoll erwiesen, eine Einteilung des gesamten Unternehmens auf Gebäude- und Elementebene vorzunehmen. Der Informationsfluss wird für den Materialpass hauptsächlich durch die vorhandenen Softwaresysteme Bentley, Dietrich´s, SAP und WeKo bestimmt. Um die Anforderungen, die an die Materialpässe gestellt werden, bestmöglich und mit geringem Aufwand erfüllen zu können, stellt sich BIM in Kombination mit der Plattform Madaster als sinnvolles Instrument heraus. Hierzu sind jedoch aufwendige Fachmodelle oder ein Koordinationsmodell nötig, welche von WeberHaus noch nicht vollständig realisiert werden. Als Übergangslösung bietet sich ein Materialpass auf Elementebene an, der durch diese Betrachtung standardisiert und ergänzt werden kann. Eine Ergänzung dieser Variante durch QR-Codes bietet zusätzlich eine direkte Verknüpfung von Informationen mit Bauteilen.
Purpose
The goal of this research survey was to propose an entrepreneurship education model for students in higher education institutions.
Methodology
A questionnaire was distributed to 246 randomly sampled students at the Universitas Negeri Jakarta. The data was analyzed through Structural Equation Modeling to study the variables of entrepreneurship education for higher education students and examine whether it can be predicted by the university leadership as a facilitator of entrepreneurial culture, university departments as promoters of entrepreneurial skills, and university research as an incubator of local business
development.
Findings
The results show that university leadership as a facilitator of entrepreneurial culture is supported by the university leadership’s fostering a culture of entrepreneurial thinking. It was also evident that the university placed sufficient emphasis on entrepreneurial education, and it successfully motivated lecturers to embrace entrepreneurship education, and students to embrace entrepreneurship education. The results also indicated that university departments acted as promoters of entrepreneurial skills and stimulated students to attain sufficient entrepreneurial skills during their university education. Lastly, the university research also proved as an incubator of local business development and was found influenced by the university conducting research projects with local
private sector businesses and supporting graduates planning to launch start-ups.
Implications to Research and Practice
The survey results will provide valuable policy insights to improve entrepreneurship education. The university faculty and students would have opportunities to gain practical experience in local private sector businesses. The model of entrepreneurship education proposed herein can be applied for higher education students.
This research project has been awarded as part of the research competition organized by Connect2Recover, which is a global initiative by the International Telecommunication Union (ITU) with the priority of reinforcing and strengthening the digital infrastructure and ecosystems of developing countries. Carried out by an international and transdisciplinary research consortium, the project sets out to analyze the prospects of digital federation and data sharing within the context of Botswana. Considering the country’s stage of economic and digital development, the project team identified Botswana’s smallholder agricultural sector as the most important area of digital transformation given the development need of the country’s primary sector.
Derived from semi-structured interviews, a focus group, as well as secondary research, the project team developed a digital transformation roadmap based on three development stages: (a) crowdfarming pilot, (b) crowdfarming marketplace, and (c) digital ecosystem for smallholder agriculture. Based on a detailed review of Botswana’s smallholder agriculture and the government’s digitalization strategy, the report envisions each phase, especially the pilot project, in terms of a minimal viable product. This is to consider the low level of digital penetration of Botswana’s primary sector, while providing an incentive to connect smallholders with consumers, traders, and retailers.
The project team has been successful in receiving commitment from actual smallholder farmers, the farmer association and government, as well as support for the idea of developing a crowdfarming marketplace as a novel production model and, eventually, a digital agriculture ecosystem for smallholder farmers, livestock producers, and agricultural technology companies and start-ups. The report is a proposal for a phase-one pilot project with the objective to advance smallholder agribusiness in Botswana.
Code-based cryptosystems are promising candidates for post-quantum cryptography. Recently, generalized concatenated codes over Gaussian and Eisenstein integers were proposed for those systems. For a channel model with errors of restricted weight, those q-ary codes lead to high error correction capabilities. Hence, these codes achieve high work factors for information set decoding attacks. In this work, we adapt this concept to codes for the weight-one error channel, i.e., a binary channel model where at most one bit-error occurs in each block of m bits. We also propose a low complexity decoding algorithm for the proposed codes. Compared to codes over Gaussian and Eisenstein integers, these codes achieve higher minimum Hamming distances for the dual codes of the inner component codes. This property increases the work factor for a structural attack on concatenated codes leading to higher overall security. For comparable security, the key size for the proposed code construction is significantly smaller than for the classic McEliece scheme based on Goppa codes.
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.