TY - JOUR A1 - Roepke, Rene A1 - Köhler, Klemens A1 - Drury, Vincent A1 - Schroeder, Ulrik A1 - Wolf, Martin R. A1 - Meyer, Ulrike T1 - A pond full of phishing games - analysis of learning games for anti-phishing education JF - Model-driven Simulation and Training Environments for Cybersecurity. MSTEC 2020 N2 - Game-based learning is a promising approach to anti-phishing education, as it fosters motivation and can help reduce the perceived difficulty of the educational material. Over the years, several prototypes for game-based applications have been proposed, that follow different approaches in content selection, presentation, and game mechanics. In this paper, a literature and product review of existing learning games is presented. Based on research papers and accessible applications, an in-depth analysis was conducted, encompassing target groups, educational contexts, learning goals based on Bloom’s Revised Taxonomy, and learning content. As a result of this review, we created the publications on games (POG) data set for the domain of anti-phishing education. While there are games that can convey factual and conceptual knowledge, we find that most games are either unavailable, fail to convey procedural knowledge or lack technical depth. Thus, we identify potential areas of improvement for games suitable for end-users in informal learning contexts. Y1 - 2020 SN - 978-3-030-62433-0 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-030-62433-0_32020 N1 - Lecture Notes in Computer Science, vol 12512 SP - 41 EP - 60 PB - Springer CY - Cham ER - TY - JOUR A1 - Finger, Felix A1 - Braun, Carsten A1 - Bil, Cees T1 - Impact of Battery Performance on the Initial Sizing of Hybrid-Electric General Aviation Aircraft JF - Journal of Aerospace Engineering N2 - Studies suggest that hybrid-electric aircraft have the potential to generate fewer emissions and be inherently quieter when compared to conventional aircraft. By operating combustion engines together with an electric propulsion system, synergistic benefits can be obtained. However, the performance of hybrid-electric aircraft is still constrained by a battery’s energy density and discharge rate. In this paper, the influence of battery performance on the gross mass for a four-seat general aviation aircraft with a hybrid-electric propulsion system is analyzed. For this design study, a high-level approach is chosen, using an innovative initial sizing methodology to determine the minimum required aircraft mass for a specific set of requirements and constraints. Only the peak-load shaving operational strategy is analyzed. Both parallel- and serial-hybrid propulsion configurations are considered for two different missions. The specific energy of the battery pack is varied from 200 to 1,000 W⋅h/kg, while the discharge time, and thus the normalized discharge rating (C-rating), is varied between 30 min (2C discharge rate) and 2 min (30C discharge rate). With the peak-load shaving operating strategy, it is desirable for hybrid-electric aircraft to use a light, low capacity battery system to boost performance. For this case, the battery’s specific power rating proved to be of much higher importance than for full electric designs, which have high capacity batteries. Discharge ratings of 20C allow a significant take-off mass reduction aircraft. The design point moves to higher wing loadings and higher levels of hybridization if batteries with advanced technology are used. Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1061/(ASCE)AS.1943-5525.0001113 SN - 1943-5525 VL - 33 IS - 3 PB - ASCE CY - Reston, Va. ER - TY - CHAP A1 - Eltester, Niklas Sebastian A1 - Ferrein, Alexander A1 - Schiffer, Stefan T1 - A smart factory setup based on the RoboCup logistics league T2 - 2020 IEEE Conference on Industrial Cyberphysical Systems (ICPS) N2 - In this paper we present SMART-FACTORY, a setup for a research and teaching facility in industrial robotics that is based on the RoboCup Logistics League. It is driven by the need for developing and applying solutions for digital production. Digitization receives constantly increasing attention in many areas, especially in industry. The common theme is to make things smart by using intelligent computer technology. Especially in the last decade there have been many attempts to improve existing processes in factories, for example, in production logistics, also with deploying cyber-physical systems. An initiative that explores challenges and opportunities for robots in such a setting is the RoboCup Logistics League. Since its foundation in 2012 it is an international effort for research and education in an intra-warehouse logistics scenario. During seven years of competition a lot of knowledge and experience regarding autonomous robots was gained. This knowledge and experience shall provide the basis for further research in challenges of future production. The focus of our SMART-FACTORY is to create a stimulating environment for research on logistics robotics, for teaching activities in computer science and electrical engineering programmes as well as for industrial users to study and explore the feasibility of future technologies. Building on a very successful history in the RoboCup Logistics League we aim to provide stakeholders with a dedicated facility oriented at their individual needs. Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1109/ICPS48405.2020.9274766 N1 - 2020 IEEE Conference on Industrial Cyberphysical Systems (ICPS), 10-12 June 2020, Tampere, Finland. SP - 297 EP - 302 PB - IEEE CY - New York, NY ER - TY - JOUR A1 - Breuß, Michael A1 - Kleefeld, Andreas T1 - Implicit monotone difference methods for scalar conservation laws with source terms JF - Acta Mathematica Vietnamica N2 - In this article, a concept of implicit methods for scalar conservation laws in one or more spatial dimensions allowing also for source terms of various types is presented. This material is a significant extension of previous work of the first author (Breuß SIAM J. Numer. Anal. 43(3), 970–986 2005). Implicit notions are developed that are centered around a monotonicity criterion. We demonstrate a connection between a numerical scheme and a discrete entropy inequality, which is based on a classical approach by Crandall and Majda. Additionally, three implicit methods are investigated using the developed notions. Next, we conduct a convergence proof which is not based on a classical compactness argument. Finally, the theoretical results are confirmed by various numerical tests. KW - Entropy solution KW - Source term KW - Monotone methods KW - Implicit methods KW - Finite difference methods KW - Conservation laws Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1007/s40306-019-00354-1 SN - 2315-4144 N1 - Corresponding author: Andreas Kleefeld VL - 45 SP - 709 EP - 738 PB - Springer Singapore CY - Singapore ER - TY - JOUR A1 - Poghossian, Arshak A1 - Jablonski, Melanie A1 - Molinnus, Denise A1 - Wege, Christina A1 - Schöning, Michael Josef T1 - Field-Effect Sensors for Virus Detection: From Ebola to SARS-CoV-2 and Plant Viral Enhancers JF - Frontiers in Plant Science N2 - Coronavirus disease 2019 (COVID-19) is a novel human infectious disease provoked by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). Currently, no specific vaccines or drugs against COVID-19 are available. Therefore, early diagnosis and treatment are essential in order to slow the virus spread and to contain the disease outbreak. Hence, new diagnostic tests and devices for virus detection in clinical samples that are faster, more accurate and reliable, easier and cost-efficient than existing ones are needed. Due to the small sizes, fast response time, label-free operation without the need for expensive and time-consuming labeling steps, the possibility of real-time and multiplexed measurements, robustness and portability (point-of-care and on-site testing), biosensors based on semiconductor field-effect devices (FEDs) are one of the most attractive platforms for an electrical detection of charged biomolecules and bioparticles by their intrinsic charge. In this review, recent advances and key developments in the field of label-free detection of viruses (including plant viruses) with various types of FEDs are presented. In recent years, however, certain plant viruses have also attracted additional interest for biosensor layouts: Their repetitive protein subunits arranged at nanometric spacing can be employed for coupling functional molecules. If used as adapters on sensor chip surfaces, they allow an efficient immobilization of analyte-specific recognition and detector elements such as antibodies and enzymes at highest surface densities. The display on plant viral bionanoparticles may also lead to long-time stabilization of sensor molecules upon repeated uses and has the potential to increase sensor performance substantially, compared to conventional layouts. This has been demonstrated in different proof-of-concept biosensor devices. Therefore, richly available plant viral particles, non-pathogenic for animals or humans, might gain novel importance if applied in receptor layers of FEDs. These perspectives are explained and discussed with regard to future detection strategies for COVID-19 and related viral diseases. Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.3389/fpls.2020.598103 VL - 11 IS - Article 598103 SP - 1 EP - 14 PB - Frontiers CY - Lausanne ER - TY - THES A1 - Steuer-Dankert, Linda T1 - Diversity in complex organizations : the triangle of diversity management, change management and organizational culture from a system-theoretical perspective N2 - Insbesondere im wirtschaftlichen Kontext wird die Diversität von Belegschaften zunehmend als ein kritischer Erfolgsfaktor gesehen. Neben dem Potenzial, welches sich laut Studien aus einem vielfältigen Team ergibt, werden jedoch ebenfalls die aus menschlicher Diversität 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 unterstützt. In der psychologischen, sozial- und wirtschaftswissenschaftlichen Literatur gibt es unterschiedliche Definitionen von Diversität, woraus sich verschiedene Perspektiven auf das Vorgehen bei der Gestaltung und Umsetzung eines Diversity Management Ansatzes ergeben. Insbesondere vor dem Hintergrund der Komplexität des Organisationsumfeldes und der steigenden Anforderungen an die organisationsinterne Agilität besteht die Notwendigkeit, Diversität in Organisationen stärker zu reflektieren und systemspezifische Ansätze zu entwickeln. Dies erfordert die Berücksichtigung organisationsspezifischer Strukturen und Prozesse sowie die Reflexion des Wandels der Organisationskultur durch die Umsetzung eines Diversity Management Ansatzes, der die gegebene Komplexität aufgreift und bewältigen kann. Darüber hinaus sind die psychologischen Auswirkungen solcher Veränderungen auf die Mitarbeiter*innen zu berücksichtigen, um Reaktanzen zu vermeiden und eine nachhaltige Umsetzung von Diversity Management zu ermöglichen. In Ermangelung entsprechender Ansätze im Rahmen öffentlich finanzierter, komplexer Forschungsorganisationen, ist das Ziel dieser Dissertation die Entwicklung und Erprobung eines Forschungsdesigns, welches die Ansätze des Diversity- und Change Managements mit der Organisationskultur verknüpft, indem es eine systemtheoretische Perspektive einnimmt. Dabei wird das Forschungsdesign auf eine komplexe wissenschaftliche Organisation angewendet. Als Basis dient die in Teil A durchgeführte Betrachtung des aktuellen Forschungsstandes aus einer interdisziplinären Perspektive und die damit einhergehende umfassende Einführung in das Forschungsfeld. Im Zuge dessen wird detailliert auf die begriffliche Definition von Diversität eingegangen, bevor dann die psychologischen Konzepte im Diversitätskontext den Übergang 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 für die in Teil B präsentierten Fachaufsätze dar. Jeder Fachaufsatz beleuchtet dabei in chronologischer Reihenfolge die unterschiedlichen Forschungsphasen. Fachaufsatz I präsentiert 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 Führungsebene. Die Befragung thematisierte dabei die Wahrnehmung von Diversity und Diversity Management auf Führungsebene, die Verknüpfung von Diversität mit Innovation sowie die Reflexion des eigenen Führungsstils. Als Ergebnis der Befragung konnten sechs Typen identifiziert werden, die das Führungsverständnis im Diversitätskontext widerspiegeln und somit den Ansatzpunkt für 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 Diversität sowie die Untersuchung des Einflusses der Führungsebene auf die Mitarbeiter*innenebene. Forschungsaufsatz III präsentiert erste Ergebnisse dieser Untersuchung. Die Analyse weist auf eine unterschiedliche Gewichtung der verschiedenen Diversitätskategorien hinsichtlich der Verknüpfung mit Innovationen und somit der Reflexion des Kontextes zwischen Diversität und Innovationen hin. Vergleichbar mit den identifizierten Typen auf der Führungsebene, deutet die Analyse auf die Existenz unterschiedlicher Reflexionsgrade auf Mitarbeiter*innenebene hin. Auf Basis dessen wird im Rahmen von Forschungsaufsatz IV eine nähere Untersuchung des Reflexionsgrades auf Mitarbeiter*innenebene präsentiert und der Diversity Management Ansatz mit Elementen des Change Managements kombiniert. Besondere Berücksichtigung findet als Schlussfolgerung einer theoretischen Analyse die Organisationskultur als zentrales Element bei der Entwicklung und Einführung eines Diversity Management Ansatzes in eine komplexe Forschungsorganisation in Deutschland. Die Analyse zeigt, dass die Wahrnehmung von Diversität heterogen aber zunächst losgelöst vom individuellen Hintergrund ist (im Rahmen dieser Analyse lag der Fokus auf den Diversitätskategorien Gender und Herkunft). Hinsichtlich der Wertschätzung von Diversität zeigt sich dabei ebenfalls ein heterogenes Bild. In der Gesamtbetrachtung stimmen lediglich 17% der Mitarbeiter*innen zu, dass Diversitätskategorien wie Gender, Herkunft oder auch Alter einen Mehrwert darstellen können. 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 für 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 berücksichtigt. Der im Rahmen des Forschungsprojektes entwickelte sechsstufige Forschungsprozess hat sich dabei als geeignetes Instrument erwiesen. (2)Im Rahmen öffentlicher 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 Führungsebene einen maßgeblichen Einfluss auf die Wahrnehmung von Diversität 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 für eine nachhaltige Implementierung erforderlich. (4) Diversity Management steht in einem engen Zusammenhang mit einem organisationalen Wandel, was die Reflexion von Veränderungsprozesse aus einer psychologischen Perspektive erfordert und eine Verknüpfung 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 für das Management ermöglicht. Insbesondere vor dem Hintergrund der Reflexion der besonderen Rahmenbedingungen öffentlich finanzierter Forschungsorganisationen werden darüber hinaus politische Implikationen abgeleitet, die auf die Veränderung struktureller Dimensionen abzielen. Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.18154/RWTH-2020-11830 ER - TY - CHAP A1 - Kleefeld, Andreas ED - Constanda, Christian T1 - Numerical calculation of interior transmission eigenvalues with mixed boundary conditions T2 - Computational and Analytic Methods in Science and Engineering N2 - Interior transmission eigenvalue problems for the Helmholtz equation play an important role in inverse wave scattering. Some distribution properties of those eigenvalues in the complex plane are reviewed. Further, a new scattering model for the interior transmission eigenvalue problem with mixed boundary conditions is described and an efficient algorithm for computing the interior transmission eigenvalues is proposed. Finally, extensive numerical results for a variety of two-dimensional scatterers are presented to show the validity of the proposed scheme. Y1 - 2020 SN - 978-3-030-48185-8 (Hardcover) U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-030-48186-5_9 SP - 173 EP - 195 PB - Birkhäuser CY - Cham ER - TY - JOUR A1 - Finger, Felix A1 - Braun, Carsten A1 - Bil, Cees T1 - Comparative assessment of parallel-hybrid-electric propulsion systems for four different aircraft JF - Journal of Aircraft N2 - Until electric energy storage systems are ready to allow fully electric aircraft, the combination of combustion engine and electric motor as a hybrid-electric propulsion system seems to be a promising intermediate solution. Consequently, the design space for future aircraft is expanded considerably, as serial hybrid-electric, parallel hybrid-electric, fully electric, and conventional propulsion systems must all be considered. While the best propulsion system depends on a multitude of requirements and considerations, trends can be observed for certain types of aircraft and certain types of missions. This Paper provides insight into some factors that drive a new design toward either conventional or hybrid propulsion systems. General aviation aircraft, regional transport aircraft vertical takeoff and landing air taxis, and unmanned aerial vehicles are chosen as case studies. Typical missions for each class are considered, and the aircraft are analyzed regarding their takeoff mass and primary energy consumption. For these case studies, a high-level approach is chosen, using an initial sizing methodology. Only parallel-hybrid-electric powertrains are taken into account. Aeropropulsive interaction effects are neglected. Results indicate that hybrid-electric propulsion systems should be considered if the propulsion system is sized by short-duration power constraints. However, if the propulsion system is sized by a continuous power requirement, hybrid-electric systems offer hardly any benefit. Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.2514/1.C035897 SN - 1533-3868 VL - 57 IS - 5 PB - AIAA CY - Reston, Va. ER -