@incollection{LeichtScholtenSteuerDankert2020, author = {Leicht-Scholten, Carmen and Steuer-Dankert, Linda}, title = {Educating engineers for socially responsible solutions through design thinking}, series = {Design thinking in higher education: interdisciplinary encounters}, booktitle = {Design thinking in higher education: interdisciplinary encounters}, publisher = {Springer}, address = {Singapore}, isbn = {978-981-15-5780-4}, doi = {10.1007/978-981-15-5780-4}, pages = {229 -- 246}, year = {2020}, abstract = {There is a broad international discussion about rethinking engineering education in order to educate engineers to cope with future challenges, and particularly the sustainable development goals. In this context, there is a consensus about the need to shift from a mostly technical paradigm to a more holistic problem-based approach, which can address the social embeddedness of technology in society. Among the strategies suggested to address this social embeddedness, design thinking has been proposed as an essential complement to engineering precisely for this purpose. This chapter describes the requirements for integrating the design thinking approach in engineering education. We exemplify the requirements and challenges by presenting our approach based on our course experiences at RWTH Aachen University. The chapter first describes the development of our approach of integrating design thinking in engineering curricula, how we combine it with the Sustainable Development Goals (SDG) as well as the role of sustainability and social responsibility in engineering. Secondly, we present the course "Expanding Engineering Limits: Culture, Diversity, and Gender" at RWTH Aachen University. We describe the necessity to theoretically embed the method in social and cultural context, giving students the opportunity to reflect on cultural, national, or individual "engineering limits," and to be able to overcome them using design thinking as a next step for collaborative project work. The paper will suggest that the successful implementation of design thinking as a method in engineering education needs to be framed and contextualized within Science and Technology Studies (STS).}, language = {en} } @incollection{vondenDrieschSteuerDankertBergetal.2020, author = {von den Driesch, Elena and Steuer-Dankert, Linda and Berg, Tobias and Leicht-Scholten, Carmen}, title = {Implementation of gender and diversity perspectives in transport development plans in germany}, series = {Engendering cities: designing sustainable urban spaces for all}, booktitle = {Engendering cities: designing sustainable urban spaces for all}, publisher = {Routledge}, address = {London}, isbn = {978-1-351-20090-5}, pages = {90 -- 109}, year = {2020}, abstract = {As mobility should ensure the accessibility to and participation in society, transport planning has to deal with a variety of gender and diversity categories affecting users' mobility needs and patterns. Exemplified by an analysis of an instrument of transport development processes - German Transport Development Plans (TDPs) - we investigated to what extent diverse target groups and their mobility requirements are implemented in transport strategy papers. Research results illustrate a still-prevalent neglect of several relevant gender and diversity categories while prioritizing and focusing on eco-friendly topics. But how sustainable can transport be without facing the diversification of life circumstances?}, language = {en} } @inproceedings{PhilippBrillowskiDammersetal.2020, author = {Philipp, Brauner and Brillowski, Florian Sascha and Dammers, Hannah and K{\"o}nigs, Peter and Kordtomeikel, Frauke Carole and Petruck, Henning and Schaar, Anne Kathrin and Schmitz, Seth and Steuer-Dankert, Linda and Mertens, Alexander and Gries, Thomas and Leicht-Scholten, Carmen and Nagel, Saskia K. and Nitsch, Verena and Schuh, G{\"u}nther and Ziefle, Martina}, title = {A research framework for human aspects in the internet of production: an intra-company perspective}, series = {Advances in Manufacturing, Production Management and Process Control: Proceedings of the AHFE 2020 Virtual Conferences on Human Aspects of Advanced Manufacturing, Advanced Production Management and Process Control, and Additive Manufacturing, Modeling Systems and 3D Prototyping, July 16-20, 2020, USA}, booktitle = {Advances in Manufacturing, Production Management and Process Control: Proceedings of the AHFE 2020 Virtual Conferences on Human Aspects of Advanced Manufacturing, Advanced Production Management and Process Control, and Additive Manufacturing, Modeling Systems and 3D Prototyping, July 16-20, 2020, USA}, editor = {Mrugalska, Beata and Trzcielinski, Stefan and Karwowski, Waldemar and Nicolantonio, Massimo Di and Roossi, Emilio}, publisher = {Springer}, address = {Cham}, isbn = {978-3-030-51980-3}, doi = {10.1007/978-3-030-51981-0_1}, pages = {3 -- 17}, year = {2020}, abstract = {Digitalization in the production sector aims at transferring concepts and methods from the Internet of Things (IoT) to the industry and is, as a result, currently reshaping the production area. Besides technological progress, changes in work processes and organization are relevant for a successful implementation of the "Internet of Production" (IoP). Focusing on the labor organization and organizational procedures emphasizes to consider intra-company factors such as (user) acceptance, ethical issues, and ergonomics in the context of IoP approaches. In the scope of this paper, a research approach is presented that considers these aspects from an intra-company perspective by conducting studies on the shop floor, control level and management level of companies in the production area. Focused on four central dimensions—governance, organization, capabilities, and interfaces—this contribution presents a research framework that is focused on a systematic integration and consideration of human aspects in the realization of the IoP.}, language = {en} } @phdthesis{SteuerDankert2020, author = {Steuer-Dankert, Linda}, title = {Diversity in complex organizations : the triangle of diversity management, change management and organizational culture from a system-theoretical perspective}, doi = {10.18154/RWTH-2020-11830}, pages = {298}, year = {2020}, abstract = {Insbesondere im wirtschaftlichen Kontext wird die Diversit{\"a}t von Belegschaften zunehmend als ein kritischer Erfolgsfaktor gesehen. Neben dem Potenzial, welches sich laut Studien aus einem vielf{\"a}ltigen Team ergibt, werden jedoch ebenfalls die aus menschlicher Diversit{\"a}t resultierenden Herausforderungen thematisiert und wissenschaftlich untersucht. Sowohl aus dem Potenzial als auch aus den Herausforderungen ergibt sich dabei die Notwendigkeit der Implementierung eines organisationsspezifischen Diversity Managements, welches die Gewinnung neuer Mitarbeiter*innen einerseits und das Management der vorhandenen Vielfalt andererseits gleichermaßen unterst{\"u}tzt. In der psychologischen, sozial- und wirtschaftswissenschaftlichen Literatur gibt es unterschiedliche Definitionen von Diversit{\"a}t, woraus sich verschiedene Perspektiven auf das Vorgehen bei der Gestaltung und Umsetzung eines Diversity Management Ansatzes ergeben. Insbesondere vor dem Hintergrund der Komplexit{\"a}t des Organisationsumfeldes und der steigenden Anforderungen an die organisationsinterne Agilit{\"a}t besteht die Notwendigkeit, Diversit{\"a}t in Organisationen st{\"a}rker zu reflektieren und systemspezifische Ans{\"a}tze zu entwickeln. Dies erfordert die Ber{\"u}cksichtigung organisationsspezifischer Strukturen und Prozesse sowie die Reflexion des Wandels der Organisationskultur durch die Umsetzung eines Diversity Management Ansatzes, der die gegebene Komplexit{\"a}t aufgreift und bew{\"a}ltigen kann. Dar{\"u}ber hinaus sind die psychologischen Auswirkungen solcher Ver{\"a}nderungen auf die Mitarbeiter*innen zu ber{\"u}cksichtigen, um Reaktanzen zu vermeiden und eine nachhaltige Umsetzung von Diversity Management zu erm{\"o}glichen. In Ermangelung entsprechender Ans{\"a}tze im Rahmen {\"o}ffentlich finanzierter, komplexer Forschungsorganisationen, ist das Ziel dieser Dissertation die Entwicklung und Erprobung eines Forschungsdesigns, welches die Ans{\"a}tze des Diversity- und Change Managements mit der Organisationskultur verkn{\"u}pft, indem es eine systemtheoretische Perspektive einnimmt. Dabei wird das Forschungsdesign auf eine komplexe wissenschaftliche Organisation angewendet. Als Basis dient die in Teil A durchgef{\"u}hrte Betrachtung des aktuellen Forschungsstandes aus einer interdisziplin{\"a}ren Perspektive und die damit einhergehende umfassende Einf{\"u}hrung in das Forschungsfeld. Im Zuge dessen wird detailliert auf die begriffliche Definition von Diversit{\"a}t eingegangen, bevor dann die psychologischen Konzepte im Diversit{\"a}tskontext den {\"U}bergang zu einer differenzierten Auseinandersetzung mit dem Konzept des Diversity Managements bilden. Auf dieser Grundlage werden das Forschungsdesign sowie die daraus resultierenden Forschungsphasen abgeleitet. Teil A stellt somit die theoretische Grundlage f{\"u}r die in Teil B pr{\"a}sentierten Fachaufs{\"a}tze dar. Jeder Fachaufsatz beleuchtet dabei in chronologischer Reihenfolge die unterschiedlichen Forschungsphasen. Fachaufsatz I pr{\"a}sentiert den sechsstufigen Forschungsansatz und beleuchtet die besonderen Rahmenbedingungen des Forschungsobjektes aus einer theoretischen Perspektive. Im Anschluss werden die Ergebnisse der Organisationsanalyse, welche zugleich Phase I und II des Forschungskonzeptes darstellen, vorgestellt. Aufbauend auf diesen Forschungsergebnissen fokussiert Forschungsaufsatz II die Darlegung der Ergebnisse aus Forschungsphase III, der Befragung der F{\"u}hrungsebene. Die Befragung thematisierte dabei die Wahrnehmung von Diversity und Diversity Management auf F{\"u}hrungsebene, die Verkn{\"u}pfung von Diversit{\"a}t mit Innovation sowie die Reflexion des eigenen F{\"u}hrungsstils. Als Ergebnis der Befragung konnten sechs Typen identifiziert werden, die das F{\"u}hrungsverst{\"a}ndnis im Diversit{\"a}tskontext widerspiegeln und somit den Ansatzpunkt f{\"u}r eine top-down gerichtete Diversity Management Strategie darstellen. Darauf aufbauend wird in Forschungsphase IV die Mitarbeiter*innenebene beforscht. Im Zentrum der quantitativen Befragung standen die vorherrschenden Einstellungen zum Themenkomplex Diversity und Diversity Management, die Wahrnehmung von Diversit{\"a}t sowie die Untersuchung des Einflusses der F{\"u}hrungsebene auf die Mitarbeiter*innenebene. Forschungsaufsatz III pr{\"a}sentiert erste Ergebnisse dieser Untersuchung. Die Analyse weist auf eine unterschiedliche Gewichtung der verschiedenen Diversit{\"a}tskategorien hinsichtlich der Verkn{\"u}pfung mit Innovationen und somit der Reflexion des Kontextes zwischen Diversit{\"a}t und Innovationen hin. Vergleichbar mit den identifizierten Typen auf der F{\"u}hrungsebene, deutet die Analyse auf die Existenz unterschiedlicher Reflexionsgrade auf Mitarbeiter*innenebene hin. Auf Basis dessen wird im Rahmen von Forschungsaufsatz IV eine n{\"a}here Untersuchung des Reflexionsgrades auf Mitarbeiter*innenebene pr{\"a}sentiert und der Diversity Management Ansatz mit Elementen des Change Managements kombiniert. Besondere Ber{\"u}cksichtigung findet als Schlussfolgerung einer theoretischen Analyse die Organisationskultur als zentrales Element bei der Entwicklung und Einf{\"u}hrung eines Diversity Management Ansatzes in eine komplexe Forschungsorganisation in Deutschland. Die Analyse zeigt, dass die Wahrnehmung von Diversit{\"a}t heterogen aber zun{\"a}chst losgel{\"o}st vom individuellen Hintergrund ist (im Rahmen dieser Analyse lag der Fokus auf den Diversit{\"a}tskategorien Gender und Herkunft). Hinsichtlich der Wertsch{\"a}tzung von Diversit{\"a}t zeigt sich dabei ebenfalls ein heterogenes Bild. In der Gesamtbetrachtung stimmen lediglich 17\% der Mitarbeiter*innen zu, dass Diversit{\"a}tskategorien wie Gender, Herkunft oder auch Alter einen Mehrwert darstellen k{\"o}nnen. Zugleich bewertet diese Gruppe die dem Thema beigemessene Wichtigkeit im CoE als ausreichend. Zusammengefasst lassen sich folgende Erkenntnisse im Rahmen dieser Dissertation ableiten und dienen somit als Grundlage f{\"u}r die Entwicklung eines Diversity Management Ansatzes: (1) Die Entwicklung eines bedarfsorientierten Diversity Management Ansatzes erfordert einen systemtheoretischen Prozess, der sowohl organisationsinterne als auch externe Einflussfaktoren ber{\"u}cksichtigt. Der im Rahmen des Forschungsprojektes entwickelte sechsstufige Forschungsprozess hat sich dabei als geeignetes Instrument erwiesen. (2)Im Rahmen {\"o}ffentlicher Forschungseinrichtungen lassen sich dabei drei zentrale Faktoren identifizieren: die individuelle Reflexionsebene, die Organisationskultur sowie extern beeinflusste Organisationsstrukturen, Prozesse und Systeme.(3)Vergleichbar mit privatwirtschaftlichen Unternehmen hat auch in wissenschaftlichen Organisationen die F{\"u}hrungsebene einen maßgeblichen Einfluss auf die Wahrnehmung von Diversit{\"a}t und somit einen Einfluss auf die Umsetzung einer Diversity Management Strategie. Daher ist auch im wissenschaftlichen Kontext, bedingt durch die rechtlichen Rahmenbedingungen des Hochschulsystems, ein top-down Ansatz f{\"u}r eine nachhaltige Implementierung erforderlich. (4) Diversity Management steht in einem engen Zusammenhang mit einem organisationalen Wandel, was die Reflexion von Ver{\"a}nderungsprozesse aus einer psychologischen Perspektive erfordert und eine Verkn{\"u}pfung von Diversity und Change Management bedingt. Aufbauend auf den im Rahmen des entwickelten Forschungskonzeptes gewonnenen zentralen Erkenntnissen wird ein Ansatz entwickelt, der die Ableitung theoretischer Implikationen sowie Implikationen f{\"u}r das Management erm{\"o}glicht. Insbesondere vor dem Hintergrund der Reflexion der besonderen Rahmenbedingungen {\"o}ffentlich finanzierter Forschungsorganisationen werden dar{\"u}ber hinaus politische Implikationen abgeleitet, die auf die Ver{\"a}nderung struktureller Dimensionen abzielen.}, language = {en} } @article{RegerKuhnhenneEbbertetal.2020, author = {Reger, Vitali and Kuhnhenne, Markus and Ebbert, Thiemo and Hachul, Helmut and Blanke, Tobias and D{\"o}ring, Bernd}, title = {Nutzung erneuerbarer Energien durch thermische Aktivierung von Komponenten aus Stahl}, series = {Stahlbau}, volume = {2020}, journal = {Stahlbau}, number = {Volume 89, Issue 6512-519}, publisher = {Ernst \& Sohn}, address = {Berlin}, issn = {1437-1049}, doi = {10.1002/stab.202000031}, pages = {512 -- 519}, year = {2020}, abstract = {Die Versorgung von Neubauten soll m{\"o}glichst weitgehend unabh{\"a}ngig von fossilen Energietr{\"a}gern erfolgen. Erneuerbare Energien spielen daf{\"u}r eine gewichtige Rolle. Eine gute M{\"o}glichkeit, erneuerbare Energien ohne viel zus{\"a}tzlichen Aufwand nutzbar zu machen, ist, bereits vorhandenen Komponenten im Geb{\"a}ude zus{\"a}tzliche Funktionen zu geben. Hier kann bspw. die Fassade oder das Dach solarthermisch aktiviert oder durch Fotovoltaikmodule erg{\"a}nzt werden. Auch Tiefgr{\"u}ndungen k{\"o}nnen neben der statischen Funktion noch eine geothermische Funktion zur Aufnahme oder Abgabe von W{\"a}rme erhalten. Neben der Erzeugung bietet sich auch f{\"u}r die Verteilung der W{\"a}rme oder K{\"a}lte im Geb{\"a}ude die Integration in Bauteile an. Hier kann bspw. der Boden durch eine Fußbodenheizung oder die Decke durch Deckenstrahlplatten aktiviert werden. Im Rahmen der Ver{\"o}ffentlichung wird auf die thermische Aktivierung von Stahlkomponenten eingegangen. Es wird eine L{\"o}sung vorgestellt, die vorgeh{\"a}ngte hinterl{\"u}ftete Stahlfassade (VHF) solarthermisch zu aktivieren. Außerdem werden zwei M{\"o}glichkeiten zur geothermischen Aktivierung von Tiefgr{\"u}ndungen mittels Stahlpf{\"a}hlen gezeigt. Zuletzt wird ein System zur thermischen Aktivierung von Stahltrapezprofilen an der Decke erl{\"a}utert, welches W{\"a}rme zuf{\"u}hren oder bei Bedarf abf{\"u}hren kann.}, language = {de} } @article{RauschHarbrechtKahmannetal.2020, author = {Rausch, Valentin and Harbrecht, Andreas and Kahmann, Stephanie Lucina and Fenten, Thomas and Jovanovic, Nebojsa and Hackl, Michael and M{\"u}ller, Lars P. and Staat, Manfred and Wegmann, Kilian}, title = {Osteosynthesis of Phalangeal Fractures: Biomechanical Comparison of Kirschner Wires, Plates, and Compression Screws}, series = {The Journal of Hand Surgery}, volume = {45}, journal = {The Journal of Hand Surgery}, number = {10}, publisher = {Elsevier}, address = {Amsterdam}, issn = {0363-5023}, doi = {10.1016/j.jhsa.2020.04.010}, pages = {987.e1 -- 987.e8}, year = {2020}, abstract = {Purpose The aim of this study was to compare several osteosynthesis techniques (intramedullary headless compression screws, T-plates, and Kirschner wires) for distal epiphyseal fractures of proximal phalanges in a human cadaveric model. Methods A total of 90 proximal phalanges from 30 specimens (index, ring, and middle fingers) were used for this study. After stripping off all soft tissue, a transverse distal epiphyseal fracture was simulated at the proximal phalanx. The 30 specimens were randomly assigned to 1 fixation technique (30 per technique), either a 3.0-mm intramedullary headless compression screw, locking plate fixation with a 2.0-mm T-plate, or 2 oblique 1.0-mm Kirschner wires. Displacement analysis (bending, distraction, and torsion) was performed using optical tracking of an applied random speckle pattern after osteosynthesis. Biomechanical testing was performed with increasing cyclic loading and with cyclic load to failure using a biaxial torsion-tension testing machine. Results Cannulated intramedullary compression screws showed significantly less displacement at the fracture site in torsional testing. Furthermore, screws were significantly more stable in bending testing. Kirschner wires were significantly less stable than plating or screw fixation in any cyclic load to failure test setup. Conclusions Intramedullary compression screws are a highly stable alternative in the treatment of transverse distal epiphyseal phalangeal fractures. Kirschner wires seem to be inferior regarding displacement properties and primary stability. Clinical relevance Fracture fixation of phalangeal fractures using plate osteosynthesis may have the advantage of a very rigid reduction, but disadvantages such as stiffness owing to the more invasive surgical approach and soft tissue irritation should be taken into account. Headless compression screws represent a minimally invasive choice for fixation with good biomechanical properties.}, language = {en} } @article{KhayyamJamaliBabHadiasharetal.2020, author = {Khayyam, Hamid and Jamali, Ali and Bab-Hadiashar, Alireza and Esch, Thomas and Ramakrishna, Seeram and Jalil, Mahdi and Naebe, Minoo}, title = {A Novel Hybrid Machine Learning Algorithm for Limited and Big Data Modelling with Application in Industry 4.0}, series = {IEEE Access}, journal = {IEEE Access}, publisher = {IEEE}, address = {New York, NY}, isbn = {2169-3536}, doi = {10.1109/ACCESS.2020.2999898}, pages = {1 -- 12}, year = {2020}, abstract = {To meet the challenges of manufacturing smart products, the manufacturing plants have been radically changed to become smart factories underpinned by industry 4.0 technologies. The transformation is assisted by employment of machine learning techniques that can deal with modeling both big or limited data. This manuscript reviews these concepts and present a case study that demonstrates the use of a novel intelligent hybrid algorithms for Industry 4.0 applications with limited data. In particular, an intelligent algorithm is proposed for robust data modeling of nonlinear systems based on input-output data. In our approach, a novel hybrid data-driven combining the Group-Method of Data-Handling and Singular-Value Decomposition is adapted to find an offline deterministic model combined with Pareto multi-objective optimization to overcome the overfitting issue. An Unscented-Kalman-Filter is also incorporated to update the coefficient of the deterministic model and increase its robustness against data uncertainties. The effectiveness of the proposed method is examined on a set of real industrial measurements.}, language = {en} } @inproceedings{GoettenFingerHavermannetal.2020, author = {G{\"o}tten, Falk and Finger, Felix and Havermann, Marc and Braun, Carsten and Marino, Matthew and Bil, Cees}, title = {Full Configuration Drag Estimation of Small-to-Medium Range UAVs and its Impact on Initial Sizing Optimization}, series = {Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress - DLRK 2020}, booktitle = {Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress - DLRK 2020}, year = {2020}, language = {en} } @article{KreyerMuellerEsch2020, author = {Kreyer, J{\"o}rg and M{\"u}ller, Marvin and Esch, Thomas}, title = {A Calculation Methodology for Predicting Exhaust Mass Flows and Exhaust Temperature Profiles for Heavy-Duty Vehicles}, series = {SAE International Journal of Commercial Vehicles}, volume = {13}, journal = {SAE International Journal of Commercial Vehicles}, number = {2}, publisher = {SAE International}, address = {Warrendale, Pa.}, issn = {1946-3928}, doi = {10.4271/02-13-02-0009}, pages = {129 -- 143}, year = {2020}, abstract = {The predictive control of commercial vehicle energy management systems, such as vehicle thermal management or waste heat recovery (WHR) systems, are discussed on the basis of information sources from the field of environment recognition and in combination with the determination of the vehicle system condition. In this article, a mathematical method for predicting the exhaust gas mass flow and the exhaust gas temperature is presented based on driving data of a heavy-duty vehicle. The prediction refers to the conditions of the exhaust gas at the inlet of the exhaust gas recirculation (EGR) cooler and at the outlet of the exhaust gas aftertreatment system (EAT). The heavy-duty vehicle was operated on the motorway to investigate the characteristic operational profile. In addition to the use of road gradient profile data, an evaluation of the continuously recorded distance signal, which represents the distance between the test vehicle and the road user ahead, is included in the prediction model. Using a Fourier analysis, the trajectory of the vehicle speed is determined for a defined prediction horizon. To verify the method, a holistic simulation model consisting of several hierarchically structured submodels has been developed. A map-based submodel of a combustion engine is used to determine the EGR and EAT exhaust gas mass flows and exhaust gas temperature profiles. All simulation results are validated on the basis of the recorded vehicle and environmental data. Deviations from the predicted values are analyzed and discussed.}, language = {en} } @article{GoettenHavermannBraunetal.2020, author = {G{\"o}tten, Falk and Havermann, Marc and Braun, Carsten and Marino, Matthew and Bil, Cees}, title = {Wind-tunnel and CFD investigations of UAV landing gears and turrets - Improvements in empirical drag estimation}, series = {Aerospace Science and Technology}, volume = {107}, journal = {Aerospace Science and Technology}, number = {Art. 106306}, publisher = {Elsevier}, address = {Amsterdam}, issn = {1270-9638}, doi = {10.1016/j.ast.2020.106306}, year = {2020}, abstract = {This paper analyzes the drag characteristics of several landing gear and turret configurations that are representative of unmanned aircraft tricycle landing gears and sensor turrets. A variety of these components were constructed via 3D-printing and analyzed in a wind-tunnel measurement campaign. Both turrets and landing gears were attached to a modular fuselage that supported both isolated components and multiple components at a time. Selected cases were numerically investigated with a Reynolds-averaged Navier-Stokes approach that showed good accuracy when compared to wind-tunnel data. The drag of main gear struts could be significantly reduced via streamlining their cross-sectional shape and keeping load carrying capabilities similar. The attachment of wheels introduced interference effects that increased strut drag moderately but significantly increased wheel drag compared to isolated cases. Very similar behavior was identified for front landing gears. The drag of an electro-optical and infrared sensor turret was found to be much higher than compared to available data of a clean hemisphere-cylinder combination. This turret drag was merely influenced by geometrical features like sensor surfaces and the rotational mechanism. The new data of this study is used to develop simple drag estimation recommendations for main and front landing gear struts and wheels as well as sensor turrets. These recommendations take geometrical considerations and interference effects into account.}, language = {en} }