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Für die Erstellung von Maschinenbelegungsplanen wurden im Operations Research aufwendige Optimierungsverfahren konzipiert und entsprechende Programme entwickelt. Maschinenbelegungsprobleme sind klassische Vertreter der Klasse der np-vollständigen Probleme, also sichere Kandidaten für kombinatorische Explosion der Lösungsalternativen. Deshalb ist der Einsatz konventioneller Planungssysteme wegen der hohen Rechneranforderungen der gängigen Verfahren an die Hardware oft nicht praktikabel.
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.
An array of electrically isolated nanoplate field-effect silicon-on-insulator (SOI) capacitors as a new transducer structure for multiparameter (bio-)chemical sensing is presented. The proposed approach allows addressable biasing and electrical readout of multiple nanoplate field-effect capacitive (bio-)chemical sensors on the same SOI chip, as well as differential-mode measurements. The realized sensor chip has been applied for pH and penicillin concentration measurements, electrical monitoring of polyelectrolyte multilayer formation, and the label-free electrical detection of consecutive deoxyribonucleic acid (DNA) hybridization and denaturation events.
Many biped robots deploy a form of gait that follows the zero moment point (ZMP) approach, that is, the robot is in a stable position at any point in time. This requires the robot to be fully actuated. While very stable, the draw-backs of this approach are a fairly slow gait and high energy consumption. An alternative approach is the so-called passive-dynamic walking, where the gait makes use of the inertia and dynamic stability of the robot. In this paper we describe our ongoing work of combining the principles of passive-dynamic walking on the fully-actuated biped robot Nao, which is also deployed for robotic soccer applications. We present a simple controller that allows the robot to stably rock sidewards, showing a closed limit-cycle. We discuss first results of superimposing a forward motion on the sidewards motion. Based on this we expect to endow the Nao with a fast, robust, and stable passive-dynamic walk on the fully-actuated Nao in the future.
In this paper, the multicarrier physical layers of WiMAX are evaluated in the context of airport data links. The orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) and orthogonal frequency-division multiple-access (OFDMA) cases are applied to the forward link (FL) and reverse link (RL), respectively. The performance of the so called parking and taxi scenarios is presented for airport communications in C-band. Numerical results show that the proposed scheme brings good performance for both the FL and the RL. For the OFDMA case a structure changing called double-tile is also proposed to improve the system performance.
Von der Königlichen Höheren Maschinenbauschule Aachen zu den Ingenieurfachbereichen der FH Aachen
(2010)
75 Jahre Vereinsgeschichte
(2010)
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 increasing complexity of Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) presents a challenging task to validate safe and reliable performance of these systems under varied conditions. The test and validation of ADAS/AD with real test drives, although important, involves huge costs and time. Simulation tools provide an alternative with the added advantage of reproducibility but often use ideal sensors, which do not reflect real sensor output accurately. This paper presents a new validation methodology using fault injection, as recommended by the ISO 26262 standard, to test software and system robustness. In our work, we investigated and developed a tool capable of inserting faults at different software and system levels to verify its robustness. The scope of this paper is to cover the fault injection test for the Visteon’s DriveCore™ system, a centralized domain controller for Autonomous driving which is sensor agnostic and SoC agnostic. With this new approach, the validation of safety monitoring functionality and its behavior can be tested using real-world data instead of synthetic data from simulation tools resulting in having better confidence in system performance before proceeding with in-vehicle testing.
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.
In the Collaborative Research Center SFB 401 at RWTH Aachen University, the numerical aeroelastic method SOFIA for direct numerical aeroelastic simulation is being progressively developed. Numerical results obtained by applying SOFIA were compared with measured data of static and dynamic aeroelastic wind tunnel tests for an elastic swept wing in subsonic flow.
In this part of the MEGADESIGN project, aeroelastic effects are introduced into the aerodynamic analysis of aircrafts by coupling DLR’s flow solvers TAU and FLOWer to a Timoshenko-beam solver. The emerging aeroelastic solvers and a method for the automatic identification of Timoshenko-beam models for wing-box structures were integrated into a simulation environment enabling the combined optimisation of aerodynamic wing shape and structure.
Baustoffe
(2024)
Die Batterie ist eine der absolut zentralen Komponenten des Elektrofahrzeugs. Die serielle Entwicklung und Produktion dieser Batterien und die Verbesserung der Leistungen wird entscheidend für den Erfolg der Elektromobilität sein. Die Batterie ist jedoch nicht das einzige elektrofahrzeugspezifische System, das neu entwickelt, umkonzipiert oder verbessert werden muss. So sind ebenso die Entwicklung der neuen Fahrzeugstruktur sowie des elektrifizierten Antriebsstranges Teil dieses Kapitels. Weiterhin wird ein Blick auf das bedeutende Thema des Thermomanagements geworfen.
Die Fahrzeugkarosserie bildet als größte funktionale und organisatorische Systemeinheit ein zentrales Kompetenzfeld der OEMs. Für den Fahrzeughersteller stellt der Karosserierohbau eine hohe Kernkompetenz sowohl in der Produktentwicklung als auch in der Produktion dar. Neue, innovative Karosseriebauweisen, bspw. aufgrund eines neuen Fahrzeugkonzeptes oder neuer Anforderungen, bedeuten für den OEM auch gleichzeitig die intensive Auseinandersetzung mit Kompetenzfokussierung bzw. Wertschöpfungsverlagerungen.
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.
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.
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.
Activated carbons are known as excellent adsorbents. Their applications include the adsorptive removal of color, odor, taste, undesirable organic and inorganic pollutants from drinking and waste water; air purification in inhabited spaces; purification of many chemicals, pharmaceutical products and many others. This chapter elucidates the role of normal microflora in the maintenance of human health and presents materials on possible clinical displays of microecological infringements and ways of their correction. It presents new developments concerning new probiotics with immobilized Lactobacillus and Bacillus. The chapter considers the mechanisms of the intestine disbacteriosis correction by sorbed probiotics. It demonstrates the advantages and creation prospects of immobilized probiotics developed on the basis of carbonized rice husk. There are great prospects for the development of medical biotechnology due to use of carbon sorbents with a nanostructured surface. Microbial communities form a biocenosis of the biotope and together with the host organism create permanent or temporary ecosystems.
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.
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.
Due to the high number of customer contacts, fault clearances, installations, and product provisioning per year, the automation level of operational processes has a significant impact on financial results, quality, and customer experience. Therefore, the telecommunications operator Deutsche Telekom (DT) has defined a digital strategy with the objectives of zero complexity and zero complaint, one touch, agility in service, and disruptive thinking. In this context, Robotic Process Automation (RPA) was identified as an enabling technology to formulate and realize DT’s digital strategy through automation of rule-based, routine, and predictable tasks in combination with structured and stable data.
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.
In the context of the increasing digitalization, the Internet of Things (IoT) is seen as a technological driver through which completely new business models can emerge in the interaction of different players. Identified key players include traditional industrial companies, municipalities and telecommunications companies. The latter, by providing connectivity, ensure that small devices with tiny batteries can be connected almost anywhere and directly to the Internet. There are already many IoT use cases on the market that provide simplification for end users, such as Philips Hue Tap. In addition to business models based on connectivity, there is great potential for information-driven business models that can support or enhance existing business models. One example is the IoT use case Park and Joy, which uses sensors to connect parking spaces and inform drivers about available parking spaces in real time. Information-driven business models can be based on data generated in IoT use cases. For example, a telecommunications company can add value by deriving more decision-relevant information – called insights – from data that is used to increase decision agility. In addition, insights can be monetized. The monetization of insights can only be sustainable, if careful attention is taken and frameworks are considered. In this chapter, the concept of information-driven business models is explained and illustrated with the concrete use case Park and Joy. In addition, the benefits, risks and framework conditions are discussed.
Einfluss von Künstlicher Intelligenz auf Customer Journeys am Beispiel von intelligentem Parken
(2021)
Im Konsumentenmarkt entstehen vermehrt neue Anwendungen von Künstlicher
Intelligenz (KI). Zunehmend drängen auch Geräte und Dienste in den Markt, die
eigenständig über das Internet kommunizieren. Dadurch können diese Geräte und
Dienste mit neuartigen KI-basierten Diensten verbessert werden. Solche Dienste
können die Art und Weise beeinflussen, wie Kunden kommerzielle Entscheidungen
treffen und somit das Kundenerlebnis maßgeblich verändern. Der Einfluss von KI
auf kommerzielle Interaktionen wurde bisher noch nicht umfassend untersucht.
Basierend auf einem Framework, welches einen ersten Überblick über die Effekte
von KI auf kommerzielle Interaktionen gibt, wird in diesem Kapitel der Einfluss von KI auf Customer Journeys am konkreten Anwendungsfall des intelligenten Parkens analysiert. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse können in der Praxis als Grundlage
genutzt werden, um das Potenzial von KI zu verstehen und bei der Gestaltung eigener Customer Journeys umzusetzen.
Recently, novel AI-based services have emerged in the consumer market. AI-based services can affect the way consumers take commercial decisions. Research on the influence of AI on commercial interactions is in its infancy. In this chapter, a framework creating a first overview of the influence of AI on commercial interactions is introduced. This framework summarizes the findings of comparing numerous customer journeys of novel AI-based services with corresponding non-AI equivalents.
Reducing poverty, protecting the planet, and improving life on earth for everyone are the essential goals of the "2030 Agenda for Sustainable Development"committed by the United Nations (UN). Achieving those goals will require technological innovation as well as their implementation in almost all areas of our business and day-to-day life. This paper proposes a high-level framework that collects and structures different uses cases addressing the goals defined by the UN. Hence, it contributes to the discussion by proposing technical innovations that can be used to achieve those goals. As an example, the goal "Climate Actionïs discussed in detail by describing use cases related to tackling biodiversity loss in order to conservate ecosystems.
Entwicklung und Anwendungsgebiete solarthermischer Kraftwerke - Betriebsweise und Systemvarianten
(2009)
Enzyme und Biosensorik
(2018)
Enzymbasierte Biosensoren finden seit mehr als fünf Jahrzehnten einen prosperierenden Wachstumsmarkt und werden zunehmend auch in biotechnologischen Prozessen eingesetzt. In diesem Kapitel werden, ausgehend vom Sensorbegriff und typischen Kenngrößen für Biosensoren (Abschn. 18.1), elektrochemische Enzym-Biosensoren vorgestellt und deren typischen Einsatzgebiete diskutiert (Abschn. 18.2). Ein Blick über den „Tellerrand“ hinaus zeigt alternative Transduktorprinzipien (Abschn. 18.3) und führt abschließend in aktuelle Forschungstrends ein (Abschn. 18.4).