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Nahezu 100.000 denkbare Strukturen kann ein Getriebe bei gleicher Funktion aufweisen - je nach Ganganzahl und gefordertem Freiheitsgrad. Mit dem traditionellen Ansatz bei der Entwicklung, einzelne vielversprechende Systemkonfigurationen manuell zu identifizieren und zu vergleichen, können leicht innovative und vor allem kostenminimale Lösungen übersehen werden. Im Rahmen eines Forschungsprojekts hat die TU Darmstadt spezielle Optimierungsmethoden angewendet, um auch bei großen Lösungsräumen zielsicher ein für die individuellen Zielstellungen optimales Layout zu finden.
Ensuring access to water and sanitation for all is Goal No. 6 of the 17 UN Sustainability Development Goals to transform our world. As one step towards this goal, we present an approach that leverages remote sensing data to plan optimal water supply networks for informal urban settlements. The concept focuses on slums within large urban areas, which are often characterized by a lack of an appropriate water supply. We apply methods of mathematical optimization aiming to find a network describing the optimal supply infrastructure. Hereby, we choose between different decentral and central approaches combining supply by motorized vehicles with supply by pipe systems. For the purposes of illustration, we apply the approach to two small slum clusters in Dhaka and Dar es Salaam. We show our optimization results, which represent the lowest cost water supply systems possible. Additionally, we compare the optimal solutions of the two clusters (also for varying input parameters, such as population densities and slum size development over time) and describe how the result of the optimization depends on the entered remote sensing data.
Water suppliers are faced with the great challenge of achieving high-quality and, at the same time, low-cost water supply. In practice, the focus is set on the most beneficial maintenance measures and/or capacity adaptations of existing water distribution systems (WDS). Since climatic and demographic influences will pose further challenges in the future, the resilience enhancement of WDS, i.e. the enhancement of their capability to withstand and recover from disturbances, has been in particular focus recently. To assess the resilience of WDS, metrics based on graph theory have been proposed. In this study, a promising approach is applied to assess the resilience of the WDS for a district in a major German City. The conducted analysis provides insight into the process of actively influencing the
resilience of WDS
The development of resilient technical systems is a challenging task, as the system should adapt automatically to unknown disturbances and component failures. To evaluate different approaches for deriving resilient technical system designs, we developed a modular test rig that is based on a pumping system. On the basis of this example
system, we present metrics to quantify resilience and an algorithmic approach to improve resilience. This approach enables the pumping system to automatically react on unknown disturbances and to reduce the impact of component failures. In this case, the system is able to automatically adapt its topology by activating additional valves. This enables the system to still reach a minimum performance, even in case of failures. Furthermore, timedependent disturbances are evaluated continuously, deviations from the original state are automatically detected and anticipated in the future. This allows to reduce the impact of future disturbances and leads to a more resilient
system behaviour.
The transition within transportation towards battery electric vehicles can lead to a more sustainable future. To account for the development goal ‘climate action’ stated by the United Nations, it is mandatory, within the conceptual design phase, to derive energy-efficient system designs. One barrier is the uncertainty of the driving behaviour within the usage phase. This uncertainty is often addressed by using a stochastic synthesis process to derive representative driving cycles and by using cycle-based optimization. To deal with this uncertainty, a new approach based on a stochastic optimization program is presented. This leads to an optimization model that is solved with an exact solver. It is compared to a system design approach based on driving cycles and a genetic algorithm solver. Both approaches are applied to find efficient electric powertrains with fixed-speed and multi-speed transmissions. Hence, the similarities, differences and respective advantages of each optimization procedure are discussed.
The course Physics for Electrical Engineering is part of the curriculum of the bachelor program Electrical Engineering at University of Applied Science Aachen.
Before covid-19 the course was conducted in a rather traditional way with all parts (lecture, exercise and lab) face-to-face. This teaching approach changed fundamentally within a week when the covid-19 limitations forced all courses to distance learning. All parts of the course were transformed to pure distance learning including synchronous and asynchronous parts for the lecture, live online-sessions for the exercises and self-paced labs at home. Using these methods, the course was able to impart the required knowledge and competencies. Taking the teacher’s observations of the student’s learning behaviour and engagement, the formal and informal feedback of the students and the results of the exams into account, the new methods are evaluated with respect to effectiveness, sustainability and suitability for competence transfer. Based on this analysis strong and weak points of the concept and countermeasures to solve the weak points were identified. The analysis further leads to a sustainable teaching approach combining synchronous and asynchronous parts with self-paced learning times that can be used in a very flexible manner for different learning scenarios, pure online, hybrid (mixture of online and presence times) and pure presence teaching.
Adapting augmented reality systems to the users’ needs using gamification and error solving methods
(2021)
Animations of virtual items in AR support systems are typically predefined and lack interactions with dynamic physical environments. AR applications rarely consider users’ preferences and do not provide customized spontaneous support under unknown situations. This research focuses on developing adaptive, error-tolerant AR systems based on directed acyclic graphs and error resolving strategies. Using this approach, users will have more freedom of choice during AR supported work, which leads to more efficient workflows. Error correction methods based on CAD models and predefined process data create individual support possibilities. The framework is implemented in the Industry 4.0 model factory at FH Aachen.
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.
In product development, numerous design decisions have to be made. Multi-domain virtual prototyping provides a variety of tools to assess technical feasibility of design options, however often requires substantial computational effort for just a single evaluation. A special challenge is therefore the optimal design of product families, which consist of a group of products derived from a common platform. Finding an optimal platform configuration (stating what is shared and what is individually designed for each product) and an optimal design of all products simultaneously leads to a mixed-integer nonlinear black-box optimization model. We present an optimization approach based on metamodels and a metaheuristic. To increase computational efficiency and solution quality, we compare different types of Gaussian process regression metamodels adapted from the domain of machine learning, and combine them with a genetic algorithm. We illustrate our approach on the example of a product family of electrical drives, and investigate the trade-off between solution quality and computational overhead.
Inhaltsverzeichnis
1. Die ordentliche Kündigung chronisch Kranker im Anwendungsbereich des
KSchG
– Nora Trümpener 3-56
2. Die Legitimationswirkung der Gesellschafterliste -
Erfolg trotz Grenzen?
– Jan Peters 57-112
3. Marktmanipulation – Arten, Abgrenzung und gesetzliche Handhabe
– Manuel Herzel 113-170
4. Die Zulässigkeit der Verdachtskündigung im Arbeitsverhältnis
– Alina Vollmann 171-248
5. Praxisorientierter Arbeitgeberleitfaden zur rechtssicheren Einführung von
Homeoffice im Arbeitsverhältnis
– Gina Breuer 249-304
In order to maximize the possible travel distance of battery electric vehicles with one battery charge, it is mandatory to adjust all components of the powertrain carefully to each other. While current vehicle designs mostly simplify the powertrain rigorously and use an electric motor in combination with a gearbox with only one fixed transmission ratio, the use of multi-gear systems has great potential. First, a multi-speed system is able to improve the overall energy efficiency. Secondly, it is able to reduce the maximum momentum and therefore to reduce the maximum current provided by the traction battery, which results in a longer battery lifetime. In this paper, we present a systematic way to generate multi-gear gearbox designs that—combined with a certain electric motor—lead to the most efficient fulfillment of predefined load scenarios and are at the same time robust to uncertainties in the load. Therefore, we model the electric motor and the gearbox within a Mixed-Integer Nonlinear Program, and optimize the efficiency of the mechanical parts of the powertrain. By combining this mathematical optimization program with an unsupervised machine learning algorithm, we are able to derive global-optimal gearbox designs for practically relevant momentum and speed requirements.
The chemical industry is one of the most important industrial sectors in Germany in terms of manufacturing revenue. While thermodynamic boundary conditions often restrict the scope for reducing the energy consumption of core processes, secondary processes such as cooling offer scope for energy optimisation. In this contribution, we therefore model and optimise an existing cooling system. The technical boundary conditions of the model are provided by the operators, the German chemical company BASF SE. In order to systematically evaluate different degrees of freedom in topology and operation, we formulate and solve a Mixed-Integer Nonlinear Program (MINLP), and compare our optimisation results with the existing system.
Component failures within water supply systems can lead to significant performance losses. One way to address these losses is the explicit anticipation of failures within the design process. We consider a water supply system for high-rise buildings, where pump failures are the most likely failure scenarios. We explicitly consider these failures within an early design stage which leads to a more resilient system, i.e., a system which is able to operate under a predefined number of arbitrary pump failures. We use a mathematical optimization approach to compute such a resilient design. This is based on a multi-stage model for topology optimization, which can be described by a system of nonlinear inequalities and integrality constraints. Such a model has to be both computationally tractable and to represent the real-world system accurately. We therefore validate the algorithmic solutions using experiments on a scaled test rig for high-rise buildings. The test rig allows for an arbitrary connection of pumps to reproduce scaled versions of booster station designs for high-rise buildings. We experimentally verify the applicability of the presented optimization model and that the proposed resilience properties are also fulfilled in real systems.
This chapter describes three general strategies to master uncertainty in technical systems: robustness, flexibility and resilience. It builds on the previous chapters about methods to analyse and identify uncertainty and may rely on the availability of technologies for particular systems, such as active components. Robustness aims for the design of technical systems that are insensitive to anticipated uncertainties. Flexibility increases the ability of a system to work under different situations. Resilience extends this characteristic by requiring a given minimal functional performance, even after disturbances or failure of system components, and it may incorporate recovery. The three strategies are described and discussed in turn. Moreover, they are demonstrated on specific technical systems.
Algorithmic design and resilience assessment of energy efficient high-rise water supply systems
(2018)
High-rise water supply systems provide water flow and suitable pressure in all levels of tall buildings. To design such state-of-the-art systems, the consideration of energy efficiency and the anticipation of component failures are mandatory. In this paper, we use Mixed-Integer Nonlinear Programming to compute an optimal placement of pipes and pumps, as well as an optimal control strategy.Moreover, we consider the resilience of the system to pump failures. A resilient system is able to fulfill a predefined minimum functionality even though components fail or are restricted in their normal usage. We present models to measure and optimize the resilience. To demonstrate our approach, we design and analyze an optimal resilient decentralized water supply system inspired by a real-life hotel building.
Successful optimization requires an appropriate model of the system under consideration. When selecting a suitable level of detail, one has to consider solution quality as well as the computational and implementation effort. In this paper, we present a MINLP for a pumping system for the drinking water supply of high-rise buildings. We investigate the influence of the granularity of the underlying physical models on the solution quality. Therefore, we model the system with a varying level of detail regarding the friction losses, and conduct an experimental validation of our model on a modular test rig. Furthermore, we investigate the computational effort and show that it can be reduced by the integration of domain-specific knowledge.
The application of mathematical optimization methods for water supply system design and operation provides the capacity to increase the energy efficiency and to lower the investment costs considerably. We present a system approach for the optimal design and operation of pumping systems in real-world high-rise buildings that is based on the usage of mixed-integer nonlinear and mixed-integer linear modeling approaches. In addition, we consider different booster station topologies, i.e. parallel and series-parallel central booster stations as well as decentral booster stations. To confirm the validity of the underlying optimization models with real-world system behavior, we additionally present validation results based on experiments conducted on a modularly constructed pumping test rig. Within the models we consider layout and control decisions for different load scenarios, leading to a Deterministic Equivalent of a two-stage stochastic optimization program. We use a piecewise linearization as well as a piecewise relaxation of the pumps’ characteristics to derive mixed-integer linear models. Besides the solution with off-the-shelf solvers, we present a problem specific exact solving algorithm to improve the computation time. Focusing on the efficient exploration of the solution space, we divide the problem into smaller subproblems, which partly can be cut off in the solution process. Furthermore, we discuss the performance and applicability of the solution approaches for real buildings and analyze the technical aspects of the solutions from an engineer’s point of view, keeping in mind the economically important trade-off between investment and operation costs.
The recently discovered first hyperbolic objects passing through the Solar System, 1I/’Oumuamua and 2I/Borisov, have raised the question about near term missions to Interstellar Objects. In situ spacecraft exploration of these objects will allow the direct determination of both their structure and their chemical and isotopic composition, enabling an entirely new way of studying small bodies from outside our solar system. In this paper, we map various Interstellar Object classes to mission types, demonstrating that missions to a range of Interstellar Object classes are feasible, using existing or near-term technology. We describe flyby, rendezvous and sample return missions to interstellar objects, showing various ways to explore these bodies characterizing their surface, dynamics, structure and composition. Their direct exploration will constrain their formation and history, situating them within the dynamical and chemical evolution of the Galaxy. These mission types also provide the opportunity to explore solar system bodies and perform measurements in the far outer solar system.
Water distribution systems are an essential supply infrastructure for cities. Given that climatic and demographic influences will pose further challenges for these infrastructures in the future, the resilience of water supply systems, i.e. their ability to withstand and recover from disruptions, has recently become a subject of research. To assess the resilience of a WDS, different graph-theoretical approaches exist. Next to general metrics characterizing the network topology, also hydraulic and technical restrictions have to be taken into account. In this work, the resilience of an exemplary water distribution network of a major German city is assessed, and a Mixed-Integer Program is presented which allows to assess the impact of capacity adaptations on its resilience.
Geochemical characterisation of hypersaline waters is difficult as high concentrations of salts hinder the analysis of constituents at low concentrations, such as trace metals, and the collection of samples for trace metal analysis in natural waters can be easily contaminated. This is particularly the case if samples are collected by non-conventional techniques such as those required for aquatic subglacial environments. In this paper we present the first analysis of a subglacial brine from Taylor Valley, (~ 78°S), Antarctica for the trace metals: Ba, Co, Mo, Rb, Sr, V, and U. Samples were collected englacially using an electrothermal melting probe called the IceMole. This probe uses differential heating of a copper head as well as the probe’s sidewalls and an ice screw at the melting head to move through glacier ice. Detailed blanks, meltwater, and subglacial brine samples were collected to evaluate the impact of the IceMole and the borehole pump, the melting and collection process, filtration, and storage on the geochemistry of the samples collected by this device. Comparisons between melt water profiles through the glacier ice and blank analysis, with published studies on ice geochemistry, suggest the potential for minor contributions of some species Rb, As, Co, Mn, Ni, NH4+, and NO2−+NO3− from the IceMole. The ability to conduct detailed chemical analyses of subglacial fluids collected with melting probes is critical for the future exploration of the hundreds of deep subglacial lakes in Antarctica.
To maximize the travel distances of battery electric vehicles such as cars or buses for a given amount of stored energy, their powertrains are optimized energetically. One key part within optimization models for electric powertrains is the efficiency map of the electric motor. The underlying function is usually highly nonlinear and nonconvex and leads to major challenges within a global optimization process. To enable faster solution times, one possibility is the usage of piecewise linearization techniques to approximate the nonlinear efficiency map with linear constraints. Therefore, we evaluate the influence of different piecewise linearization modeling techniques on the overall solution process and compare the solution time and accuracy for methods with and without explicitly used binary variables.
Inhaltsverzeichnis
1. Die Haftung des GmbH-Geschäftsführers in der Insolvenz - Grundsätze
und Modifikationen infolge der Covid-19 Pandemie
– Franziska Tings 3-61
2. Disquotale Gewinnausschüttung in der Organschaft – Die Neuregelung des
§ 14 Abs. 2 KStG und die Auslegung durch die Finanzverwaltung
– Julian Lehner 62-149
3. Auswirkungen des Mauracher Entwurfs auf die Gesellschaft bürgerlichen
Rechts – Neuerfindung oder bloße Korrektur des
Personengesellschaftsrechts?
– Elena Hoß 150-209
4. Befristung von Arbeitsverhältnissen - Rechtliche Rahmenbedingungen und
arbeitsmarktpolitische Chancen und Risiken
– Franziska Gotzens 210-270
5. Die Rolle der psychischen Gesundheit am Arbeitsplatz Entwicklung
exemplarischer Handlungsempfehlungen für den ganzheitlichen Umgang
mit psychischen Belastungen im Homeoffice
– Marie-Sophie Creutz 271-346
6. Tokenisierung von illiquiden Vermögenswerten – Wie Blockchain die
Immobilienwirtschaft verändern kann
– Nils Christ 347-404
Concentrating Solar Power
(2021)
The focus of this chapter is the production of power and the use of the heat produced from concentrated solar thermal power (CSP) systems.
The chapter starts with the general theoretical principles of concentrating systems including the description of the concentration ratio, the energy and mass balance. The power conversion systems is the main part where solar-only operation and the increase in operational hours.
Solar-only operation include the use of steam turbines, gas turbines, organic Rankine cycles and solar dishes. The operational hours can be increased with hybridization and with storage.
Another important topic is the cogeneration where solar cooling, desalination and of heat usage is described.
Many examples of commercial CSP power plants as well as research facilities from the past as well as current installed and in operation are described in detail.
The chapter closes with economic and environmental aspects and with the future potential of the development of CSP around the world.
Test-retest reliability of the internal shoulder rotator muscles' stretch reflex in healthy men
(2021)
Until now the reproducibility of the short latency stretch reflex of the internal rotator muscles of the glenohumeral joint has not been identified. Twenty-three healthy male participants performed three sets of external shoulder rotation stretches with various pre-activation levels on two different dates of measurement to assess test-retest reliability. All stretches were applied with a dynamometer acceleration of 104°/s2 and a velocity of 150°/s. Electromyographical response was measured via surface EMG. Reflex latencies showed a pre-activation effect (ƞ2 = 0,355). ICC ranged from 0,735 to 0,909 indicating an overall “good” relative reliability. SRD 95% lay between ±7,0 to ±12,3 ms.. The reflex gain showed overall poor test-retest reproducibility. The chosen methodological approach presented a suitable test protocol for shoulder muscles stretch reflex latency evaluation. A proof-of-concept study to validate the presented methodical approach in shoulder involvement including subjects with clinically relevant conditions is recommended.
One central challenge for self-driving cars is a proper path-planning. Once a trajectory has been found, the next challenge is to accurately and safely follow the precalculated path. The model-predictive controller (MPC) is a common approach for the lateral control of autonomous vehicles. The MPC uses a vehicle dynamics model to predict the future states of the vehicle for a given prediction horizon. However, in order to achieve real-time path control, the computational load is usually large, which leads to short prediction horizons. To deal with the computational load, the control algorithm can be parallelized on the graphics processing unit (GPU). In contrast to the widely used stochastic methods, in this paper we propose a deterministic approach based on grid search. Our approach focuses on systematically discovering the search area with different levels of granularity. To achieve this, we split the optimization algorithm into multiple iterations. The best sequence of each iteration is then used as an initial solution to the next iteration. The granularity increases, resulting in smooth and predictable steering angle sequences. We present a novel GPU-based algorithm and show its accuracy and realtime abilities with a number of real-world experiments.
Microbial diversity studies regarding the aquatic communities that experienced or are experiencing environmental problems are essential for the comprehension of the remediation dynamics. In this pilot study, we present data on the phylogenetic and ecological structure of microorganisms from epipelagic water samples collected in the Small Aral Sea (SAS). The raw data were generated by massive parallel sequencing using the shotgun approach. As expected, most of the identified DNA sequences belonged to Terrabacteria and Actinobacteria (40% and 37% of the total reads, respectively). The occurrence of Deinococcus-Thermus, Armatimonadetes, Chloroflexi in the epipelagic SAS waters was less anticipated. Surprising was also the detection of sequences, which are characteristic for strict anaerobes—Ignavibacteria, hydrogen-oxidizing bacteria, and archaeal methanogenic species. We suppose that the observed very broad range of phylogenetic and ecological features displayed by the SAS reads demonstrates a more intensive mixing of water masses originating from diverse ecological niches of the Aral-Syr Darya River basin than presumed before.
Conventional EEG devices cannot be used in everyday life and hence, past decade research has been focused on Ear-EEG for mobile, at-home monitoring for various applications ranging from emotion detection to sleep monitoring. As the area available for electrode contact in the ear is limited, the electrode size and location play a vital role for an Ear-EEG system. In this investigation, we present a quantitative study of ear-electrodes with two electrode sizes at different locations in a wet and dry configuration. Electrode impedance scales inversely with size and ranges from 450 kΩ to 1.29 MΩ for dry and from 22 kΩ to 42 kΩ for wet contact at 10 Hz. For any size, the location in the ear canal with the lowest impedance is ELE (Left Ear Superior), presumably due to increased contact pressure caused by the outer-ear anatomy. The results can be used to optimize signal pickup and SNR for specific applications. We demonstrate this by recording sleep spindles during sleep onset with high quality (5.27 μVrms).
Multi-attribute relation extraction (MARE): simplifying the application of relation extraction
(2021)
Natural language understanding’s relation extraction makes innovative and encouraging novel business concepts possible and facilitates new digitilized decision-making processes. Current approaches allow the extraction of relations with a fixed number of entities as attributes. Extracting relations with an arbitrary amount of attributes requires complex systems and costly relation-trigger annotations to assist these systems. We introduce multi-attribute relation extraction (MARE) as an assumption-less problem formulation with two approaches, facilitating an explicit mapping from business use cases to the data annotations. Avoiding elaborated annotation constraints simplifies the application of relation extraction approaches. The evaluation compares our models to current state-of-the-art event extraction and binary relation extraction methods. Our approaches show improvement compared to these on the extraction of general multi-attribute relations.
We introduce a new way to measure the forecast effort that analysts devote to their earnings forecasts by measuring the analyst's general effort for all covered firms. While the commonly applied effort measure is based on analyst behaviour for one firm, our measure considers analyst behaviour for all covered firms. Our general effort measure captures additional information about analyst effort and thus can identify accurate forecasts. We emphasise the importance of investigating analyst behaviour in a larger context and argue that analysts who generally devote substantial forecast effort are also likely to devote substantial effort to a specific firm, even if this effort might not be captured by a firm-specific measure. Empirical results reveal that analysts who devote higher general forecast effort issue more accurate forecasts. Additional investigations show that analysts' career prospects improve with higher general forecast effort. Our measure improves on existing methods as it has higher explanatory power regarding differences in forecast accuracy than the commonly applied effort measure. Additionally, it can address research questions that cannot be examined with a firm-specific measure. It provides a simple but comprehensive way to identify accurate analysts.
Determinants of earnings forecast error, earnings forecast revision and earnings forecast accuracy
(2012)
Earnings forecasts are ubiquitous in today’s financial markets. They are essential indicators of future firm performance and a starting point for firm valuation. Extremely inaccurate and overoptimistic forecasts during the most recent financial crisis have raised serious doubts regarding the reliability of such forecasts. This thesis therefore investigates new determinants of forecast errors and accuracy. In addition, new determinants of forecast revisions are examined. More specifically, the thesis answers the following questions: 1) How do analyst incentives lead to forecast errors? 2) How do changes in analyst incentives lead to forecast revisions?, and 3) What factors drive differences in forecast accuracy?
Communication via serial bus systems, like CAN, plays an important role for all kinds of embedded electronic and mechatronic systems. To cope up with the requirements for functional safety of safety-critical applications, there is a need to enhance the safety features of the communication systems. One measure to achieve a more robust communication is to add redundant data transmission path to the applications. In general, the communication of real-time embedded systems like automotive applications is tethered, and the redundant data transmission lines are also tethered, increasing the size of the wiring harness and the weight of the system. A radio link is preferred as a redundant transmission line as it uses a complementary transmission medium compared to the wired solution and in addition reduces wiring harness size and weight. Standard wireless links like Wi-Fi or Bluetooth cannot meet the requirements for real-time capability with regard to bus communication. Using the new dual-mode radio enables a redundant transmission line meeting all requirements with regard to real-time capability, robustness and transparency for the data bus. In addition, it provides a complementary transmission medium with regard to commonly used tethered links. A CAN bus system is used to demonstrate the redundant data transfer via tethered and wireless CAN.
Kleidung ist ein Kommunikationsmedium. Im Projekt wird Bekleidung als Informationsträger genutzt, um über die verschiedenen Abschnitte im Zyklus eines Kleidungsstücks sowie die Missstände in der Bekleidungsindustrie zu informieren. Entstanden sind 6 Kleidungsstücke, jeweils eins pro Abschnitt im Zyklus, vom Baumwollanbau über Spinnereien, Produktionsfabriken, dem Einzelhandel und Gebrauch bis zur Entsorgung.
Die einfach gehaltenen Kleidungsstücke besitzen Aufdrucke. Über eine Augmented-Reality-App können die Kleidungsstücke gescannt werden. In Kombination mit der digitalen Ebene werden die Aufdrucke zu Informationsgrafiken. So wird unter anderem über die grausamen Arbeitsumstände in der Produktion informiert oder darüber, dass wir unsere Kleidungsstücke durchschnittlich nur 4x anziehen. Immer geht es darum, den Betrachter dazu anzuregen, seine Konsumentscheidungen zu überdenken.
Temporärer, mobiler Lebensraum: ein Wohnkonzept für Tinyhouses aus alten, ungenutzten Bahnwaggons
(2021)
Das Olympiagelände in München wurde im Jahre 1972 durch die Münchener S-Bahn erreichbar. Nach der Nutzung während der Olympischen Spiele wurde die Strecke weiterhin von der Linie S3angefahren, aber schließlich 1988 stillgelegt und steht seither unter Denkmalschutz. Das umfassende Gelände ist bis heute gut ausgebaut und bietet viel Raum für Freizeitaktivitäten. Nun bietet sich dieser Standort für ein neues Wohnkonzept an. Aus alten, nicht mehr nutzbaren Bahnwaggons entstehen Tinyhouse-Module. Aus dem alten Olympiabahnhof der S3 wird ein neues Viertel für junge Leute, Studenten und alle anderen, die sich vorstellen können in einem Tinyhouse zu wohnen.
Monitoring-System für die Luftrettung: ergonomisches Designkonzept für den medizinischen Anwender
(2021)
Bei einem Luftrettungseinsatz hat die Herstellung der Transportfähigkeit des Patienten Priorität. Im Anschluss erfolgt das Monitoring während des Fluges.
Das Problem dabei ist: Es gibt keine einheitliche Basis zur ergonomischen Nutzung und Datenverwertung der medizinischen Geräte. Kabel, Positionierung und individuelle Displays beeinträchtigen die Anwendenden. Dies kann im schlimmsten Fall die erfolgreiche Patientenbehandlung gefährden und die Übergabe des Patienten verzögern.
Im Konzept wurden die Geräte drahtlos gestaltet. Mittels Knopfdruck am Gerät werden Daten an den Monitor übertragen. Schnell und sicher können EKG, Blutdruck, SPO2 und Temperatur gemessen und Stethoskop, Ultraschall und Videolaryngoskop verwendet werden. Ein Barcode-Scanner dokumentiert Medikamente und verbrauchte Materialien. Im Anschluss wird ein Zielkrankenhaus ausgewählt, die Ankunftszeit angezeigt und Daten protokolliert und übertragen.
Das Projekt bezieht sich auf das globale Konsumverhalten gegenüber Spielwaren unter den Bedingungen des Gender-Marketings im Hinblick auf die nachteiligen Bedingungen für die Entwicklung des Kindes und der Umwelt.
Gestaltet wurde ein Baukastensystem, das sich keiner geschlechtsspezifischen Zuweisung bedient, und so verhindert, dass Kinder, die sich im binären Rollenbild nicht wiederfinden, ausgegrenzt werden. Das Stecksystem ohne Vorgabe einer Anleitung ermöglicht freie Entfaltung beim Spiel und die Förderung der spielerischen und didaktischen Entwicklung eines Kindes.
Spielen ist eine Art des Kindes sich und seine Umwelt zu begreifen und sich dazu auszudrücken. Es werden nicht nur Fähigkeiten erprobt, sondern auch Verhaltensweisen angeeignet und Identitätsmerkmale definiert. Dadurch erhält das Spielzeug eine Vorbildfunktion. Dieser Vorbildfunktion soll das entworfene Produkt gerecht werden.
Biological Cocoon: Gestaltung des künstlichen Frühgeborenenuterus unter Aspekt der User Experience
(2021)
Vor der 37. Schwangerschaftswoche geborene Babys gelten als Frühgeborene, was Stand 2010 weltweit auf jedes zehnte Neugeborene zutrifft. Komplikationen führten 2015 zu einer Million Todesfälle. Die Überlebenden leiden trotz medizinischer Versorgung an den direkten oder späten Folgen. Weltweit wird an einem künstlichen Uterus geforscht. Biological Cocoon ist - basierend auf neuestem Forschungsstand und bei Betreuung im Perinatalzentrum - für Frühgeborene ab der 22. bis 35. Schwangerschaftswoche konzipiert.
Durch Nachahmung natürlicher Gegebenheiten wird die Entwicklung deutlich verbessert, wie zum Beispiel durch das Abspielen der Geräusche im Mutterleib. Die Eltern werden mit einbezogen und fördern die Weiterentwicklung besonders durch Interaktion mit ihrem Frühgeborenen vor Ort und auf Distanz per App.
Biological Cocoon macht die Behandlung angenehm. Spätfolgen beim Neugeborenen werden vermieden.
Die Fast-Fashion-Industrie produziert am laufenden Band neue Kleidung und so schnell wie sie gekauft wird, wird sie auch wieder entsorgt. Das Altkleidersystem ist allerdings an seiner Kapazitätsgrenze angekommen und die sich zuspitzende Lage verlangt nach einer neuen innovativen Lösung. „VABRIC“ ersetzt die herkömmlichen Altkleidercontainer in den Städten und verlängert den Lebenszyklus von Textilien. Durch eine gezielte Vorsortierung entsteht die Möglichkeit Kleidung weiterzuverteilen und in bestehende oder ganz neue Nutzungskreisläufe zu integrieren. Für die Nutzenden wird die Textilspende durch das hochwertige Erscheinungsbild, die zentralen Standorte und die Aufklärung zu einer positiven Erfahrung. „VABRIC“ verkörpert, am Beispiel von Textilien, die Vision, wie wir in Zukunft mit vermeintlichem Abfall umgehen und den wahren Wert von Ressourcen hervorheben und nutzbar machen.
„Printen“ ist ein Multifunktionsdrucksystem, welches dem Nutzer ermöglicht, es zu reparieren.
Das Elektroschrottaufkommen der Welt steigt, deshalb legte die EU neue Maßnahmen zum Ökodesign fest. Diese sollen die Reparierbarkeit von Produkten fördern und geplante Obsoleszenz unterbinden. Ein Vorzeigebeispiel für geplanten Obsoleszenz ist der Drucker.
Das System besteht aus einem Drucker und Scanner, an dem der Nutzer Reparaturen vornehmen kann. Dadurch soll eine stärkere Bindung zum selbst reparierten Gerät entstehen und die Lebensdauer verlängert werden. Durch ein öffnungsfähiges Gehäuse wird die Reparatur ermöglicht. Eine Farbcodierung im Inneren erleichtert die Orientierung und visualisiert zusammengehörende Elemente. Außerdem wurde der Aufbau des Druckers aufgeräumt und vereinfacht. So können einzelne Komponenten problemlos ausgetauscht werden. Ganz nach der Devise: Einfach printen!
Das Ziel des Bibliothekskonzeptes ist es, Hybridbibliotheken als Symbiose aus zukunftsweisender Medientechnologie und klassischer Funktionalität in Modulbauweise in Bestandsarchitektur zu integrieren. Der Lösungsansatz liegt in einer kostengünstigen dynamischen Modularität, welche als Plug-In, Add-On, Single oder Mobilkonzept nutzbar ist. Das modulare System setzt hierbei auf Grundmodule, welche für unterschiedlichste räumliche Gegebenheiten skaliert werden können. Somit können Einrichtungen neue Funktionalitäten integrieren oder auf temporäre Anforderungen strategisch reagieren. Durch die einfache Montage und Transportfähigkeit lassen sich sehr schnell zeitbegrenzte oder dauerhafte Raumkonzepte umsetzen. Das System nimmt die Dynamik des sich verändernden Bedarfs auf und passt sich flexibel den Zielgruppen an, was im Gegensatz dazu bei statischen Systemen nicht der Fall ist.
Ein naturbelassenes System oder systematisch Natur? In der Bachelorarbeit COFFEE TO STAY entstand das modulare Seating-System REGROW. Sitzlandschaften für kurze Pausen, zwischen Kommen und Gehen, zwischen Begegnungen und Verabschiedungen – REGROW steht für die Entschleunigung im Alltag. Mit Material und Oberflächen, die von der Natur inspiriert sind, bietet REGROW Zufluchtsorte in urbanen Städten, geprägt von Beton und Asphalt. Ein Stück Natur, das sich dem räumlichen Kontext anpassen kann: Dank seiner flexiblen Modularität kann REGROW auf kleine und auf große Räume reagieren. Die Kollektion besteht aus Sitzelementen, die sich durch Rückenlehnen und Armlehnen ergänzen lassen. Mit den Beistelltischen lassen sich Sitzmodule miteinander im 45 oder 90 Grad Winkel verbinden.
Der Wunsch nach Gesundheit und Individualisierung der eigenen Freizeit als Ausgleich zum Alltag ist heute in der Gesellschaft so ausgeprägt wie noch nie. Dabei sind die positiven Auswirkungen körperlicher Aktivität auf das Immunsystem, die Lebenserwartung und die Leistungsfähigkeit immer bekannter. Diese Abschlussarbeit greift die erkannte Entwicklung und den wachsenden Wunsch der Nutzenden nach individuellem Fitnesstraining im Freien auf. Das entstandene Outdoor-Trainingssystem „TREICK“ ermöglicht ein mobiles, orts- und zeitunabhängiges Training der eigenen Fitness. Durch „TREICK“ kann der Sportler physiologisch sinnvolle Eigengewichtsübungen in einer selbst gewählten Umgebung ausführen, wodurch das Wohlbefinden und damit die Gesundheit gefördert werden kann. Das System kann als Rucksack oder Fahrradtasche transportiert werden, wobei die Trainingsmatte als Verpackung dient.
Living Books ist ein in Aachen stationiertes Event der Buchhandlungskette Mayersche, welches Kinder und Jugendliche zum Lesen animieren soll, indem Technik und Unterhaltungsmedien mit dem Buch verbunden werden. Hierzu werden die Möglichkeiten der virtuellen Realität genutzt sowie einzigartige Marketingstrategien, die sich ebenfalls neuartiger Technik bedienen, um das Interesse und die Neugierde junger Menschen zu wecken. Vor Ort wird man zum ersten Mal mit dem Buch konfrontiert. Bis dahin wirkt das Event schlichtweg wie ein Fantreffen zu Buchverfilmungen. Nacheinander betreten die jungen Besucher mithilfe einer VR-Brille eine Welt, die einem Buch entstammt, um ihnen die Geschichte spielerisch näherzubringen. Mithilfe der neuen Welt und einem plötzlichen Ende soll Neugierde für das Buch geweckt werden. Das Interesse für die Geschichte soll am Ende größer sein als die Abneigung gegen das Lesen.
Da die Gesellschaft in Deutschland immer älter wird, steigt auch die Nachfrage nach Gehhilfen wie beispielsweise einem Rollator. Im Alter steigt das Erkrankungsrisiko für Krankheiten, die die Mobilität erschweren können. An diesem Punkt setzt der Rollator MORO an und bietet wieder Sicherheit beim Gehen.
Für den MORO sind Hindernisse wie Bordsteinkanten kein Problem, da er sie mit speziellen Rädern spielend überwinden kann. Zusätzlich bietet er ergonomische Handgriffe, die entsprechend der jeweiligen Krankheit angepasst und ausgetauscht werden können sowie einen Sitz und eine Rückenlehne. Da der MORO aus Carbon hergestellt wird, ist er leicht in der Handhabung und somit wird die Mitnahme im Auto oder Bus und Bahn erleichtert. Durch seine verbesserte Ergonomie, individueller Anpassung und Leichtigkeit kann man wieder selbstständig durch die Welt gehen.
In Zeiten der COVID-19-Pandemie ist die Aufklärung der Bevölkerung, besonders in Hygiene- und Gesundheitsfragen, wichtiger denn je. Das Deutsche Hygiene-Museum macht sich genau das zur Aufgabe. Unter Einbeziehung des Museumsprofils „Das Museum vom Menschen“ und der Architektur zwischen Bauhaus und Neoklassizismus erhält das Museum ein neues Erscheinungsbild. Dabei wird der Sammlungsaspekt gezielt visualisiert, denn das Museum zeichnet sich durch einen umfangreichen Sammlungsbestand aus. Die heterogene Sammlungsbreite macht es europaweit zu einem Unikat. Da das Museum einen Teil des Gesundheitssystems darstellt, ist das überwiegend rot gehaltene Corporate Design und die Wort-Bild-Marke eine Anlehnung an das Deutsche Rote Kreuz. Das medienübergreifende Erscheinungsbild unterstreicht somit die Werte und Besonderheiten des Museums und hat zusätzlich den Auftrag, über Hygiene und Gesundheit aufzuklären.
Fast jeder zehnte Mensch in Deutschland hat eine Behinderung. Dennoch gibt es gegenüber diesen Personen eine Menge Vorurteile und unangemessenes Verhalten. Dieses Projekt befasst sich mit der Frage, wie Menschen mit einer Behinderung leben, wie sie denken und welche Rolle Barrieren in ihrem Alltag spielen. Dazu wurden Personen mit unterschiedlichen Lebenseinstellungen und Behinderungen porträtiert. Die Arbeit dokumentiert, inwieweit die Behinderung in ihr Leben und in ihre Persönlichkeit mit einspielt. Die Bilderserie in Kombination mit einem Textteil als Printmedium wird ergänzt durch eine Audiodatei. Dieses Zusammenspiel ist wichtig, um eine Barrierefreiheit der Arbeit zu gewährleisten. Auch die Bindungsform und Schriftgestaltung orientieren sich an barrierefreier Gestaltung. Das Projekt trägt dazu bei, Barrieren aufzuheben - sowohl in unseren Köpfen als auch an Bordsteinkanten.
Die Pflanzenvielfalt der Erde steht im Fokus aller Aktivitäten am Botanischen Garten und Botanischen Museum Berlin (BGBM). Umfangreiche wissenschaftliche Sammlungen bilden zusammen mit den historischen Garten- und Gewächshausanlagen, dem Museum und einer modernen Forschungsinfrastruktur die Grundlage für die dortige Arbeit. Darüber hinaus trägt das BGBM mit seinen Forschungs- und Entwicklungsprojekten zu nationalen und internationalen Biodiversitätsprogrammen bei. Umso wichtiger ist es, der Einrichtung ein klares und modernes Auftreten zu geben. Das neue Erscheinungsbild lässt Garten und Museum durch eine rahmende Typografie zu einer Einheit werden und kommuniziert so auch gleichzeitig das Leitbild der Einrichtung, als „Schaufenster in die Pflanzenwelt“ zu dienen. Es positioniert das BGBM zum einen als wissenschaftliche Institution und zum anderen als farbenfrohes Ausflugsziel und Erholungsort.
Generative Gestaltung: wie eine Herangehensweise die Zukunft des Designs revolutionieren könnte.
(2021)
Diese Bachelorarbeit setzt sich mit der „Generativen Gestaltung“ und ihren Möglichkeiten für Gestaltende auseinander. Die automatisierte Bearbeitung eines gestalterischen Projektes soll vorrangig Vorteile beim Arbeiten mit großen Datenmengen bieten.
Ziel war es, eine Plakatreihe zu entwerfen, die auf der Grundlage eines Codes - also eines strikten Regelwerks - basiert. Mithilfe dieses Verfahrens kann auf Knopfdruck eine beliebige Menge an Plakaten generiert werden. Durch die Festlegung bestimmter Parameter innerhalb des Codes wird gewährleistet, dass jedes ausgespielte Plakat anders ist als sein Vorgänger.
Diese Arbeit dient als eine erste anskizzierte Grundlage dafür, wie grafischer Output automatisiert und vor allem aktualisiert generiert werden kann. Dieses Prinzip kann auf eine Vielzahl von Inhalten und Umsetzungen angewendet werden.
Architekten und Ingenieure entwerfen häufig Gebäude, ohne zu berücksichtigen, wie die verwendeten Baumaterialien nach ihrer Nutzung zurückgeführt werden können. Daher gelangen Rohstoffe über den Lebenszyklus eines Produkts nicht hinaus oder nicht in den Produktionsprozess zurück.
»Bauwerk Stadt« ist ein digitaler Leitfaden, der durch Bewertungssysteme zur Klassifizierung von Produkten beiträgt und so den Wert sowie die potenzielle Abbauwürdigkeit des Materials ermittelt. Ebenso wird auf der Webseite ein umfassendes Bild der Thematik vermittelt: von der Planung über die Realisierung bis hin zum Rückbau. Durch dokumentarische Texte in modularen Boxen und animierte Grafiken, die selbst zur Architektur werden, werden gewissenhaft Informationen dargeboten.
Die dynamisch gestaltete Webseite soll bei der Planung zum nachhaltigen Bauen helfen und so umsetzbare Handlungsmöglichkeiten aufzeigen sowie das Recyceln unterstützen.
Die Buchbinderei ist eine besonders faszinierende Handwerkskunst, da sie ein besonderes Augenmerk auf Detailliertheit, Individualität und Design legt. Mit diesen Charakteristiken hebt sie sich bewusst von den üblichen erhältlichen, massenproduzierten Büchern ab. Seit Jahren geht die Anzahl der Personen, die den Beruf dieses Kunsthandwerks erlernen, stark zurück. Besonders die aktuelle Pandemie zeigt die Unsicherheiten, die mit dieser Arbeit verbunden sind. In der Dokumentation "Dying Craft" wird daher die Besonderheiten dieses Berufs gezeigt, mehr Öffentlichkeit dafür geschaffen und ganz besonders die Begeisterung dafür weitergegeben.
We consider a binary multivariate regression model where the conditional expectation of a binary variable given a higher-dimensional input variable belongs to a parametric family. Based on this, we introduce a model-based bootstrap (MBB) for higher-dimensional input variables. This test can be used to check whether a sequence of independent and identically distributed observations belongs to such a parametric family. The approach is based on the empirical residual process introduced by Stute (Ann Statist 25:613–641, 1997). In contrast to Stute and Zhu’s approach (2002) Stute & Zhu (Scandinavian J Statist 29:535–545, 2002), a transformation is not required. Thus, any problems associated with non-parametric regression estimation are avoided. As a result, the MBB method is much easier for users to implement. To illustrate the power of the MBB based tests, a small simulation study is performed. Compared to the approach of Stute & Zhu (Scandinavian J Statist 29:535–545, 2002), the simulations indicate a slightly improved power of the MBB based method. Finally, both methods are applied to a real data set.
This book provides a compact introduction to the bootstrap method. In addition to classical results on point estimation and test theory, multivariate linear regression models and generalized linear models are covered in detail. Special attention is given to the use of bootstrap procedures to perform goodness-of-fit tests to validate model or distributional assumptions. In some cases, new methods are presented here for the first time.
The text is motivated by practical examples and the implementations of the corresponding algorithms are always given directly in R in a comprehensible form. Overall, R is given great importance throughout. Each chapter includes a section of exercises and, for the more mathematically inclined readers, concludes with rigorous proofs. The intended audience is graduate students who already have a prior knowledge of probability theory and mathematical statistics.
Die ästhetische Tonalität des Jazz : Immersion durch 3D-Visualisierung und musikalische Interaktion
(2021)
Das Ausstellungskonzept »Free Jazz: A Collective Improvisation« widmet sich der ästhetischen Tonalität des gleichnamigen Albums von Ornette Coleman. Das besagte Album bildete den Grundstein für die Etablierung des Free Jazz – einer Musikform, die sich durch ihre schrille, hierarchiefreie Klangwelt sowie ein freies Improvisationsspiel auszeichnet und mit den gängigen Konventionen des Jazz bricht. Zu jedem der 8 Musiker, welche gemeinsam das von Coleman zusammengestellte Doppelquartett ergeben, wurden individuell abgestimmte, animierte und interaktive 3D-Gebilde konzipiert. Diese reagieren auf den Sound der jeweiligen Instrumente sowie die Position der Besuchenden und ermöglichen einen audiovisuellen, immersiven Zugang zum Album. Die Interaktion zwischen dem Publikum und den Gebilden schafft Raum für eine kollektive Improvisation auf sowohl der visuellen als auch auditiven Ebene.
Artenvielfalt erforschen und erklären – So lautet der Leitsatz des Bonner Forschungsmuseums. Durch inszenierte Lebensräume sowie beeindruckende sammlungsbasierte Ausstellungen werden komplexe biologische Phänomene erklärt und die Biodiversitätsforschung für ein breites Publikum zugänglich gemacht. Dabei wird das übergeordnete Ziel verfolgt, das Interesse der Allgemeinheit an zoologischer Wissenschaft zu wecken.
Das neue Erscheinungsbild schafft Wiedererkennbarkeit und positioniert das Museum als wissenschaftliche Institution. Dabei stellt die Verknüpfung des Forschungsaspektes und der Artenvielfalt die Basis der Gestaltung dar und kommuniziert die wesentlichen Inhalte. Zudem sorgt ein medienübergreifendes Ordnungssystem für eine bessere Übersicht und erleichtert den Zugang zu komplexen Inhalten. So erhält das Museum eine spannendere, attraktivere Wirkung nach Außen und eine bessere Orientierung im Inneren.
Ängste und Phobien sind vielseitig. Furcht im Alltag spiegelt sich sowohl in spezifischen Objekten als auch in allgemeinen Situationen wider. Für unbetroffene Menschen sind diese Emotionen oft unbegreiflich, irrational und abstrakt.
In 15 Bildergeschichten werden verschiedene persönliche Ängste humoristisch illustriert und in einer gebundenen Comic-Anthologie zusammengeführt. Der überzogene, bizarre Zeichenstil demonstriert die empfundene Wahrnehmung bei alltäglichen Ängsten auf eine nicht allzu ernst gemeinte Weise. Zeichnerische Ästhetik, von klassischem Comic-Stil bis zum grafischen Horror, und Storytelling stehen hier im Vordergrund. Lesende finden sich selbst in den absurden Geschichten wieder und werden im besten Fall zum Lachen gebracht.
Die Bachelorarbeit SCHRECKLICHES versucht das abstrakte Gefühl der Angst auf nachvollziehbare Art zeichnerisch und mit einer guten Portion Übertreibung zu vermitteln.
The integration of frequently changing, volatile product data from different manufacturers into a single catalog is a significant challenge for small and medium-sized e-commerce companies. They rely on timely integrating product data to present them aggregated in an online shop without knowing format specifications, concept understanding of manufacturers, and data quality. Furthermore, format, concepts, and data quality may change at any time. Consequently, integrating product catalogs into a single standardized catalog is often a laborious manual task. Current strategies to streamline or automate catalog integration use techniques based on machine learning, word vectorization, or semantic similarity. However, most approaches struggle with low-quality or real-world data. We propose Attribute Label Ranking (ALR) as a recommendation engine to simplify the integration process of previously unknown, proprietary tabular format into a standardized catalog for practitioners. We evaluate ALR by focusing on the impact of different neural network architectures, language features, and semantic similarity. Additionally, we consider metrics for industrial application and present the impact of ALR in production and its limitations.
The progress in natural language processing (NLP) research over the last years, offers novel business opportunities for companies, as automated user interaction or improved data analysis. Building sophisticated NLP applications requires dealing with modern machine learning (ML) technologies, which impedes enterprises from establishing successful NLP projects. Our experience in applied NLP research projects shows that the continuous integration of research prototypes in production-like environments with quality assurance builds trust in the software and shows convenience and usefulness regarding the business goal. We introduce STAMP 4 NLP as an iterative and incremental process model for developing NLP applications. With STAMP 4 NLP, we merge software engineering principles with best practices from data science. Instantiating our process model allows efficiently creating prototypes by utilizing templates, conventions, and implementations, enabling developers and data scientists to focus on the business goals. Due to our iterative-incremental approach, businesses can deploy an enhanced version of the prototype to their software environment after every iteration, maximizing potential business value and trust early and avoiding the cost of successful yet never deployed experiments.
Dieser "Crashkurs" eignet sich ausgezeichnet für die kompakte Wiederholung und die zielgerichtete Prüfungsvorbereitung. Das Buch ist aufgrund seiner fallbezogenen Ausrichtung vor allem für Anfänger gedacht, eignet sich aber auch für fortgeschrittene Studierende zur kompakten Wiederholung. Einfache Merksätze, Fälle, Übersichten, Definitionen und kurze Zusammenfassungen lassen sich leicht einprägen und geben Sicherheit für die Prüfung. Vorteile auf einen Blick: Das wichtigste BGB-Know-how als Repetitorium vor der Prüfung, mit erprobten Merksätzen und kurzen Zusammenfassungen,
Fall für Fall sicher durch die Prüfung
The fourth industrial revolution introduces disruptive technologies to production environments. One of these technologies are multi-agent systems (MASs), where agents virtualize machines. However, the agent's actual performances in production environments can hardly be estimated as most research has been focusing on isolated projects and specific scenarios. We address this gap by implementing a highly connected and configurable reference model with quantifiable key performance indicators (KPIs) for production scheduling and routing in single-piece workflows. Furthermore, we propose an algorithm to optimize the search of extrema in highly connected distributed systems. The benefits, limits, and drawbacks of MASs and their performances are evaluated extensively by event-based simulations against the introduced model, which acts as a benchmark. Even though the performance of the proposed MAS is, on average, slightly lower than the reference system, the increased flexibility allows it to find new solutions and deliver improved factory-planning outcomes. Our MAS shows an emerging behavior by using flexible production techniques to correct errors and compensate for bottlenecks. This increased flexibility offers substantial improvement potential. The general model in this paper allows the transfer of the results to estimate real systems or other models.
Die Arbeitswelt ist im Umbruch. Der Bedarf an flexiblen Arbeitszeitmodellen nimmt stetig zu, wobei die Corona-Pandemie dieses Bedürfnis nochmals verschärft hat. Gerade auch in kleineren und mittleren Unternehmen wächst die Notwendigkeit, den Einsatz der Beschäftigten möglichst bedarfsgerecht zu steuern, also bei guter Auftragslage mehr Arbeitszeit abzurufen und bei ausbleibenden Aufträgen die Arbeitszeit zu reduzieren und somit bezahlte „Leerlaufzeiten“ zu vermeiden. Der Gesetzgeber stellt den Arbeitgebern hierfür das Instrument der sog. Abrufarbeit ( § 12 Teilzeit- und Befristungsgesetz – TzBfG ) zur Verfügung. In dem nachfolgenden Beitrag werden Möglichkeiten und Grenzen der Abrufarbeit skizziert und konkrete arbeitsvertragliche Gestaltungsmöglichkeiten aufgezeigt.
Im Anschluss an die arbeitsrechtlichen Jahresübersichten der vergangenen Jahre (NWB 5/2019 S. 266; NWB 8/2020 S. 557) gibt der nachfolgende Beitrag einen Überblick über relevante Entwicklungen im Arbeitsrecht des Jahres 2020. Der erste Teil beschäftigt sich hierbei mit gesetzlichen Änderungen. Neben Regelungen, die auf die COVID-19-Pandemie zurückgeführt werden können, hat der Gesetzgeber auch andere Vorhaben umgesetzt. So wurde u. a. das Arbeitnehmerentsenderecht reformiert. Für Diskussionen sorgt(e) zudem das Gesetzesvorhaben zur Regelung mobiler Arbeit. Im zweiten Teil werden für die Praxis wichtige höchstrichterliche Gerichtsentscheidungen zum Arbeitsrecht erläutert, alphabetisch sortiert von A (wie Antidiskriminierungsrecht) bis U (wie Urlaub).
Der arbeitsrechtlich richtige Umgang mit Zeiten einer Dienstreise kann in der betrieblichen Praxis Probleme bereiten. Ob die Reisezeiten als solche Arbeitszeit i. S. des Arbeitszeitgesetzes (ArbZG ) darstellen, also bspw. auf die tägliche Höchstarbeitszeit angerechnet werden müssen oder nicht, ist oftmals genauso unklar wie die Frage, ob und inwieweit Reisezeiten vergütungspflichtig sind. Aber auch, ob ein Arbeitnehmer überhaupt zur Durchführung einer Dienstreise verpflichtet werden kann, ist ein möglicher Anlass von Streitigkeiten zwischen den Arbeitsvertragsparteien, wie verschiedene Gerichtsentscheidungen zeigen. Der nachfolgende Beitrag beantwortet die aufgeworfenen Fragen und gibt hierzu einen praxisorientierten Überblick.
In Fortschreibung des Jahresrückblicks 2018 (Olbertz, NWB 5/2019 S. 266 ) skizziert der vorliegende Beitrag die jüngsten nennenswerten Entwicklungen im Arbeitsrecht des Jahres 2019. Im Bereich der Gesetzgebung, mit dem sich der erste Teil des Beitrags befasst, betrifft dies etwa das Fachkräfteeinwanderungsgesetz, die angestoßenen Schutzvorschriften für Whistleblower oder das gesetzlich verankerte Recht auf Brückenteilzeit. In der arbeitsrechtlichen höchstrichterlichen Rechtsprechung stand das Jahr 2019 insbesondere im Zeichen des Befristungs- und des Urlaubsrechts. Was hier und darüber hinaus wegweisend war, zeigt der zweite Teil des Beitrags.
Magnetic nanoparticle relaxation in biomedical application: focus on simulating nanoparticle heating
(2021)
Extension fractures are typical for the deformation under low or no confining pressure. They can be explained by a phenomenological extension strain failure criterion. In the past, a simple empirical criterion for fracture initiation in brittle rock has been developed. In this article, it is shown that the simple extension strain criterion makes unrealistic strength predictions in biaxial compression and tension. To overcome this major limitation, a new extension strain criterion is proposed by adding a weighted principal shear component to the simple criterion. The shear weight is chosen, such that the enriched extension strain criterion represents the same failure surface as the Mohr–Coulomb (MC) criterion. Thus, the MC criterion has been derived as an extension strain criterion predicting extension failure modes, which are unexpected in the classical understanding of the failure of cohesive-frictional materials. In progressive damage of rock, the most likely fracture direction is orthogonal to the maximum extension strain leading to dilatancy. The enriched extension strain criterion is proposed as a threshold surface for crack initiation CI and crack damage CD and as a failure surface at peak stress CP. Different from compressive loading, tensile loading requires only a limited number of critical cracks to cause failure. Therefore, for tensile stresses, the failure criteria must be modified somehow, possibly by a cut-off corresponding to the CI stress. Examples show that the enriched extension strain criterion predicts much lower volumes of damaged rock mass compared to the simple extension strain criterion.
Background:
Additional stabilization of the “comma sign” in anterosuperior rotator cuff repair has been proposed to provide biomechanical benefits regarding stability of the repair.
Purpose:
This in vitro investigation aimed to investigate the influence of a comma sign–directed reconstruction technique for anterosuperior rotator cuff tears on the primary stability of the subscapularis tendon repair.
Study Design:
Controlled laboratory study.
Methods:
A total of 18 fresh-frozen cadaveric shoulders were used in this study. Anterosuperior rotator cuff tears (complete full-thickness tear of the supraspinatus and subscapularis tendons) were created, and supraspinatus repair was performed with a standard suture bridge technique. The subscapularis was repaired with either a (1) single-row or (2) comma sign technique. A high-resolution 3D camera system was used to analyze 3-mm and 5-mm gap formation at the subscapularis tendon-bone interface upon incremental cyclic loading. Moreover, the ultimate failure load of the repair was recorded. A Mann-Whitney test was used to assess significant differences between the 2 groups.
Results:
The comma sign repair withstood significantly more loading cycles than the single-row repair until 3-mm and 5-mm gap formation occurred (P≤ .047). The ultimate failure load did not reveal any significant differences when the 2 techniques were compared (P = .596).
Conclusion:
The results of this study show that additional stabilization of the comma sign enhanced the primary stability of subscapularis tendon repair in anterosuperior rotator cuff tears. Although this stabilization did not seem to influence the ultimate failure load, it effectively decreased the micromotion at the tendon-bone interface during cyclic loading.
Clinical Relevance:
The proposed technique for stabilization of the comma sign has shown superior biomechanical properties in comparison with a single-row repair and might thus improve tendon healing. Further clinical research will be necessary to determine its influence on the functional outcome.
In positron emission tomography improving time, energy and spatial detector resolutions and using Compton kinematics introduces the possibility to reconstruct a radioactivity distribution image from scatter coincidences, thereby enhancing image quality. The number of single scattered coincidences alone is in the same order of magnitude as true coincidences. In this work, a compact Compton camera module based on monolithic scintillation material is investigated as a detector ring module. The detector interactions are simulated with Monte Carlo package GATE. The scattering angle inside the tissue is derived from the energy of the scattered photon, which results in a set of possible scattering trajectories or broken line of response. The Compton kinematics collimation reduces the number of solutions. Additionally, the time of flight information helps localize the position of the annihilation. One of the questions of this investigation is related to how the energy, spatial and temporal resolutions help confine the possible annihilation volume. A comparison of currently technically feasible detector resolutions (under laboratory conditions) demonstrates the influence on this annihilation volume and shows that energy and coincidence time resolution have a significant impact. An enhancement of the latter from 400 ps to 100 ps leads to a smaller annihilation volume of around 50%, while a change of the energy resolution in the absorber layer from 12% to 4.5% results in a reduction of 60%. The inclusion of single tissue-scattered data has the potential to increase the sensitivity of a scanner by a factor of 2 to 3 times. The concept can be further optimized and extended for multiple scatter coincidences and subsequently validated by a reconstruction algorithm.
Thrombogenic complications are a main issue in mechanical circulatory support (MCS). There is no validated in vitro method available to quantitatively assess the thrombogenic performance of pulsatile MCS devices under realistic hemodynamic conditions. The aim of this study is to propose a method to evaluate the thrombogenic potential of new designs without the use of complex in-vivo trials. This study presents a novel in vitro method for reproducible thrombogenicity testing of pulsatile MCS systems using low molecular weight heparinized porcine blood. Blood parameters are continuously measured with full blood thromboelastometry (ROTEM; EXTEM, FIBTEM and a custom-made analysis HEPNATEM). Thrombus formation is optically observed after four hours of testing. The results of three experiments are presented each with two parallel loops. The area of thrombus formation inside the MCS device was reproducible. The implantation of a filter inside the loop catches embolizing thrombi without a measurable increase of platelet activation, allowing conclusions of the place of origin of thrombi inside the device. EXTEM and FIBTEM parameters such as clotting velocity (α) and maximum clot firmness (MCF) show a total decrease by around 6% with a characteristic kink after 180 minutes. HEPNATEM α and MCF rise within the first 180 minutes indicate a continuously increasing activation level of coagulation. After 180 minutes, the consumption of clotting factors prevails, resulting in a decrease of α and MCF. With the designed mock loop and the presented protocol we are able to identify thrombogenic hot spots inside a pulsatile pump and characterize their thrombogenic potential.