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Multiple Near-Earth Asteroid Rendezvous and Sample Return Using First Generation Solar Sailcraft
(2005)
Optimization of Interplanetary Rendezvous Trajectories for Solar Sailcraft Using a Neurocontroller
(2002)
Solar Sails for Near- and Medium-Term Scientific Deep Space Missions / W. Sebolt ; B. Dachwald
(2005)
There is significant interest in sampling subglacial environments for geobiological studies, but they are difficult to access. Existing ice-drilling technologies make it cumbersome to maintain microbiologically clean access for sample acquisition and environmental stewardship of potentially fragile subglacial aquatic ecosystems. The IceMole is a maneuverable subsurface ice probe for clean in situ analysis and sampling of glacial ice and subglacial materials. The design is based on the novel concept of combining melting and mechanical propulsion. It can change melting direction by differential heating of the melting head and optional side-wall heaters. The first two prototypes were successfully tested between 2010 and 2012 on glaciers in Switzerland and Iceland. They demonstrated downward, horizontal and upward melting, as well as curve driving and dirt layer penetration. A more advanced probe is currently under development as part of the Enceladus Explorer (EnEx) project. It offers systems for obstacle avoidance, target detection, and navigation in ice. For the EnEx-IceMole, we will pay particular attention to clean protocols for the sampling of subglacial materials for biogeochemical analysis. We plan to use this probe for clean access into a unique subglacial aquatic environment at Blood Falls, Antarctica, with return of a subglacial brine sample.
Searching optimal interplanetary trajectories for low-thrust spacecraft is usually a difficult and time-consuming task that involves much experience and expert knowledge in astrodynamics and optimal control theory. This is because the convergence behavior of traditional local optimizers, which are based on numerical optimal control methods, depends on an adequate initial guess, which is often hard to find, especially for very-low-thrust trajectories that necessitate many revolutions around the sun. The obtained solutions are typically close to the initial guess that is rarely close to the (unknown) global optimum. Within this paper, trajectory optimization problems are attacked from the perspective of artificial intelligence and machine learning. Inspired by natural archetypes, a smart global method for low-thrust trajectory optimization is proposed that fuses artificial neural networks and evolutionary algorithms into so-called evolutionary neurocontrollers. This novel method runs without an initial guess and does not require the attendance of an expert in astrodynamics and optimal control theory. This paper details how evolutionary neurocontrol works and how it could be implemented. The performance of the method is assessed for three different interplanetary missions with a thrust to mass ratio <0.15mN/kg (solar sail and nuclear electric).
Der Telekommunikationsmarkt erfährt substanzielle Veränderungen. Neue Geschäftsmodelle, innovative Dienstleistungen und Technologien erfordern Reengineering, Transformation und Prozessstandardisierung. Mit der Enhanced Telecom Operation Map (eTOM) bietet das TM Forum ein international anerkanntes de facto Referenz-Prozess-Framework basierend auf spezifischen Anforderungen und Ausprägungen der Telekommunikationsindustrie an. Allerdings enthält dieses Referenz-Framework nur eine hierarchische Sammlung von Prozessen auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen. Eine Kontrollsicht verstanden als sequenzielle Anordnung von Aktivitäten und daraus resultierend ein realer Prozessablauf fehlt ebenso wie eine Ende-zu-Ende-Sicht auf den Kunden. In diesem Artikel erweitern wir das eTOM-Referenzmodell durch Referenzprozessabläufe, in welchen wir das Wissen über Prozesse in Telekommunikationsunternehmen abstrahieren und generalisieren. Durch die Referenzprozessabläufe werden Unternehmen bei dem strukturierten und transparenten (Re-)Design ihrer Prozesse unterstützt. Wir demonstrieren die Anwendbarkeit und Nützlichkeit unserer Referenzprozessabläufe in zwei Fallstudien und evaluieren diese anhand von Kriterien für die Bewertung von Referenzmodellen. Die Referenzprozessabläufe wurden vom TM Forum in den Standard aufgenommen und als Teil von eTOM Version 9 veröffentlicht. Darüber hinaus diskutieren wir die Komponenten unseres Ansatzes, die auch außerhalb der Telekommunikationsindustrie angewandt werden können.
The potential of electronic markets in enabling innovative product bundles through flexible and sustainable partnerships is not yet fully exploited in the telecommunication industry. One reason is that bundling requires seamless de-assembling and re-assembling of business processes, whilst processes in telecommunication companies are often product-dependent and hard to virtualize. We propose a framework for the planning of the virtualization of processes, intended to assist the decision maker in prioritizing the processes to be virtualized: (a) we transfer the virtualization pre-requisites stated by the Process Virtualization Theory in the context of customer-oriented processes in the telecommunication industry and assess their importance in this context, (b) we derive IT-oriented requirements for the removal of virtualization barriers and highlight their demand on changes at different levels of the organization. We present a first evaluation of our approach in a case study and report on lessons learned and further steps to be performed.
As the potential of a next generation network (NGN) is recognised, telecommunication companies consider switching to it. Although the implementation of an NGN seems to be merely a modification of the network infrastructure, it may trigger or require changes in the whole company, because it builds upon the separation between service and transport, a flexible bundling of services to products and the streamlining of the IT infrastructure. We propose a holistic framework, structured into the layers ‘strategy’, ‘processes’ and ‘information systems’ and incorporate into each layer all concepts necessary for the implementation of an NGN, as well as the alignment of these concepts. As a first proof-of-concept for our framework we have performed a case study on the introduction of NGN in a large telecommunication company; we show that our framework captures all topics that are affected by an NGN implementation.
Unternehmen sind in der Regel überzeugt, dass sie die Bedürfnisse ihrer Kunden in den Mittelpunkt stellen. Aber in der direkten Interaktion mit dem Kunden zeigen sie häufig Schwächen. Der folgende Beitrag illustriert, wie durch eine konsequente Ausrichtung der Wertschöpfungsprozesse auf die zentralen Kundenbedürfnisse ein Dreifacheffekt erzielt werden kann: Nachhaltig erhöhte Kundenzufriedenheit, gesteigerte Effizienz und eine Differenzierung im Wettbewerb.
Kundenanforderungen an Netzwerke haben sich in den vergangenen Jahren stark verändert. Mit NFV und SDN sind Unternehmen technisch in der Lage, diesen gerecht zu werden. Die Provider stehen jedoch vor großen Herausforderungen: Insbesondere Produkte und Prozesse müssen angepasst und agiler werden, um die Stärken von NFV und SDN zum Kundenvorteil auszuspielen.
Am Beispiel der Telekommunikationsindustrie zeigt der Beitrag eine konkrete Ausgestaltung anwendungsorientierter Forschung, die sowohl für die Praxis als auch für die Wissenschaft nutzen- und erkenntnisbringend ist. Forschungsgegenstand sind die Referenzmodelle des Industriegremiums TM Forum, die von vielen Telekommunikationsunternehmen zur Transformation ihrer Strukturen und Systeme genutzt werden. Es wird die langjährige Forschungstätigkeit bei der Weiterentwicklung und Anwendung dieser Referenzmodelle beschrieben. Dabei wird ein konsequent gestaltungsorientierter Forschungsansatz verfolgt. Das Zusammenspiel aus kontinuierlicher Weiterentwicklung in Zusammenarbeit mit einem Industriegremium und der Anwendung in vielfältigen Praxisprojekten führt zu einer erfolgreichen Symbiose aus praktischer Nutzengenerierung sowie wissenschaftlichem Erkenntnisgewinn. Der Beitrag stellt den gewählten Forschungsansatz anhand konkreter Beispiele vor. Darauf basierend werden Empfehlungen und Herausforderungen für eine gestaltungs- und praxisorientierte Forschung diskutiert.
Im Rahmen der Digitalisierung ist die zunehmende Automatisierung von bisher manuellen Prozessschritten ein Aspekt, der massive Auswirkungen auf die zukünftige Arbeitswelt haben wird. In diesem Kontext werden an den Einsatz von Softwarerobotern zur Prozessautomatisierung hohe Erwartungen geknüpft. Bei den Implementierungsansätzen wird die Diskussion aktuell insbesondere durch Robotic Process Automation (RPA) und Chatbots geprägt. Beide Ansätze verfolgen das gemeinsame Ziel einer 1:1-Automatisierung von menschlichen Handlungen und dadurch ein direktes Ersetzen von Mitarbeitern durch Maschinen. Bei RPA werden Prozesse durch Softwareroboter erlernt und automatisiert ausgeführt. Dabei emulieren RPA-Roboter die Eingaben auf der bestehenden Präsentationsschicht, so dass keine Änderungen an vorhandenen Anwendungssystemen notwendig sind. Am Markt werden bereits unterschiedliche RPA-Lösungen als Softwareprodukte angeboten. Durch Chatbots werden Ein- und Ausgaben von Anwendungssystemen über natürliche Sprache realisiert. Dadurch ist die Automatisierung von unternehmensexterner Kommunikation (z. B. mit Kunden) aber auch von unternehmensinternen Assistenztätigkeiten möglich. Der Beitrag diskutiert die Auswirkungen von Softwarerobotern auf die Arbeitswelt anhand von Anwendungsbeispielen und erläutert die unternehmensindividuelle Entscheidung über den Einsatz von Softwarerobotern anhand von Effektivitäts- und Effizienzzielen.
Improving the Mechanical Strength of Dental Applications and Lattice Structures SLM Processed
(2020)
To manufacture custom medical parts or scaffolds with reduced defects and high mechanical characteristics, new research on optimizing the selective laser melting (SLM) parameters are needed. In this work, a biocompatible powder, 316L stainless steel, is characterized to understand the particle size, distribution, shape and flowability. Examination revealed that the 316L particles are smooth, nearly spherical, their mean diameter is 39.09 μm and just 10% of them hold a diameter less than 21.18 μm. SLM parameters under consideration include laser power up to 200 W, 250–1500 mm/s scanning speed, 80 μm hatch spacing, 35 μm layer thickness and a preheated platform. The effect of these on processability is evaluated. More than 100 samples are SLM-manufactured with different process parameters. The tensile results show that is possible to raise the ultimate tensile strength up to 840 MPa, adapting the SLM parameters for a stable processability, avoiding the technological defects caused by residual stress. Correlating with other recent studies on SLM technology, the tensile strength is 20% improved. To validate the SLM parameters and conditions established, complex bioengineering applications such as dental bridges and macro-porous grafts are SLM-processed, demonstrating the potential to manufacture medical products with increased mechanical resistance made of 316L.
Impaired cerebral autoregulation and neurovascular coupling (NVC) contribute to delayed cerebral ischemia after subarachnoid hemorrhage (SAH). Retinal vessel analysis (RVA) allows non-invasive assessment of vessel dimension and NVC hereby demonstrating a predictive value in the context of various neurovascular diseases. Using RVA as a translational approach, we aimed to assess the retinal vessels in patients with SAH. RVA was performed prospectively in 24 patients with acute SAH (group A: day 5–14), in 11 patients 3 months after ictus (group B: day 90 ± 35), and in 35 age-matched healthy controls (group C). Data was acquired using a Retinal Vessel Analyzer (Imedos Systems UG, Jena) for examination of retinal vessel dimension and NVC using flicker-light excitation. Diameter of retinal vessels—central retinal arteriolar and venular equivalent—was significantly reduced in the acute phase (p < 0.001) with gradual improvement in group B (p < 0.05). Arterial NVC of group A was significantly impaired with diminished dilatation (p < 0.001) and reduced area under the curve (p < 0.01) when compared to group C. Group B showed persistent prolonged latency of arterial dilation (p < 0.05). Venous NVC was significantly delayed after SAH compared to group C (A p < 0.001; B p < 0.05). To our knowledge, this is the first clinical study to document retinal vasoconstriction and impairment of NVC in patients with SAH. Using non-invasive RVA as a translational approach, characteristic patterns of compromise were detected for the arterial and venous compartment of the neurovascular unit in a time-dependent fashion. Recruitment will continue to facilitate a correlation analysis with clinical course and outcome.