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Experimental multi-state quantum discrimination in the frequency domain with quantum dot light
(2022)
The quest for the realization of effective quantum state discrimination strategies is of great interest for quantum information technology, as well as for fundamental studies. Therefore, it is crucial to develop new and more efficient methods to implement discrimination protocols for quantum states. Among the others, single photon implementations are more advisable, because of their inherent security advantage in quantum communication scenarios. In this work, we present the experimental realization of a protocol employing a time-multiplexing strategy to optimally discriminate among eight non-orthogonal states, encoded in the four-dimensional Hilbert space spanning both the polarization degree of freedom and photon energy. The experiment, built on a custom-designed bulk optics analyser setup and single photons generated by a nearly deterministic solid-state source, represents a benchmarking example of minimum error discrimination with actual quantum states, requiring only linear optics and two photodetectors to be realized. Our work paves the way for more complex applications and delivers a novel approach towards high-dimensional quantum encoding and decoding operations.
A quantum-light source that delivers photons with a high brightness and a high degree of entanglement is fundamental for the development of efficient entanglement-based quantum-key distribution systems. Among all possible candidates, epitaxial quantum dots are currently emerging as one of the brightest sources of highly entangled photons. However, the optimization of both brightness and entanglement currently requires different technologies that are difficult to combine in a scalable manner. In this work, we overcome this challenge by developing a novel device consisting of a quantum dot embedded in a circular Bragg resonator, in turn, integrated onto a micromachined piezoelectric actuator. The resonator engineers the light-matter interaction to empower extraction efficiencies up to 0.69(4). Simultaneously, the actuator manipulates strain fields that tune the quantum dot for the generation of entangled photons with fidelities up to 0.96(1). This hybrid technology has the potential to overcome the limitations of the key rates that plague current approaches to entanglement-based quantum key distribution and entanglement-based quantum networks. Introduction
Flexibility estimation is the first step necessary to incorporate building energy systems into demand side management programs. We extend a known method for temporal flexibility estimation from literature to a real-world residential heat pump system, solely based on historical cloud data. The method proposed relies on robust simplifications and estimates employing process knowledge, energy balances and manufacturer's information. Resulting forced and delayed temporal flexibility, covering both domestic hot water and space heating demands as constraints, allows to derive a flexibility range for the heat pump system. The resulting temporal flexibility lay within the range of 24 minutes and 6 hours for forced and delayed flexibility, respectively. This range provides new insights into the system's behaviour and is the basis for estimating power and energy flexibility - the first step necessary to incorporate building energy systems into demand side management programs.
The paper deals with designing and numerical modelling a 2 x 2 optical switch for photonic integrated circuits based on 2 x 2 MMI elements and phase modulators. The 2 x 2 optical switch was modelled in the RsoftCAD with the simulation tool BeamPROP. The 2 x 2 optical switch is a common element for creating more complex 1 x N or N x N optical switches in all-optical signal processing.
In this paper, the design of three-dimensional configuration of Y-branch splitter is compared with Multimode Interference splitter. Both splitters use the IP-Dip polymer as a standard material for 3D laser lithography. The optical properties of the splitters for both approaches are discussed and compared.
In this work, we investigated the influence of different etch depths of the rib waveguides on the performance of SiN-based AWGs. For this purpose, an 8-channel 100 GHz AWG was designed for a center wavelength of 850 nm. The design parameters entered were calculated using the AWG-Parameters tool. The simulations were performed with a commercial photonic tool PHASAR from Optiwave. The simulated performance was evaluated using the AWG-Analyzer tool. For the AWG design, we used three identical rib waveguides with different etch depths to simulate possible etch imperfection. The simulations show the wavelength shift and degradation of the AWG performance.
Diese Arbeit verfolgt das Interesse, Einblicke in die Kontextualisierung Klinischer Sozialer Arbeit zu geben, die im rehabilitativen, stationären Setting in Rehabilitationseinrichtungen in Süddeutschland angesiedelt ist. Zu Beginn wird die Entwicklung Klinischer Sozialer Arbeit mit ihren sozialtherapeutischen und sozialpsychologischen Ansätzen sowie das Forschungsfeld Rehabilitation betrachtet. Darauf folgt die Formulierung der Forschungsfrage, in dessen Fokus die Erkundung des Erlebens Klinischer Sozialer Arbeit und Klinischer Psychotherapie im Setting steht. Von Interesse sind vorzufindende Kontextbedingungen sowie mögliche Überschneidungen von Zuständigkeiten und Kompetenzen innerhalb der Interdisziplinarität. Die Befragung der Professionen erhebt die Perspektiven über Einschätzungen, Haltungen und das Tätigkeitsverständnis im Arbeitsalltag aus der Selbst- und Fremdwahrnehmung. Zuletzt werden die Ergebnisse zusammengeführt und um die evidenzbasierte Perspektive ergänzt. Durch den Vergleich wird deutlich, dass Klinische Soziale Arbeit im Forschungsfeld als unentbehrlich angesehen wird. Sie kann Klient:innen aufgrund ihrer bestehenden Expertise und sozial-interventiven Angeboten bei der Lebensbewältigung in deren Lebenswelt unterstützen sowie eine selbstbestimmte Lebensführung und gesellschaftliche Integration und Teilhabe ermöglichen.
Herausforderungen im Umgang mit Präventionsmaßnahmen von sexueller Gewalt an Frauen mit Fokus auf die Clubbingszene am Beispiel Vorarlberg. Theoretischer Hintergrund: Sexuelle Gewalt in der Clubbingszene ist bisher nur wenig erforscht und es existiert eine hohe Dunkelziffer an sexuellen Übergriffen. Die körperlichen, psychischen und sozialen Auswirkungen für Betroffene können massiv sein. Um geeignete Präventionsmaßnahmen für sexuelle Gewalt zu entwickeln, müssen die unterschiedlichen Faktoren, die zur Ausübung von sexueller Gewalt führen, beleuchtet und auf gesamtgesellschaftlicher Ebene behandelt werden. Ziel der Arbeit: Ziel dieser Arbeit ist es, herauszufinden welche Herausforderungen sich bei der Umsetzung von Präventionsmaßnahmen für Institutionen und Clubbetreiber:innen ergeben und wie diese behoben werden können. Zudem soll die Zusammenarbeit und die Umsetzung dieser zwischen sozialen Institutionen und den Clubbetreiber:innen erforscht werden. Dazu wird folgende Forschungsfrage entwickelt: Welche Herausforderungen stellen sich in der Implementierung der vorhandenen Präventionsmaßnahmen von sexueller Gewalt an Frauen seitens der klinischen Sozialen Arbeit in Zusammenarbeit mit der Clubbingszene in Vorarlberg? Methode: Zur Beantwortung der Forschungsfrage wurden insgesamt zehn problemzentrierte Interviews durchgeführt. Zum einen wurden fünf Expert:innen aus unterschiedlichen Berufssparten befragt, zum anderen fünf Clubnutzer:innen, die in der Clubbingszene Vorarlberg aktiv sind. Ergebnisse: Die Ergebnisse zeigen, dass beim Großteil der befragten Personen ein hohes Bewusstsein für das Thema haben. Trotzdem wird sexuelle Gewalt in der Clubbingszene sehr häufig bagatellisiert und nicht als solche wahrgenommen. Die gesellschaftlich verankerten Geschlechterrollen sind dabei nicht förderlich. Schlussfolgerung: Es besteht Handlungsbedarf in Bezug auf Präventionsmaßnahmen von sexueller Gewalt in der Clubbingszene. Dies kann nur geschehen, wenn eine zunehmende Sensibilisierung und Bewusstseinsschaffung für sexuelle Gewalt in der Gesellschaft stattfinden.
Die CO2 Abscheidung ist ein Schlüsselprozess für die Dekarbonisierung der Wirtschaft und Industrie. Die Entwicklungspfade der IEA und des IPCC zur Erreichung des CO2 Nettonulle-missionsziel bis 2050 oder 2070 beinhalten alle eine Form von Carbon Capture, (CC). Als vielversprechende CC-Technologie gerät die gashydratbasierte CO2 Abscheidung, hbCC, aufgrund der hohen Speicherkapazität bei moderaten Druck- und Temperaturniveau und des unproblematischen Arbeitsmediums Wasser zusehends ins Interesse der Forschung und In-dustrie. Gashydrate sind unstöchiometrische Einschlussverbindungen, bei denen die Gasmo-leküle in einem Wirtsgitter aus Wassermolekülen gespeichert werden können. In einem m3 Gashydrat können 170 Nm3 Gas gespeichert werden. Die statischen Eigenschaften von Gas-hydrat sind gut verstanden. Die Dynamik der Synthese und Dissoziation, die intrinsische Re-aktionskinetik der Hydratformation, die Nukleation von initialen Kristallisationskeimen und der Einfluss von Wärme- und Stofftransportphänomenen auf die Dynamik ist noch nicht geklärt. Ein profundes Verständnis der Synthese- und Dissoziationsdynamik, inklusive dem Zusam-menhang mit den p,T-Prozessbedingungen, gilt als Voraussetzung für die Entwicklung effizi-enter hbCC-Verfahren. Üblicherweise wird Gashydrat synthetisiert indem flüssiges Wasser mit der Gasphase in Kontakt gebracht wird. Der initial gebildete Hydratfilm auf der Phasen-grenzfläche hemmt in weiter Folge den Stofftransport für das weitere Hydratwachstum. Die CO2 Gasphasenabscheidung durch thermisches Verdampfen unter Druck, (engl. pressurized thermal evaporation, PTE), unterliegt keinem gehemmten Stofftransport, weil Wasserdampf und Gasmoleküle an einer kalten Substratoberfläche kontinuierlich für die Synthese vorliegen. In vorhergehenden Studien wurden subsequente Synthese- und Dissoziationsexperimente durch PTE aus reiner CO2 oder CH4 Gasphase zur Untersuchung der Dynamik durchgeführt. Für diese Arbeit werden erstmals subsequente PTE Synthese- und Dissoziationsexperimente aus einem binären 0,85 N2 + 0,15 CO2 Synthesegasgemisch umgesetzt. Das durch die Syn-these abgeschiedene Gas wird nach der Dissoziation mit einem Massenspektrometer auf seine Zusammensetzung untersucht. Hydratspeicherkapazität, Abscheiderate und die Selek-tivität der CO2 Gasphasenabscheidung wird für eine Synthesetemperaturvariation, (- 40 °C bis - 15 °C), und einen Synthesedruck von 40 bar(a) bestimmt. Durch Zeitrafferauf-nahmen der Hydratformation und Dissoziation wird die Auswirkung der p,T-Prozessbedingun-gen auf die Synthese- und Dissoziationsdynamik untersucht und der optimale Betriebspunkt für die CO2 Gasphasenabscheidung durch thermisches Verdampfen unter Druck bestimmt. Aus den Ergebnissen lässt sich ein klarer Zusammenhang zwischen Synthesetemperatur, Ab-scheiderate und Selektivität ableiten. Ein tiefere Synthesetemperatur führt zu einer effiziente-ren CO2 Abscheidung. Außerdem zeigt sich bei der Beobachtung der Synthesedynamik eine direkte Resublimation des Gashydrats auf der Wachstumsoberfläche. Es bildet sich keine flüssige Übergangsphase vor der Nukleation. Die neuen Erkenntnisse sind wichtige Faktoren für das Design zukünftiger PTE-Verfahren und Prototypen.
Semiconducting metal oxides are widely used for solar cells, poto-catalysis, bio-active materials and gas sensors. Besides the material properties of the used semiconductor,the specific surface topology of the sensor determines the device performance. We investigate the preparation and transfer suitable metals onto LIPPS structures on glass for gas sensing applications.
Deep etched structures in GaAs with high aspect ratio have promising applications in optoelectronics and MEMS devices. The key factors in their fabrication process are the choosing of proper mask material and etching conditions which results in high selectivity and an anisotropic etch profile with smooth sidewalls. In this work, we studied several types of mask materials (Al, Ni, Cr, SiO2) for deep reactive ion etching of GaAs using inductively coupled plasma system. Thus, several sets of experiments were performed with varying gas mixture, pressure and ICP/RF power. As a result, we find optimized conditions and minimal thickness of mask material for achieving deep etched (>140 m) GaAs structures.
Various carbon (nano-) forms, so-called allotropes, have become one of the most supporting activities in fundamental and applied research trends. Therefore, a universal deposition process capable of “adjusting” system parameters in one “deposition chamber” is highly demanding. Here, we present a low-pressure large area deposition system combining radiofrequency (RF) and microwave (MW) plasma in one chamber in different configurations, which offers a wide deposition window for the growth of sp2 carbon (carbon nanotubes, amorphous carbon), a mixture of sp2 and sp3 (diamond-like films) and pure sp3 carbon represented by diamond films. We will show that not only the type of plasma source (RF vs. MW) but also the gas mixture and plasma chemistry are crucial parameters for the controllable and reproducible growth of these allotropes at temperatures from 250 to 800 °C.
The properties of SiC and diamond make them attractive materials for MEMS and sensor devices. We innovated specific laser ablation techniques to fabricate membranes and cantilevers made of SiC or nano-(micro-) crystalline diamond films grown on Si/SiO2 substrates by microwave chemical vapour deposition (MWCVD). We started research to generate surface moulds to grow corrugated diamond films for membranes and cantilevers. A software tool was developed to support the design of micromechanical cantilevers. We can measure deformation and resonant frequency of diamond cantilevers and identify the global mechanical properties. A benchmark against finite element simulations enables an inverse identification of the specific system parameters and simplifies the characterization procedure.
The properties of diamond make it an attractive material for MEMS and sensor devices. We present the feasibility to fabricate membranes and cantilevers made of nano-(micro-) crystalline diamond films grown on Si/SiO2 substrates using microwave chemical vapour deposition (MWCVD). The patterning of micromechanical structures was performed by a combined process of femtosecond laser ablation and wet etching. We designed cantilever structures with varying lengths and widths (25, 50, 100, 200 and 300 μm). The cantilevers were made in a symmetric left- and right-hand configuration. An additional laser treatment was used to modify the mechanical properties of the left-hand cantilever. The deflection of the laser-treated, and non-treated sections was measured. The global mechanical system properties were simulated and corresponded with high accuracy to the measured results of deflection.
Purpose: Although there is an apparent potential in using data for advanced services in manufacturing environments, SMEs are reluctant to share data with their ecosystem partners, which prevents them from leveraging this potential. Therefore, the purpose of this paper is to analyse the reasons behind these resistances. The argumentation paves the way for elaborating countermeasures that are adequate for the specific situation and the typical capabilities of SMEs.
Design/Methodology/Approach: The analysis is based on literature research and in-depth interviews with management representatives of 15 companies in manufacturing service ecosystems. Half of these are manufacturers and the other half technology or service providers for manufacturers. They are SMEs or partly larger companies operating in structures that are typical for SMEs.
Findings: Data sharing hurdles are investigated in the five dimensions, 1. quantifying the value of data, 2. willingness to share data and trust, 3. organizational culture and mindset, 4. legal aspects, and 5. security and privacy. The ability to quantify the value of data is a necessary but not sufficient precondition for data sharing, which must be enabled by adequate measures in the other four dimensions.
Originality/Value: The findings of this empirical study and the solution approach provide an SME-specific framework to analyze hurdles that must be overcome for sharing data in an ecosystem.
Manufacturing SMEs can apply the framework to overcome the hurdles by specific insights and solution approaches. Furthermore, the analysis illustrates the future research direction of the project towards a comprehensive solution approach for data sharing in a manufacturing ecosystem.
The design and development of smart products and services with data science enabled solutions forms a core topic of the current trend of digitalisation in industry. Enabling skilled staff, employees, and students to use data science in their daily work routine of designing such products and services is a key concern of higher education institutions, including universities, company workshop providers and in further education. The scope and usage scenario of this paper is to assess software modules (‘tools’) for integrated data and analytics as service (DAaaS). The tools are usually driven by machine learning, may be deployed in cloud infrastructures, and are specifically targeted at particular needs of the industrial manufacturing, production, or supply chain sector.
The paper describes existing theories and previous work, namely methods used in didactics, work done for visually designing and using machine learning algorithms (no-code / low- code tools), as well as combinations of these two topics. For tools available on the market, an extended assessment of their suitability for a set of learning scenarios and personas is discussed.
Smart services disrupt business models and have the potential to stimulate the circular economy transition of regions, enabling an environmentally friendly atmosphere for sustainable and innovation-driven growth of regions. Although smart services are powerful means for deploying circular economy goals in industrial practices, there is little systematic guidance on how the adoption of smart services could improve resource efficiency and stimulate smart regional innovation-driven growth, enabled through circular design. Implemented in the scope of Vorarlberg’s smart specialization strategy, this paper contributes to the literature on the circular economy and regional innovation-driven growth by assessing critical factors of the value creation and value capture implemented within the scope of the quadruple helix system. By identifying the main challenges and opportunities of collaborative value creation and value capture in setting-up smart circular economy strategies and by assessing the role of innovation actors within the quadruple helix innovation system, the study provides recommendations and set of guidelines for managers and public authorities in managing circular transition. Finally, based on the analysis of the role of actors in creating shared value and scaling-up smart circular economy practices in the quadruple helix innovation systems, the paper investigates the role of banks as enablers of circular economy innovation-driven regional growth and smart value creation.
Small and medium-sized enterprises often face resource deficits and there- fore depend on cooperating with other actors to stay innovative in a competitive environment. Establishing and maintaining actual co-creation and service inter- action strategies however is challenging. A reason for this is the complexity of finding methodologies and tools to create valuable outcome and the lack of knowledge of collaboration toolsets, also in virtual environments. This paper introduces an Innovation-Method-Framework consisting of innovation methods for increased service interaction and value co-creation among service stakeholders. Also, toolsets for the framework’s practical application are provided.
Recent developments in the area of Natural Language Processing (NLP) increasingly allow for the extension of such techniques to hitherto unidentified areas of application. This paper deals with the application of state-of-the-art NLP techniques to the domain of Product Safety Risk Assessment (PSRA). PSRA is concerned with the quantification of the risks a user is exposed to during product use. The use case arises from an important process of maintaining due diligence towards the customers of the company OMICRON electronics GmbH.
The paper proposes an approach to evaluate the consistency of human-made risk assessments that are proposed by potentially changing expert panels. Along the stages of this NLP-based approach, multiple insights into the PSRA process allow for an improved understanding of the related risk distribution within the product portfolio of the company. The findings aim at making the current process more transparent as well as at automating repetitive tasks. The results of this paper can be regarded as a first step to support domain experts in the risk assessment process.
The production of liquid-gas dispersions places high demands on the process technology, which requires knowledge of the bubble formation mechanisms, as well as the phase parameters of the media combinations used. To obtain the bubble sizes introduced to a flow not knowing the phase parameters, different process parameters are investigated. Their quality and applicability are evaluated. The results obtained make it possible to simplify long design processes of dispersion processes in manufacturing plants and to ensure the product quality of the products manufactured, by reducing waste.
In previous studies of linear rotary systems with active magnetic bearings, parametric excitation was introduced as an open-loop control strategy. The parametric excitation was realized by a periodic, in-phase variation of the bearing stiffness. At the difference between two of the eigenfrequencies of the system, a stabilizing effect, called anti-resonance, was found numerically and validated in experiments. In this work, preliminary results of further exploration of the parametric excitation are shared. A Jeffcott rotor with two active magnetic bearings and a disk is investigated. Using Floquet theory, a deeper insight into the dynamic behavior of the system is obtained. Aiming at a further increase of stability, a phase difference between excitation terms is introduced.
Arbeitspaket 3: Ausschöpfung des Innovationspotentials von smarten Technologien - FH Vorarlberg
(2022)
Alles bleibt anders? Profession und Disziplin Sozialer Arbeit im Kontext der Covid-19-Pandemie
(2022)
Hallo. Ich bin Lio.
(2022)
Von Assistenzrobotern im Pflegebereich erhofft man sich Unterstützung in vielfacher Weise: Sie sollen zur Erleichterung für das Pflegepersonal führen (z.B. durch Handreichung von Gegenständen), mehr Sicherheit bringen (z.B. indem sie Nachschauen, sobald Auffälliges registriert wird) und zu einem gesunden Altern (z.B. körperliche Aktivierung) und zu mehr Teilhabe (z.B. psychosoziale Aktivierung) beitragen. Ihre Funktionen versprechen daher einerseits Assistenz für Pflege- und Betreuungspersonal (z.B. Transport- und Serviceaufgaben) und andererseits soziale Assistenz für Senior:innen in Pflegesituationen (z.B. Unterhaltung, Aktivierung).
In dem Projekt PUR (Pflegeunterstützende Robotik) wurde der Roboter Lio der Firma F&P Robotics AG über einen Zeitraum von 22 Monaten in Wohnbereichen in zwei Pflegeeinrichtungen in Konstanz und Schaffhausen getestet und situationsangepasst weiterentwickelt. Mit Unterstützung des Personals und der Bewohner:innen vor Ort wurde Lio anhand der Kriterien Usability, User Experience, Akzeptanz sowie seinen Nutzen für die Organisation evaluiert. Neben den Befragungen der Akteur:innen in den beiden Einrichtungen erfolgte eine systematische Erfassung und Analyse von Informationen und Daten anhand von Logfiles und Dokumenten in welchen Nutzungsdauer und -häufigkeit sowie Fehlerraten erfasst wurden.
Es wurde deutlich, dass Lio sich noch hinsichtlich aller Kriterien verbessern muss um die hohen Erwartungen bezüglich einer wahrnehmbaren Entlastung des Pflegepersonals bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung oder Verbesserung der Lebensqualität der Bewohner:innen erfüllen zu können. Als Schlüsselfunktion für eine optimierte Usability und User Experience wird die Bedienbarkeit über Sprache betrachtet. Zum einen aus Sicht der Pflege- und Betreuungskräfte die Lio z.B. in hektischen Situationen in der Nachtschicht schnell und einfach in seinem Autonomiemodus (z.B. Desinfizieren von Türen) unterbrechen müssen. Zum anderen aus Sicht der Bewohner:innen die ihn ansprechen, aber nicht verstanden werden, womit das aktivierende Potential, das in Lio steckt, nicht ausgeschöpft wird.
Eine routinemäßige Einbindung von Assistenzrobotern wie Lio in die Pflege- und Betreuungspraxis erfordert neben der Lösung von technischen Problemen (wie zuverlässige Navigation, Sprachinteraktion) auch geeignete Beteiligungsansätze der Akteuer:innen. Diese sind so zu gestalten, dass nicht nur die technikaffinen Personen abgeholt werden, sondern allen ein entsprechendes Angebot gemacht wird, den Umgang mit dem technischen System zu erproben und in der Kontrolle und Bedienung Sicherheit zu erlangen.
Die befragten Akteur:innen sehen eine Zukunft für Assistenzroboter sofern sie autonom, zuverlässig und jederzeit gut kontrollierbar funktionieren und stehen dem digitalen Transformationsprozess in der Pflege größtenteils sehr offen gegenüber.
Bachground: Worldwide, more than 79.5 million people are forcibly displaced, including a significant number of migrant and refugee families with children. Migration and refugeedom affect these families in different dimensions, such as mental, physical and spiritual health. Identifying family needs and enhancing parenting skills can improve family cohesion and health, as well as smooth integration into the host country. This review is part of the Erasmus+ funded project- IENE 8 (Intercultural Education for Nurses in Europe) aiming at empowering migrant and refugee families regarding parenting skills.
Methods: This was a scoping review of literature. The IENE 8 partner countries (Cyprus, Germany, Greece, Italy, Romania, and United Kingdom) searched for peer reviewed papers, grey literature and mass media reports at international, European and national level. The time period for the search of scientific and grey literature was between2013-2018, and for mass media, it was between 2016 and 2018. Results: 124 relevant sources were identified. They included 33 Peer reviewed papers, 47 Grey literature documents and 44 mass media reports. This revealed the importance of understanding the needs of migrant families with children. Conclusion: It is evident from the literature that there is a need to support refugee parents to adjust their existing skill and to empower them to develop new ones. Healthcare and social services professionals have an essential role in improving the refugees' parenting skills. This can be done by developing and implementing family-centered and culturally-sensitive intervention programs.
Highly-sensitive single-step sensing of levodopa by swellable microneedle-mounted nanogap sensors
(2022)
Microneedle (MN) sensing of biomarkers in interstitial fluid (ISF) can overcome the challenges of self-diagnosis of diseases by a patient, such as blood sampling, handling, and measurement analysis. However, the MN sensing technologies still suffer from poor measurement accuracy due to the small amount of target molecules present in ISF, and require multiple steps of ISF extraction, ISF isolation from MN, and measurement with additional equipment. Here, we present a swellable MN-mounted nanogap sensor that can be inserted into the skin tissue, absorb ISF rapidly, and measure biomarkers in situ by amplifying the measurement signals by redox cycling in nanogap electrodes. We demonstrate that the MN-nanogap sensor measures levodopa (LDA), medication for Parkinson disease, down to 100 nM in an aqueous solution, and 1 μM in both the skin-mimicked gelatin phantom and porcine skin.
The paper shows concepts of optical splitting based on three dimensional (3D) optical splitters based on multimode interference principle. This paper is focused on the design, fabrication and characterization of 3D MMI splitter with formed output waveguides based on IP-Dip polymer for direct application on optical fiber. The MMI optical splitter was simulated and fabricated using direct laser writing process. Output characteristics were characterized by highly resolved near-field scanning optical microscope (NSOM) and compared with 3D MMI splitter without output waveguides.
We present 256-channel, 25-GHz AWG designed for ultra-dense wavelength division multiplexing. For the design two in-house developed tools were used: AWG-Parameters tool for the calculation of input design parameters and AWGAnalyser tool, used to evaluate the simulated transmission characteristics. The AWG structure was designed for AWG central wavelength of 1550 nm and simulated with PHASAR tool from Optiwave. To keep the size of AWG structure as small as possible the number of waveguides in the phased array was tested. The simulations show that there is a certain minimum number of phased array waveguides necessary to reach sufficient AWG performance. After optimization, the AWG structure reached 10 cm x 11 cm in size and satisfying optical properties.
This paper describes two different designs of 1×8 passive optical splitters. The first splitter consists of cascade arranged directional waveguide branches (Y-branch splitter) with (0.8×0.16) µm2 waveguide cross-section. The second splitter is based on multimode interference occurring in a large MMI coupler, which uses a self-imaging effect for beam propagation, exhibiting the same waveguide core size as a Y-branch splitter. The waveguide channel profile, used in both approaches, is based on a silicon nitride material platform, with a refractive index of core being nc = 1.925 and a refractive index of cladding ncl = 1.4575. The splitters are designed as a planar structure for a medical operating wavelength 850 nm. Design, simulation, and optimization of passive optical components are performed by a commercial photonic software tool BeamPROP simulation engine by RSoft Photonics Suite tool, employing beam propagation method. This work aims to find the minimum physical dimensions of the designed splitters with the satisfactory optical performance. According to the minimum insertion loss and minimum non-uniformity, the optimum length of the splitters is determined. Finally, the optical properties of splitters for both approaches are discussed and compared with each other.
Calls for decolonising global health have intensified in recent years. The Austrian NGO plan:g Partnership for Global Health has taken several steps to decolonise its work and to find new ways of communicating and engaging in equitable partnerships. Decolonising global health cooperation is however not without its challenges.
Trotz der Relevanz von Partizipationsprozessen in Unternehmen und deren belegte Auswirkungen zeigt sich ein deutliches Ungleichgewicht zwischen der aufgezeigten Bedeutung von Beteiligungsprozessen und dem gleichzeitig geringen Umsetzungsstand in Betrieben. Deshalb soll geprüft werden, inwiefern sich die Erwartungen jüngerer Mitarbeiter:innen mit ihrer erlebten Arbeitsrealität decken. Dazu wurden 459 Personen (59,5% Frauen) im Alter zwischen 16 und 35 Jahren zu allgemeinen Partizipationsmöglichkeiten und zu flexiblen Arbeitsbedingungen befragt. Es zeigen sich signifikante Unterschiede in beiden Teilbereichen der Partizipation zwischen den Erwartungen der Arbeitnehmer:innen und deren erlebter Realität in den Unternehmen. Über Angleichung der betrieblichen Realitäten der Partizipation könnten Unternehmen und Mitarbeiter:innen auf verschiedenen Ebenen gewinnen.
ROS 2 in Embedded Systemen
(2022)
Das Robot Operating System in seiner zweiten Version (ROS 2) findet zunehmend Verwendung und das nicht nur in Robotern. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über den Aufbau und die Funktion von ROS 2. Die wesentlichen Elemente werden vorgestellt, das Publish-Subscribe-Konzept, das der Kommunikation zugrunde liegt, wird erläutert. Die Anforderungen von ROS 2 an Hardware und Betriebssystem werden beleuchtet und es werden Betrachtungen zu dessen Echtzeitverhalten gemacht.
Due to the increasing trend of photonic element miniaturisation and the need for optical splitting, we propose and simulate a new type of three-dimensional (3D) optical splitter based on multimode interference (MMI) for the wavelength of 1550 nm. We present various designs and simulations of various parameters for the optimized MMI splitter. We focus on the possibility of its integration on an optical fiber. The design is focused on a possible production process using 3D laser lithography for the prepared experiments. The MMI splitter was prepared by laser lithography using direct writing process and finally investigated by output characterisation by the near-field measurement.
In this paper, we document optical splitters based on Y-branch and also on MMI splitting principle. The 1×4 Y-branch splitter was prepared in 3D geometry fully from polymer approaching the single mode transmission at 1550 nm. We also prepared new concept of 1×4 MMI optical splitter. Their optical properties and character of output optical field were measured by near-field scanning optical microscope. Splitting properties and optical outputs of both splitters are very promising and increase an attractiveness of presented 3D technology and polymers.
The paper deals with the optimization of 2x2 optical switch for photonic integrated circuits based on two 2x2 MMI splitters and two phase-modulators. The optical switch was modelled in the RSoftCAD with the simulation tool BeamPROP. The optimization was done to minimise the insertion losses and broaden the spectral band at 1550 nm by using linear tapers in a 2x2 MMI splitter topology. The 2x2 optical switch is a common element for creating more complex 1xN or NxN optical switches in all-optical signal processing.
Design, simulation, and optimization of the 1×4 optical three-dimensional multimode interference splitter using IP-Dip polymer as a core and polydimethylsiloxane (PDMS) Sylgard 184 as a cladding is demonstrated. The splitter was simulated by using beam propagation method in BeamPROP simulation module of RSoft photonic tool and optimized for an operating wavelength of 1.55 μm . According to the minimum insertion loss, the dimensions of the splitter were optimized for a waveguide with a core size of 4×4 μm2 . The objective of the study is to create the design for fabrication by three-dimensional direct laser writing optical lithography.
In this paper we present various educational activities with Photonics Explorer, an educational kit developed by the photonics research team B - PHOT at VUB (Vrije Universiteit Brussel) for students at secondary schools. The concept is a ‘lab-in-a-box’ that enables students of the 2 nd and 3 rd grade to do photonics experiments themselves at school with lasers, LEDs, lenses, optical fibers, and other high-tech components. Even though, the kit was developed for the secondary schools, we use experiments from the kit also for some other teaching activities such as lectures at the university, photonics workshops for teachers and children at primary/secondary schools or for events such as children's/youth's university or the night of sciences. In the frame of Austrian based project Phorsch! we have organized most of these activities which will be presented here.
A new software tool, called AWG-Channel-Spacing, is developed to calculate accurate channel spacing of an arrayed waveguide gratings (AWG) optical multiplexer/demultiplexer. This tool has been developed with the application framework QT in the programming language C++. The tool was evaluated with a design of 20-channel 200 GHz AWG. The achieved simulated transmission characteristics prove the correct functionality of the tool.
A new software tool, called AWG-Wuckler, is developed to calculate geometric parameters of arrayed waveguide grating structures for telecommunication and medical applications. These parameters are crucial for a AWG layout which will be created and simulated using commercial photonic design tools. The design process of AWG is very complex because its geometric dimensions depend on a large number of input design parameters and other input design parameters. Often geometric constraints require an adjustment of the input design parameters and vice versa. Calculation and adjustment of the geometric parameters is a time-consuming process that is currently not fully supported by any commercial photonic tool. AWG-Wuckler tool overcomes this issue and offers a fast and easy to use solution. The tool was already applied in various AWG designs and is technologically well proven.
This paper aims to study the design, simulation, and optimization of low-loss Y-branch passive optical splitters up to 64 output ports for telecommunication applications. For a waveguide channel profile, the standard material silica-on-silicon is used. The Y-splitters are designed and simulated at telecommunication operating wavelength, λ = 1550 nm. Except for the lengths of the used Y-branches, and a core size of the waveguides, design parameters such as port pitch between the waveguides and simulation parameters for all splitters are considered fixed. The simulation results are analyzed to determine the optimum length of the splitters and the optimum core size. Based on this optimization the total length of the highest designed 1×64 Y-branch splitter was reduced by 41.14 % for a waveguide core (5×5) μm2 compared to the length of splitter with a standard (6×6) μm2 core size.
Der Einsatz von Robotik im Pflegekontext wird kontrovers diskutiert und löst unterschiedliche Assoziationen aus. In diesem Beitrag stellen wir Ergebnisse aus einer schriftlichen Befragung bei Pflegekräften aus Deutschland vor. Es wird aufgezeigt, für welche Funktionen und Aufgaben sich Pflegekräfte den Einsatz von Roboter vorstellen können und wo gegensätzliche Einstellungen gegenüber Robotern bestehen. Ein Fallbeispiel illustriert ein mögliches Anwendungsfeld. Mit den reflexiven Fragen laden wir die:den Lesenden ein, sich selbst mit der Idee Roboter als Alltagshelfer für ältere Menschen auseinanderzusetzen.
Alles muss raus
(2022)
Die Pflegebranche in Deutschland ist im Umbruch – sie muss dem zunehmenden Fachkräftemangel etwas entgegensetzen und zugleich als eine der Zukunftsbranchen die Potenziale der Technisierung und Digitalisierung heben.
Dieses Buch erfasst und analysiert die derzeitigen Trends und Herausforderungen sowohl im Bereich der praktischen Pflege als auch auf der Ebene des Pflegemanagements auf allen Führungsebenen. Die Autoren der 30 wissenschaftlichen Beiträge zeigen, wie politische Entscheider, die Organe der Selbstverwaltung und die einzelnen Unternehmen durch unterschiedliche Maßnahmen den Problemen der Pflegebranche entgegenwirken können. Es werden eine Reihe von Handlungsmöglichkeiten und Entwicklungsperspektiven für die unterschiedlichen Akteure der Pflegebranche aufgezeigt, bei denen sich der Faktor Mensch und der Faktor Maschine sinnvoll ergänzen können. Auch werden Pflegekonzepte mit in den Blick genommen, die bisher weniger bekannt sind. Ebenso werden innovative Ansätze von Start-ups und sozialen Entrepreneuren in der Pflege präsentiert.
Nicht zuletzt die Corona-Pandemie hat gezeigt, dass die Pflege eine zentrale, systemrelevante Stütze im Gesundheitswesen in Deutschland darstellt. Die jüngsten Reformen in der Pflegepolitik sind Ausdruck davon und zeigen, dass sich Entscheider auf allen Ebenen und in allen Bereichen der Pflege mit den drängenden Fragen auseinandersetzen müssen. Dazu liefert dieses Buch wichtige Impulse und Anregungen.
Soul in Space
(2022)
Genesungsfördernde Architektur von morgen Antworten auf die aktuellen Herausforderungen für die architektonische Konzeption und Gestaltung von Psychiatriebauten Perspektiven aus Psychiatrie, Architektur und Ethnologie umfassender Praxisteil mit anspruchsvollen Beispielen von Psychiatriearchitektur.
Mehr als jede vierte Person in Deutschland ist im Jahr von einer psychischen Erkrankung betroffen. Seit Jahren ist zu beobachten, dass die Inanspruchnahme psychiatrischer Behandlungen steigt – stationär und ambulant. Nicht zuletzt zeigt die Corona-Pandemie, die mit deutlich gestiegenen Fallzahlen psychiatrischer Diagnosen einhergeht, dass die Bedeutung der psychischen Gesundheit stärker wahrgenommen wird. In der Gesellschaft erwächst ein neues Bewusstsein für einen angemessenen Umgang mit Menschen mit psychischen Erkrankungen.
Vor diesen aktuellen Entwicklungen entstehen Überlegungen, wie psychiatrische Institutionen konzeptuell und architektonisch zu gestalten sind, um den Bedarfen der Patient:innen und Mitarbeitenden gerecht zu werden. Dabei steigt die Komplexität der gesellschaftlichen Kontexte wie auch der Aufgaben: junge Patient:innen in schweren psychischen Krisen bis hin zu hochbetagten Menschen mit demenziellen Erkrankungen. Antworten kommen auch und besonders von Architekt:innen, die einen Raum gestalten, damit die Gesellschaft als solche seelisch gesund bleiben und werden kann.
Das Fachbuch »Soul in Space – Psychiatrie trifft Architektur« beleuchtet die zukünftigen Entwicklungen von Behandlungsansätzen verbunden mit baulich-räumlichen Konzepten der Psychiatrie und Psychotherapie. Diese beiden Disziplinen sind eingebettet in einen gesellschaftlichen Diskurs, der kontinuierlich von ethischen und soziologischen Überlegungen geprägt und ein stückweit auch gefordert wird. Dabei wird die soziale Verantwortung deutlich, die der Gestaltung von Kliniken für die seelische Gesundheit innewohnt. In diesem Buch werden planerische Anforderungen und Lösungswege präsentiert und die Interaktion von Raum und Psyche in all ihren Facetten mit wissenschaftlichen Erkenntnissen belegt. Aktuelle, gestalterisch anspruchsvolle Psychiatriebauten veranschaulichen beispielhaft, welche Gestaltungskriterien zentral sind und wie eine zeitgemäße, genesungsfördernde Architektur nach heutigen Erkenntnissen aussehen kann.
Diversiteit
(2022)
Gesundheitsdienstleister kommen täglich mit Vielfalt in Berührung. Aus diesem Grund ist es ein wichtiges Thema in der Berufsausbildung. Das Bewusstsein für Unterschiede im soziokulturellen Hintergrund geht Hand in Hand mit dem Finden von Gemeinsamkeiten.
Inhalt
In dieser Ausgabe der ZorgBasics-Reihe steht Vielfalt in all ihren Facetten im Mittelpunkt. Aus theoretischen Rahmen, persönlichen Lebensgeschichten und Beispielen aus der Gesundheitspraxis wird das Thema Vielfalt vertieft. Weil Vielfalt auch viel mit der eigenen Persönlichkeit zu tun hat, werden dem Leser auch reflektierende Fragen gestellt.
Charakterisieren
• Dem Studierenden werden praktische Werkzeuge an die Hand gegeben, mit denen er Vielfalt auf unterschiedliche Weise betrachten kann.
• Das Buch diskutiert Vielfalt im weitesten Sinne des Wortes und macht das Thema mit Hilfe von Reflexionsübungen aufschlussreich.
• Gedacht für alle in der HGZO gibt es aber auch konkrete Beispiele aus der Pflege- und Ergotherapie.
Neu
Für die dritte Auflage wurde der Inhalt gründlich überarbeitet. Zeitgenössische Entwicklungen wie sexuelle Orientierung und Geschlechtsidentität, Black Lives Matter und die Corona-Pandemie wurden einbezogen. Die Literatur wurde aktualisiert und viele Fälle wurden erneuert. Die Theorien und Modelle wurden um Superdiversität und Intersektionalität erweitert. Darüber hinaus wird auf eine positive Gesundheit und die Suche nach Gemeinsamkeiten und Überbrückungsunterschieden geachtet.
Zielgruppe
Geschrieben für Studenten, die einen Kurs im Gesundheitswesen und Fachleute im Gesundheitswesen absolvieren.
Industrial demand side management has shown significant potential to increase the efficiency of industrial energy systems via flexibility management by model-driven optimization methods. We propose a grey-box model of an industrial food processing plant. The model relies on physical and process knowledge and mass and energy balances. The model parameters are estimated using a predictive error method. Optimization methods are applied to separately reduce the total energy consumption, total energy costs and the peak electricity demand of the plant. A viable potential for demand side management in the plant is identified by increasing the energy efficiency, shifting cooling power to low price periods or by peak load reduction.
Wahrheit braucht Vertrauen
(2022)
Der Beitrag untersucht die Unterstützungsbedarfe von Schüler_innen während der Schultransition in Österreich und fragt nach Möglichkeiten zum Aufbau von inklusiven Unterstützungsangeboten. Um diesbezüglich Erkenntnisse zu gewinnen, wurden zwei qualitative Datensätze analysiert: Einerseits ein Datensatz aus 2018, in welchem die Transition von der Volks- in die Sekundarschule und damit verbundene Herausforderungen mittels Interviews mit Schüler_innen und involvierten Erwachsenen untersucht wurden. Andererseits ein Datensatz aus 2020, in dem Praktiker_innen über Veränderungen der psychosozialen Unterstützungsangebote für Kinder und Familien während der Covid-19-Pandemie befragt wurden. Die Daten von 2018 zeigen, dass der Aufbau von positiven sozialen Beziehungen zu Gleichaltrigen eine wichtige Ressource für eine gelungene Schultransition darstellt, jedoch nicht immer gelingt, weshalb Unterstützungsbedarf benannt wird. Zugleich werden Zugangsbarrieren zu vorhandenen Unterstützungsangeboten deutlich, die in Zusammenhang mit drei soziodemografischen Charakteristika stehen: (1) Lebenssituation und geografischer Standort, (2) finanzielle Ressourcen und (3) Migrationshintergrund. Die Daten aus dem Jahr 2020 zeigen, dass es durch den Einsatz digitaler Angebote zu einer Überwindung von Zugangsbarrieren und hemmenden Strukturen kommen kann. Die Betrachtung beider Studienergebnisse lässt somit Implikationen für eine verbesserte, inklusive und innovative Versorgungsstruktur für Adressat_innen der Sozialen Arbeit zu.
Die vorliegende Studie untersucht die Auswirkungen der Covid-Pandemie auf die Finanzierungssituation von Unternehmen in Vorarlberg. Besonderes Augenmerk wird dabei auf kleine und mittlere Unternehmen sowie deren Eigenkapitalausstattung gelegt. Die Analyse erfolgt anhand einer quantitativen Befragung von 569 Unternehmen im Zeitraum Ende Oktober/Anfang November 2021. Ein Großteil der befragten Unternehmen schätzt die Finanzierungssituation insgesamt als befriedigend oder besser ein. Eigenkapital wird die höchste Relevanz aller Finanzierungsquellen zugesprochen. Obwohl 39% der befragten Unternehmen eine Eigenkapitalerhöhung für Ihr Unternehmen als nötig erachten, haben aktuell nur 14% Überlegungen in diese Richtung. Die Ergebnisse der Studie weisen darauf hin, dass eine Beseitigung der steuerlichen Bevorzugung von Fremdkapital (Debt Bias) einen relevanten Anreiz für Eigenkapitalerhöhungen liefern könnte.
A trend from centralized to decentralized production is emerging in the manufacturing domain leading to new and innovative approaches for long-established production methods. A technology supporting this trend is Cloud Manufacturing, which adapts technologies and concepts known from cloud computing to the manufacturing domain. A core aspect of Cloud Manufacturing is representing knowledge about manufacturing, e.g., machine capabilities, in a suitable form. This knowledge representation should be flexible and adaptable so that it fits across various manufacturing domains, but, at the same time, should also be specific and exhaustive. We identify three core capabilities that such a platform has to support, i.e., the product, the process and the production.We propose representing this knowledge in semantically specified knowledge graphs, essentially creating three through features interconnected ontologies each representing a facet of manufacturing. Finally, we present an exemplary implementation of a Cloud Manufacturing platform using this representation and its advantages.
In the current international business environment employees are spending large amounts of their time in meetings. More than ever these meetings take place remotely and often have the problem that individuals in the meeting do not share information or opinions. Employees often stay in muted in meetings and allow one or two participants to drive the conversation. This habit is especially troublesome for problem solving meetings. Problem solving meetings invite individuals from different disciplines to share and brainstorm possible causes for issues related to poor company outcomes. Active and open contribution from all members is required to achieve the group goals. This study aims to find methods that will increase contribution amongst meeting participants in regular meetings as well as problem solving meetings. The study tested sixteen topics for their influence on contribution in meetings. This was done in a survey, that was distributed within a multination engineering corporation, and on LinkedIn. There was a total of 68 responses. These responses were then separated by above average and below average participation in problem solving meetings. Hypothesis testing was done on the total group and separately on the problem-solving group. Employee participation in decision making and psychological safety were found to correlate highly with Contribution in meetings for both groups. Psychological safety was found to be of even greater importance to problem solving group. This study demonstrates that to increase contribution in meetings, leaders should provide a psychologically safe climate where employees share in the decision making. Furthermore, a psychologically safe environment is critical in problem solving meetings where members of different disciplines with low familiarity take part.
This master thesis investigates drivers and barriers of innovation workshops for an intercultural participant group. Actively dealing with innovation management is considered vital for companies which are acting on competing markets. An innovation workshop is a useful tool in order to foster innovation ability, develop innovative ideas and drive innovation forward. Intercultural participant groups are not only a common challenge in today's business world but also entail several benefits as they incorporate diverse knowledge bases and perspectives and hence contribute to the ideation and innovation process. Within the master thesis a broad variety of barriers and drivers are evaluated. Main barriers of innovation workshops for an intercultural participant group are high conflict potential, miscommunication, language barriers, a lack of management support, no agreement on workshop objectives as well as poor workshop preparation, organization and facilitation. Main drivers of innovation workshops for an intercultural participant group are a heterogeneous group composition, intercultural competence of the facilitator, the opening up of mindset silos, an intensive workshop preparation and empathetic facilitation. These drivers and barriers build the basis for the determination of success factors and recommendations for action for organizers and facilitators of an innovation workshop for an intercultural participant group. In the further course of the paper an exemplary workshop design will be presented as a guideline and framework for managerial practice
Data is the new oil,” said British Mathematician and Tesco marketing mastermind Clive Humbly1. Data has also been described as the backbone of digital retail enterprises2 and the currency of the digital age. Whether these statements live up to be true is debatable, but what is certain is the fact that the internet age has contributed to the avalanche of data witnessed today. In a century dominated by predictive analysis and artificial intelligence, it is no surprise that by the end of the last decade, data companies Apple, Amazon and Microsoft closed as the world´s first trillion-dollar companies, with their revenues dwarfing economies of several countries across the globe.3The recognition of the importance of data in today´s economy bears with it the responsibility to protecting its owners. While this intricate balance has long been the subject of legal analysis the General Data Protection Regulation, 2018, is hailed as the world´s most comprehensive and strict data protection regime currently in force. In addition to protecting the personal data of persons from its member countries, the Regulation also seeks to ensure the same protection accompanies any data transferred out of the European Union to other countries. It is almost 5 years since the Regulation was passed and process of implementation into business operations an important topic of discussion. Of importance to this study are the Modernized Standard Contractual Clauses, a tool of data transfer to countries outside the EU, which replace the three sets of SCCs adopted by the now repealed Data Protection Directive 94/46. These Standard Contractual Clauses came into effect on 27th September 2021, and companies have until 27th September 2022 to rely on the old set of clauses. With this deadline coming up, how far have the clauses been integrated into operations by businesses in Austria and the EU?
The rapidly evolving nature of Industry 4.0 has confronted corporates with the challenge of being able to react rapidly and nimbly (Van Solingen, 2020). Hence, many corporates need to embark on a journey of adaptation toward becoming agile organisations (Schmitz, 2018). However, this adaptation can only be achieved if employees fully commit to changing to an agile posture, and the required commitment is simply not forthcoming without proper corporate initiatives (Neves & Caetano, 2009). As there is no holistic summary of corporate initiatives required to boost employees' commitment to change when approaching an agile transformation, this study supplements the current research. The initiatives are derived from the existing literature and from unique insights given into a European automotive supplier that is currently managing a global agile transformation. Employees’ perceptions of the transformation in Austria and China were recorded and conclusions regarding what drives employees’ commitment to change and what led to job terminations were determined.
Fear of failure is a major factor influencing entrepreneurial actions. Since the female quota for startups and self-employment is still lower than for men, the aim is to determine the extent to which the fear of failure is incorporated into the entrepreneurial actions of women in Austria. The trailblazer and pioneer in female entrepreneurship America is used as an international benchmark for evaluation. A quantitative survey was conducted among women from Austria and America on their fears of failure related to self-employment and their aspirations to become self-employed. There were significant differences in the quantitative study between self-employed and non-self-employed women, irrespective of their country of origin. As a result, recommendations for action were created to reduce the influence of Fear of Failure on entrepreneurial actions of Austrian women.
The impact of organizational citizenship behavior for the environment on corporate sustainability
(2022)
Today, many businesses increasingly engage in pro-environmental activities to face environmental challenges such as pollution or climate change. In addition to formal management practices, employees are impacting environmental advances with voluntary pro-environmental activities, also known as Organizational Citizenship Behavior for the Environment. The purpose of this master thesis is to explore factors that could influence employees’ engagement in Organizational Citizenship Behavior for the Environment. For this aim, five semi-structured interviews were carried out with multinational corporations from the DACHL region. The results show that certain leadership styles, corporate culture, a sustainability-driven mindset, environmental concern, communication and motivation can influence employees’ engagement in Organizational Citizenship Behavior for the Environment. In addition, the cumulative effect of small initiatives seems to considerably impact environmental sustainability. In contrast to past research on this topic, this study takes a qualitative approach to explore different influencing factors of Organizational Citizenship Behavior for the Environment. In addition, the study focuses on businesses located in the DACHL region.
Projects, in which software products, services, systems and solutions are developed, all rely on the right requirements to be established. Software requirements are the expression of user wants or needs that have to be addressed, business objectives that have to be met, as well as capabilities and functionality that has to be developed. Meanwhile, practice shows that very often incorrect, unclear or incomplete requirements are established, which causes major problems for such projects. It could lead to budget overruns, missed deadlines and overall failure in worst-case scenarios.
The field of requirements engineering emerged as an answer to these shortcomings, aiming to systematize and streamline the process that
establishes requirements. Requirements elicitation is a key component of this process, and one of its starting points. The current thesis attempts to outline best practices in requirements elicitation, as well as what issues, obstacles and challenges are currently faced, and then present this through the lens of national culture. In this way its effects on the practice, if any, could be highlighted and studied further. The way this was achieved was by interviewing practitioners from two nations, which are shown to be
culturally different, and then comparing and contrasting the findings.
Meanwhile, the validity of those findings was enhanced by comparisons with existing literature.
Even though the findings were not compelling enough to form generalizations or concrete conclusions about the effects of national culture on requirements elicitation, these findings revealed patterns that could be worth exploring further. When it comes to requirements elicitation itself, it was observed to benefit from a structured and systematic approach, and be
most effective with one-on-one, instead of group interactions. The main pain points of the process stem from the complexity of communication, but are not always obvious. Practitioners are also advised to carefully plan the gathering of requirements, as the source may not have them readily available, and could even be unclear about what exactly is needed. Overall, this thesis research could be considered successful in its goal to shed a modicum of light on the issue at hand from a different, underexplored angle. By following a systematic and methodical approach, this research has also been made easier to expand or replicate.
Mit Kunst und Kultur in Kontakt zu kommen, weckt idealerweise die Lust daran, mehr wissen zu wollen. Interesse an kulturell relevanten Themen hervorzurufen und Rezipient:innen anzuregen, sich mit gesellschaftlich dringlichen Fragestellungen auseinanderzusetzen, um auch an aktuellen Diskursen teilzuhaben, ist die Aufgabe der Kulturarbeiter:innen, Künstler:innen, Kurator:innen, Kunst- und Kulturvermittler:innen von heute. Die von ihnen entwickelten Konzepte und angebotenen Formate fungieren als Schnittstellen aller möglichen gesellschaftsrelevanten Themenbereiche, können Dialoge des Wissenstransfers eröffnen, und einem fruchtbaren interdisziplinären Austausch den Weg ebnen.
Die bislang entwickelten Vermittlungstools hatten nicht immer den gewünschten Erfolg. Der Grund liegt vermutlich auch zum Teil an zu vielen diskursiven und exklusiven Formaten, in denen u. a. zu viel Vorwissen vorausgesetzt wird. Sofern Rezipient:innen Interesse an zeitgenössischer Kunst verspüren, die Zeit und den Mut aufbringen, einem angebotenen Vermittlungsprogramm auch tatsächlich beizuwohnen, wird nicht selten jeglicher Wiederholungswunsch im Keim erstickt, wenn es den Veranstalter:innen nicht gelingt, mit ihren Inhalten direkte Bezüge zum Besucher bzw. zur Besucherin herzustellen. Um diese Menschen nicht „alleine zu lassen“ oder vor den Kopf zu stoßen, und ihnen kulturelle Teilhabe zu ermöglichen, braucht es dringend ein größeres Repertoire an qualitativ hochwertigen sowie niederschwelligen Vermittlungsangeboten.
In meinen Forschungsbemühungen widme ich mich daher der Suche nach neuen Wegen in der Vermittlungsarbeit für zeitgenössische bildende Kunst, mittels derer Kunstrezeption geübt werden kann, in der Annahme, dadurch könne im Laufe der Zeit eine bewusstere Wahrnehmung unserer bilderdominierten Welt entwickelt werden. Eine versierte Kunstrezeption kann – so meine Hypothese – maßgeblich zur visuellen Kompetenz (sowie zu einem unabhängigeren Denken) und folglich zu allgemein geringerer Manipulierbarkeit beitragen. Konkret gehe ich der Frage nach, ob visuelle Kompetenz durch eine achtsame Kunstrezeption unterstützt werden kann.
Insbesondere (Vermittlungs-)Projekte, die Kunst oder Kultur gleichermaßen emotional wie intellektuell erfahrbar machen, können bleibende Eindrücke entfalten. Der bewusste Einsatz nonverbaler Techniken in der (traditionellerweise) sprachlich verankerten Praxis der Kunstvermittlung ermöglicht den Rezipient:innen ein Erlebnis, das innere Zustände, Gefühle mit äußeren Eindrücken und einer umfassenden ästhetischen Erfahrung in Verbindung bringt. Erfahrungen solcher Vielfalt prägen sich bei Personen jeden Alters in einer Art und Weise im Netzwerk der Erinnerungen ein, wie es der Sprache allein nur in sehr seltenen Fällen zu gelingen vermag. In Hinblick auf den Bildungsauftrag kultureller Einrichtungen ermöglichen Vermittlungsprogramme mit Erfahrungs- und Erlebnischarakter demnach ein nachhaltiges Lernen sowie ein bleibendes Verständnis und regen darüber hinaus transformatorische Selbst-Bildungsprozesse an.
Digitale Motivationsmodelle
(2022)
Ausgangspunkt vorliegender Arbeit stellt die Frage dar, inwiefern digitale Innovationen einen Beitrag zur Förderung klimaschonender Mobilitätsformen leisten können. Um diese Fragestellung auf gestalterische Weise lösen zu können wurde anhand eines Innovationsprozesses nachhaltige Mobilitätsformen analysiert und anschließend eine angedachte Lösung in Konzept- und Prototypenform erstellt. Weiterführend wurde zusätzlich untersucht, inwiefern Menschen motiviert werden können diese Anwendungen in ihrem Alltag zu nutzen und welche Funktionen dabei eine tragende Rolle spielen. Die Problemstellung beschreibt sich durch die große Anzahl an CO₂-Emissionen, die durch den Privatverkehr, in Form von Pkws, entstehen. Laut dem Europäischen Parlament verursachen Pkws 60,7 Prozent der gesamten CO₂ Emissionen des Straßenverkehrs in Europa. (vgl. „CO₂-Emissionen von Autos: Zahlen und Fakten“ 2019) Die entstandene Lösung soll diesem Problem entgegenwirken und legt den Fokus auf die Reduktion von gefahrenen Kilometern durch private Kraftfahrzeuge. Auf gestalterische Weise wurde so eine digitale Anwendung entwickelt, welche Menschen dazu motivieren soll vermehrt auf ökologisch nachhaltigere Mobilitätsformen wie das Fahrrad umzusteigen. Dadurch lassen sich langfristig durch Menschen erzeugte CO₂-Emissionen vermeiden. Diese digitale Anwendung namens COCycling soll, soweit möglich, ein Umdenken erzeugen und Menschen dazu bewegen, ihr Mobilitätsverhalten nachhaltiger zu gestalten. Das Europäische Parlament sieht zur Vermeidung der durch Pkws entstandenen Emissionen lediglich zwei Optionen. Einerseits sollen Fahrzeuge künftig effizienter funktionieren und weniger Emissionen verursachen und andererseits soll vermehrt auf Elektromobilität umgestiegen werden. (vgl. „CO₂- Emissionen von Autos: Zahlen und Fakten“ 2019) Laut dem Umweltbundesamt wird als gelungene Alternative für die Reduktion von Emissionen das Fahrrad angeführt. Des Weiteren wird das Fahrrad als klimafreundlichstes Fortbewegungsmittel, gerade für Kurzstrecken, beschrieben. Daher beschreibt COCycling eine weitere Option, um Emissionen nachhaltig zu reduzieren. (vgl. „Radverkehr“ 2021) Neben reiner Bewusstseinsbildung für das Problem sollen ebenso konkrete Maßnahmen zur Motivationssteigerung geschaffen werden, welche zu einer Verhaltensänderung führen können, da diese noch nicht ausreichend vorhanden sind. (vgl. Hamann; Loeschinger 2016, S. 12ff) Die Forschungslücke beschreibt die Kombination aus Umweltschutz in Form von ökologisch nachhaltiger Mobilität und die Motivationserzeugung für diese durch digitale Anwendungen. Diese beiden Faktoren werden in Abhängigkeit zueinander untersucht und werden in der Arbeit theoretisch nach motivationspsychologischen Ansätzen diskutiert. „Mobilität zu erhalten, diese allerdings stadt- wie auch umweltverträglich zu gestalten, ist das erklärte Ziel des Verkehrsmanagements.“ („Motivation für Umweltschutz“ 2017) Demnach setzt sich die vorliegende Arbeit mit dieser Lücke auseinander und versucht diese auf gestalterische Weise, durch einen Innovationsprozess, zu schließen. Die Anwendung adressiert die Forschungslücke dahingehend, dass die ökologische Nachhaltigkeit unter anderem als Motivationsfaktor eingesetzt wird. Die Arbeit verortet sich als empirische Forschungsarbeit, welche durch den Einsatz einer quantitativen sowie qualitativen Umfrage in Anschluss an einen realitätsnahen Betatest durchgeführt wurde. Im Gestaltungsprozess kamen Methoden wie Umfragen, Leitfadeninterviews mit potenziellen User/innen und Expert/innen und Prototyping zum Einsatz. So wurde angedacht das Lösungskonzept der Anwendung COCycling so weit zu optimieren und herauszufinden, durch welche Funktionen und Faktoren die Nutzer/innen die höchste Motivation verspüren. Die Forschungsfrage lässt sich demnach wie folgt aus der Problemstellung ableiten: wie können Menschen durch digitale Anwendungen zu einer bestimmten Tätigkeit motiviert werden und welche Einflüsse sollen dabei auf sie einwirken. „Motivation entsteht im Zusammenspiel von Faktoren, die in der Person liegen (Motive, Bedürfnisse, Interessen, Ziele), und Faktoren, die in der Umwelt liegen (Gelegenheiten, Anforderungen, Anreize).“ (Brandstätter u.a. 2018, S. 6)
Im Laufe der Masterarbeit wird weiterführend theoretisch auf die damit verbundenen Themengebiete verwiesen, daran angeknüpft und erklärt, wie diese Erkenntnisse in das Lösungskonzept der Anwendung eingebunden wurden. Zu Beginn wird der Innovationsprozess detailliert skizziert, anschließend folgen theoretische Auseinandersetzungen in Bezug darauf. Den theoretischen Rahmen der Arbeit bilden, neben Ansätzen aus der Mobilitätsforschung und der ökologischen Nachhaltigkeit, die Motivationspsychologie und Verhaltensforschung basierend auf den Theorien nach BJ Fogg (2021), Brandstätter (2018) und Rheinberg (2018). In der Arbeit werden zusätzlich alle bisherigen Arbeitsschritte des Innovationsprozesses dokumentiert und genauestens beschrieben. Darunter befinden sich unter Anderem weitere Lösungskonzepte, verschiedene Modelle für die angedachte Lösung, Auswertungen von Umfragen, Interviewleitfäden, ältere Versionen der digitalen Anwendung sowie alle Prototypen und Testungen dieser. Nächste Schritte in der Bearbeitung sind die Beta-Testung der Lösung mit anschließender Evaluation und Diskussion der Ergebnisse.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem methodischen Vorgehen für die Entwicklung von interaktiven Systemen und Benutzerschnittstellen. Dabei wird auf den Ansatz des menschzentrierten Designs nach der Norm DIN EN ISO 9241-210 und den Zertifizierungen des Berufsverbands User Experience Quality Board eingegangen und dessen Erlernbarkeit und Anwendbarkeit auf den Praxisalltag untersucht. Im Zuge dieser Arbeit wurde ein interaktives System konzipiert, das Interessierten mit einem Grundverständnis des menschzentrierten und methodischen Designprozesses dabei assistiert, praxisorientiert einen Designprozess zu planen, vorzubereiten, durchzuführen und auszuwerten. Auf Basis von Daten oder Eingaben durch die Benutzenden, schlägt die Software auf die individuelle Situation zugeschnittene Methoden vor.
Meine Masterarbeit beschreibt im Grunde einen Diskussionsprozess eines Begriffs. Es geht um den Versuch einer Kategorisierung und Bestimmung der Illustrationen, also darum, inwiefern Illustrationen kategorisiert werden können und anhand von welchen Merkmalen bestimmt werden kann, ob es sich um eine Illustration handelt. Diese Untersuchung findet in der Designforschung nämlich nur marginal statt. Julius Wiedemann und der Illustrator Raban Ruddigkeit erklären in ihren Büchern zwar, was eine Illustration ausmacht, jedoch wird weder eine Taxonomie bzw. Definition explizit angeführt oder darauf verwiesen, es kann aus dem Text aber ein Verständnis und damit eine implizite Definition explizit gemacht werden.
Laut Ruddigkeit sind Illustrationen mehr als bloß ein „Abbild der Wirklichkeit“ (Ruddigkeit 2021, Klappentext), denn eine Illustration „erhellt […] übertreibt […] mischt sich ein […] stößt […] Veränderung an […] interpretiert “ (Ruddigkeit 2021, Klappentext) Wiedemann verfolgt einen anderen Ansatz, denn laut ihm muss eine Illustration im Kontext funktionieren. (Vgl. Wiedemann 2007, 7f.)
Die Masterarbeit verfolgt die Methode der relationalen Bestimmung nach Wiesing. (Vgl. Wiesing 2015, Einleitung) Es erfolgt zusätzliche eine Analyse von Literatur, insbesondere liegt der Fokus auf den Theorien unter anderem von Sybille Krämer, Steffen-Peter Ballstaedt, Nelson Goodman, Hartmut Stöckl, Vilem Flusser, Ludwig Wittgenstein und Roland Barthes. Verorten lässt sich die Arbeit in den Bereichen der Bildwissenschaften bzw. der Kategoriensysteme. Ein Begriff wird diskutiert, es wird kein Versuch angestrebt, eine endgültige Lösung zu finden. Die Diskussion wird in einem passenden und übersichtlichen Layout in der Arbeit präsentiert und theoretisch weiter ausgearbeitet, sowie durchdiskutiert. Im besten Fall ergeben sich Vorschläge für eine Definition, eine Möglichkeit zur Kategorisierung bzw. Erhellungen zur Illustration, ohne sie endgültig definieren zu müssen.
Wir können von einem Theater der Begriffsbestimmung sprechen, welches am Fallbeispiel der Illustration inszeniert wird. Die Absicht der Masterarbeit ist somit nicht, eine endgültige Taxonomie aufzustellen, sondern die Diskussion zu eröffnen und Einsichten zu liefern. Mittels Überlegungen, Erkenntnissen aus Experimenten bzw. Analysen, Recherche und Forschung durch Design möchte ich versuchen, diesem komplexen Feld näher zu kommen. Diese Erkenntnisse sollen als Basis für weiterführende Forschung betrachtet werden. Fragen werden gestellt, diese müssen jedoch nicht im Zuge dieser Arbeit beantwortet werden.
Meine Forschungsfrage lautet somit folgendermaßen: Wie kann der Bestimmungsprozess zu einem Begriff offengelegt werden und zu einem fruchtbaren Ergebnis bzw. einer Einsicht führen, am Beispiel des Begriffs Illustration, ohne eine endgültige Lösung anzupeilen?
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Positionsbestimmung in Innenräumen mittels der Ultra Breitband Technologie, deren Genauigkeit sowie der Positionierung solcher Systeme in relevanten Beleuchtungsmodulen. Im ersten Teil der Arbeit wird die Ultrabreitband Technologie beschrieben, die sich für Ortbarkeit in Innenräumen durch die große Bandbreite, relativ gut eignet. Hierbei wird auf das UWB-Signal, die Regulierung bezüglich Frequenznutzung für Europa und USA sowie auf die UWB-Standards eingegangen. Im weiteren Verlauf der Arbeit werden die gegenwärtigen Positionsbestimmungs Verfahren beschrieben. Beispiele hierfür sind das Time of Flight (ToF), das Time of Arrival sowie nicht funkbasierte Methoden wie z. B. die Inertial Measurement Unit (IMU). Die Positionsbestimmung in der UWB-Technologie wird häufig mittels ToF und ToA bewerkstelligt. Im darauffolgenden Kapitel werden die gegenwärtigen Lokalisierungssysteme erklärt. Real Time Locating Systems (RTLS) kommen in vielen Lebensbereichen zum Einsatz, von Krankenhäusern bis zum Sport. Der zweite Teil der Arbeit besteht aus der Ausarbeitung von verschiedenen Konzepten zur Realisierung eines Demonstrators sowie der Ausarbeitung eines Simulationsmodells für die Positionsbestimmung, mit dem eine Ortungsgenauigkeit von 30 bis 50 cm erreicht werden kann.
Power cables play an important role in power grids. Insulation faults in cables can have adverse effects on the operating behaviour. These effects can be assessed through an AC withstand test by using a very-low frequency high voltage generator. This generator produces a sinusoidal voltage waveform at 0.1Hz with high voltage levels up to 65kV peak. During the quality assessment, the power cable is repeatedly charged and discharged. The discharging process is done by a discharging circuit where the energy is dissipated thermally. But to reuse the dissipated energy a novel extension in form of an energy storage system is presented. This thesis, therefore, describes the design process of an energy storage system that allows the temporary storage of the discharge energy. The developed system is composed of a bidirectional DC/DC converter and an aluminium electrolytic capacitor as storage type. Based on the maximum VLF system ratings the energy storage unit is dimensioned and sized. The effective power flow control between the storage system and the available discharge energy is done by a synchronous buck-boost converter. This bidirectional converter works in continuous conduction mode over the complete charging phase. Together with a theoretical analysis of the underlying problem and the use of converter analysis methods the selected synchronous buck-boost converter is dimensioned and sized. In addition, a state space AC modeling of the converter with its electrical uncertainties is conducted. With the converters AC model, the controller is designed. A closed-loop input converter current control scheme based on a proportional-integral controller is implemented. The system assessment is done by a model-based hardware implementation in Matlab Simulink and Plecs Blockset. The system is rated to store discharge energies up to 4.3kJ in a short charging period of 2.5s. The maximum peak power during the charging phase is 2.7kW. The digital proportional-integral controller is implemented through an emulation process of the designed analog controller. Based on a C-code implementation of the digital controller the gap between the real hardware is reduced. During the design process theoretical calculations are made and reveal that designing a capacitor storage unit has a direct impact on the peak system currents and also impose also limitations on permissible DC voltage ranges on electrical components. The developed energy storage system and its power flow control strategy were investigated through simulation studies. The results show proper charging of the energy storage medium. In addition, also a statement of the final technical feasibility is made. In total, this work summarizes a detailed design process of the energy storage system. This proof of concept is intended to further advance the system integration.
Development of a low pressure syringe pump for detecting cannabinoids through liquid chromatography
(2022)
The following thesis covers the miniaturization and characterization of a pneumatic syringe pump, which is used for applications in low-pressure liquid chromatography. For this purpose, the components of the prototype are dealt with in the first section. These include the membrane pump and the cylinder for pressure and force generation, the syringe used for sample preparation and the construction of the test column. Furthermore, the pressure preparation on the cylinder, the friction losses of the syringe and then the behavior of the syringe in various application scenarios are considered. In the second section, the focus is on the different behaviors when using water and ethanol as a solvent. Tests in normal applications, as well as with air pockets or leaking seals, show the different behavior and the resulting deviations in the test pressure of the column. In addition, the maximum forces that can be applied to the syringe are worked out in several tests and the different maximum pressures, which depend on the solvent contained, are evaluated. These different maximum pressures, which are due to the different sealing behavior in connection with the surface tension of the liquid, will be discussed in conclusion. An outlook follows, up to which test pressures the system can be used and how these can be achieved.
This master’s thesis provides an overview of a more efficient, future-oriented living concept in Dornbirn, Austria. The use of a combined heat and power unit (CHP), in combination with a thermal storage, as a heating system is specifically investigated. In order to make this heating system more attractive for the consumer, the sale of the generated electricity from the CHP is considered. The more efficient use of energy for heating increases the attractiveness by a minimisation of the living space. This master’s thesis aims to draw attention to the issue and to achieve a rethinking in the planning of future living space. For the research and elaboration of this thesis, statistics and trustworthy literature were used, and physical modelling was applied. This Master’s thesis can be assigned to the fields of energy technology, mechatronics, architecture and civil engineering. It contributes for students, researchers, and other interested person in these sectors.
The detection of glucose is an essential part of diabetes management and can help to prevent secondary diseases, that can occur as a result of diabetes. For this reason, it is important to improve the current glucose monitoring by developing novel sensors with high efficiency, low cost and compact design. The use of microelectrodes with interdigitated array (IDA) structures reduces the total detector size while providing benefits such as large currents, high sensitivity, and fast response. The aim of this thesis is to develop a novel sensor based on platinum interdigitated array (IDA) electrodes and to investigate which method is most effective for the detection of glucose. This work is divided into two parts. The first part is focused on the design and the fabrication of the sensor chips. The second part is concerned with the electrochemical characterisation of the sensors. Two distinct sensor designs are created, each consisting of a four-electrode system arranged as an interdigitated array. For the fabrication of the sensors, two different manufacturing processes are used. A lift-off process is used to fabricate the 2 μm-Gap sensor chips, whereas a lift-off free process is applied to produce the nanogap sensor chips. The electrochemical characterisation of both sensor chips is achieved by the immobilisation of the enzyme glucose oxidase (GOx) on the electrode surface. This thesis investigates the immobilisation of GOx by reduction of diazonium salts and the direct immobilisation of GOx by cyclic voltammetry. As a result of this work, it has been demonstrated that glucose detection by reduction of diazonium salts is error-prone due to modification with a multi-step procedure and is not suitable for our sensors based on platinum IDA electrodes. The direct immobilisation of GOx by cyclic voltammetry, by contrast, demonstrates the successful detection of glucose. In glucose solutions ranging from 5 mM to 20 mM, a direct correlation between the glucose concentration and the measured current is obtained. The reproducibility of direct immobilization is demonstrated by repeated performance with various sensors.
In today’s world, fiber optic networks for data transmission are an essential technology. This technology provides multiple advantages compared to conventional electrical data transmission. The simultaneous transmission of multiple optical signals in a single fiber is one of the main benefits of fiber optic cable. This is accomplished by directing the different optical signals into a single fibre and splitting them up after the transmission in order to obtain the individual signals. Arrayed Waveguide Gratings (AWGs) are used for this purpose in modern optical networks. Design and evaluation process are two components of AWG development. During the evaluation of several simulated and already manufactured AWGs for telecommunication applications, it was discovered that the channel spacing parameter does not conform telecommunication standards. The correct shift of the geometric parameter ”separation of the output waveguides” leads to the standard-conform channel spacing.
According to the current state of the art, no commercial tool is available which calculates the shift of this parameter correctly. The aim of this thesis is the development of a software tool to calculate the accurate shifting of the geometric parameter ”separation of the output waveguides” of an AWG. This tool operates as an interface between the design and evaluation processes and must be able to import the data format of the evaluation process and returns the data in a suitable data format for the design process. The Vorarlberg University of Applied Sciences uses three different methods for the shifting of the geometric parameter ”separation of the output waveguides”. These methods are evaluated and optimised as part of this thesis. Additionally, it has been determined that the shift of the geometric parameter ”separation of the output waveguides” has no significant impact on the performance of the AWG.
Die Mensch-Roboter-Kollaboration verspricht, die Leistungsfähigkeit eines Roboters und die Stärken eines Menschen zu kombinieren. Das junge Thema bringt nicht nur Vorteile, sondern auch neue Sicherheitsbestimmungen und aufwändige Validierungsverfahren mit sich, was den Zeitbedarf für die Entwicklung neuer MRK-Applikationen erhöht. Oft ergibt sich erst bei der Validierung, dass die Sicherheitsbestimmungen (meist die biomechanischen Grenzwerte) nicht eingehalten werden können und dadurch Änderungen an der Applikation durchgeführt werden müssen. So bildet sich ein Kreislauf aus „Validieren“ und „Änderungen vornehmen“, der erst nach mehreren Zyklen beendet werden kann. Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist es, Empfehlungen zu konzipieren, mit welchen dieser Kreislauf frühzeitig durchbrochen werden kann. Die Arbeit beschränkt sich dabei auf das Leistungs- und Kraftbegrenzungsschutzprinzip. Um den Einfluss unterschiedlicher Parameter, wie beispielsweise die maximale TCP-Geschwindigkeit oder die Greifergeometrie, auf die Kollisionskräfte und Drücke zu erforschen, wurde ein biofideles Messsystem und ein Roboter vom Typ ABB GoFa™ verwendet. Diese Untersuchungen dienen zusammen mit den Sicherheitsbestimmungen als Grundlage der Gestaltungsempfehlungen. Um eine Anwendung der Empfehlungen vorzuzeigen, wird in der vorliegenden Arbeit exemplarisch eine MRK-Applikation gestaltet und validiert
Der Energieausweis stellt sich als wichtiges Instrument zu Dekarbonisierung des Gebäudesektors dar. Aufgrund dieser zentralen Wichtigkeit kommt auch der Qualitätssicherung von Energieausweisen eine tragende Bedeutung zuteil. Während die Übereinstimmung von Energieausweisberechnungen mit realen Verbrauchswerten gut erforscht ist, gibt es wenig Informationen hinsichtlich der Qualität von ausgestellten Energieausweisen. Vorliegende Arbeit befasst sich mit der Identifikation von Fehlerquellen bei der Eingabe energetisch relevanter Daten. Dabei wird das Ausfindigmachen von fehlerhaften energetischen Eingaben bei real ausgestellten Energieausweisen, die Ermittlung deren Fehlerquote und Auswirkungen auf die energetischen Kennzahlen HWB, PEB, CO2 und IO3 angestrebt.
Energetisch relevanten Daten zum Gebäude, dessen Haustechniksystemen, Klimadaten, Nutzungsprofil und rechtlich relevante Eingaben wurden bei vier Energieausweisen auf deren korrekte Eingabe geprüft. Hierdurch konnten Fehlerquellen zur Eingabe von Gebäude- und Haustechnikdaten ausgemacht werden konnten. Eine genauere Kontrolle einzelner Eingaben an einer größeren Stückzahl von Energieausweisen ergab deutliche Fehlerpotentiale bei der Eingabe von PV- und thermischen Solaranlagen als auch bei der Berechnung des Ökoindex (OI3).
Aufgrund des anhaltenden Klimawandels wird eine Reduzierung des Ausstoßes von Kohlendioxid (CO2) immer wichtiger. Dabei könnte die Verwendung und Weiterentwicklung von CO2-Gashydraten als „Carbon Capture“-Methode (CC) einen großen Beitrag leisten. Bei der Bildung von Gashydraten wird Gas in den Hohlräumen eines Hydratgitters, welches sich unter hohen Drücken und niedrigen Temperaturen bildet, eingeschlossen. In dieser Arbeit wurden verfahrenstechnische Methoden getestet, um die Dynamik der Gashydratbildung zu verbessern. Dies wird vor allem durch eine Verbesserung von Massen- und Wärmetransport erreicht. Das Hauptproblem für die langen Bildungszeiten ist unter anderem eine sehr geringe Kontaktfläche. Diese kann durch den Einsatz eines Rührers, eines permanenten Gasdurchflusses und durch die Verwendung von Dry Water erhöht werden. Dry Water besteht aus vielen winzigen Wassertröpfchen, die von hydrophobiertem Siliziumdioxid (SiO2) umschlossen sind. Dadurch kann die Dauer der Induktions- und Wachstumsphase der Gashydratbildung verkürzt werden.
In dieser Arbeit wird ein Reaktor mit 30 ml Volumen und ein Schrägblattrührer mit einem Durchmesser von 17 mm verwendet. Der Rührer wurde bei einer maximalen Drehzahl von 15 000 rpm ca. alle 10 min für max. 30 s betrieben, bis die Wachstumsphase der Gashydratbildung beginnt. Der Gasdurchfluss hatte einen Volumenstrom von ca. 4 slm. Das verwendete Dry Water wurde in einem Haushaltsmixer bei 25 000 rpm aus Kieselsäure und Wasser hergestellt und besitzt einen Wasseranteil von 95 %. Es wurden unterschiedliche Kombinationen getestet. Die kürzeste Induktionszeit wurde mit durchschnittlich 6,9 min durch den Einsatz eines Rührers in Kombination mit einem Gasdurchfluss und Wasser erreicht, bei einem Volumenverhältnis zwischen Gas und Wasser von 8,8 v/v nach 60 min. Die größte Menge an Gashydrat konnte durch den Einsatz von Dry Water in Kombination mit einem Gasdurchfluss erreicht werden. Das führte nach 60 min zu einem Volumenverhältnis zwischen Gas und Wasser von 14,9 v/v. Die Induktionszeit betrug dabei 120 min.
In unserer digitalen Welt haben es einige Technologie-Marken bis ganz nach oben geschafft. Große Tech-Unternehmen wie Apple, Amazon, Microsoft und Google belegen die ersten Plätze der Best Global Brands im Jahr 2021 (Interbrand, 2021). Aber auch Automobilhersteller wie Toyota, Mercedes-Benz und BMW spielen ganz oben mit.
Wir möchten zunehmend mit unserer Außenwelt vernetzt sein, auch während dem Autofahren (Ulrich, 2015). So haben wir die Möglichkeit, unser Smartphone über eine Integrations-Schnittstelle, wie z.B. Apple CarPlay, in das vorhandene Infotainment-System des Autos zu integrieren. Durch die Integration werden zwei Systeme von unterschiedlichen Marken, basierend auf verschiedenen Styleguides, auf einem Bildschirm abwechselnd genutzt und dargestellt. Man kann zwischen den beiden Systemen hin und her wechseln, je nachdem, welche Funktionen man gerade nutzen möchte. Dabei entsteht einerseits ein heterogenes Benutzererlebnis für die Nutzerinnen und Nutzer, und auch für Designerinnen und Designer entstehen gewisse Herausforderungen. Lassen sich die Systeme unterschiedlicher Marken bis zu einem gewissen Punkt visuell aneinander annähern, und kann dadurch die Usability für die Nutzerinnen und Nutzer erhöht werden? Mit diesen Herausforderungen im Design beschäftigt sich diese Arbeit.
Ergebnis ist die Konzeption eines Gestaltungssystems, welches einen Vorschlag für die Annäherung zwei heterogener grafischer Benutzeroberflächen von zwei unterschiedlichen Marken bietet, wenn diese zusammen auf einem Bildschirm dargestellt und von den Nutzerinnen und Nutzern genutzt werden können. Anhand des Systems können die Interfaces aneinander angenähert werden, und sich dennoch über identifizierte Gestaltungselemente differenzieren.
Durch künstliche Intelligenz gesteuerte Prozesse haben einen großen Einfluss auf unsere Wahrnehmung und auch umgekehrt beeinflussen sozio-kulturelle Vorstellungen digitale Prozesse. Technologien, die von einer durch geschlechtsspezifische Datenlücken geprägten Gesellschaft entwickelt werden, reproduzieren stereotype Narrative und Gender Biases. Die Arbeit mit der Forschungsfrage Wie tragen Suchmaschinen zu einer Fortschreitung von Gender Biases durch geschlechtsspezifische Datenlücken bei?, wird mit aus diversen Bereichen herangezogener Literatur, sowie eigenen experimentellen Ansätzen zur Erkenntnisgewinnung verfasst. Die Problemstellung wird in die folgenden Bereiche unterteilt und diskutiert: die Gender Data Gap, welche fehlende Daten über nicht-männliche Personen beschreibt, die Gender Gap, die das Fehlen nicht-männlicher Personen in Entwicklungsprozessen thematisiert und Algorithmische Biases, welche mit unterschiedlich starkem menschlichen Einfluss dargelegt werden. Die durchgeführten Untersuchungen befassen sich mit Darstellungen von Geschlecht durch die Suchmaschine Google. Es konnte bestätigt werden, dass stereotype Identitätsdarstellungen vorkommen und Google eine generisch-maskuline Sichtweise vertritt, wodurch geschlechtsspezifische Datenlücken verstärkt werden. Mit dem Ziel, Biases in digitalen Prozessen sichtbar zu machen, werden in dieser Arbeit gestalterische Lösungsansätze präsentiert, die an verschiedenen Punkten der Problemstellung anknüpfen.
Kooperation setzt einen Informationsaustausch voraus. Die Veränderung der Kooperation durch die Globalisierung und Dezentralisierung von zusammenarbeitenden Personen und Organisationen ließen neue Kommunikationswege entstehen. Innerhalb der Jahre 1980 – 2022 wurden Technologien entwickelt, die den Informationsaustausch und die soziale Interaktion im digitalen Raum beeinflussen. Ein wesentliches Werkzeug dafür sind sogenannte Groupwares. Sie sind „[...] computer-based systems that support groups of people engaged in a common task (or goal) and that provide an interface to a shared environment.“ (Ellis; Gibbs; Rein 1991)
Das Ziel dieser Arbeit ist die Gestaltung einer solchen Groupware bzw. eines Kollaborationstools als Unterstützung für Meetings auf Basis gesellschaftlicher Einflüsse. Beginnend mit der aktuellen Beschaffenheit und Klärung der Begriffswelt, folgt darauf die Auseinandersetzung mit theoretischen Hintergründen, die eine Bearbeitung dieses Themas erst erlauben. Im nächsten Schritt wird die technische Realisierung mit all ihren Projektschritten, vom Grundgedanken bis hin zum Einsatz in unterschiedlichen Bereichen, erläutert. Die durchgeführte Evaluation in simulierten Umgebungen gibt Rückschlüsse auf eine Adaption.
Anschließend werden Empfehlungen für eine weitere Entwicklung und Untersuchungen abgegeben und zukünftige Möglichkeiten behandelt.
Mit der VRV 2015 wurde die österreichische Voranschlags- und Rechnungsabschlussverordnung reformiert. Die vorangegangene VRV 1997 wurde dadurch großteils abgelöst. Grundstruktur bildet dabei der Drei-Komponenten-Haushalt bzw. das Drei-Komponenten-Rechnungssystem bestehend aus Vermögens-, Finanzierungs- und Ergebnishaushalt. In diesen Haushalten werden die Finanzdaten der einzelnen österreichischen Gemeinden gesammelt.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, unter Verwendung dieser Finanzdaten relevante Finanzkennzahlen zu identifizieren, welche Rückschlüsse auf die Finanzlage einer Gemeinde ermöglichen. Somit wurden die öffentlich auf der Onlineplattform www.offenerhaushalt.at zur Verfügung stehenden Daten von 1.327 der insgesamt 2.095 österreichischen Gemeinden verwendet. Da der Fokus in dieser Arbeit ausschließlich auf Gemeinden liegt, wurden nur Marktgemeinden und Gemeinden ohne Status berücksichtigt, um die Forschungsfrage beantworten zu können. Dafür wurden in einem ersten Schritt sorgfältig ausgewählte Kennzahlen berechnet und für jede Kennzahl wurde ein Bewertungsschema erstellt. Anschließend wurden die Gemeinden in verschiedene Gruppen eingeteilt und mittels verschiedener Methoden der deskriptiven und multivariaten Statistik analysiert. Die Gemeinden wurden anhand ihrer Einwohnerzahl, ihrer Kennzahlbewertung und ihrer Ähnlichkeit in jeweils drei Gruppen eingeteilt. Die Analysen anhand dieser Einteilungen führten zum Ergebnis, dass vor allem größere Gemeinden eine bessere Finanzlage aufweisen als kleine und mittelgroße Gemeinden. Zudem konnten einzelne Kennzahlen (Eigenertragsquote, Quote freie Finanzspitze und Nettovermögensquote) als relevante Einflussfaktoren für die Beschreibung der Finanzlage einer Gemeinde identifiziert werden. Ein Zusammenhang zwischen Bundesland und Finanzlage konnte nicht hergestellt werden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die VRV 2015 die Transparenz und Vergleichbarkeit der Finanzdaten der Gemeinden erhöht. Auch die Berechnung aussagekräftiger Kennzahlen bietet zusätzliche Möglichkeiten die Gemeinden zu vergleichen. Auch wenn der zur Verfügung stehende Datensatz (noch) nicht vollständig ist, birgt die VRV 2015 und die damit verbundene verbesserte Übersicht großes Potenzial zur Vereinfachung der Bewertung und Vergleichbarkeit von Gemeinden.
Wohnzukünfte
(2022)
Die Thematik Wohnen ist in ihren Abhängigkeiten vielschichtig und damit komplex. Wird der Fokus jedoch nicht auf die einzelnen Aktanten, sondern auf die Beziehungen gelegt, kristallisiert sich die Nachbarschaft mit ihren Bewohner:innen an der Schnittstelle zu allen anderen Akteur:innen heraus. Vorstellungen von Gesellschaften in Form von Ideologien und die Gestaltung von Räumen sind direkt miteinander verknüpft. Doch die zeitgenössische Architektur basiert noch immer auf dem Wohnverständnis des 19. Jahrhunderts, der patriarchalen Kleinfamilie. Zeitgenössisch verändern sich Lebensformen aber zunehmend und werden immer vielfältiger. Welche Wünsche, Bedürfnisse und Anforderungen haben also Menschen heute an ihren Wohnraum? Wie stellen sie sich ihre Zukunft des Wohnens vor und was bedeutet für sie, sich zuhause fühlen? Was möchten Menschen mit anderen teilen und wie sieht für sie eine gute Nachbarschaft aus?Es gibt viele Studien und Erhebungen im Bereich der ‚Hard Facts‘, also Haushaltsgröße, Wohnfläche, Nutzungsfläche oder Preis, doch bis dato kaum relevantes, öffentlich zur Verfügung stehendes Wissen im Bereich der ‚Soft Facts‘, die die eben aufgeworfenen Fragen beinhalten. Diese Wünsche und Bedürfnisse lassen sich nur schwer mit klassisch standardisierten Erhebungs- und Beteiligungsformaten erfassen, wie sie in herkömmlichen Beteiligungsprozessen der Quartiers- und Immobilienentwicklung, aber auch von Statistikunternehmen eingesetzt werden.
Die Materialität jedoch, die Methode, mit der Wünsche und Bedürfnisse erfasst werden sollen, hat einen maßgeblichen Einfluss darauf, welche Handlungsabläufe bzw. welche unterschiedlichen Gesellschaftsstrukturen hervorgerufen werden. ‚Körperliches‘ Wissen, das über das Ausüben sozialer Praktiken entsteht, entspricht oftmals nicht dem Explizierten, weshalb das wirkliche Tun, statt nur das Darüber-Sprechen, in der Erforschung von komplexen, sozialen Phänomenen so wichtig ist. Praxisintegrierende Designforschung kombiniert mit einem Mixed-Methods-Ansatz ermöglicht genau das. Im Forschungsprozess dieser Masterarbeit wurden auf diese Weise vier Formate zur Erforschung von Wünschen und Bedürfnissen der Vorarlberger:innen an den (erweiterten) Wohnraum entwickelt, getestet, evaluiert und zur Datenerhebung eingesetzt. Die daraus entstandenen Daten wurden multiperspektivisch interpretiert, diskutiert und zu zwölf Thesen, zwölf möglichen ‚Wohnzukünften‘ synthetisiert.
Erosion due to cavitation is a common problem for any kind of water turbine. Most of the currently used techniques to detect cavitation are using an Acoustic Emission (AE) sensor and highspeed cameras during operation. For the pelton wheel which is subject of this thesis it is impossible to take pictures during operation, because of the splashing water and the mist. Therefore this thesis aims to explore possibilities in detecting erosion on the buckets of the pelton wheel on images taken during manual inspections. Since the provided images are snapshots taken with a mobile phone camera without a tripod, a lot of effort was invested in the preprocessing of the images. For the main task, the classification of the erosion, two methods were evaluated: Local Binary Patterns (LBP) + kN-earest neighbor classification and the classification with a Convolutional Neural Network (CNN). The given 2405 images, contained 4810 buckets on which the erosion was graded from zero to four. This means the baseline for the classification accuracy is 20%. LBP + kNearest neighbor classification scored 32.03%. The chosen CNN model, a light version of the Xception architecture outperformed the LBP + kNearest classification with 58,29%. The biggest issue found during research is the variance of the erosion grading by the maintainance personnel. Reasons for this are: no objective grading critera like the area of erosion in mm2, classification by different employees, a shift in grading from overall bucket condition to erosion from cavitation and too many classes for grading. The mentioned reasons were confirmed by the manual classification experiment were an IllwerkeVKW employee had to perform the grading on images of the dataset. The contestants accuracy score was 36% for this task. The result of 58,29% classification accuracy indicates that an automated grading of erosion by cavitation is feasible.
Unbegreiflich? Begreif mich!
(2022)
Fehlendes Wissen führt zu fehlendem Verständnis und beeinträchtigt die Empathie gegenüber Menschen mit Behinderungen und deren Lebensumständen.
Diese Arbeit untersucht bisherige Methoden zur medialen Verständnisvermittlung chronischer Krankheiten mittels Seznografie. Der Fokus liegt dabei auf rheumatischen Erkrankungen. Die Analyse beinhaltet Aspekte der Wahrnemungsvermittlung, welche bislang noch nicht oder ungenügend erforscht wurden. Es werden Beispiele zu verschiedenen Inszenierungen von Krankheit und deren Auswirkungen auf die Betroffenen gesammelt und analysiert. Dabei wird beurteilt, welche Methoden zur Vermittlung eingesetzt werden können, um durch das Erlebnis von Objekten die Empathie gegenüber körperbehinderten Menschen zu steigern und in weiterer Folge deren Inklusion in die Gesellschaft zu verbessern. Die Kombination aus faktischem Wissen gekoppelt mit einer Selbsterfahrung verstärkt den Lerneffekt und kann das Verhalten nachhaltig beeinflussen. Durch das immersive verstehen einer Situation besteht die Möglichkeit Empathie aufzubauen und zu stärken. Diese Faktoren werden bei der Konzipierung mit einbezogen und sind maßgeblich für die Struktur der Ausstellung.
Das erarbeitete Austellungskonzept baut auf bisherigen best practice Beispielen, sowie recherchierten Methoden auf, wobei die Besucher:innen immersiv mit dem Thema Behinderung und chronische Krankheiten konfrontiert werden. Dieses Konzept ist in Form einer Partitur dieser Arbeit beigelegt, um den Erlebnispfad durch die erarbeiteten Inhalte und Darstellungen übersichtlich zu präsentieren. Die entwickelten Objekte wurden durch Recherche und anhand von Interviews auf ihre Eignung geprüft und in ihrer Wirkung und Relevanz bestätigt.
Skiing is one of the most popular winter sports in the world and especially in the alps. As the skiers enjoy their time on the slopes the most annoying thing that could happen is long waiting times at a lift. Unfortunately, because of climate changes, this happens more regularly because smaller skiing areas at lower altitudes have to close and the number of good skiing days decreases as well. This leads to a increase in the number of skiers in the skiing areas which inevitably leads to longer waiting times and dissatisfied skiers. To prevent this from happening, the carriers of the skiing areas have to manage the skiers flow and distribution and what better way to analyse the current situation and possible changes then by simulating the whole area. A simulation has the advantage of being flexible with regards to time as well as configuration. Be it simulating a skiing day and look into detail of the behaviour of a single skier and how it moves in the area by simulating in real time or setting the focus to the whole area and find out when and where queues are forming throughout the whole day by speeding up the time and simulate the day in only seconds, everything is possible. Even simulating a scenario where some part of the area is closed and the skiers cannot take specific lifts due to some technical error or some slopes because of to less snow. By simulating and analysing all these scenarios not only does the experts of the skiing area gain valuable statistical information about the area but can also simulate changes to the system like a crowd fl ow control or an increase or decrease in capacity of a lift. The simulation built in context with this work for the skiing area of Mellau shows all those applications but can also be used as a basis for further improvements of the skiing area or be expanded to other areas like Damüls. The simulation was implemented using the Anylogic simulation environment and the statistical evaluation was also performed in this program.
Lingerie
(2022)
Insignien der Macht
(2022)
Die Coronavirus Pandemie hatte einen tiefgreifenden Einfluss auf die Art und Weise wie Staats- und Regierungschefs weltweit digitale Netzwerke für politische Kommunikation nutzen. Während PolitikerInnen über soziale Netzwerke vermehrt versuchten ihre WählerInnen zu erreichen, suchten auch NutzerInnen vermehrt auf Kanälen politischer AkteurInnen nach aktuellen Informationen zum Coronavirus. Die Pandemie hat gezeigt, dass die visuelle Kommunikation führender politischer AkteurInnen auf Social Media an Bedeutung gewinnt und als zunehmend zentrale Ressource politischen Handelns kritisch hinterfragt werden sollte. In digitalen Öffentlichkeiten ändern sich zunehmend Rahmenbedingungen visueller politischer Kommunikation. Durch Soziale Netzwerke erhalten PolitikerInnen die Möglichkeit einer ungefilterten Kommunikation mit ihren Wählergruppen. Aus Überlegungen über den Prozesswandel der politischen Kommunikation, stellt sich die Frage wie visuelle politische Kommunikation auf Social Media durch empirische Forschung und visuelle Analysen in ihren Inszenierungsstrategien dekodiert werden kann. Im Rahmen des Forschungs- und Designprojektes Insignien der Macht: Die Entschlüsselung visueller politischer Kommunikation im Zeitalter Visueller Politik soll auf Basis von Visual Literacy und der Bildpädagogik nach Otto Neurath eine visuelle Sammlung erstellt werden, die als Hilfsmittel zur Entschlüsselung inszenierter Bildmaterialien auf Social Media einen Beitrag zur kritischen Betrachtung von Bildern im Zeitalter Visueller Politik durch eine designpraktische Übersetzungsleistung der Forschungserkenntnisse leisten soll.
Untersuchung zur Lösbarkeit der Rückwärtskinematik eines 6-DOF Roboter mit einem neuronalen Netz
(2022)
Das Berechnen der inversen Kinematik ist komplex und muss für jeden Robotertyp individuell gelöst werden. Da ein Manipulator ohne die Rückwärtskinematik, die die erforderlichen Achsvariablen für eine Ziellage ermittelt, in der Praxis nicht verwendet werden kann, ist dieses Problem elementar in der Robotik. In dieser Arbeit wird der Ansatz zur Lösung der inversen Kinematik mit einem neuronalen Netz für einen Roboter mit sechs Freiheitsgarden untersucht. Dabei ist besonders darauf zu achten alle Mehrdeutigkeiten der inversen Kinematik beim Training zu berücksichtigen, da sonst das Kriterium des Determinismus zwischen Inputs und Outputs verletzt wird, was verhindert, dass ein Netz für das Problem trainiert werden kann. Es hat sich gezeigt, dass der Optimierungsalgorithmus Adams ebenso gute Ergebnisse wie der Scaled Conjugated Gradient erzielt. Die in Tensorflow verwendete typischen Aktivierungsfunktion Tangens hyperbolicus, weist im Vergleich zu anderen untersuchten Aktivierungsfunktionen, die in Tensorflow implementiert sind, die beste Performance auf. In MATLAB hingegen weist die Log sigmoid Aktivierungsfunktion die beste Performance von den implementierten Aktivierungsfunktionen auf. Zusätzlich verringert das Einschränken der Achsvariablen auf die tatsächlichen Achsbeschränkungen beim Trainieren des Netzes, sowohl den Netzwerkfehler als auch die Datenmenge, die benötigt wird, damit das Netz gut generalisiert. Abschließend stellt sich heraus, dass die trainierten Netze keine Praxistauglichkeit aufweisen, da der erzielte Netzwerkfehler zu groß ist. Da alle Mehrdeutigkeiten durch geometrische Analyse ausgeschlossen sind und ein ausreichend großer Datensatz verwendet wurde, kann mit den hier vorgestellten Ansätzen das Ergebnis nur durch komplexere Netze und damit mehr Daten verbessert werden. Andere Ansätze die zusätzliche Informationen zur Berechnung der Achswinkel zur Verfügung stellen könnten zudem auch bessere Ergebnisse erzielen. Darüber hinaus könnte es sinnvoll sein, Ansätze zu untersuchen, die sich die Achsbeschränkungen zunutze machen.
Der Begriff Digital Rights Management (DRM) umfasst Richtlinien, Techniken und digitale Werkzeuge, mit denen die Nutzung digitaler Inhalte eingeschränkt, gesteuert und kontrolliert werden kann. Im Wesentlichen werden dabei Technologien von Rechteinhaber:innen zur Zugangs- und Nutzungssteuerung sowie Verfolgung von Rechtsverstößen und gegebenenfalls sogar zur differenzierten Abrechnung digitaler Inhalte angewendet. Herkömmliche DRM-Systeme bestehen hauptsächlich aus Software und stützen sich auf softwarebasierte IT-Sicherheit. Um die IT-Sicherheit von DRM-Systeme auszuweiten, können Hardwarekomponenten eingesetzt werden. Die Kombination aus software- und hardwarebasierter IT-Sicherheit wird als Trusted Computing (TC) bezeichnet und ermöglicht Rechteinhaber:innen völlig neue Szenarien.
Um die Möglichkeiten von DRM mit TC zu erforschen bzw. diese zu demonstrieren, wurde im praktischen Teil dieser Arbeit eine technische und organisatorische Maßnahme prototypisch umgesetzt, mit der es einem Auftraggeber-System möglich ist, mit einer definierten Lizenz (bzw. DRM-Policy) sensible proprietäre Daten an ein Auftragnehmer-System zu senden, sodass dieses die sensiblen Daten nur auf eine Art und Weise verwenden kann, wie die Lizenz es vorgibt. Zur Umsetzung der Systeme wurde ein kryptografischer Coprozessor - genannt Trusted Platform Module (TPM) - verwendet. Das TPM verfügt über weitreichende kryptografische Funktionalitäten und bietet eine hardwarebasierte IT-Sicherheit. Das Gesamtsystem wurde somit als zweiteiliges System, ein Auftraggeber-System und ein Auftragnehmer-System, umgesetzt.
Im theoretischen Teil der Arbeit wird zuerst auf DRM und anschließend auf TC eingegangen. Besonders einige wichtige Funktionalitäten des TPM, welche in das System integriert wurden, werden erläutert. Des Weiteren wird auch das abhörsichere Kommunikationsprotokoll Hypertext Transfer Protocol Secure (HTTPS) vorgestellt und erklärt. HTTPS wird verwendet für den geschützten Datenaustausch zwischen den beiden Teilsystemen. Wie das Gesamtsystem inklusive der beiden Teilsystemen umgesetzt wurde, sowie welche Features es bietet und wie es funktioniert wird auch in einem Kapitel präsentiert und erläutert. Abschließend werden die positiven und negativen Aspekte des Systems sowie eine auf eigener Meinung beruhende Schlussfolgerung präsentiert.
Systems are constantly increasing in complexity. This poses challenges to managing and using system knowledge. The Systems Modeling Language (SysML) is a modeling language specifically for systems, while Machine Learning (ML) is a tool to tackle complex problems. Currently, no bridge between systems modelled in SysML and ML regarding said systems has been proposed in literature. This thesis presents an approach that uses Model-driven Software Engineering (MDSE) and Template-based Code Generation (TBCG) to generate a ML IPython Notebook (IPYNB) from a SysML model. A mapping configuration using JavaScript Object Notation (JSON) allows the definition of mappings between SysML elements and template variables, enabling configuration and user-supplied templates. To test the approach, a SysML model describing ML to predict the weather based on data is created. Python ML templates are supplied and template variables mapped with the JSON mapping configuration are proposed in the thesis. The outcome is an executable IPYNB that contains all information from the SysML model and follows the modelled workflow. The findings of the work show that model-driven ML using SysML as a modeling language is beneficial due to the representation of ML knowledge in a general-purpose modeling language and the reusability of SysML model elements. It further shows that TBCG and a mapping configuration allow for more flexible code generation without changing the source implementation.
Offline speech to text engine for delimited context in combination with an offline speech assistant
(2022)
The inatura museum in Dornbirn had planned an interactive speech assistant-like exhibit. The concept was that visitors could ask the exhibit several questions that they would like to ask a flower. Solution requirements regarding the functionalities were formulated, such as the capacity to run offline because of privacy reasons. Due to the similarity of the exhibit, open-source offline Speech To Text (STT) engines and speech assistants were examined. Proprietary cloud-based STT engines associated with the corresponding speech assistants were also researched. The aim behind this was to evaluate the hypothesis of whether an open-source offline STT engine can compete with a proprietary cloud-based STT engine. Additionally, a suitable STT engine or speech assistant would need to be evaluated. Furthermore, analysis regarding the adaption possibilities of the STT models took place. After the technical analysis, the decision in favour of the STT engines called "Vosk" was made. This analysis was followed by attempts to adapt the model of Vosk. Vosk was compared to proprietary cloud-based Google Cloud Speech to Text to evaluate the hypothesis. The comparison resulted in not much of a significant difference between Vosk and Google Cloud Speech to Text. Due to this result, a recommendation to use Vosk for the exhibit was given. Due to the lack of intent parsing functionality, two algorithms called "text matching algorithm" and "text and keyword matching algorithm" were implemented and tested. This test proved that the text and keyword matching algorithm performed better, with an average success rate of 83.93 %. Consequently, this algorithm was recommended for the intent parsing of the exhibit. In the end, potential adaption possibilities for the algorithms were given, such as using a different string matching library. Some improvements regarding the exhibit were also presented.
Seit der Einführung von modernen Smartphones steigt die Bildschirmdiagonale der mobilen Endgeräte Jahr für Jahr. Dies ist sowohl ein Fluch als auch ein Segen zugleich. Einerseits kann auf einer größeren Bildschirmfläche eine größere Anzahl von Inhalten grafisch dargestellt werden. Andererseits bedeutet dies aber auch, dass Interaktionen mit der gesamten verfügbaren Bildschirmfläche sich als immer schwieriger gestalten. Insbesondere bei der einhändigen Bedienung des Smartphones mit dem Daumen erfordern ungünstig platzierte klickbare Bedienelemente eine erhebliche Streckung des betreffenden Fingers oder sogar die Unterstützung durch die andere Hand. Dadurch kann die Präzision von Berührungsinteraktionen beeinträchtigt werden. Es stellt sich deshalb folgende Forschungsfrage: „Inwiefern hängt die Berührungspräzision von unvorteilhaft positionierten Bedienelementen in Smartphones ab und wie unterscheiden sich die verschiedenen Altersgruppen hinsichtlich Smartphone Interaktionen?“ Zur Beantwortung der Forschungsfrage wurde eine quantitative Studie im Design einer interaktiven Umfrage für Smartphones programmiert und an potentielle Teilnehmer:innen versandt. Dabei wurden die Teilnehmenden aufgefordert vordefinierte Haltegriffe einzuhalten. Es wurden die Berührungsinteraktionen und die Antworten der Teilnehmenden protokolliert und anschließend analysiert. Bei der Datenanalyse wurden die erhobenen Daten der Teilnehmenden in vier Altersklassen unterteilt und anschließend auf Differenzen bezüglich der Bedienpräzision untersucht. Die Darstellung und der Vergleich der Benutzer:inneninteraktionen durch OffsetVektoren ergab, dass die Versuchsgruppe der Senioren bei allen vordefinierten Haltegriffen eine signifikant geringere Präzision in Bezug auf die Berührungsgenauigkeit aufwies als die anderen Testgruppen. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Objekte, die weiter von der natürlichen Fingerposition entfernt sind, mit einer geringeren Präzision selektiert werden als Objekte, die in unmittelbarer Nähe zum bedienenden Finger positioniert sind. Dies zeigte sich sowohl bei der Bedienung mit dem Daumen als auch mit dem Zeigefinger und ist abhängig vom Winkel des bedienenden Fingers zum Smartphone.
Das Ziel dieser Arbeit ist die Analyse und Entwicklung einer Aktor-Bibliothek in Rust. Existierende Aktor-Bibliotheken in Rust verletzen grundlegende Regeln des Aktor-Modells, wodurch diese in nicht allen Anwendungsfällen verwendet werden können. Des Weiteren existiert keine strukturierte Arbeit zu der Entwicklung einer Aktor-Bibliothek in Rust. Die in dieser Arbeit entwickelte Bibliothek entspricht einerseits den Ideen des Aktor-Modells, andererseits wird die Erarbeitung und die durchlaufene Analyse der Bibliothek durch diese Arbeit dokumentiert. In einem ersten Schritt wird das Aktor-Modell und grundlegende Spracheigenschaften von Rust eingeführt, bevor das Design der entwickelten Aktor-Bibliothek vorgestellt und getroffene Design-Entscheidungen beschrieben und begründet werden. Darauffolgend werden die Implementationen der relevantesten Komponenten der Bibliothek beschrieben und anhand von Code-Beispielen erklärt. Des Weiteren wird das Design und die Implementation eines Test-Frameworks für Aktoren präsentiert, das das Testen von Aktoren erleichtern soll. Anhand der Implementation eines Praxisbeispiels wird die entwickelte Aktor-Bibliothek mit Java Akka durch Code-Vergleiche und Benchmarks verglichen. Hierbei wird gezeigt, dass die Verwendung der entwickelten Bibliothek mit einem vergleichbar gleich großen Code-Aufwand zu denselben und mitunter besseren Ergebnissen führen kann. Abschließend werden vorhandene Einschränkungen der entwickelten Bibliothek und deren Auswirkungen beschrieben.
The demand for managing data across multiple domains for product creation is steadily increasing. Model-Driven Systems Engineering (MDSE) is a solution for this problem. With MDSE, domain-specific data is formalized inside a model with a custom language, for example, the Unified Modelling Language (UML). These models can be created with custom editors, and specialized domains can be integrated with extensions to UML, e.g., the Systems Modeling Language (SysML). The most dominant editor in the open-source sector is Eclipse Papyrus SysML 1.6 (Papyrus), an editor to create SysML diagrams for MDSE.
In the pursuit of creating a model and diagrams, the editor does not support the user appropriately or even hinders them. Therefore, paradigms from the diagram modelling and Human Computer Interaction (HCI) domains, as well as perceptual and design theory, are applied to create an editor prototype from scratch. The changes fall into the categories of hierarchy, aid in the diagram composition, and navigation. The prototype is compared with Papyrus in a user test to determine if the changes have the effect of improving usability.
The study involved 10 participants with different knowledge levels of UML, ranging from beginners to experts. Each participant was tested on a navigation and modelling task in both the newly created editor, named Modelling Studio, and Papyrus. The study was evaluated through a questionnaire and analysis of the diagrams produced by the tasks.
The findings are that Modelling Studio’s changes to the hierarchical elements improved their rating. Furthermore, aid for diagram composition could be reinforced by changes to the alignment helper tool and adjustments to the default arrow behaviour of a diagram. Lastly, model navigation adjustments improve a link’s visibility and rating of a specialized link (best practice). The introduction of breadcrumbs had limited success in bettering navigation usability. The prototype deployed a broad spectrum of changes that found improvement already, which can, however, be further improved and tested more thoroughly.
With the rise of people wearing smartwatches and the ever-lasting issue of stress, there has been an interest in detecting stress with wearables in real-time. This allows for interventions that take place exactly when stress occurs. However, many situations require all of our attention, making them unsuitable for any interventions. Additionally, many approaches currently do not factor in this aspect, running the risk of offering users undesirable interventions.
This thesis examines how contextual user information can be incorporated into a stress intervention system to reduce undesirable intervention timings. The system is split into detecting stress using heart rate variability (HRV) metrics obtained from a photoplethysmography (PPG) signal, and inferring user context from available sensor data. It is evaluated with a simulation-based approach using daily schedules of created personas and randomly sampled stressors during daily life.
The results obtained indicate the benefit of adding contextual user information to a stress intervention system. Depending on the busyness of the schedule, it can greatly decrease the number of received interventions. However, as these findings are attained without performing a user testing, it is unclear how they compare to results from real-world usage.
Die tägliche Arbeit von Büroangestellten besteht oft aus Aufgaben, die sich in verschiedenen Zeitabständen wiederholen. Die Art unterscheidet sich abhängig vom Berufsfeld. Jedoch kostet deren Ausführung Zeit und den stört Arbeitsfluss. Könnten diese Aufgaben automatisiert werden, hätte dies den Vorteil, dass zeitliche Ressourcen freigesetzt würden und es dadurch zu einer Steigerung der Produktivität käme, da diese zusätzlichen Ressourcen anderweitig genutzt werden könnten. Daher ist es notwendig geeignete Aufgaben ausfindig zu machen und anhand der entsprechenden Technologien zu automatisieren.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die repetitiven Aufgaben in der definierten Zielgruppe zu eruieren und diese in weiterer Folge zu automatisieren. Dazu wird folgende Forschungs-frage gestellt: „Implementierung eines Chatbots anhand von der SAP zur Verfügung gestellter Technologien, um repetitive Aufgaben zu automatisieren.“
Die Umsetzung der Arbeit erfolgte im Rahmen der Tätigkeit bei einem SAP Beratungshaus. Dadurch beschränkt sich die Zielgruppe auf hausinterne SAP Berater*innen und SAP Tech-nologien. Ziel dieser Arbeit war es, einen Prototypen zu implementieren der es ermöglicht, dass die Berater*innen sich täglich wiederholende Aufgaben anhand eines Chatbots automa-tisiert ausführen können. Als Ergebnis dieses Greenfield Projektes sollte ein Proof-of-concept zur Verfügung gestellt werden, der die ausgewählten Anwendungsfälle abdeckt und eine Grundlage für die Erweiterung bildet. Die Hauptaufgabe liegt zum einen in der Erfassung der Anwendungsfälle und zum anderen im Aufbau von entsprechendem Know-How für die Um-setzung mit den ausgewählten Technologien.
Als Technologie, zur Interaktion mit dem Benutzer, wird für den Chatbot die SAP Conversati-onal AI verwendet. Zur Ausführung der Aufgaben erfolgt die Umsetzung anhand der SAP In-telligent Robot Process Automation im Zusammenspiel mit dem SAP GUI Scripting und an-wendungsfallspezifischen ABAP Programmen.
Die Evaluation der User Expirience erfolgt in Form des SUMI Fragebogens. Dieser untersucht die Dimensionen der Effizienz, Beinflussbarkeit, Hilfsbereitschaft, Kontrollierbarkeit und Er-lernbarkeit. Für die Durchführung der Untersuchung wurden den Anwender*innen Szenarien vorgelegt, welche alltägliche Situationen widerspiegeln. Basierend auf diesen Szenarien soll-ten die Aufgaben mit Hilfe des Chatbots gelöst werden. Das Ergebnis der Untersuchung zeigt, dass der Prototyp vor allem in den Bereichen der Effizienz und der Kontrollierbarkeit einiges an Verbesserungspotenzial offenbart hat. Jedoch wird der Nutzen der Anwendung von acht der zehn Testpersonen als wichtig bis sehr wichtig eingestuft.
Die Umsetzung legt die Möglichkeiten und das Potenzial der Technologien offen und stellt mit dem Prototypen eine solide Grundlage für zukünftige Entwicklungen zur Verfügung. Weiters werden durch die Evaluation die Schwächen und Stärken offengelegt und ein Konzept ver-wendet, welches auch für zukünftige Erweiterungen verwendet werden kann.