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Around 60% of the paper worldwide is made from recovered paper. Especially adhesive contaminants, so called stickies, reduce paper quality. To remove stickies but at the same time keep as many valuable fibers as possible, multi-stage screening systems with several interconnected pressure screens are used. When planning such systems, suitable screens have to be selected and their interconnection as well as operational parameters have to be defined considering multiple conflicting objectives. In this contribution, we present a Mixed-Integer Nonlinear Program to optimize system layout, component selection and operation to find a suitable trade-off between output quality and yield.
Highly competitive markets paired with tremendous production volumes demand particularly cost efficient products. The usage of common parts and modules across product families can potentially reduce production costs. Yet, increasing commonality typically results in overdesign of individual products. Multi domain virtual prototyping enables designers to evaluate costs and technical feasibility of different single product designs at reasonable computational effort in early design phases. However, savings by platform commonality are hard to quantify and require detailed knowledge of e.g. the production process and the supply chain. Therefore, we present and evaluate a multi-objective metamodel-based optimization algorithm which enables designers to explore the trade-off between high commonality and cost optimal design of single products.
The energy-efficiency of technical systems can be improved by a systematic design approach. Technical Operations Research (TOR) employs methods known from Operations Research to find a global optimal layout and operation strategy of technical systems. We show the practical usage of this approach by the systematic design of a decentralized water supply system for skyscrapers. All possible network options and operation strategies are modeled by a Mixed-Integer Nonlinear Program. We present the optimal system found by our approach and highlight the energy savings compared to a conventional system design.
Im Rahmen der digitalen Transformation werden innovative Technologiekonzepte, wie z. B. das Internet der Dinge und Cloud Computing als Treiber für weitreichende Veränderungen von Organisationen und Geschäftsmodellen angesehen. In diesem Kontext ist Robotic Process Automation (RPA) ein neuartiger Ansatz zur Prozessautomatisierung, bei dem manuelle Tätigkeiten durch sogenannte Softwareroboter erlernt und automatisiert ausgeführt werden. Dabei emulieren Softwareroboter die Eingaben auf der bestehenden Präsentationsschicht, so dass keine Änderungen an vorhandenen Anwendungssystemen notwendig sind. Die innovative Idee ist die Transformation der bestehenden Prozessausführung von manuell zu digital, was RPA von traditionellen Ansätzen des Business Process Managements (BPM) unterscheidet, bei denen z. B. prozessgetriebene
Anpassungen auf Ebene der Geschäftslogik notwendig sind. Am Markt werden bereits unterschiedliche RPA-Lösungen als Softwareprodukte angeboten. Gerade bei operativen Prozessen mit sich wiederholenden Verarbeitungsschritten in unterschiedlichen Anwendungssystemen sind gute Ergebnisse durch RPA dokumentiert, wie z. B. die Automatisierung von 35 % der Backoffice-Prozesse bei Telefonica. Durch den vergleichsweise niedrigen Implementierungsaufwand verbunden mit einem hohen Automatisierungspotenzial ist in der Praxis (z. B. Banken, Telekommunikation, Energieversorgung) ein hohes Interesse an RPA vorhanden. Der Beitrag diskutiert RPA als innovativen Ansatz zur
Prozessdigitalisierung und gibt konkrete Handlungsempfehlungen für die Praxis. Dazu wird zwischen modellgetriebenen und selbstlernenden Ansätzen unterschieden. Anhand von generellen Architekturen von RPA-Systemen werden Anwendungsszenarien sowie deren Automatisierungspotenziale, aber auch Einschränkungen, diskutiert. Es folgt ein strukturierter Marktüberblick ausgewählter RPA-Produkte. Anhand von drei konkreten Anwendungsbeispielen wird die Nutzung von RPA in der Praxis verdeutlicht.
Nutzen und Rahmenbedingungen 5 informationsgetriebener Geschäftsmodelle des Internets der Dinge
(2018)
Im Kontext der zunehmenden Digitalisierung wird das Internet der Dinge (englisch: Internet of Things, IoT) als ein technologischer Treiber angesehen, durch den komplett neue Geschäftsmodelle im Zusammenspiel unterschiedlicher Akteure entstehen können. Identifizierte Schlüsselakteure sind unter anderem traditionelle Industrieunternehmen, Kommunen und Telekommunikationsunternehmen. Letztere sorgen mit der Bereitstellung von Konnektivität dafür, dass kleine Geräte mit winzigen Batterien nahezu überall und direkt an das Internet angebunden werden können. Es sind schon viele IoT-Anwendungsfälle auf dem Markt, die eine Vereinfachung für Endkunden darstellen, wie beispielsweise Philips Hue Tap. Neben Geschäftsmodellen basierend auf Konnektivität besteht ein großes Potenzial für informationsgetriebene Geschäftsmodelle, die bestehende Geschäftsmodelle unterstützen sowie weiterentwickeln können. Ein Beispiel dafür ist der IoT-Anwendungsfall Park and Joy der Deutschen Telekom AG, bei dem Parkplätze mithilfe von Sensoren vernetzt und Autofahrer in Echtzeit über verfügbare Parkplätze informiert werden. Informationsgetriebene Geschäftsmodelle können auf Daten aufsetzen, die in IoT-Anwendungsfällen erzeugt werden. Zum Beispiel kann ein Telekommunikationsunternehmen Mehrwert schöpfen, indem es aus Daten entscheidungsrelevantere Informationen – sogenannte Insights – ableitet, die zur Steigerung der Entscheidungsagilität genutzt werden. Außerdem können Insights monetarisiert werden. Die Monetarisierung von Insights kann nur nachhaltig stattfinden, wenn sorgfältig gehandelt wird und Rahmenbedingungen berücksichtigt werden. In diesem Kapitel wird das Konzept informationsgetriebener Geschäftsmodelle erläutert und anhand des konkreten Anwendungsfalls Park and Joy verdeutlicht. Darüber hinaus werden Nutzen, Risiken und Rahmenbedingungen diskutiert.
Prozessorientierte Messung der Customer Experience am Beispiel der Telekommunikationsindustrie
(2018)
Hohe Wettbewerbsintensität und gestiegene Kundenanforderungen erfordern bei Telekommunikationsunternehmen eine aktive Gestaltung der Customer Experience (CX). Ein wichtiger Aspekt dabei ist die CX-Messung. Traditionelle Zufriedenheitsmessungen sind oft nicht ausreichend, um die Kundenerfahrung in komplexen Prozessen vollständig zu erfassen. Daher wird in diesem Kapitel eine prozessübergreifende Referenzlösung zur CX-Messung am Beispiel der Telekommunikationsindustrie vorgeschlagen. Ausgangspunkt ist ein industriespezifisches Prozessmodell, das sich an dem Referenzmodell eTOM orientiert. Dieses wird um Messpunkte erweitert, die Schwachstellen in Bezug auf die CX identifizieren. Für die erkannten Schwachstellen werden über eine Referenzmatrix mögliche Auslöser abgeleitet und anhand von typischen Geschäftsfallmengen bewertet. Somit ist eine direkte Zuordnung und Erfolgsmessung konkreter Maßnahmen zur Behebung der Schwachstellen möglich. Die so entwickelte Referenzlösung wurde im Projekt K1 bei der Deutschen Telekom erfolgreich umgesetzt. Details zur Umsetzung werden als Fallstudien dargestellt.
Because of customer churn, strong competition, and operational inefficiencies, the telecommunications operator ME Telco (fictitious name due to confidentiality) launched a strategic transformation program that included a Business Process Management (BPM) project. Major problems were silo-oriented process management and missing cross-functional transparency. Process improvements were not consistently planned and aligned with corporate targets. Measurable inefficiencies were observed on an operational level, e.g., high lead times and reassignment rates of the incident management process.
Mechanical forces/tensile stresses are critical determinants of cellular growth, differentiation and migration patterns in health and disease. The innovative “CellDrum technology” was designed for measuring mechanical tensile stress of cultured cell monolayers/thin tissue constructs routinely. These are cultivated on very thin silicone membranes in the so-called CellDrum. The cell layers adhere firmly to the membrane and thus transmit the cell forces generated. A CellDrum consists of a cylinder which is sealed from below with a 4 μm thick, biocompatible, functionalized silicone membrane. The weight of cell culture medium bulbs the membrane out downwards. Membrane indentation is measured. When cells contract due to drug action, membrane, cells and medium are lifted upwards. The induced indentation changes allow for lateral drug induced mechanical tension quantification of the micro-tissues. With hiPS-induced (human) Cardiomyocytes (CM) the CellDrum opens new perspectives of individualized cardiac drug testing. Here, monolayers of self-beating hiPS-CMs were grown in CellDrums. Rhythmic contractions of the hiPS-cells induce membrane up-and-down deflections. The recorded cycles allow for single beat amplitude, single beat duration, integration of the single beat amplitude over the beat time and frequency analysis. Dose effects of agonists and antagonists acting on Ca2+ channels were sensitively and highly reproducibly observed. Data were consistent with published reference data as far as they were available. The combination of the CellDrum technology with hiPS-Cardiomyocytes offers a fast, facile and precise system for pharmacological and toxicological studies. It allows new preclinical basic as well as applied research in pharmacolgy and toxicology.
Pelvic floor dysfunction (PFD) is characterized by the failure of the levator ani (LA) muscle to maintain the pelvic hiatus, resulting in the descent of the pelvic organs below the pubococcygeal line. This chapter adopts the modified Humphrey material model to consider the effect of the muscle fiber on passive stretching of the LA muscle. The deformation of the LA muscle subjected to intra-abdominal pressure during Valsalva maneuver is compared with the magnetic resonance imaging (MRI) examination of a nulliparous female. Numerical result shows that the fiber-based Humphrey model simulates the muscle behavior better than isotropic constitutive models. Greater posterior movement of the LA muscle widens the levator hiatus due to lack of support from the anococcygeal ligament and the perineal structure as a consequence of birth-related injury and aging. Old and multiparous females with uncontrolled urogenital and rectal hiatus tend to develop PFDs such as prolapse and incontinence.
Human-induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (hiPS-CM) today are widely used for the investigation of normal electromechanical cardiac function, of cardiac medication and of mutations. Computational models are thus established that simulate the behavior of this kind of cells. This section first motivates the modeling of hiPS-CM and then presents and discusses several modeling approaches of microscopic and macroscopic constituents of human-induced pluripotent stem cell-derived and mature human cardiac tissue. The focus is led on the mapping of the computational results one can achieve with these models onto mature human cardiomyocyte models, the latter being the real matter of interest. Model adaptivity is the key feature that is discussed because it opens the way for modeling various biological effects like biological variability, medication, mutation and phenotypical expression. We compare the computational with experimental results with respect to normal cardiac function and with respect to inotropic and chronotropic drug effects. The section closes with a discussion on the status quo of the specificity of computational models and on what challenges have to be solved to reach patient-specificity.
The light-addressable potentiometric sensor (LAPS) and scanning photo-induced impedance microscopy (SPIM) are two closely related methods to visualise the distributions of chemical species and impedance, respectively, at the interface between the sensing surface and the sample solution. They both have the same field-effect structure based on a semiconductor, which allows spatially resolved and label-free measurement of chemical species and impedance in the form of a photocurrent signal generated by a scanning light beam. In this article, the principles and various operation modes of LAPS and SPIM, functionalisation of the sensing surface for measuring various species, LAPS-based chemical imaging and high-resolution sensors based on silicon-on-sapphire substrates are described and discussed, focusing on their technical details and prospective applications.
Reconstructive surgery and tissue replacements like ureters or bladders reconstruction have been recently studied, taking into account growth and remodelling of cells since living cells are capable of growing, adapting, remodelling or degrading and restoring in order to deform and respond to stimuli. Hence, shapes of ureters or bladders and their microstructure change during growth and these changes strongly depend on external stimuli such as training. We present the mechanical stimulation of smooth muscle cells in a tubular fibrin-PVDFA scaffold and the modelling of the growth of tissue by stimuli. To this end, mechanotransduction was performed with a kyphoplasty balloon catheter that was guided through the lumen of the tubular structure. The bursting pressure was examined to compare the stability of the incubated tissue constructs. The results showed the significant changes on tissues with training by increasing the burst pressure as a characteristic mechanical property and the smooth muscle cells were more oriented with uniformly higher density. Besides, the computational growth models also exhibited the accurate tendencies of growth of the cells under different external stimuli. Such models may lead to design standards for the better layered tissue structure in reconstructing of tubular organs characterized as composite materials such as intestines, ureters and arteries.
Nanotubular tobacco mosaic virus (TMV) particles and RNA-free lower-order coat protein (CP) aggregates have been employed as enzyme carriers in different diagnostic layouts and compared for their influence on biosensor performance. In the following, we describe a label-free electrochemical biosensor for improved glucose detection by use of TMV adapters and the enzyme glucose oxidase (GOD). A specific and efficient immobilization of streptavidin-conjugated GOD ([SA]-GOD) complexes on biotinylated TMV nanotubes or CP aggregates was achieved via bioaffinity binding. Glucose sensors with adsorptively immobilized [SA]-GOD, and with [SA]-GOD cross-linked with glutardialdehyde, respectively, were tested in parallel on the same sensor chip. Comparison of these sensors revealed that TMV adapters enhanced the amperometric glucose detection remarkably, conveying highest sensitivity, an extended linear detection range and fastest response times. These results underline a great potential of an integration of virus/biomolecule hybrids with electronic transducers for applications in biosensorics and biochips. Here, we describe the fabrication and use of amperometric sensor chips combining an array of circular Pt electrodes, their loading with GOD-modified TMV nanotubes (and other GOD immobilization methods), and the subsequent investigations of the sensor performance.
Cloud Computing wirft in zahlreichen Rechtsbereichen neuartige juristische Fragestellungen auf. Ziel der Darstellung der rechtlichen Rahmenbedingungen ist, die das Identitätsmanagement in der Cloud betreffenden Rechtsgrundlagen aus den unterschiedlichen Rechtsgebieten vorzustellen und einzuordnen, bevor im Rahmen des sechsten Kapitels die Darstellung der hieraus resultierenden Verpflichtungen in ihrer konkreten Form erfolgt.
Die urbane Mobilität ist im Wandel und insbesondere neue innovative Geschäftsmodelle werden einen wesentlichen Teil zur Lösung von künftigen Mobilitätsbedürfnissen beitragen. Die sogenannte „Shared Mobility“ gilt aktuell neben der Elektrifizierung des Antriebes und autonomem Fahrzeugtechnologien als einer der wichtigsten Trendthemen in der Automobilindustrie. Neue Mobilitätsdienstleistungen verlangen dabei verstärkt auch neue Fahrzeugkonzepte.
Schwellenreiten
(2018)