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Vorbemerkung vor § 1353
(2014)
A technology reference study for a multiple near-Earth object (NEO) rendezvous mission with solar sailcraft is currently carried out by the authors of this paper. The investigated mission builds on previous concepts, but adopts a strong micro-spacecraft philosophy based on the DLR/ESA Gossamer technology. The main scientific objective of the mission is to explore the diversity of NEOs. After direct interplanetary insertion, the solar sailcraft should—within less than 10 years—rendezvous three NEOs that are not only scientifically interesting, but also from the point of human spaceight and planetary defense. In this paper, the objectives of the study are outlined and a preliminary potential mission profile is presented.
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)
Thermal management in E-carsharing vehicles - preconditioning concepts of passenger compartments
(2015)
The issue of thermal management in electric vehicles includes the topics of drivetrain cooling and heating, interior temperature, vehicle body conditioning and safety. In addition to the need to ensure optimal thermal operating conditions of the drivetrain components (drive motor, battery and electrical components), thermal comfort must be provided for the passengers. Thermal comfort is defined as the feeling which expresses the satisfaction of the passengers with the ambient conditions in the compartment. The influencing factors on thermal comfort are the temperature and humidity as well as the speed of the indoor air and the clothing and the activity of the passengers, in addition to the thermal radiation and the temperatures of the interior surfaces. The generation and the maintenance of free visibility (ice- and moisture-free windows) count just as important as on-demand heating and cooling of the entire vehicle. A Carsharing climate concept of the innovative ec2go vehicle stipulates and allows for only seating areas used by passengers to be thermally conditioned in a close-to-body manner. To enable this, a particular feature has been added to the preconditioning of the Carsharing electric vehicle during the electric charging phase at the parking station.
This paper presents a numerical procedure for reliability analysis of thin plates and shells with respect to plastic collapse or to inadaptation. The procedure involves a deterministic shakedown analysis for each probabilistic iteration, which is based on the upper bound approach and the use of the exact Ilyushin yield surface. Probabilistic shakedown analysis deals with uncertainties originated from the loads, material strength and thickness of the shell. Based on a direct definition of the limit state function, the calculation of the failure probability may be efficiently solved by using the First and Second Order Reliability Methods (FORM and SORM). The problem of reliability of structural systems (series systems) is handled by the application of a special technique which permits to find all the design points corresponding to all the failure modes. Studies show, in this case, that it improves considerably the FORM and SORM results.
The use of transgenic animal models has transformed our knowledge of complex biochemical pathways in vivo. It has allowed disease processes to be modelled and used in the development of new disease prevention and treatment strategies. They can also be used to define cell- and tissue-specific pathways of gene regulation. A further major application is in the area of preclinical development where such models can be used to define pathways of chemical toxicity, and the pathways that regulate drug disposition. One major application of this approach is the humanisation of mice for the proteins that control drug metabolism and disposition. Such models can have numerous applications in the development of drugs and in their more sophisticated use in the clinic.
Lepautre
(2015)
Changes in intestinal microflora in rats induced by oral exposure to low lead (II) concentrations
(2015)
Rugged terrain robot designs are important for field robotics missions. A number of commercial platforms are available, however, at an impressive price. In this paper, we describe the hardware and software component of a low-cost wheeled rugged-terrain robot. The robot is based on an electric children quad bike and is modified to be driven by wire. In terms of climbing properties, operation time and payload it can compete with some of the commercially available platforms, but at a far lower price.
We present an electromechanically coupled Finite Element model for cardiac tissue. It bases on the mechanical model for cardiac tissue of Hunter et al. that we couple to the McAllister-Noble-Tsien electrophysiological model of purkinje fibre cells. The corresponding system of ordinary differential equations is implemented on the level of the constitutive equations in a geometrically and physically nonlinear version of the so-called edge-based smoothed FEM for plates. Mechanical material parameters are determined from our own pressure-deflection experimental setup. The main purpose of the model is to further examine the experimental results not only on mechanical but also on electrophysiological level down to ion channel gates. Moreover, we present first drug treatment simulations and validate the model with respect to the experiments.
Hydraulic modeling is the classical approach to investigate and describe complex fluid motion. Many empirical formulas in the literature used for the hydraulic design of river training measures and structures have been developed using experimental data from the laboratory. Although computer capacities have increased to a high level which allows to run complex numerical simulations on standard workstation nowadays, non-standard design of structures may still raise the need to perform physical model investigations. These investigations deliver insight into details of flow patterns and the effect of varying boundary conditions. Data from hydraulic model tests may be used for calibration of numerical models as well. As the field of hydraulic modeling is very complex, this chapter intends to give a short overview on capacities and limits of hydraulic modeling in regard to river flows and hydraulic structures only. The reader shall get a first idea of modeling principles and basic considerations. More detailed information can be found in the references.
Stahlbau
(2015)
Es ist zwischen Stählen bis S460 und solchen mit höherer Streckgrenze zu unterscheiden. Stähle bis S460 sind auch für die plastische Tragwerksberechnung nach dem Fließgelenkverfahren zugelassen. Bei Stählen oberhalb S460 bis S700 ist neben der elastischen eine nichtlineare plastische Tragwerksberechnung unter Berücksichtigung von Teilplastizierungen von Bauteilen in Fließzonen möglich.
Stahlbau
(2015)
Laut Zukunftsinstitut (2010) stellt die Individualisierung eine langfristige und nachhaltige Veränderung dar, die die gesamte Gesellschaft (den einzelnen Menschen, Unternehmen, den Staat) betrifft und Auswirkungen auf nahezu alle Lebensbereiche (z. B. Arbeit, Wohnen, Partnerschaft) hat. Die Individualisierung beschreibt dabei die Entwicklung hin zur Fokussierung persönlicher Interessen und Lebensentscheidungen der einzelnen Person (Kunze, Individualisierung, 2011). Der Grund für diese Entwicklung sind laut Kunze (Individualisierung, 2011) Treiber wie steigendes Vermögen, Bildung und Mobilität, was die einzelne Person unabhängiger von größeren Gemeinschaften macht und mehr Freiheit zur Selbstverwirklichung bietet. Als eine Konsequenz daraus werden Wertevorstellungen nicht mehr einfach hingenommen, sondern für die eigene Person überprüft und individualisiert (Kunze, Individualisierung, 2011). So wies Beck bereits 1996 darauf hin, dass Individualisierung meint „erstens die Auflösung und zweitens die Ablösung industriegesellschaftlicher Lebensformen durch andere, in denen die Einzelnen ihre Biographie selbst herstellen, inszenieren, zusammenflickschustern müssen“ (Beck, Die Erfindung des Politischen, 1996, S. 150).
Ausblick: Der individualitätsbezogene Diversity Management-Ansatz als Antwort auf Individualisierung
(2015)
Der Megatrend Individualisierung fordert von Unternehmen, ihre Strategien und Prozessabläufe bei zunehmender Globalisierung grundlegend zu überdenken. Während Strategien und Prozessabläufe im Unternehmen Standards unterliegen, entwickelt sich unsere Gesellschaft immer stärker zu einem individuumszentrierten System, in dem es gilt, Werte und Lebensstile der Individuen zu berücksichtigen und derart wertzuschätzen, dass Mitarbeitende motiviert und mit hoher Bindung an das Unternehmen die anstehenden Leistungen für das Unternehmen erbringen. Im Konzept DiM sind Standardisierung und Individualisierung keine gegensätzlichen Aspekte, da bei DiM neben der Betrachtung des betriebswirtschaftlichen Nutzens dieses Konzepts für Unternehmen die Wertschätzung des Individuums als genuines Merkmal betont wird.
Information and communication technology for integrated mobility concepts such as E-carsharing
(2015)
During the past decade attitude towards sharing things has changed extremely. Not just personal data is shared (e.g. in social networks) but also mobility. Together with the increased ecological awareness of the recent years, new mobility concepts have evolved. E-carsharing has become a symbol for these changes of attitude. The management of a shared car fleet, the energy management of electric mobility and the management of various carsharing users with individual likes and dislikes are just some of the major challenges of e-carsharing. Weaving it into integrated mobility concepts, this raises complexity even further. These challenges can only be overcome by an appropriate amount of well-shaped information available at the right place and time. In order to gather, process and share the required information, fleet cars have to be equipped with modern information and communication technology (ICT) and become so-called fully connected cars. Ensuring the usability of these ICT systems is another challenge that is often neglected, even though it is usability that makes carsharing comfortable, attractive and supports users’ new attitudes. By means of an integrated and consistent concept for human-machine interaction (HMI), the usability of such systems can be raised tremendously.
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.
In this paper we propose a stochastic programming method to analyse limit and shakedown of structures under uncertainty condition of strength. Based on the duality theory, the shakedown load multiplier formulated by the kinematic theorem is proved actually to be the dual form of the shakedown load multiplier formulated by static theorem. In this investigation a dual chance constrained programming algorithm is developed to calculate simultaneously both the upper and lower bounds of the plastic collapse limit and the shakedown limit. The edge-based smoothed finite element method (ES-FEM) with three-node linear triangular elements is used for structural analysis.
Genetically humanized mice for proteins involved in drug metabolism and toxicity and mice engrafted with human hepatocytes are emerging as promising in vivo models for improved prediction of the pharmacokinetic, drug–drug interaction, and safety characteristics of compounds in humans. This is an overview on the genetically humanized and chimeric liver-humanized mouse models, which are illustrated with examples of their utility in drug metabolism and toxicity studies. The models are compared to give guidance for selection of the most appropriate model by highlighting advantages and disadvantages to be carefully considered when used for studies in drug discovery and development.
The methodological discourse of mixed-methods research offers general procedures to combine quantitative and qualitative methods for investigating complex fields of research such as higher education. However, integrating different methods still poses considerable challenges. To move beyond general recommendations for mixed-methods research, this chapter proposes to discuss methodological issues with respect to a particular research domain. Taking current studies on the transition to higher education as an example, the authors first provide an overview of the potentials and limitations of quantitative and qualitative methods in the research domain. Second, they show the need for a conceptual framework grounded in the theory of the research object to guide the integration of different methods and findings. Finally, an example study that investigates transition with regard to the interplay of the individual student and the institutional context serves to illustrate the guiding role of theory. The framework integrates different theoretical perspectives on transition, informs the selection of the research methods, and defines the nexus of the two strands that constitute the mixed-methods design. As the interplay of individual and context is of concern for teaching and learning in general, the example presented may be fruitful for the wider field of higher education research.
Peyre, Marie-Josephe
(2017)
Peyre, Antoine-Francois
(2017)
Patte, Pierre
(2017)
Ranson, Pierre
(2017)
Names of individuals
(2017)
Small Claims Regulation
(2017)
Gearboxes are mechanical transmission systems that provide speed and torque conversions from a rotating power source. Being a central element of the drive train, they are relevant for the efficiency and durability of motor vehicles. In this work, we present a new approach for gearbox design: Modeling the design problem as a mixed-integer nonlinear program (MINLP) allows us to create gearbox designs from scratch for arbitrary requirements and—given enough time—to compute provably globally optimal designs for a given objective. We show how different degrees of freedom influence the runtime and present an exemplary solution.
Mathematik PLuS als E-Book. Kann ein E-Book zur Ingenieursmathematik alle Lerntypen ansprechen?
(2017)
Einleitung vor § 1297
(2017)
Vorbemerkung vor § 1297
(2017)
Vorbemerkung vor § 1353
(2017)
In the future, we expect manufacturing companies to follow a new paradigm that mandates more automation and autonomy in production processes. Such smart factories will offer a variety of production technologies as services that can be combined ad hoc to produce a large number of different product types and variants cost-effectively even in small lot sizes. This is enabled by cyber-physical systems that feature flexible automated planning methods for production scheduling, execution control, and in-factory logistics.
During development, testbeds are required to determine the applicability of integrated systems in such scenarios. Furthermore, benchmarks are needed to quantify and compare system performance in these industry-inspired scenarios at a comprehensible and manageable size which is, at the same time, complex enough to yield meaningful results.
In this chapter, based on our experience in the RoboCup Logistics League (RCLL) as a specific example, we derive a generic blueprint for how a holistic benchmark can be developed, which combines a specific scenario with a set of key performance indicators as metrics to evaluate the overall integrated system and its components.
This chapter introduces performance and acceptance testing and describes state-of-the-art tools, methods, and instruments to assess the plant performance or realize plant acceptance testing. The status of the development of standards for performance assessment is given.
The coupling of charged molecules, nanoparticles, and more generally, inorganic/organic nanohybrids with semiconductor field-effect devices based on an electrolyte–insulator–semiconductor (EIS) system represents a very promising strategy for the active tuning of electrochemical properties of these devices and, thus, opening new opportunities for label-free biosensing by the intrinsic charge of molecules. The simplest field-effect sensor is a capacitive EIS sensor, which represents a (bio-)chemically sensitive capacitor. In this chapter, selected examples of recent developments in the field of label-free biosensing using nanomaterial-modified capacitive EIS sensors are summarized. In the first part, we present applications of EIS sensors modified with negatively charged gold nanoparticles for the label-free electrostatic detection of positively charged small proteins and macromolecules, for monitoring the layer-by-layer formation of oppositely charged polyelectrolyte (PE) multilayers as well as for the development of an enzyme-based biomolecular logic gate. In the second part, examples of a label-free detection by means of EIS sensors modified with a positively charged weak PE layer are demonstrated. These include electrical detection of on-chip and in-solution hybridized DNA (deoxyribonucleic acid) as well as an EIS sensor with pH-responsive weak PE/enzyme multilayers for enhanced field-effect biosensing.
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.