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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.
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.
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.
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.
This thesis emphasizes problems that reports generated by vulnerability scanners impose on the process of vulnerability management, which are a. an overwhelming amount of data and b. an insufficient prioritization of the scan results.
To assist the process of developing means to counteract those problems and to allow for quantitative evaluation of their solutions, two metrics are proposed for their effectiveness and efficiency. These metrics imply a focus on higher severity vulnerabilities and can be applied to any simplification process of vulnerability scan results, given it relies on a severity score and time of remediation estimation for each vulnerability.
A priority score is introduced which aims to improve the widely used Common Vulnerability Scoring System (CVSS) base score of each vulnerability dependent on a vulnerability’s ease of exploit, estimated probability of exploitation and probability of its existence.
Patterns within the reports generated by the Open Vulnerability Assessment System (OpenVAS) vulnerability scanner between vulnerabilities are discovered which identify criteria by which they can be categorized from a remediation actor standpoint. These categories lay the groundwork of a final simplified report and consist of updates that need to be installed on a host, severe vulnerabilities, vulnerabilities that occur on multiple hosts and vulnerabilities that will take a lot of time for remediation. The highest potential time savings are found to exist within frequently occurring vulnerabilities, minor- and major suggested updates.
Processing of the results provided by the vulnerability scanner and creation of the report is realized in the form of a python script. The resulting reports are short, straight to the point and provide a top down remediation process which should theoretically allow to minimize the institutions attack surface as fast as possible. Evaluation of the practicality must follow as the reports are yet to be introduced into the Information Security Management Lifecycle.
Die durch kleine und mittelständische Unternehmen geprägte Investitionsgüterindustrie steht aufgrund der zunehmenden Internationalisierung im Servicegeschäft vor großen Herausforderungen. Mitarbeiterengpässe, hohe Prozesskosten und unzureichendes Wissensmanagement machen den Service zur potenziellen betriebs- und volkswirtschaftlichen Wachstumsbremse. Durch die Digitalisierung entstehen aber auch große Nutzenpotenziale im Servicegeschäft. Ziel des im Projekt SerWiss entwickelten integrierten Ansatzes ist es, kleine und mittelständische Anbieter von Investitionsgütern zu befähigen, Servicewissen auf der Basis eines digitalen Lösungsansatzes unter Gewährleistung einer humanen Arbeitsgestaltung effizient zu generieren, zu strukturieren und international bereitzustellen bzw. zu vermarkten.
Das Projekt eFlow, an dem unter anderem die HTWG Konstanz seit 2012 forscht, simuliert mit Hilfe einer mathematischen Simulation wie sich Menschenmassen verhalten, wenn sie ein vorgegebenes Gelände verlassen sollen. Die Simulation baut auf einen Ansatz der Finite Elemente Methode auf, in der mehrere gekoppelte Differenzialgleichungen berechnet werden müssen. Diese Berechnungen erweisen sich gerade bei komplexen Szenarien mit großem Gelände und vielen Personen als sehr rechenintensiv. Ziel dieser Bachelorarbeit ist es ein Surrogate Modell zu erstellen, welches basierend auf machine-learning Ansätzen im spezifischen auf Regressionsmethoden Ergebnisse der Simulation vorhersagen soll. Somit müssen Datensätze generiert werden. Diese entstehen durch wiederholte Durchläufe der Simulation, in der jeweils die Eingabeparameter, die in das Regressionsmodell einfließen sollen variiert werden und mit dem entsprechenden Ergebnis der Simulation verknüpft werden. Die Regressionsansätze werden dabei pro Durchlauf komplexer, in dem jeweils zusätzliche Eingabeparameter mit in die Datengenerierung aufgenommen werden. Es soll überprüft werden, ob diese Simulation mittels machine-learning Ansätzen reproduzierbar ist. Basierend auf diesen Surrogate Modellen soll es möglich gemacht werden, Situationen in Echtzeit zu überprüfen, ohne dabei den Weg der rechenaufwendigen Simulation zu gehen. Die Ergebnisse bestätigen, dass die mathematische Simulation mittels Regression reproduzierbar ist. Es erweist sich jedoch als sehr rechenaufwendig, Daten zu sammeln, um genügend Eingabeparameter mit in die Regressionsmethode einfließen zu lassen. Diese Arbeit gestaltet somit eine Vorstudie zur Umsetzung eines ausgereiften Surrogate Modells, welches jegliche Eingabeparameter der Simulation berücksichtigen kann.
Trotz des seit über zehn Jahren anhaltend negativen Trends im traditionellen Kameramarkt werden in Zukunft exponentiell mehr Bilder mit technischen Hilfsmitteln produziert und veröffentlicht werden, nur eben auf eine fundamental andere Weise, mit anderen, vermeintlich komfortableren Geräten, im Hintergrund unterstützt durch sogenannte »smarte« Technologien. Die blitzschnelle Verrechnung von kurzen Bildserien zu einem einzigen Bild, unter Zuhilfenahme von leistungsfähigen Algorithmen aus dem Bereich des maschinellen Sehens, simuliert eine handwerkliche Perfektion, die auf optisch, chemischem Weg so nicht möglich wäre. Auch wenn die analoge Fotografie, teils im Rückgriff auf Jahrhunderte alte Praktiken der Bildenden Kunst, einstmals die Vorbilder und Standards etabliert hat, auf die KI-Modelle derzeit trainiert werden, spielen analoge Bildgebungsverfahren heutzutage quantitativ kaum mehr eine Rolle. Qualitativ erfährt die analoge Fotografie, sowohl im Sinne einer entschleunigenden Gegenbewegung, als auch auf Grund ihrer vermeintlich höheren Authentizität und ihrer haptischen und materiellen Qualitäten, eine überraschend starke Aufmerksamkeit. Diese richtet sich auf die Auseinandersetzung mit fotografischen Wahrnehmungsweisen, die Erforschung unserer realen Umgebung und nicht zuletzt auf die Begegnung mit uns selbst. Analoge Kameras, die Arbeit in der Dunkelkammer und historische Verfahren, wie das Nasse-Kollodion-Verfahren oder die Cyanotypie haben seit einigen Jahren weltweit wieder Konjunktur unter Photoenthusiasten und Studierenden. Was die Protagonisten eines vermeintlich nostalgischen Retro-Trends indes nicht davon abhält, in ihrem Alltag ganz selbstverständlich in »Echtzeit« mit Handys und häufig unter strategisch diversifizierten, mehr oder weniger privaten User-Profilen und Identitäten in den sogenannten sozialen Netzwerken mit anderen (und auch sich selbst) in Form von digitalen bzw. digitalisierten Bildern in einen möglichst flüchtigen Kontakt zu treten.
Contemporary empirical applications frequently require flexible regression models for complex response types and large tabular or non-tabular, including image or text, data. Classical regression models either break down under the computational load of processing such data or require additional manual feature extraction to make these problems tractable. Here, we present deeptrafo, a package for fitting flexible regression models for conditional distributions using a tensorflow backend with numerous additional processors, such as neural networks, penalties, and smoothing splines. Package deeptrafo implements deep conditional transformation models (DCTMs) for binary, ordinal, count, survival, continuous, and time series responses, potentially with uninformative censoring. Unlike other available methods, DCTMs do not assume a parametric family of distributions for the response. Further, the data analyst may trade off interpretability and flexibility by supplying custom neural network architectures and smoothers for each term in an intuitive formula interface. We demonstrate how to set up, fit, and work with DCTMs for several response types. We further showcase how to construct ensembles of these models, evaluate models using inbuilt cross-validation, and use other convenience functions for DCTMs in several applications. Lastly, we discuss DCTMs in light of other approaches to regression with non-tabular data.
Die digitale Transformation von Geschäftsprozessen und die stärkere Integration von IT-Systemen führen zu Chancen und Risiken für kleine und mittlere Unternehmen (KMU). Risiken, die zu fehlender IT-Governance, Risk und Compliance (GRC) führen können. Ziel dieses Beitrags ist es, die Design- und Evaluierungsphase der Erstellung eines Artefakts darzustellen. Dabei wird der Design Science Research Ansatz nach Hevner verwendet. Das Artefakt wird für die Auswahl von Standards entwickelt, indem KMU-relevante Ausprägungen und bestehende Rahmenwerke auf die definierten Kriterien angepasst werden.
Das Management von Aktienfonds strebt effiziente Mischungen von Aktien an. Nachdem diese durch Optimierungsverfahren ermittelt wurden, müssen sie aus ökonomischen oder rechtlichen Gründen oft angepasst werden mit der Konsequenz, dass die Lösungen nicht mehr effizient sind. Ein rechtlicher Grund kann bei einem öffentlich angebotenen Aktienfond der Artikel 52(2) der EU-Richtlinie 2009/65/EC bzw. das KAGB § 206 sein. Ein Teil der Richtlinie besagt z.B., dass in eine Aktie nie mehr als 10% des Budgets investiert werden kann. Diese Regeln insgesamt sich auch als 5-10-40-Bedingung bekannt. Um derartige Risikobeschränkungen in der Portfoliooptimierung zu integrieren wurden zwei Optimierungsmodelle entwickelt – ein quadratisches und ein lineares. Die Modelle wurden anhand von historischen Renditedaten des HDAX getestet. Das lineare Modell zeigt, dass die Vorgaben der EU-Richtlinie die angestrebte Volatilitätsreduktion erreicht. Diese Risikobeschränkung hat aber einen Preis, der in den Währungen „Renditeverlust“ bzw. „Volatilitätszuwachs“ ausgedrückt werden kann. Bei gleicher Volatilität erzielte das nicht durch die 5-10-40-Bedingung eingeschränkte Portfolio eine ca. 10% höhere Jahresrendite. Der „Volatilitätszuwachs“ ist im Umfeld des minimalen Volatilitätspunktes (MVP) gering, kann aber bis zu 25% betragen, wenn Portfolios die unter der 5-10-40-Bedingung ermittelt wurden verglichen werden mit uneingeschränkt optimierten Portfolios bei jeweils gleicher Rendite. Das quadratische Modell baut auf dem Ansatz von H. Markowitz auf und zeigt einen flexibleren Weg der Risikobegrenzung der zu vergleichbaren Resultaten führt.
Cities around the world are facing the implications of a changing climate as an increasingly pressing issue. The negative effects of climate change are already being felt today. Therefore, adaptation to these changes is a mission that every city must master. Leading practices worldwide demonstrate various urban efforts on climate change adaptation (CCA) which are already underway. Above all, the integration of climate data, remote sensing, and in situ data is key to a successful and measurable adaptation strategy. Furthermore, these data can act as a timely decision support tool for municipalities to develop an adaptation strategy, decide which actions to prioritize, and gain the necessary buy-in from local policymakers. The implementation of agile data workflows can facilitate the integration of climate data into climate-resilient urban planning. Due to local specificities, (supra)national, regional, and municipal policies and (by) laws, as well as geographic and related climatic differences worldwide, there is no single path to climate-resilient urban planning. Agile data workflows can support interdepartmental collaboration and, therefore, need to be integrated into existing management processes and government structures. Agile management, which has its origins in software development, can be a way to break down traditional management practices, such as static waterfall models and sluggish stage-gate processes, and enable an increased level of flexibility and agility required when urgent. This paper presents the findings of an empirical case study conducted in cooperation with the City of Constance in southern Germany, which is pursuing a transdisciplinary and trans-sectoral co-development approach to make management processes more agile in the context of climate change adaptation. The aim is to present a possible way of integrating climate data into CCA planning by changing the management approach and implementing a toolbox for low-threshold access to climate data. The city administration, in collaboration with the University of Applied Sciences Constance, the Climate Service Center Germany (GERICS), and the University of Stuttgart, developed a co-creative and participatory project, CoKLIMAx, with the objective of integrating climate data into administrative processes in the form of a toolbox. One key element of CoKLIMAx is the involvement of the population, the city administration, and political decision-makers through targeted communication and regular feedback loops among all involved departments and stakeholder groups. Based on the results of a survey of 72 administrative staff members and a literature review on agile management in municipalities and city administrations, recommendations on a workflow and communication structure for cross-departmental strategies for resilient urban planning in the City of Constance were developed.
In the past years, algorithms for 3D shape tracking using radial functions in spherical coordinates represented with different methods have been proposed. However, we have seen that mainly measurements from the lateral surface of the target can be expected in a lot of dynamic scenarios and only few measurements from the top and bottom parts leading to an error-prone shape estimate in the top and bottom regions when using a representation in spherical coordinates. We, therefore, propose to represent the shape of the target using a radial function in cylindrical coordinates, as these only represent regions of the lateral surface, and no information from the top or bottom parts is needed. In this paper, we use a Fourier-Chebyshev double series for 3D shape representation since a mixture of Fourier and Chebyshev series is a suitable basis for expanding a radial function in cylindrical coordinates. We investigate the method in a simulated and real-world maritime scenario with a CAD model of the target boat as a reference. We have found that shape representation in cylindrical coordinates has decisive advantages compared to a shape representation in spherical coordinates and should preferably be used if no prior knowledge of the measurement distribution on the surface of the target is available.
Jahresbericht 2023
(2023)
In 3D extended object tracking (EOT), well-established models exist for tracking the object extent using various shape priors. A single update, however, has to be performed for every measurement using these models leading to a high computational runtime for high-resolution sensors. In this paper, we address this problem by using various model-independent downsampling schemes based on distance heuristics and random sampling as pre-processing before the update. We investigate the methods in a simulated and real-world tracking scenario using two different measurement models with measurements gathered from a LiDAR sensor. We found that there is a huge potential for speeding up 3D EOT by dropping up to 95\% of the measurements in our investigated scenarios when using random sampling. Since random sampling, however, can also result in a subset that does not represent the total set very well, leading to a poor tracking performance, there is still a high demand for further research.
Teilzeitmodelle sind beliebt und haben für viele Mitarbeiter einen ernsten Hintergrund. Ihre Lebensentwürfe lassen schlicht keine andere Form der Arbeit zu. Arbeitgeber sollten einerseits auf die Flexibilisierungswünsche der Betroffenen eingehen, um das Betriebsklima zu fördern und eine Unternehmensbindung herzustellen. Andererseits sind sie aber (mit wenigen Ausnahmen) verpflichtet, Teilzeit zu ermöglichen. Eine Variante ist dabei die Brückenteilzeit, also eine zuvor festgelegte (nur) zeitlich begrenzte Verringerung der Arbeitszeit.
Entwicklung eines Prozesses für die Software-Funktionsvorentwicklung am Fahrzeug mittels Matlab/Simulink, um einen Machbarkeitsnachweis neuer Funktionen vor Beginn der Software-Serienentwicklung sicherzustellen. Der Prozess beinhaltet die Anforderungserhebung, die Systementwicklung in den Bereichen Hydraulik und Elektrik, die Software-Funktionsentwicklung in Matlab/Simulink sowie die Funktionsprüfung am Fahrzeug.
Handbuch China-Kompetenzen
(2022)
Angesichts des rasanten wirtschaftlichen und wissenschaftlichen Aufstrebens Chinas offenbart sich an deutschen Hochschulen ein deutlicher Mangel an China-Kompetenzen auf allen Ebenen. Wie sind chinesische Kooperationspartner*innen einzuschätzen? Wie sollten Studierende ausgebildet werden, damit sie in Zukunft informiert und (selbst-)bewusst zusammenarbeiten können? Wie kann erreicht werden, dass chinesische Studierende ihre Zeit in Deutschland als akademisch und persönlich bereichernd empfinden? Best practice-Beispiele von elf deutschen Hochschulen geben Anregungen, die sich auch übergreifend auf verschiedene Bildungseinrichtungen und Partnerländer übertragen lassen.
Lidar sensors are widely used for environmental perception on autonomous robot vehicles (ARV). The field of view (FOV) of Lidar sensors can be reshaped by positioning plane mirrors in their vicinity. Mirror setups can especially improve the FOV for ground detection of ARVs with 2D-Lidar sensors. This paper presents an overview of several geometric designs and their strengths for certain vehicle types. Additionally, a new and easy-to-implement calibration procedure for setups of 2D-Lidar sensors with mirrors is presented to determine precise mirror orientations and positions, using a single flat calibration object with a pre-aligned simple fiducial marker. Measurement data from a prototype vehicle with a 2D-Lidar with a 2 m range using this new calibration procedure are presented. We show that the calibrated mirror orientations are accurate to less than 0.6° in this short range, which is a significant improvement over the orientation angles taken directly from the CAD. The accuracy of the point cloud data improved, and no significant decrease in distance noise was introduced. We deduced general guidelines for successful calibration setups using our method. In conclusion, a 2D-Lidar sensor and two plane mirrors calibrated with this method are a cost-effective and accurate way for robot engineers to improve the environmental perception of ARVs.
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.
The growing error rates of triple-level cell (TLC) and quadruple-level cell (QLC) NAND flash memories have led to the application of error correction coding with soft-input decoding techniques in flash-based storage systems. Typically, flash memory is organized in pages where the individual bits per cell are assigned to different pages and different codewords of the error-correcting code. This page-wise encoding minimizes the read latency with hard-input decoding. To increase the decoding capability, soft-input decoding is used eventually due to the aging of the cells. This soft-decoding requires multiple read operations. Hence, the soft-read operations reduce the achievable throughput, and increase the read latency and power consumption. In this work, we investigate a different encoding and decoding approach that improves the error correction performance without increasing the number of reference voltages. We consider TLC and QLC flashes where all bits are jointly encoded using a Gray labeling. This cell-wise encoding improves the achievable channel capacity compared with independent page-wise encoding. Errors with cell-wise read operations typically result in a single erroneous bit per cell. We present a coding approach based on generalized concatenated codes that utilizes this property.
Der Urban-Heat-Island-Effekt in Städten wird sich, angetrieben durch den globalen Klimawandel, weiter verstärken. Dem können städtebauliche Maßnahmen mildernd entgegenwirken.
Aus diesem Grund soll in dieser Bachelorarbeit im Rahmen des CoKLIMAx-Projekts eine Maßnahmentoolbox für resiliente Stadtplanung erstellt werden. Im Fokusbereich Wärme werden Maßnahmen näher betrachtet, die dazu beitragen können, Städte bezüglich zu erwartender vermehrter Hitzeereignisse zukünftig klimaresilienter zu gestalten.
Ziel dieser Arbeit ist die Zusammenstellung ausgewählter, konkreter Hitze-Resilienz-Maßnahmen für den städtischen Raum in einer Maßnahmentoolbox. Mithilfe dieser Toolbox sollen Möglichkeiten aufgezeigt werden, die Auswirkungen von Hitzeextremereignissen auf den städtischen Raum durch städtebauliche Maßnahmen zu minimieren beziehungsweise zu vermeiden.
Adressaten sollen in erster Linie Behörden auf kommunaler Ebene sein. Diese sollen bezüglich zunehmender Hitzeextremereignisse und ihrer negativen Auswirkungen auf Mensch, Wirtschaft sowie Gebäude und Infrastruktur, besser vorbereitet bzw. handlungsfähiger gemacht werden.
Mutual Information Analysis for Generalized Spatial Modulation Systems With Multilevel Coding
(2022)
Generalized Spatial Modulation (GSM) enables a trade-off between very high spectral efficiencies and low hardware costs for massive MIMO systems. This is achieved by transmitting information via the selection of active antennas from a set of available antennas besides the transmission of conventional data symbols. GSM systems have been investigated concerning various aspects like suitable signal constellations, efficient detection algorithms, hardware implementations, spatial precoding, and error control coding. On the other hand, determining the capacity of GSM is challenging because no closed-form expressions have been found so far. This paper investigates the mutual information for different GSM variants. We consider a multilevel coding approach, where the antenna selection and IQ modulation are encoded independently. Combined with multistage decoding, such an approach enables low-complexity capacity-achieving coded modulation. The influence of the data symbols on the mutual information is illuminated. We analyze the portions of mutual information related to antenna selection and the IQ modulation processes which depend on the GSM variant and the signal constellation. Moreover, the potential of spatial modulation for massive MIMO systems with many transmit antennas is investigated. Especially in systems with many transmit antennas much information can be conveyed by antenna selection.
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.
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.
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.
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.
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.
Die vorliegende Arbeit soll durch einen möglichst gesamtheitlichen Vergleich von Fertigbadzellen und der konventionellen Ausführung von Bädern als eine Entscheidungshilfe für zukünftige Projekte dienen. Durch den immer stärker werdenden Fachkräftemangel sind Unternehmen auf Methoden angewiesen, welche diesem Mangel entgegenwirken. Eine Möglichkeit bietet die Verwendung von Fertigbadmodulen, welche noch viele weitere Vorteile sowohl für den Nutzer als auch den Generalunternehmer darstellt. Ziel der Arbeit ist es, neben der Ermittlung der Mindeststückzahl für eine sinnvolle Anwendung, eines Kosten- und Bauzeitenvergleichs auch einen Ausblick auf einen vermehrten Einsatz von Fertigbädern im Wohnungsbau zu geben. Im Rahmen der Arbeit wurden Experteninterviews geführt, um die gesammelten Erfahrungen auf den Baustellen sowie die Informationen aus Internet- und Literaturrecherchen mit aktuellen und aussagekräftigen Informationen zu stärken. Zuletzt fasst ein Leitfaden alle wichtigen Aspekte zusammen, die berücksichtigt werden sollten, wenn es um die Frage geht, ob der Einsatz von Fertigbädern sinnvoll ist. Zu den wichtigsten Erkenntnissen gehört die Tatsache, dass beim betrachteten Beispielprojekt eine deutliche Kosteneinsparung durch eine Verkürzung der Gesamtbauzeit sowie durch einen reduzierten Koordinationsaufwand ermittelt werden konnte. Weiterhin zeigen die Erkenntnisse aus den Interviews eine zukünftig verstärkte Orientierung in Richtung des Wohnungsbaus. Dies zeigt sich in den Anwendungszahlen sowie durch Maßnahmen zur stärkeren Etablierung im Wohnungsbau. Zusammenfassend kann die Anwendung von Fertigbadzellen besonders bei Projekten mit hoher Wiederholungsrate empfohlen werden, jedoch sollte auch hier in Zukunft der Wohnungsbau unter Berücksichtigung bestimmter Prämissen nicht vernachlässigt werden.
Projekte aus dem Hochbau, wie z.B. Schulgebäude sind eine klassische Aufgabe der Tragwerksplanung. Dabei steht eine Vielzahl an unterschiedlichen Bauweisen zur Verfügung. Vor dem Hintergrund der Klimakrise und den damit verbundenen Klimaschutzzielen von Paris besteht akuter Handlungsbedarf in allen Bereichen des Lebens, besonders aber im Bausektor, welcher maßgeblich zu den gesamten Treibhausgasemissionen beiträgt. Deshalb wird momentan vermehrt auf Lösungen in Holzbauweise zurückgegriffen. Neben der Gründung nehmen die Geschossdecken den größten Anteil an den Umweltwirkungen ein. Dieser Anteil steigt mit zunehmender Deckenfläche an. Dadurch besteht ein großes Potenzial bei der Verringerung der Treibhausgasemissionen durch geeignete Auswahl des Deckensystems und Optimierung der Tragstruktur.
In Diskussionen über den Klimawandel wird oft eine nachhaltige Entwicklung thematisiert. Für den Vergleich wurde eine Optimierung durchgeführt zur Beurteilung des CO2-Einsparpotenziales. Um alle Aspekte der Nachhaltigkeit zu erfüllen, wurden die gefundenen Varianten auf Basis gängiger Zertifizierungssysteme für Nachhaltigkeit bewertet. Jede Variante erfüllt dabei die Anforderungen an maximale Spannungen und Verformungen. Durch die Optimierung und den folgenden Vergleich wurde das Optimierungspotenzial verdeutlicht. Gleichzeitig entstehen teilweise nutzungsbedingte Konflikte aus der Optimierung und Anforderungen aus dem Schallschutz.
We call for a paradigm shift in engineering education. We are entering the era of the Fourth Industrial Revolution (“4IR”), accelerated by Artificial Intelligence (“AI”). Disruptive changes affect all industrial sectors and society, leading to increased uncertainty that makes it impossible to predict what lies ahead. Therefore, gradual cultural change in education is no longer an option to ease social pain. The vast majority of engineering education and training systems, which have remained largely static and underinvested for decades, are inadequate for the emerging 4IR and AI labour markets. Nevertheless, some positive developments can be observed in the reorientation of the engineering education sector. Novel approaches to engineering education are already providing distinctive, technology-enhanced, personalised, student-centred curriculum experiences within an integrated and unified education system. We need to educate engineering students for a future whose key characteristics are volatility, uncertainty, complexity and ambiguity (“VUCA”). Talent and skills gaps are expected to increase in all industries in the coming years. The authors argue for an engineering curriculum that combines timeless didactic traditions such as Socratic inquiry, mastery-based and project-based learning and first-principles thinking with novel elements, e.g., student-centred active and e-learning with a focus on case studies, as well as visualization/metaverse and gamification elements discussed in this paper, and a refocusing of engineering skills and knowledge enhanced by AI on human qualities such as creativity, empathy and dexterity. These skills strengthen engineering students’ perceptions of the world and the decisions they make as a result. This 4IR engineering curriculum will prepare engineering students to become curious engineers and excellent collaborators who navigate increasingly complex multistakeholder ecosystems.
This policy brief presents the possibilities of using big data analytics for safe, decarbonised and climate-resilient infrastructure. The policy brief focuses on current constraints and limitations to applying big data analytics to the infrastructure ecosystem and presents several examples and best practices for different infrastructure sectors and at different policy levels (national, municipal) to highlight recommendations and policy requirements needed for deep digital transformation and sustainable solutions in infrastructure planning and delivery.
Kleinwind-Marktreport
(2022)
Um im Angesicht der Klimakrise eine lebenswerte Zukunft zu sichern, brauchen wir einen grundlegenden und raschen gesellschaftlichen Wandel. Wirksame Klimakommunikation kann eine wichtige Rolle spielen, um das für diesen Wandel erforderliche gesamtgesellschaftliche Engagement zu fördern.
Im Forschungssemester wurden drei Ziele verfolgt: Erstens der Auf- und Ausbau des eigenen Kenntnisstands zur Klimakommunikation, zweitens das Kennenlernen der Arbeitsmethoden und -kultur des gastgebenden Think-Tanks Climate Outreach sowie drittens die Erstellung eines oder mehrerer für die Nachhaltigkeitstransformation nützlicher ‚Produkte‘ als Ergebnis des Forschungsaufenthalts. Alle drei Ziele konnten erreicht werden. Dabei bilden ein Working Paper, ein 4-Seiter für Praktiker sowie mehrere Artikel und ein Buchkapitel die Arbeitsergebnisse für andere nachvollziehbar und anwendbar ab (siehe Liste entstandener Veröffentlichungen in diesem Bericht).
Inhaltlich war die Kernerkenntnis, dass Menschen sich ihre Meinung zum Klima und der eigenen Rolle in der Transformation nicht in erster Linie durch mehr und bessere Informationen bilden, sondern durch Geschichten, die ihre Werte ansprechen, die von Menschen erzählt werden, denen sie vertrauen, und die durch die Überzeugungen und das Verhalten der Menschen in ihrem Umfeld bestätigt werden. Klimakommunikation sollte also neben der rationalen Vermittlung von Fakten auch unsere emotionale Seite bedienen und beispielsweise zeigen, wie sich soziale Normen verändern und Klimaschutzhandeln zum neuen Normal wird.
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.
Jahresbericht 2022
(2022)
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.
Die Frage „Wozu braucht man das?“ vonseiten der Studierenden oder Aussagen wie „Das habe ich im Beruf später nie mehr benötigt.“ von ehemaligen Studierenden ist den meisten Mathematikdozierenden sehr vertraut. Im Projekt BiLeSA wird dem Wunsch nach Integration von Praxisnähe im Mathematikunterricht mithilfe einer Smartphone-App, welche ausgewählte Themen in der Mathematik anhand von digitalen Bildern sichtbar macht, umgesetzt. Bei den ausgewählten Themen handelt es sich um (affin) lineare Abbildungen, Ableitungen in höheren Raumdimensionen und Potenzen von Komplexen Zahlen. Die Konzeptionierung des Lernobjekts erfolgte mit dem Design Based Research (DBR) Ansatz, welches im Basisprojekt des IBH-Labs „Seamless Learning“ konzipiert und entwickelt wurde.
Wer schon einmal dicht gedrängt vor der Konzertbühne stand kann sich die aussichtslose Lage, wenn die Stimmung kippt und Panik aufkommt, gut vorstellen. Es ist sehr wichtig, Räume und Events, die zeitweise von sehr vielen Menschen aufgesucht werden, so zu gestalten und zu planen, dass maximale Sicherheit gewährleistet ist. Damit eine öffentliche Veranstaltung reibungslos verläuft ist eine gründliche Planung, also ein qualitativ hochwertiges Crowd Management unabdingbar.
Durch neuartige Arten der Fortbewegung, eine weitreichende Vernetzung und die Notwendigkeit einer nachhaltigen Mobilität steht die Mobilitätsplanung vor neuen Herausforderungen. Die bisherige Ausrichtung auf die Optimierung von Kapazität und Geschwindigkeit des Verkehrsflusses ist mit der modernen Stadtplanung nicht mehr vereinbar.
Ziel dieser Masterarbeit ist es, ein Konzept für eine zukunftsorientierte Mobilitätsplanung mit der Eingliederung in eine klimaresiliente Stadtplanung zu schaffen. Dafür wird der Einsatz von Fernerkundungsdaten als Datengrundlage für Planung und Monitoring und die Verwendung weicher Maßnahmen untersucht. Sie erfordern keinen direkten Eingriff in die Infrastruktur, sondern bauen auf der bereits bestehenden auf und zielen auf eine Veränderung des Mobilitätsverhalten der Reisenden ab.
Auf Basis einer Literaturrecherche wurde ein Konzept erstellt, das die identifizierten Problemstellen der heutigen Mobilitätsplanung aufgreift. Zur Validierung der technischen Machbarkeit und die Praxistauglichkeit, wurden Experteninterviews durchgeführt. Mit den daraus gewonnenen Erkenntnissen wurde der neue Ansatz darauffolgend erweitert und angepasst.
Die Auswertung zeigt, dass die Herausforderungen durch das entwickelte Konzept aufgegriffen werden und die Mobilitätsplanung von der Verwendung von Fernerkundungsdaten profitieren kann. Um eine optimale Datenverwertung zu gewährleisten, ist eine Bilderkennungssoftware erforderlich. Allerdings erfordert die angestrebte Verhaltensänderung bei den Reisenden zudem ein unterstützendes zielgruppenorientiertes Marketing. Für eine weitere Verbesserung des Monitorings ist die Bildung von KPIs bereits in der Planungsphase und eine Monitoring-Plattform hilfreich.
Zur Einbindung des Konzepts in der Praxis ist die Entwicklung einer auf die Fernerkundungsdaten angepasste Bilderkennungssoftware notwendig. Danach kann das entwickelte Konzept in Pilotprojekten angewendet werden. Dadurch können auch die prozessualen Änderungen, die durch den Ansatz erfolgen, erprobt werden.
Es wird über die Erfahrungen an der Universtität Limerick und zum Klimaschutz in Irland im Zuge des Freistellungs- und Forschungssemester im WS 2021/22 berichtet. Der Aufenthalt konnte trotz Pandemie erfolgreich durchgeführt werden. Neben den Erfahrungen zu Organisation und Lehre an der UL wird über die Möglichkeiten zu weiteren Kooperation der HTWG mit UL berichtet. In einem zweiten Teil wird der Weg und Beitrag Irlands zu mehr Klimaschutz beschrieben. Hier fließen zahlreiche persönliche Recherchen, Besuche und Erfahrungen des Forschungsaufenthaltes ein.