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Cyber-physical systems are ever more common in manufacturing industries. Increasing their autonomy has been declared an explicit goal, for example, as part of the Industry 4.0 vision. To achieve this system intelligence, principled and software-driven methods are required to analyze sensing data, make goal-directed decisions, and eventually execute and monitor chosen tasks. In this chapter, we present a number of knowledge-based approaches to these problems and case studies with in-depth evaluation results of several different implementations for groups of autonomous mobile robots performing in-house logistics in a smart factory. We focus on knowledge-based systems because besides providing expressive languages and capable reasoning techniques, they also allow for explaining how a particular sequence of actions came about, for example, in the case of a failure.
Engineers and therefore engineering education are challenged by the increasing complexity of questions to be answered globally. The education of future engineers therefore has to answer with curriculums that build up relevant skills. This chapter will give an example how to bring engineering and social responsibility successful together to build engineers of tomorrow. Through the integration of gender and diversity perspectives, engineering research and teaching is expanded with new perspectives and contents providing an important potential for innovation. Aiming on the enhancement of engineering education with distinctive competencies beyond technical expertise, the teaching approach introduced in the chapter represents key factors to ensure that coming generations of engineers will be able to meet the requirements and challenges a changing globalized world holds for them. The chapter will describe how this approach successfully has been implemented in the curriculum in engineering of a leading technical university in Germany.
Künstlerische Einlassungen auf den öffentlichen Raum folgten lange Zeit dem Prinzip des subkulturellen Widerstands. Nur in dem strategischen, invasiven Akt der Intervention sah man noch die Möglichkeit einer weitgreifenden Kritik am kulturellen System. Begriffe wie Cultural Hacking, Guerilla Marketing, Adbusting, Konsumguerilla oder parasitäre Strategien prägten eine rebellische Auffassung der künstlerischen Einmischung. Gleichzeitig konnten diese Haltungen aufgrund ihres rebellischen Chics mühelos von dem, was sie kritisierten, aufgenommen und vereinnahmt werden. Künstlerisches Handeln verharrt jedoch nicht in der Pose des Widerständigen, sondern arbeitet kontinuierlich an der Problematisierung und Gestaltung der öffentlichen Wahrnehmung. Viele Interventionen der Gegenwartskunst weisen unterschiedliche Grade der Ästhetisierung, der Partizipation und der Kooperation in der Auseinandersetzung mit dem öffentlichen Raum auf. Das wache Agieren im urbanen Kontext, die Irritation von Erwartungshaltungen, Fake und Desillusionierungsarbeit verstehen sich als künstlerische Arbeit an der Sensibilisierung der Wahrnehmung.
The production and assembly of customized products increases the demand for flexible automation systems. One approach is to remove the safety fences that separate human and industrial robot to combine their skills. This collaboration possesses a certain risk for the human co-worker, leading to numerous safety concepts to protect him. The human needs to be monitored and tracked by a safety system using different sensors. The proposed system consists of a RGBD camera for surveillance of the common working area, an array of optical distance sensors to compensate shadowing effects of the RGBD camera and a laser range finder to detect the co-worker when approaching the work cell. The software for collision detection, path planning, robot control and predicting the behaviour of the co-worker is based on the Robot Operating System (ROS). A first prototype of the work cell shows that with advanced algorithms from the field of mobile robotics a very flexible safety concept can be realized: the robot not simply stops its movement when detecting a collision, but plans and executes an alternative path around the obstacle.
Schalung und Gerüste
(2016)
Systemschalungen und Systemgerüste haben den Baustellenbetrieb in vielen Bereichen sehr vereinfacht. Dennoch sind Kenntnisse in diesen Feldern für eine erfolgreiche und effektive Bauleitung unverzichtbar. In diesem Kapitel werden Hinweise und Empfehlungen für die Bemessung und Einsatz von Schalungen, Trag- und Arbeitsgerüsten für den Baustellenbetrieb gegeben.
Kosten- und Verfahrensvergleiche können dabei zur Ermittlung des für die Aufgabe geeignetsten Bauverfahren führen. Für die sich daran anschließende Ablaufplanung werden die verschiedenen graphischen sowie rechnerischen Instrumente (Terminliste und Taktplan, Balkenplan, Weg-Zeit-Diagramm und Netzplan) erläutert und anhand von Beispielen vertieft. Schließlich wird ein im Rahmen der Arbeits- und Nachkalkulation vorzunehmender Soll-Ist-Vergleich mit Hilfe des Bauarbeitsschlüssels (BAS) zur Überprüfung der Aufwands- und Leistungswerte dargestellt.
Boden, Baugrube, Verbau
(2016)
Die Lösung den Baugrund betreffender Fragestellungen beginnen i. d. R. mit der Durchführung von Baugrunderkundungen, um alle notwendigen Parameter zu erhalten, die für die Planung und Durchführung von Bauvorhaben notwendig sind. Im Folgenden werden die wichtigsten Erkundungen in Abhängigkeit der erforderlichen Güteklasse der Proben beschrieben und vorgestellt.
Neben dem durch Unfälle und Krankheiten entstehenden menschlichen Leids und der daraus resultierenden moralischen Verpflichtung, sich und seine Mitmenschen vor Schaden zu bewahren, ist der Arbeits- und Gesundheitsschutz auch ein Gebot wirtschaftlichen Handelns, da Arbeitsunfälle und Berufskrankheiten Ausfallzeiten und Kosten verursachen. So gehören Arbeits- und Gesundheitsschutz zu den wichtigen Aufgaben eines Unternehmens.
Vermessung
(2016)
Bauwirtschaft und Baurecht
(2016)
Die Leistungen der Bauwirtschaft und deren wirtschaftliche Bedeutung in Deutschland werden anhand einer Vielzahl statistischer Daten verdeutlicht. Die im Vergleich zu anderen Wirtschaftsbereichen auftretenden branchenspezifischen Besonderheiten der Bauwirtschaft werden anhand von verschiedenen Kriterien herausgearbeitet. Das Zusammenspiel der einzelnen Akteure des Sektors und die dabei sich ergebenden bzw. zu beachtenden Rechts- und Vertragsgrundlagen werden dargestellt. Aufgrund der meist erheblichen Höhe des eingesetzten Kapitals aufseiten der Auftraggeber, aber auch seitens der Bauunternehmen während der Bauausführung sowie der besonderen Verantwortung der Beratenden Ingenieure werden auch notwendige Formen der Risikoabsicherungen und der in der Branche üblichen und teilweise vorgeschriebenen Versicherungsmöglichkeiten angesprochen. Intensive Beachtung finden auch die Auswirkungen des Öffentlichen Baurechts (Baugesetzbuch, Bauordnung NRW, Baunutzungsverordnung) auf Planung, Bau und Betrieb baulicher Anlagen und der dabei verwendeten Bauprodukte.
Baukosten und Finanzierung
(2016)
Das Gesetz gegen Wettbewerbsbeschränkungen bildet die Grundlage für die Verordnung über die Vergabe öffentlicher Aufträge, aus der sich die Vergabe- und Vertragsordnungen für Freiberufliche Leistungen (VOF), für Lieferungen und Leistungen (VOL) und für Bauleistungen (VOB) ableiten. Die dabei in Frage kommenden Vergabeverfahren und die einzelnen Schwellenwerte gemäß EU-Recht werden detailliert aufbereitet und im Zusammenhang dargestellt.
Die für die Ausgestaltung von Bauverträgen notwendigen Grundlagen des Werkvertragsrecht nach BGB sowie die branchenspezifischen Allgemeinen Geschäftsbedingungen in Form der Vertragsordnung für Bauleistungen (VOB) mit ihren Zusätzlichen und Besonderen Vertragsbedingungen werden intensiv aufbereitet. Das Zustandekommen eines Bauvertrages ergibt sich dann aus der notwendigen Leistungsbeschreibung mit einem Leistungsverzeichnis und verschiedenen Positionen oder in Form einer Funktionalen Leistungsbeschreibung (Beschreibung mit Leistungsprogramm).
Das Auslandsgeschäft der Baubranche (Bauausführende Unternehmen sowie Beratende Ingenieure und Consultants) wird von den jeweils vorliegenden Internationalen Wettbewerbsbedingungen bestimmt, deren Zusammenhänge anhand umfangreicher statistischer Daten und anhand von Beispielen dargestellt werden.
Pure analytical or experimental methods can only find a control strategy for technical systems with a fixed setup. In former contributions we presented an approach that simultaneously finds the optimal topology and the optimal open-loop control of a system via Mixed Integer Linear Programming (MILP). In order to extend this approach by a closed-loop control we present a Mixed Integer Program for a time discretized tank level control. This model is the basis for an extension by combinatorial decisions and thus for the variation of the network topology. Furthermore, one is able to appraise feasible solutions using the global optimality gap.
Die Studiengangentwicklung ist ein komplexer Prozess, in dem strukturelle Vorgaben beachtet, viele unterschiedliche Akteure/-innen einbezogen und nicht zuletzt angemessene didaktische Lösungen zum Erreichen der angestrebten Lernergebnisse gefunden werden müssen. Der vorliegende Text nimmt besonders den letzten Punkt in den Blick: Er zeigt, wie Studiengangentwicklung zu einem Thema der (Hochschul-)Didaktik geworden ist und wie sich der didaktische Ansatz von struktur- und prozessorientierten Ansätzen unterscheidet, aber auch, wie er mit diesen zusammenhängt. An einem Beispiel aus dem Wirtschaftsingenieurwesen wird veranschaulicht, was didaktische Studiengangentwicklung in der Praxis ausmacht und wie eine konkrete Implementierung verlaufen kann. Auf dieser Grundlage wird abschließend ein erweitertes Modell der didaktischen Studiengangentwicklung vorgeschlagen.
In diesem Kapitel werden die Abrechnungsvorschriften wichtiger ATV kurz, aber umfassend zusammengestellt. Einigen Abrechnungsbestimmungen für Einzelleistungen, die keine Nebenleistungen sind ((siehe DIN 18299 und Abschnitt 4 der jeweiligen ATV), sind mit aufgenommen worden; die ATV enthalten jedoch weitergehende Festlegungen über Nebenleistungen und Besondere Leistungen.
Im Anschluss folgen Hinweise zu den Toleranzen im Hochbau sowie im Straßenbau.
Baumaschinen
(2016)
Größen, Formeln, Bemessung
(2016)
Das Kapitel 1 vermittelt eine Übersicht für den schnellen Gebrauch von Größen, Einheiten und Zeichen. Es folgt die Darstellung wichtiger Grundlagen der Mathematik, Lastannahmen und einfacher statischer Systeme. Schließlich werden Hinweise zu charakteristischen Festigkeiten und Tragfähigkeitsnachweisen für Berechnungen im Mauerwerk, Holz- und Stahlbau sowie Stahlbetonbau gegeben. Für eine weitere Vertiefung des Themas empfiehlt sich der Wendehorst Bautechnische Zahlentafel
Betriebsorganisation
(2016)
Das Kapitel behandelt, ausgehend von Begriffen und Aufgaben der Betriebsorganisation, die Aufbau- und Ablauforganisation der Bauunternehmung sowie die Gestaltung einer Projekt-organisation. Es folgt eine Darstellung der Managementsysteme für Qualität, Umwelt und Arbeitsschutz, die sich zunehmend als sog. integrierte Managementsysteme (IMS) auch in Bauunternehmen etablieren. Grundlagen des Personalmanagements und des betrieblichen Rechnungswesens, die für eine(n) Baubetriebler(in) relevant sein können, ergänzen das Kap. Betriebsorganisation. Den Abschluss bilden Hinweise zum Berichtswesen der Baustelle.
Kalkulation
(2016)
Das Kapitel behandelt die Kosten- und Preisermittlung, die Kostenvorgabe und Kostenkontrolle.
Der Angebotspreis wird aufgeschlüsselt in die Einzelkosten der Teilleistungen, die Baustellengemeinkosten, die Allgemeinen Geschäftskosten und einen Zuschlag für Wagnis und Gewinn. Auf der Basis der Angebotskalkulation werden die Vorgaben für die Kostenkontrolle entwickelt.
We present a robotic tool that autonomously follows a conversation to enable remote presence in video conferencing. When humans participate in a meeting with the help of video conferencing tools, it is crucial that they are able to follow the conversation both with acoustic and visual input. To this end, we design and implement a video conferencing tool robot that uses binaural sound source localization as its main source to autonomously orient towards the currently talking speaker. To increase robustness of the acoustic cue against noise we supplement the sound localization with a source detection stage. Also, we include a simple onset detector to retain fast response times. Since we only use two microphones, we are confronted with ambiguities on whether a source is in front or behind the device. We resolve these ambiguities with the help of face detection and additional moves. We tailor the system to our target scenarios in experiments with a four minute scripted conversation. In these experiments we evaluate the influence of different system settings on the responsiveness and accuracy of the device.
Lately there has been an increasing concern about uranium toxicity in some districts of Punjab State located in the North Western part of India after the publication of a report (Blaurock-Busch et al. 2010) which showed that the concentration of uranium in hair and urine of children suffering from physical deformities, neurological and mental disorder from Malwa region (Fig. 1) of Punjab State was manifold higher than the reference ranges. A train which connects the affected region with the nearby city of Bikaner which has a Cancer Hospital has been nicknamed as Cancer Express due to the frenzy generated on account of uranium related toxicity.
Beton
(2015)
Geotechnik
(2015)
In der nationalen und der europäischen Normung werden die geotechnischen Aufgaben zwecks Mindestanforderungen an Baugrunduntersuchung, rechnerische Nachweise und Überwachung der Ausführung in drei Klassen (Kategorien) eingeteilt. Sie richten sich nach der zu erwartenden Reaktion des Baugrundes, nach dem geotechnischen Schwierigkeitsgrad des Tragwerks und seiner Einflüsse auf die Umgebung.
In DIN 4020 wurde die Einteilung bezüglich Art und Umfang der geotechnischen Untersuchungen bereits verbindlich eingeführt.
Wettbewerbsregeln (§§ 24-27)
(2015)
Siedlungswasserwirtschaft
(2015)
Abfallwirtschaft
(2015)
For a wide acceptance of E-Mobility, a well-developed charging infrastructure is needed. Conductive charging stations, which are today’s state of the art, are of limited suitability for urbanised areas, since they cause a significant diversification in townscape. Furthermore, they might be destroyed by vandalism. Besides for those urbanistic reasons, inductive charging stations are a much more comfortable alternative, especially in urbanised areas. The usage of conductive charging stations requires more or less bulky charging cables. The handling of those standardised charging cables, especially during poor weather conditions, might cause inconvenience, such as dirty clothing etc. Wireless charging does not require visible and vandalism vulnerable charge sticks. No wired connection between charging station and vehicle is needed, which enable the placement below the surface of parking spaces or other points of interest. Inductive charging seems to be the optimal alternative for E-Mobility, as a high power transfer can be realised with a manageable technical and financial effort. For a well-accepted and working public charging infrastructure in urbanised areas it is essential that the infrastructure fits the vehicles’ needs. Hence, a well-adjusted standardisation of the charging infrastructure is essential. This is carried out by several IEC (International Electrotechnical Commission) and national standardisation committees. To ensure an optimised technical solution for future’s inductive charging infrastructures, several field tests had been carried out and are planned in near future.
Stahlbetonbau
(2015)
Das Kapitel Stahlbetonbau besteht aus einer Formelsammlung (Teil A) sowie einem Praxisbeispiel (Teil B). In dem Praxisbeispiel werden exemplarisch die erforderlichen Rechenschritte und Nachweise zur Bemessung im GZT und GZG nach Eurocode 2 [1] vorgestellt. Die Hinweise im Text beziehen sich, soweit nicht explizit erwähnt, auf Wendehorst, Bautechnische Zahlentafeln, 35. Auflage, „Stahlbeton- und Spannbetonbau nach Eurocode 2“ [2]. Die zum Praxisbeispiel zugehörigen Konstruktions- und Bewehrungszeichnungen stehen im Onlineportal zu diesem Buch zum kostenlosen Download bereit (siehe unter www.springer.com).
Geotechnik
(2015)
Siedlungswasserwirtschaft
(2015)
Nachfolgende Ausführungen und Berechnungsbeispiele beziehen sich auf Kapitel 19 Siedlungswasserwirtschaft im „Wendehorst: Bautechnische Zahlentafeln 35. Auflage 2015“ (abgekürzt: BZ). Für den Bau von Anlagen der Siedlungswasserwirtschaft sind ebenso die Grundlagen der Hydraulik zu berücksichtigen. Aus diesem Grunde sind auch die entsprechenden Ausführungen zur Hydraulik zu beachten.
Abfallwirtschaft
(2015)