Refine
Year of publication
Document Type
- Conference Proceeding (301)
- Article (275)
- Part of a Book (207)
- Book (90)
- Master's Thesis (38)
- Report (12)
- Doctoral Thesis (10)
- Working Paper (7)
- Other (3)
- Periodical (3)
Institute
- Wirtschaft (275)
- Forschungszentrum Mikrotechnik (162)
- Department of Computer Science (148)
- Forschungszentrum Business Informatics (121)
- Forschungszentrum Sozial- und Wirtschaftswissenschaften (90)
- Forschungszentrum Nutzerzentrierte Technologien (74)
- Soziales und Gesundheit (69)
- Didaktik (68)
- Forschungszentrum Energie (58)
- Gestaltung (30)
Language
- English (494)
- German (453)
- Multiple languages (3)
Keywords
The Digital Factory Vorarlberg is the youngest Research Center of Vorarlberg University of Applied Sciences. In the lab of the research center a research and learning factory has been established for educating students and employees of industrial partners. Showcases and best practice scenarios for various topics of digitalization in the manufacturing industry are demonstrated. In addition, novel methods and technologies for digital production, cloud-based manufacturing, data analytics, IT- and OT-security or digital twins are being developed. The factory comprises only a minimum core of logistics and fabrication processes to guarantee manageability within an academic setup. As a product, fidget spinners are being fabricated. A webshop allows customers to individually design their products and directly place orders in the factory. A centralized SCADA-System is the core data hub for the factory. Various data analytic tools and methods and a novel database for IoT-applications are connected to the SCADA-System. As an alternative to on premise manufacturing, orders can be pushed into a cloud-based manufacturing platform, which has been developed at the Digital Factory. A broker system allows fabrication in distributed facilities and offers various optimization services. Concepts, such as outsourcing product configuration to customers or new types of engineering services in cloud-based manufacturing can be explored and demonstrated. In this paper, we present the basic concept of the Digital Factory Vorarlberg, as well as some of the newly developed topics.
Investigation of non-uniformly emitting optical fiber diffusers on the light distribution in tissue
(2020)
The humidification-dehumidification process (HDH) for desalination is a promising technology to address water scarcity issues in rural regions. However, a low humidifier efficiency is a weakness of the process. Bubble column humidifiers (BCH) are promising for HDH, as they provide enhanced heat and mass transfer and have low maintenance requirements. Previous studies of HDH-systems with BCHs draw different conclusions regarding the impact of superficial air velocity and liquid height on the humidification. Furthermore, the impact of flow characteristics has never been investigated systematically at all. In this study, an optimized BCH test setup that allows for optical analysis of the humidifier is used and evaluated. Our test setup is validated, since the influence of water temperature on the humidification, which is exponential, is reproduced. Measurements with seawater show that the normalised system productivity is increased by about 56 % with an increase in superficial air velocity from 0.5 to 5 cm/s. Furthermore, the system productivity is increased by around 29 % with an increase in liquid height from 60 to 378 mm. While the impact of superficial air velocity can be traced back to temperature changes at the humidifier and dehumidifier outlets, the impact of liquid height is shown to be caused by a smaller heat loss surface in the humidifier with an increase in liquid height. For the impact of sieve plate orifice diameter, a clear influence on the humidification is not apparent, this parameter needs to be investigated further. Finally, our new test setup allows for analysing the humidification of air (1) in a systematic way, (2) in relevant measurement ranges and (3) in comparison with optical analyses of the flow characteristics.
Autonome Steuerung für das Demand Side Management von Wärmepumpenboilern mit linearer Optimierung
(2020)
Wärmepumpen, im Speziellen Wärmepumpenboiler, stellen mit ihrer thermischen Speicherkapazität eine gute Möglichkeit für autonome verbraucherseitige Laststeuerung (Autonomes Demand Side Management ADSM) dar. Zudem gewinnt diese Art der Brauchwarmwassererzeugung durch ihren dezentralen Ansatz und das Auskommen ohne fossile Energieträger im privaten Wohnbau immer mehr an Bedeutung. In Kombination mit staatlichen Fördergeldern ist die Anzahl verkaufter Einheiten in den letzten 5 Jahren am deutschen Markt um circa 25 % gestiegen. Obwohl das Lastverschiebungspotenzial von Wärmepumpenboilern unter Anwendung von Optimierungsalgorithmen in der Literatur theoretisch nachgewiesen ist, fehlen Verifikationen unter realen Bedingungen. Diese Arbeit will einerseits das theoretische Potential aufzeigen und andererseits mit dem vorgestellten Laborversuch einen Beitrag dazu liefern, die Verifikationslücke zu schließen. Für die Untersuchung im Labor wird ein handelsüblicher Wärmepumpenboiler bestehend aus einer Luft-Wärmepumpe und einem 300 Liter Warmwasserspeicher mit Sensoren und Aktoren ausgestattet. Insgesamt vier Temperatursensoren befinden sich am Speicherzulauf und -ablauf, sowie nahe der Speichermitte. Für die Aufzeichnung des Volumenstroms wird ein magnetisch-induktiver Messsensor am Speichereingang installiert. Zusätzlich wird mithilfe eines Proportionalventils am Speicherausgang das gewünschte Zapfprofil realisiert. Die Datenakquisition wird durch einen Datenlogger durchgeführt und die Optimierungsroutine auf dem PC implementiert. Die autonome Steuerung basiert auf einer von Day-Ahead-Marktpreisen der Energy Exchange Austria (EXAA) getriebenen linearen Optimierung mit dem Ziel, die Kosten der elektrischen Energie zu minimieren. Das Warmwasserverbrauchsprofil bildet den Verbrauch eines 4- Personen-Haushalts ab. Alle Mess- und Simulationsreihen basieren auf den gleichen Day-Ahead Preisfunktionen und Nutzerprofilen. Zur Verifikation des Lastverschiebungspotentials werden die Kosten pro MWh elektrischer Energie und die Kosten pro MWh thermischer Nutzenergie im Hysteresebetrieb (Normalbetrieb) denen des optimierten Betriebs gegenübergestellt. Durch eine Jahressimulation konnte das theoretische Potential nachgewiesen werden. Die Auswertungen der Kosten pro MWh elektrischer Energie zeigen Kosteneinsparungen am Day-Ahead-Markt von rund 18 %. Die Kosten pro MWh thermischer Nutzenergie konnten durch die Optimierung um rund 19 % gesenkt werden. Die thermische Effizienz konnte somit um rund 1 % gesteigert werden. Der Wärmepumpenboiler wurde insgesamt zwei Wochen betrieben; eine Messreihe davon fand dabei im Normalbetrieb statt. In einer weiteren Messreihe wurde die Wärmepumpe mit der Optimierungsroutine betrieben. Die Auswertungen der Kosten pro MWh elektrischer Energie zeigen Kosteneinsparungen am Day-Ahead-Markt von circa 23 %. Ebenso konnten die Kosten pro MWh thermischer Nutzenergie um 19 % gesenkt werden. Gleichzeitig sank die thermische Effizienz um 6 %.
Gas hydrates are usually synthesized by bringing together a pressurized gas and liquid or solid water. In both cases, the transport of gas or water to the hydrate growth site is hindered once an initial film of hydrate has grown at the water–gas interface. A seemingly forgotten gas-phase technique overcomes this problem by slowly depositing water vapor on a cold surface in the presence of the pressurized guest gas. Despite being used for the synthesis of low-formation-pressure hydrates, it has not yet been tested for hydrates of CO 2 and CH 4 . Moreover, the potential of the technique for the study of hydrate decomposition has not been recognized yet. We employ two advanced implementations of the condensation technique to form hydrates of CO 2 and CH 4 and demonstrate the applicability of the process for the study of hydrate decomposition and the phenomenon of self-preservation. Our results show that CO 2 and CH 4 hydrate samples deposited on graphite at 261–265 K are almost pure hydrates with an ice fraction of less than 8%. Rapid depressurization experiments with thin deposits (approx. 330 mm thickness) of CO 2 hydrate on an aluminum surface at 265 K yield identical dissociation curves when the deposition is done at identical pressure. However, hydrates deposited at 1 MPa almost completely withstand decomposition after rapid depressurization to 0.1 MPa, while samples deposited at 2 MPa decompose 7 times faster. Therefore, this synthesis technique is not only applicable for the study of hydrate decomposition but can also be used for the controlled deposition of a super-preserved hydrate.
Greater specific energy densities in lithium-ion batteries can be achieved by using three-dimensional (3D) porous current collectors, which allow for greater areal mass loadings of the electroactive material. In this paper, we present the use of embroidered current collectors for the preparation of thick, pouch-type Li-ion batteries. Experiments were performed on LiFePO 4 (LFP) water-based slurries using styrene-butadiene rubber (SBR) as binder and sodium carboxymethyl cellulose (CMC) as thickener, and formulations of different rheological characteristics were investigated. The electrochemical performance (cyclic voltammetry, rate capability) and morphological characteristics of the LFP half-pouch cells (X-ray micro computed tomography and scanning electron microscopy) were compared between the formulations. An optimum electrode formulation was identified, and a mechanism is proposed to explain differences between the formulations. With the optimum electrode formulation, 350 µm casted electrodes with high mechanical stability were achieved. Electrodes exhibited 4–6 times greater areal mass loadings (4–6 mAh cm −2 ) and 50% greater electroactive material weight than with foils. In tests of half- and full-pouch embroidered cells, a 50% capacity utilization at 1C-rate and 11% at 2C-rate were observed, with a full recovery at C/5-rate. The cycling stability was also maintained over 55 cycles.
Quasilineare Tauchankerspule
(2020)
BUDO
(2020)
Budo als Oberbegriff für die traditionellen Kampfkünste, eigentlich namentlich Japans, aber hier im weiteren Sinne alle Kampf- und Bewegungskünste Asiens, die sich als Weg und nicht Sport begreifen, ist in den letzten Jahren vermehrt Gegenstand der öffentlichen Diskussion. Jüngere Veröffentlichungen zum Thema nehmen das historisch, philosophisch, psychologisch und pädagogisch Besondere und sich vom modernen Kampfsport gänzlich Unterscheidende in den Blick, ohne dass allerdings weiterhin begrifflich und inhaltlich falsche Vorstellungen durch die absurde Vereinnahmung der allein dem Budo zugeschrieben Wesenszüge und Wirkweisen in sog. "Budo-Sport"-Verbänden immer mehr verbreiten. Gerade so, als könne man dem modernen Kampfsport durch den Zusatz "Budo" (der suggerieren soll, man beziehe sich auf dessen Wesentliche, "Geistige") etwa einen ehrwürdig-traditionellen Charakter verleihen und den Wettkampfsport bereichern, gar ethisch aufwerten.
Insofern bedarf es immer noch oder immer mehr der Aufklärung darüber, was denn das eigentliche Wesen und Wirken von Budo überhaupt ausmacht, um dem Ganzen gerecht zu werden. Dabei soll sich dieses Buch nun weniger auf die historische, seit der Edo-Periode (1600-1868) vor allem vom Zen-Buddhismus (neben Konfuzianismus und Taoismus sowie Shaolin) geprägte Entwicklung von Budo aus den alten Kriegskünsten (Bugei und Bujutsu) eingehen, als auf das nunmehr auch heute noch Wesentliche und "Spezielle".
Budo als spirituelle wie praktisch-philosophische Weg-Lehre und dadurch Kampf-"Kunst" kann, recht verstanden, ein einzigartiger Schatz in der Theorie und Praxis des Studiums von "Kampf" und "Kämpfen-Können" sowie des Selbst sein, und am Ende auch des eigenen Lebens. Budo wirkt!
Es ist ein auf Bewegung, Begegnung und Besinnung angelegtes bewährtes ganzheitliches Instrument der Selbsterziehung, Charakterschulung und Persönlichkeitsentwicklung und als originärer Weg ("Do") zum "Friedvollen Krieger" eine konkrete Anleitung zu körperlicher, seelischer, geistiger, d.h. psycho-physischer wie psycho-emotionaler Selbstbeherrschung, die auf der Grundlage von stetig geübter Achtsamkeit und Wertschätzung in der Meisterschaft zu Einsicht und Gewaltverzicht führt. In diesem Buch wird das Thema Budo, sein Wesen und Wirken, aus Erfahrung und wissenschaftlicher Erkenntnis heraus analysiert, um ein ebenso weitergehendes wie tieferes Verständnis von der Sache zu fördern.
Die Autoren (Vorstellung im entsprechenden Kapitel hinten), allesamt!
Daten werden heute oft auch als das «neue Gold» bezeichnet. Denn die letzten Jahre haben gezeigt, dass Daten die Grundlage erstaunlicher unter- nehmerischer Erfolgsgeschichten sein können. Dabei ist die Arbeit mit Daten nicht grundlegend neu. Vielmehr geht es heute im Vergleich zu früher um nahezu unendlich grossen Mengen an Daten, die im Rahmen nahezu aller denkbaren Prozesse oder Schnittstellen gesammelt, gespeichert und ausgewertet werden können. Unter anderem beinhaltet dies Maschinendaten, unternehmens- interne Prozesse oder Daten über Kunden und den Markt, welche die Grundlage für lernende Systeme (Künstliche Intelligenz) bilden. Wir können heute davon ausgehen, dass künftig nicht mehr die technische Machbarkeit, sondern die mensch- liche Vorstellungskraft die Grenzen des Möglichen definiert.
Bekannt sind vor allem etliche Erfolgsgeschichten von Grossunternehmen, die ihr Geschäft auf Daten aufbauen. Etablierte KMU sind hingegen noch zögerlicher, mit Daten zu arbeiten und diese wertschöpfend einzusetzen. Diese Broschüre geht auf die besondere Situation von KMU im Umgang mit Daten und Data Science ein. Denn auch für KMU kann es lohnend oder sogar zwingend notwendig sein, sich mit dem Thema «Data Science» zu beschäftigen. Daten und Data Science bieten grosse
Chancen, sie können aber auch zu einer Bedrohung im Wettbewerb werden. Und, zu lange warten sollten KMU nicht, die Zeit drängt. Denn Geschwindigkeit ist einer der zentralen Wettbewerbsfaktoren im digitalen Zeitalter. Das IBH-Lab KMUdigital unter- stützt KMU dabei, den herausfordernden Weg in eine digitale Zukunft schneller und einfacher zu gehen.
Diese Broschüre geht daher insbesondere auf die Rolle von Daten und Data Science für KMU in der Bodenseeregion ein. Sie stellt eine Zusammen- fassung ausgewählter Erkenntnisse und Handlungs- empfehlungen dar, die wir in einem zweijährigen Forschungsprojekt gemeinsam mit 16 Unternehmen aus der Bodenseeregion gewinnen konnten. Die Erkenntnisse sollen KMU bei der Nutzung von Daten anhand von Data Science unterstützen. Dabei ist es kein Ziel, dass KMU zu einem «kleinen Google» werden. Vielmehr braucht es KMU- spezifische Lösungen und Überlegungen, wie mit Daten sinnvoll, zielorientiert und ressourcen- schonend umgegangen werden kann. Wie kann das aussehen? Welche Chancen, Herausforderungen und Lösungen bieten sich KMU vor dem Hinter- grund ihrer besonderen Situation? Was muss dazu im Unternehmen verändert werden? Welche Unterschiede bestehen im Vergleich zu Gross- unternehmen auf diesem Weg?
Diese und weitere Fragen stehen im Mittelpunkt des vorliegenden Projektberichts zum Einzelprojekt «Data Science für KMU leicht gemacht» oder kurz «Data Science 4 KMU» bzw. «Data4KMU», welches unter dem Dach des IBH-Labs KMUdigital in den Jahren 2018 bis 2019 durchgeführt wurde. Dazu werden Daten und Data Science aus mehreren Perspektiven betrachtet, die nicht unabhängig voneinander sind: Strategie und Geschäftsmodell, Services und Prozesse, Leadership, HRM und
Organisation, Organisationskultur und Ganzheitichkeit, sowie Technologie. Diese Perspektiven greifen wir in den nachfolgenden Kapiteln auf.
Die vorliegende Broschüre wäre ohne die wertvolle Unterstützung der Praxispartner des Projektes, des Managements des IBH-Labs KMUdigital sowie ohne die finanzielle Projektförderung durch die Inter- nationale Bodenseehochschule (IBH) und Interreg nicht möglich gewesen. Ihnen allen gilt unser ganz besonderer Dank!
A novel calorimetric technique for the analysis of gas-releasing endothermic dissociation reactions
(2020)
Shaolin Wu Fo Dao – die Synthese japanischer und chinesischer Kampfkunst-Lehre auf der Grundlage zen-buddhistischer Theorie und Praxis ist eine neu geschaffene Disziplin. In dieser Fusion verbinden sich wesentliche Elemente aus Budo und Shaolin (-Wudao), deren traditionellen Körper-Geist-Übungen von Kampftechnik (Bu/Wu) und Meditation (Zen/Chan) als originäre Weg- und Heilslehre (Do/Dao) seit jeher der Persönlichkeits- und spirituellen Entwicklung des Ausübenden dienten.
Hier nun, in der Überwindung alter Grenzen zwischen japanischer und chinesischer Kampfkunstsysteme („hart“ und „weich“), wurde hier nun erstmaligen ein zusammengewachsenes Kampfkunstsystem kreiert, um die beidseits positiven Wirkungen auf den Menschen zu bündeln und – und das ist das Besondere – sie in den Dienst buddhistischer (Butsu, jap.: Buddha / chin. Fo) Psychologie und Psychotherapie zu stellen.
Die Verbindung von Budo mit Shaolin als eigenständiges praktisches Lehrkonzept, allein schon eine „revolutionäre Innovation“, erfährt durch ihren Einsatz als spezielle Methode einer Heilkunst zusätzlich Pioniercharakter in der Behandlung von Leid. Gemeint sind sowohl Ansätze aus der Budopädagogik und speziellen Budotherapie zur Heilung, Linderung oder Prävention von physischen, psychosomatischen und psychischen Krisen, Störungen, Krankheiten, Behinderungen und Leiden, als auch im Sinne des philosophischen und wissenschaftlichen Buddhismus, „das Leid in der Welt zu mindern“, zum Wohle des Menschen, für sein Glück und Frieden zu arbeiten.
Die EU-Ziele umfassen die Steigerung des Anteils an erneuerbaren Energien an der Energieerzeugung um 32 % bis 2030. Doch erneuerbare Energien bringen neben den Vorteilen für den Umweltschutz auch Probleme mit sich. Ihre Schwankungen und Unkontrollierbarkeit stellen große Herausforderungen für das Stromnetz dar. Um die Netz- und damit die Versorgungssicherheit weiterhin gewährleisten zu können, braucht es Lösungen, die weder das Stromnetz, die Verbraucher noch die Energieversorger benachteiligen. Eine Möglichkeit wäre es, zusätzliche Kraftwerke und Infrastruktur (Redundanzen) aufzubauen, welche potenzielle Schwankungen ausgleichen können. Dieser Lösungsansatz gilt als traditioneller Weg, der hohe Kosten und negative Umweltauswirkungen mit sich bringt. Demand Side Management hat das Potenzial, effiziente Lösungen diesbezüglich anzubieten. Welche Vorteile der Einsatz von DSM auf Ebene der Haushaltsverbraucher für die Energieversorger in Bezug auf den Abruf von Ausgleichsenergie bringt, wird in dieser Arbeit behandelt. Dafür wurde ein agentenbasiertes Modell entwickelt, welches darauf abzielt, die Abweichung zwischen dem von dem Energieversorger prognostizierten Verbrauch und dem realen Verbrauch seiner Haushaltskunden zu verringern. Jeder Haushalt in dem vorgestellten Modell ist mit einer Flexibilität in Form eines Batteriespeichers ausgestattet. Die Speicherbewirtschaftung wird basierend auf einem Signal, welches der Energieversorger übermittelt, automatisch vom Haushalt für jeden Tag im Betrachtungszeitraum optimiert. Jede Abweichung zwischen der vom Energieversorger erstellten Prognose und der tatsächlich bezogenen Strommenge stellt dabei einen Bezug von Ausgleichsenergie dar. Untersucht werden die Auswirkungen der Anzahl an Haushalten sowie ein unterschiedlicher Wissensstand auf die Prognose. Weiters werden zwei unterschiedliche Arten von Demand Side Management analysiert. Einmal die Einflussnahme auf die Last der Haushalte durch ein Preissignal, einmal durch das Vorgeben eines Lastgangs. Um die Effektivität der beiden Varianten bestimmen zu können, wird auch die Menge an Ausgleichsenergie erhoben, welche ohne das Vorhandensein eines Batteriespeichers (also ohne Steuerung) anfallen würde. Das Modell wurde entwickelt, um einen Trend aufzuzeigen und keine spezifische Einsparungsmenge zu ermitteln, da dies von der jeweiligen Situation des Energieversorgers abhängt. Die Erstellung der unterschiedlichen Wissensstände basiert auf den österreichischen rechtlichen Vorgaben bezüglich der Datenübertragung bei intelligenten Messgeräten. Dabei ist einmal der Jahresverbrauch, einmal der Tagesverbrauch und einmal die stündlichen Verbrauchswerte bekannt. Das Preissignal ist negativ korreliert zu den am Day-Ahead-Markt gehandelten Mengen und das Lastsignal basiert auf einer der Prognosen des Energieversorgers, je nach Variante, die untersucht wird. Es zeigte sich, dass ein besserer Wissensstand nur teilweise eine Verbesserung der Prognose erzielte. Wobei die unterschiedlichen Wissensstände auf den realen Werten der nicht verwendeten Haushalte aus dem gleichen Datensatz aufbauen und so beispielsweise Wettereinflüsse in der Prognose schon bekannt waren, was die Prognose basierend auf Jahreswerten sehr genau machte. Der Aggregationseffekt von mehreren Haushalten beeinflusst die Prognose positiv. Auf einzelner Haushaltsebene schneiden die Vorhersagen deutlich schlechter ab als bei Prognosen des Gesamtverbrauchs aller Haushalte. Die Optimierung basierend auf dem Lastsignal generiert eine geringere Menge an Ausgleichsenergie als das Preissignal. Das liegt unter anderem daran, dass die Prognose nur die Verbräuche der Haushaltskunden berücksichtigt und nicht die Mengen, die am Markt gehandelt werden. In den untersuchten Varianten stellte sich heraus, dass am wenigsten Ausgleichsenergie über alle Haushalte erzeugt wird, wenn kein Demand Side Management betrieben wird, also keine Batteriespeicher vorhanden sind und die Prognose des Energieversorgers auf Stundenwerten basiert. Auf einzelner Haushaltsebene fällt bei der Optimierung mittels Lastsignal am wenigsten Ausgleichsenergie an.
ÖKOPROFIT ist ein Kooperationsprojekt zwischen den örtlichen Gemeindenund der lokalenWirtschaft.Die Teilnahme ist für die Betriebe freiwillig. Ziel ist die Betriebskostensenkung bei gleichzeitiger Schonung der Ressourcen. In Vorarlberg sind derzeit circa170 Betriebe zertifiziert. Im Rahmen der Rezertifizierung, die jedes Jahr stattfindet, wird von den Betrieben ein Umweltbericht erstellt. Die Berichte werden derzeit in Word verfasst, in eine Cloud geladen und dort von den Auditoren geprüft. Dies ist jedoch nicht mehr zeitgemäß. Im Rahmen des CESBA-AlpsInterreg Alpine Projektes (2016-2019) wurde ein Tool entwickelt, mit dem Ziel Nachhaltigkeit und Energieeffizienz im Alpenraum zu verbessern. In dieser Arbeit wird nun geprüft, inwiefern das bestehende CESBA-Alps-Tool in Wert gesetzt und somit in den Rezertifizierungsprozess von ÖKOPROFIT integriert werden kann. Das Tool wird zunächst so eingerichtet, dass die Betriebe mit ihren dazugehörigenIndikatoren sowie passende Indikatoren-Sets angelegt werden können. Für den Test werden historische Daten bis zum Jahr 2013von zwei Pilot-Clustern (Landeskrankenhäuser und Landesregierungsgebäude) mit unterschiedlichen Indikatoren-Sets eingepflegt. Es wird untersucht, inwiefern die Auswertungen und Exporte für den Rezertifizierungsprozess bereits tauglich sind. Jegliche Auffälligkeiten, Fehler oder Verbesserungsvorschläge werden gesammelt. Es wird klar, dass die Export-Dateien verschlankt und optimiert werden müssen, damit sie ohne Mehraufwand verwertet werdenkönnen. Die wichtigste Handlungsempfehlung ist die automatisierte Berichtlegungsfunktion. Es sollte ein Texteditor in das Tool eingearbeitet werden, in den Unternehmen einzelne Textbausteine einpflegen können, sodass mithilfe des Tools nicht nur das Kennzahlenkapitel des Umweltberichts, sondern alle Kapitel standardisiert erarbeitet werden können. Nur so kann sichergestellt werden, dass das Tool für die Betriebe eine Arbeitserleichterung und somit Zeitersparnis generiert. In einem weiteren Arbeitspaketwurden ähnliche Online-Tools anhand von im Vorhinein ausgewählten und priorisierten Kriterien, die ein optimales Tool erfüllen sollte, mithilfe einer gewichteten Entscheidungsmatrix semiquantitativ verglichen. Hierbei schnitt das in dieser Arbeit getestete Tool selbst ohne die Verbesserungen am besten ab. Es stellt sich heraus, dass es bereits die Hälfte der ausgewählten Kriterien in einer sehr guten Weise erfüllt. Die Kriterien wurden von der ÖKOPROFIT-Programmleitung definiert. Werden die Handlungsempfehlungen in der Zukunft noch umgesetzt, könnte mit dem Tool tatsächlich eine Verbesserung des derzeitigen ÖKOPROFIT-Rezertifizierungsprozesses erwirkt werden.
Das Ziel dieser Masterarbeit war die Untersuchung der Einflussgrößen Wassertemperatur, Füllstand, Gasleerrohrgeschwindigkeit und Blasengröße auf die Befeuchtung von Luft in einer mit Salzwasser befüllten Blasensäule. Dazu wurde eine umfangreiche Versuchsreihe durchgeführt, um die Auswirkungen zu untersuchen. Großer Wert wurde dabei auf die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse gelegt. Es wurde eine große Anzahl Datensätze während den Versuchszeiten geloggt und analysiert. Die Auswertung hat ergeben, dass die Wassertemperatur ein wesentlicher Einflussfaktor auf die Befeuchtung von Luft ist. Die Wassertemperatur zeigt gemäß des Antoine-Gesetzes exponentielle Auswirkungen auf die Kondensatproduktion auf. Hohe Füllstände in der Blasensäule wiesen im Vergleich zu niedrigeren Füllständen eine erhöhte Kondensatproduktion auf. Eine Steigerung der Gasleerrohrgeschwindigkeit in den Versuchen führte zu einer Zu-nahme der produzierten Kondensatströme. Die in dieser Arbeit untersuchten Spargerplatten der Variation des Lochdurchmessers konnten keine klaren Erkenntnisse auf die Befeuchtung von Luft liefern. Insgesamt sind die Forschungen an der Versuchsanlage noch nicht abgeschlossen und weitere Erkenntnisse zu dieser Thematik sollen in Zukunft gewonnen werden.
auf die Befeuchtung von Luft ist. Die Wassertemperatur zeigt gemäß des Antoine-Gesetzes
exponentielle Auswirkungen auf die Kondensatproduktion auf.
Hohe Füllstände in der Blasensäule wiesen im Vergleich zu niedrigeren Füllständen eine
erhöhte Kondensatproduktion auf.
Eine Steigerung der Gasleerrohrgeschwindigkeit in den Versuchen führte zu einer Zu-
nahme der produzierten Kondensatströme.
Die in dieser Arbeit untersuchten Spargerplatten der Variation des Lochdurchmessers
konnten keine klaren Erkenntnisse auf die Befeuchtung von Luft liefern.
Insgesamt sind die Forschungen an der Versuchsanlage noch nicht abgeschlossen und
weitere Erkenntnisse zu dieser Thematik sollen in Zukunft gewonnen werden.
Die Entwicklungen im Bereich der Algorithmen, Machine Learning und Künstlicher Intelligenz sind rasant und halten Einzug in immer mehr Bereichen des alltäglichen Lebens, insbesondere in den Unternehmen. Aus diesem Grund wird in dieser Arbeit der Frage nachgegangen, inwiefern dieser Trend Auswirkungen auf die benötigten Management-Kompetenzen hat. Zur Beantwortung dieser Frage wird zuerst die klassische Management-Lehre mit ihren zentralen Begrifflichkeiten und bestehenden Kompetenzmodellen beleuchtet und basierend auf diesen Erkenntnissen ein Analyse-Hilfsmodell entwickelt. Im Anschluss werden die wichtigsten Grundlagen zum Themenkomplex Algorithmus, Machine Learning und Künstliche Intelligenz behandelt und auf dieser Basis benötigte Management-Kompetenzen abgeleitet. Zusätzlich werden aktuelle Studien großer Beratungsunternehmen und Fachartikel analysiert und ebenfalls Kompetenzen für den Einsatz von Machine Learning und Künstlicher Intelligenz identifiziert. Schliesslich wird eine Gap-Analyse durchgeführt mit dem Resultat, dass keine grundsätzlich neuen Kompetenzen notwendig sind, diese jedoch teils erweitert werden müssen und sich deren Wichtigkeit verschiebt.
Die Suche nach geeigneten Maßnahmen im Kampf gegen den Pflegefachkräftemangel geht lange Zeit zurück. Immer mehr schnelle und nicht abgestimmte Lösungen kommen dabei auf. Um wirksam die Personallücke schließen zu können, muss an den Problemursachen angeknüpft werden.
In dieser Masterthesis wird der Personalmangel aus einer neuartigen Perspektive betrachtet. Mit Hilfe des Prozessfokus werden die existierenden Ideen mit folgender Fragestellung näher begutachtet: „Inwieweit spielt Business Process Management (BPM) eine Rolle bei den bisherigen Ideen? Kann BPM einen Beitrag zur Arbeitsentlastung der Pflegekräfte und damit zur Linderung des Personalmangels leisten?“
Um diese Frage beantworten zu können, ist eine zweiteilige Methodik erforderlich. Die Literaturrecherche wird mit dem Wissen aus einer Prozessbegehung ergänzt. Da die Kombination verschiedener Methoden ein Basisfachwissen voraussetzt, ist die Zielgruppe durch dieses Faktum definiert.
Am Ende kann die Digitalisierung in Verbindung mit organisatorischen Umstrukturierungen als geeigneter BPM-Lösungsansatz betitelt werden. Dieser knüpft an den Basisanforderungen an, um auf lange Sicht den Pflegemangel beherrschbar machen zu können.
In einer Zeit, in der Daten eine immer größere Rolle spielen, nehmen Schlagwörter wie Big Data, Data Analytics oder Data Mining auch in Organisationen eine große Rolle ein. Daten werden zum neuen digitalen Öl, das durch alle Systeme der Unternehmen und externe Quellen fließt. Richtig eingesetzt, unterstützen sie bei der Strategiefindung, bei der Umsetzung neuer Geschäftsmodelle, beim Gestalten neuer Abläufe und Prozesse und insbesondere bei der Entscheidungsfindung.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Themen Daten und Unternehmenssystemen. Von diesen Themen ausgehend wird versucht, eine Brücke zu den Themenfeldern Prozessmanagement und Prozessinnovation zu schlagen. Die Arbeit soll aufzeigen, welche strategischen und operativen Ansätze die Nutzung von Daten als Treiber für Prozessinnovation zulassen. Aufbauend auf einer theoretischen Einordnung der vier skizzierten Gebiete, bildet ein empirischer Teil das Herzstück dieser Arbeit. In diesem Teil werden Aussagen von ExpertInnen darüber zusammengetragen, welche Ansätze zur datengetriebenen Prozessinnovation sie in ihren jeweiligen Unternehmen anwenden. Diese Aufarbeitung ist gegliedert in die drei Ebenen Rahmenbedingungen, Faktoren und Ansätze. Abgeschlossen wird diese Arbeit durch konkrete Handlungsempfehlungen für Unternehmen.
Einkauf 4.0
(2020)
Traditionelle Einkaufsprozesse haben viele Fehlerquellen und ungenütztes Potential. Viele Konzepte, die meist im Zusammenhang mit Digitalisierung und Industrie 4.0 stehen, versprechen Optimierungen. Diese Vielfalt führt jedoch in der Praxis zu Unklarheiten, da fraglich ist, was tatsächlich hinter den Konzepten steckt. Insbesondere der sogenannte „Einkauf 4.0“, der mehr als eine Digitalisierung der Beschaffungsprozesse verspricht, wirft viele Fragen auf.
Das Ziel der vorliegenden Forschungsarbeit ist es festzulegen, welche Merkmale dem „Einkauf 4.0“ zugeschrieben werden können und ob sich diese in Praxis wiederfinden. Dazu werden folgende Forschungsfragen gestellt:
1. Welche Merkmale können eindeutig dem Begriff „Einkauf 4.0“ zugeordnet werden, um eine aktuell gültige Umfangsdefinition zu erstellen?
2. Werden die gefundenen Merkmale des Einkauf 4.0 in der Praxis als relevant erachtet und umgesetzt? Falls ja, welche?
Um die erste Forschungsfrage zu beantworten wurden eine qualitative und eine quantitative Inhaltsanalyse durchgeführt. Die Merkmale des Begriff Einkauf 4.0 konnten dadurch eindeutig festlegt und abgrenzt werden. Die zweite Forschungsfrage wurde beantwortet in dem ein Vergleich der gefundenen Merkmale mit der Studie „BME-Barometer Elektronische Beschaffung 2020“ des BME e. V. erfolgte.
Die Auswertung der Inhaltsanalysen zeigt, dass sich Merkmale für den Einkauf 4.0 finden lassen, diese jedoch kritisch zu hinterfragen sind. Der Vergleich der Merkmale mit der Studie des BME e.V., ergibt, dass einige Merkmale in der Praxis wiederzufinden sind; Sie sind jedoch von unterschiedlicher Relevanz. Weiterführende Forschung ausgehend von der hier formulierten Definition würden tiefere Einblicke in das Konzept des Einkauf 4.0 ermöglichen.
Predictive maintenance
(2020)
Das Ziel dieser Arbeit ist es aufzuzeigen, wie Predictive Maintenance in Vorarlberger Unternehmen verbreitet ist und wie sich dies mit dem aktuellen Stand der Forschung deckt. Dazu werden die folgenden Forschungsfragen gestellt: Wie ist der aktuelle Stand der Forschung auf dem Gebiet Predictive Maintenance? Wie deckt sich der Stand der Forschung im Bereich Predictive Maintenance mit der Verbreitung in Vorarlberger Unternehmen? Um die erste Forschungsfrage zu beantworten, wurde eine Literaturrecherche und -analyse durchgeführt. Um die zweite Forschungsfrage zu beantworten, wurden zwölf Interviews mit Vorarlberger Unternehmen durchgeführt. Die Ergebnisse der qualitativen Forschung wurden mit den Erkenntnissen aus der Literatur verglichen. Predictive Maintenance wird in Vorarlberger Unternehmen noch nicht oft angewendet. Die qualitative Forschung hat gezeigt, dass vor allem Engineering-Unternehmen ein Interesse am Einsatz von Predictive Maintenance habe, da sie damit ihre Produkte verbessern und Wartungskosten senken können. Produktionsunternehmen haben ein weniger starkes Interesse an der Umsetzung von Predictive Maintenance.
Digitale Transformation ist heutzutage eine Pflichtaufgabe. Die Literatur zu dem Themengebiet bietet sehr viel Auswahl. Trotzdem fehlt es immer noch an einem gängigen Konzept, welches bei der digitalen Transformation unterstützten soll.
Dementsprechend beschäftigt sich die vorliegende Masterarbeit mit der Fragestellung, ob es sich beim Enterprise Architecture Management (EAM, auf Deu. Unternehmensarchitektur) um so ein gängiges Konzept handeln könnte.
Um dies zu beantworten und eine gewisse Übersicht in den Stand der aktuellen Forschung zu bringen, wurde eine Literaturrecherche durchgeführt. Diese beinhaltet neben den theoretischen Hintergründen zur digitalen Transformation und EAM auch noch ein Ausarbeiten der digitalen Anforderungen an das EAM.
Ein EA-Framework wird als Referenzmodell ausgewählt und anhand der neuen Anforderungen einer kritischen Betrachtung unterzogen. Die Arbeit soll zum einen Erkenntnisse darüber liefern ob es ich sich bei dem gewählten Framework um ein mögliches Werkzeug handelt, welches bei der digitalen Transformation einen Mehrwert liefert. Zum anderen soll sie zeigen ob mit EAM die Lücke zum fehlenden Konzept geschlossen werden kann.
Production and tribological characterization of tailored laser-induced surface 3D microtextures
(2019)
Verbraucherseitige Laststeuerung (Demand Side Management – DSM) wird als ein möglicher Ansatz betrachtet, um die Auswirkungen des Ausbaus von fluktuierenden Erneuerbaren im Stromnetz auszugleichen. Sollen viele verteilte Energiesysteme damit angesprochen werden, stellen zentralistische Ansätze dabei hohe Anforderungen an die Kommunikationsinfrastruktur. Als Alternative wird vielfach eine autonome Laststeuerung (ADSM) mit anreizbasierter Optimierung direkt auf dem Verbrauchergerät betrachtet. Dabei kann die Anreizfunktion mittels unidirektionaler Kommunikation übertragen werden.
Am Forschungszentrum Energie der Fachhochschule Vorarlberg wurden in den letzten Jahren Algorithmen und Prototypen für den Einsatz von ADSM auf verschiedensten verteilten Energiespeichern im elektrischen Stromnetz entwickelt. Dabei werden sowohl thermische Energiespeicher (z. B. Haushalts-Warmwasserspeicher) als auch elektrochemische Speicher (z. B. Batteriespeichersysteme oder Elektroautos) betrachtet. Außerdem werden die Auswirkungen solcher Systeme auf das elektrische Verteilnetz untersucht. Dieser Artikel gibt einen Überblick über die entwickelten Methoden und Ergebnisse aus diesem Forschungsfeld mit dem Ziel, ein weitreichendes Verständnis für die Chancen und Grenzen des ADSM zu schaffen.
Adult muscle carnitine palmitoyltransferase (CPT) II deficiency is a rare autosomal recessive disorder of long-chain fatty acid metabolism. It is typically associated with recurrent episodes of exercise-induced rhabdomyolysis and myoglobinuria, in most cases caused by a c.338C > T mutation in the CPT2 gene. Here we present the pedigree of one of the largest family studies of CPT II deficiency caused by the c.338C > T mutation, documented so far. The pedigree comprises 24 blood relatives
of the index patient, a 32 year old female with genetically proven CPT II deficiency. In total, the mutation was detected in 20 family members, among them five homozygotes and 15 heterozygotes. Among all homozygotes, first symptoms of CPT II deficiency occurred during childhood. Additionally, two already deceased relatives of the index patient were carriers of at least one copy of the genetic variant, revealing a remarkably high prevalence of the c.338C > T mutation within the tested family. Beside the index patient, only one individual had been diagnosed with CPT II deficiency prior to this study and three cases of CPT II deficiency were newly detected by this family study, pointing
to a general underdiagnosis of the disease. Therefore, this study emphasizes the need to raise awareness of CPT II deficiency for correct diagnosis and accurate management of the disease.
Abstract: ams AG is a leading provider of sensing solutions developing semiconductor sensors in a wide variety of fields, with optical sensing as one of the key competences. Since integrated photonics is a promising technology for new sensor systems, ams AG has been developing processes for fully integrated CMOS-compatible photonic components based on Si3N4. This talk will provide an overview on the processing of basic photonic building blocks and their optical properties and performance. We will also give examples for applications in the fields of optical coherence tomography and opto-chemical gas sensing. In the 1980s photonics started its way for common use in telecommunication technology, using optical fiber technologies. In recent years, also a variety of photonic sensors has been proposed and developed. One of the major drawbacks of most of these photonic devices has been the lack of integration into existing (semiconductor) production processes, so far. This integration is feasible using SiN material systems to process monolithically integrated CMOS-compatible photonic sensors in the visible and near-infrared spectrum. We will present the basic processing steps for the SiN photonic technology, the development of some critical processing steps such as SiN deposition and SiN etching as well as several photonic components (waveguides, splitters, etc.) with their optical properties. One of the applications presented relates to optical coherence tomography (OCT), a fast growing imaging technique in ophthalmology. Drawbacks of existing OCT systems are their high costs as well as their bulkiness, which prevents a wider spread use of OCT systems.
One way to overcome both cost and size issues is to integrate optical and electrical components on a single chip.
Part of this work was carried out in the framework of the projects COHESION (funded by the Austrian Research Promotion Agency (FFG), no. 848588), OCTCHIP (funded by the EU’ Horizon 2020 research and innovation programme, no. 688173), and COLODOR (M-ERA.NET transnational Call 2015, funded by the Austrian Research Promotion Agency (FFG), no.854066, and the Bundesministerium für Bildung und Forschung, Germany).
Progress in integrated photonics enables development of integrated photonics circuits with new unique properties, circuits of the future, and overcomes current limits in information and communication technologies. The packaging of photonic integrated circuits is necessary for taking them out of research laboratories into real implementation in the information and communication technology applications.
Telecom optical fibers are still being the best transmission medium of digital data and analogue signals for long distance applications. The effective coupling of optical radiation between telecom optical fiber with ten microns core dimension and photonic integrated circuits optical waveguides with submicron dimensions are necessary. To address these challenges, we present our concept of photonics integrated circuit packaging with radio frequency, direct current and fiber array ports with automated active alignment system.
Was ist zu tun?
(2019)
Lead–magnesium niobate lead titanate (PMN-PT) has been proven as an excellent material for sensing and actuating applications. The fabrication of advanced ultra-small PMN-PT-based devices relies on the availability of sophisticated procedures for the micro-machining of PMN-PT thin films or bulk substrates. Approaches reported up to date include chemical etching, excimer laser ablation, and ion milling. To ensure an excellent device performance, a key mandatory feature for a micro-machining process is to preserve as far as possible the crystalline quality of the substrates; in other words, the fabrication method must induce a low density of cracks and other kind of defects. In this work, we demonstrate a relatively fast procedure for the fabrication of high-quality PMN-PT micro-machined actuators employing green femtosecond laser pulses. The fabricated devices feature the absence of extended cracks and well-defined edges with relatively low roughness, which is advantageous for the further integration of nanomaterials onto the piezoelectric actuators.
During two studies the influence of technologies on sleep were analyzed. The first one is about the effect of light on the circadian rhythm and as a consequence on sleep quality of persons in a vegetative state. The second one, which is still running, surveys the influence of several technologies on the sleep of elderly people living in a nursing home.
Analysis of the (μ/μI,λ)-CSA-ES with repair by projection applied to a conically constrained problem
(2019)
A multi-recombinative active matrix adaptation evolution strategy for constrained optimization
(2019)
Varying mindsets in Design Thinking. Why they change during the process and how to nudge them
(2019)
Optical splitters are passive optical components, which have found applications in a wide range of telecom, sensing, medical and many other scientific areas.
Low-index contrast optical splitters (Silica-on-Silicon (SoS) based waveguide devices) feature many advantages such as low fiber coupling losses and low propagation losses. They are considered an attractive DWDM solution in the telecommunication for all optical signal processing in optical communication systems. Nowadays the steadily increasing data volume in communication networks is driven by a rapid proliferation of home-based and business computers, storage capacities, processing capabilities and the extensive availability of Internet. The challenge is to transfer high data volumes in short periods of time over high distances as lossless as possible. The task of the optical splitters in Fiber-to-the-x (FTTx) network is to split one optical signal in many identical signals bringing for example the same TV signal in different households. Of course, the more buildings can be served by one optical splitter the lower are the installation costs.
High-index contrast optical splitters (such as silicon, silicon nitride or polymer based waveguide devices) feature much smaller waveguide size compared to low index contrast splitters. Such compact devices can easily be implemented on-chip and have already been used in the development of optical sensors, devices for DNA diagnostics and for infrared spectroscopy.
We will present the latest achievements in the design of two mostly used optical splitters (MMI and Y-branch) and discuss their advantages and disadvantages. Finally, some applications of the splitters developed in the frame of various projects will be presented.
This work was carried out in the framework of the project PHOCOP (no. SK-AT-2017-0013) and NAMOPRISIN (no. SK-AT-2017-0005) from the Slovak research and development agency of the Ministry of Education, Science, Research and Sport of the Slovak Republic and SK 16/2018 and 15/2018 from OeAD-GmbH.
Transparent laser-structured glasses with superhydrophilic properties for anti-fogging applications
(2019)
Ultrashort pulse laser structuring enables direct modification of glass surfaces to generate superhydrophilic properties for anti-fogging applications. This approach makes coatings dispensable and the generated surfaces remain thermally, mechanically, and chemically resistant. However, the laser-generated structures usually cause scattering, which decreases transmission and may disturb the vision through the modified glass in the dry state. The aim of this study was to find a laser-processing strategy to achieve superhydrophilic, anti-fogging properties on glass surfaces with maximum transmission and minimal visual perception of the generated structure. For this purpose, we used an ultrashort-pulsed laser to generate periodic patterns of rippled circles or rough holes with varying pitch. The water contact angle and transmission of the structured glasses were measured as a function of the structured area. It was found that a periodic pattern of holes, which covers less than 1% of the surface, is already sufficient to reach the superhydrophilic state (contact angle < 5°) and provides nearly the same transmission as pristine glass. Pictures of objects imaged through dry, structured glasses, which were placed close to the lens or object, showed in both cases only a minimal decrease of contrast. If this minor drawback can be accepted, this direct laser structuring approach could be an interesting alternative to coating-based techniques and leaves even room to apply additional coatings for the fabrication of multi-functional special glasses.
We present the technological verification of a size-optimized 160-channel, 50-GHz silicon nitride-based AWG-spectrometer. The spectrometer was designed for TM-polarized light with a central wavelength of 850 nm applying our proprietary “AWG-Parameters” tool. For the simulations of AWG layout, the WDM PHASAR photonics tool from Optiwave was used. The simulated results show satisfying optical properties of the designed AWG-spectrometer. However, the high-channel count causes a large AWG size with standard design approaches. To solve this problem we designed a special taper enabling the reduction of AWG structure by about 15% while keeping the same optical properties. The AWG design was fabricated and the measured spectra not only confirm the proposed size-reduction but also the improvement of optical properties of the size-optimized AWG.
Learning together
(2019)
Investigations on mechanical stability of laser machined optical fibre tips for medical application
(2019)
Light delivery is a challenging task, when it comes to medical applications. The light is guided through optical fibers from the light source towards the treatment region. In case of interstitial light application, the light has to be decoupled from the fibre and spread to the surrounding tissue. To reach larger tissue volumes, this can be either obtained by adding a scattering volume to the tip of the fibre, or by directly modifying the optical fibre itself in order to break the total reflection within the fibre core. Such modifications can be either on the fibre surface itself or internally in the fibre core. One approach to obtain the fibre structuring could be laser induced surface roughening using an ultrafast laser source. While using volume scattering as diffusor at the fibre tip is currently the gold standard for non-thermal applications (< 0.3W/cm), the decoupling of high power laser intensities for thermal treatment options is still challenging. Structuring the fibre core itself usually is related with a loss of mechanical stability. As fibre breakage and potential loss within the human body can have serious consequences, the mechanical stability is one of the quality criterion in diffuser manufacturing. Therefore, investigations about the mechanical stability of laser manufactured optical fibre diffusers are needed.
In order to evaluate the mechanical stability, a 4-point as well as a 2-point breaking test were developed. Different fibre diffusers, based on volume or surface scattering, were manufactured using fs-laser ablation techniques and its breaking strengths were investigated.
It could be shown that for surface fibre modifications, the mechanical stability reduces with increasing defect depth. The stability significantly drops when the laser ablation was performed in the thermal energy range. Volume scattering modified fibres only showed a slight reduction in stability compared to un-machined fibres.
In conclusion, internal fibre modification seems to be the most promising method to establish optical fibre diffusers, which are capable of several watts of emission power, while preserving its mechanical strength.
Interstitial photodynamic therapy (iPDT) treats malignant brain cancer cells by irradiation with low power laser light. The light is guided into the human body by diffuse emitting fibers. This study targets the light distribution of optical diffusers within the brain tissue. It was shown, that by submerging an optical diffuser into human brain phantom, its radiation profile measured in air converges towards a Gaussian distribution with increasing phantom depth. A camera method using digital averaging filters as well as an integrating sphere setup, both, smoothing the diffuser radiation profile were applied onto the evaluated diffuser.
Czech and Slovak social work
(2019)
In contrast to fossil energy sources, the supply by renewable energy sources likewind and photovoltaics can not be controlled. Therefore, flexibilities on the demandside of the electric power grid, like electro-chemical energy storage systems, are usedincreasingly to match electric supply and demand at all times. To control those flex-ibilities, we consider two algorithms that both lead to linear programming problems.These are solved autonomously on the demand side, i.e., by household computers.In the classic approach, an energy price signal is sent by the electric utility to thehouseholds, which, in turn, optimize the cost of consumption within their constraints.Instead of an energy price signal, we claim that an appropriate power signal that istracked in L1-norm as close as possible by the household has favorable character-istics. We argue that an interior point of the household’s feasibility region is neveran optimal price-based point but can result in a L1-norm optimal point. Thus, pricesignals can not parametrize the complete feasibility region which may not lead to anoptimal allocation of consumption.We compare the price and power tracking algorithms over a year on the base ofone-day optimizations regarding different information settings and using a large dataset of daily household load profiles. The computational task constitutes an embarrassingly parallel problem. To this end, the performance of the two parallel computation frameworks DEF [1] and Ray [2] are investigated. The Ray framework is used to run the Python applications locally on several cores. With the DEF frameworkwe execute our Python routines parallelly in a cloud. All in all, the results providean understanding of when which computation framework and autonomous algorithmwill outperform the other.
In dieser Arbeit wird Supervised Learning verwendet, um die Zuverlässigkeit von Schweißverbindungen zu evaluieren.
Um die Schweißqualität zu bestimmen, wurden End of Life Tests durchgeführt. Für die statistische Auswertung und Vorhersage der zu erwartenden Lebensdauer, wurden die Daten basierend auf einer logarithmischen Normalverteilung und mit einer multivariablen linearen Regression modelliert. Um die signifikanten Einflussfaktoren zu identifizieren, wurde eine schrittweise Regression genutzt. Die Ergebnisse zeigen, dass das entwickelte Modell die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Schweißverbindung akkurat abbildet und präzise Vorhersagen liefern kann.
Zusammenfassung: Eine umfassende Literaturrecherche (Comprehensive Literature Search, CLS) bezeichnet eine umfangreiche und aufwändige Recherche mit dem Ziel, möglichst alle Studien zur Beantwortung einer zugrundeliegenden Forschungsfrage im Rahmen einer systematischen Übersichtsarbeit zu identifizieren. Konkrete Empfehlungen oder eine Definition des Begriffs CLS gibt es jedoch nicht. Der vorliegende Beitrag führt in eine Rahmung der CLS ein, stellt die damit einhergehenden Herausforderungen dar und weist auf methodische Implikationen sowie mögliche zukünftige Forschungsbereiche hin.
Verstärkt der Handel mit Agrar-Derivaten die Preisschwankungen von Agrar-Produkten? In der politischen Diskussion wird diese These oft als Grund für eine strenge Reglementierung des Handels mit Agrar-Derivaten angeführt. Hier diskutiere ich die Voraussetzungen, auf denen verschiedene Argumente für diese These beruhen. Eine zentrale Rolle dabei spielen die Begriffe von Gleichgewicht und Selbstreferenz. Diese Begriffe spielen in der Logik und der Physik eine wichtige Rolle, haben aber in der Ökonomie erstaunliche Konsequenzen.
ÖMG Conference 2019
(2019)
In engineering design, optimization methods are frequently used to improve the initial design of a product. However, the selection of an appropriate method is challenging since many
methods exist, especially for the case of simulation-based optimization. This paper proposes a systematic procedure to support this selection process. Building upon quality function deployment, end-user and design use case requirements can be systematically taken into account via a decision
matrix. The design and construction of the decision matrix are explained in detail. The proposed
procedure is validated by two engineering optimization problems arising within the design of box-type boom cranes. For each problem, the problem statement and the respectively applied optimization methods are explained in detail. The results obtained by optimization validate the use
of optimization approaches within the design process. The application of the decision matrix shows the successful incorporation of customer requirements to the algorithm selection.
Breath analysis holds great promise for real-time and non-invasive medical diagnosis. Thus, there is a considerable need for simple-in-use and portable analyzers for rapid detection of breath indicators for different diseases in their early stages. Sensor technology meets all of these demands. However, miniaturized breath analyzers require adequate breath sampling methods. In this context, we propose non-contact sampling; namely the collection of breath samples by exhalation from a distance into a miniaturized collector without bringing the mouth into direct contact with the analyzing device. To evaluate this approach different breathing maneuvers have been tested in a real-time regime on a cohort of 23 volunteers using proton transfer reaction mass spectrometry. The breathing maneuvers embraced distinct depths of respiration, exhalation manners, size of the mouth opening and different sampling distances. Two inhalation modes (normal, relaxed breathing and deep breathing) and two exhalation manners (via smaller and wider lips opening) forming four sampling scenarios were selected. A sampling distance of approximately 2 cm was found to be a reasonable trade-off between sample dilution and requirement of no physical contact of the subject with the analyzer. All four scenarios exhibited comparable measurement reproducibility spread of around 10%. For normal, relaxed inspiration both dead-space and end-tidal phases of exhalation lasted approximately 1.5 s for both expiration protocols. Deep inhalation prolongs the end-tidal phase to about 3 s in the case of blowing via a small lips opening, and by 50% when the air is exhaled via a wide one. In conclusion, non-contact breath sampling can be considered as a promising alternative to the existing breath sampling methods, being relatively close to natural spontaneous breathing.
Aktuell beschäftigen steigende Energiepreise, zunehmend knappe Ressourcenvorkommen und der Klimawandel die Energiebranche mehr denn je. Aber auch andere Organisationen wie Unternehmen und Kommunen, die einen erheblichen Beitrag zum Energieverbrauch leisten, sind davon betroffen. Ein Instrument, das sich dieser Themen angenommen hat und eine Möglichkeit zur Steuerung bietet, ist das Energiemanagement.
Ungenutztes Energieeffizienzpotential kann mit einem gut aufgebauten und strukturierten Energiemanagement nutzbar gemacht werden. Gerade weil das Angebot technischer Lösungen sehr groß ist, liegt die Vermutung nahe, dass die Umsetzung oft durch strukturelle oder organisationsbedingte Barrieren erschwert wird.
Aus diesem Grund ist der Forschungsgegenstand dieser Arbeit eine ausführliche Untersuchung der Umsetzung von betrieblichem und kommunalem Energiemanagement. Es konnten Erkenntnisse gewonnen werden, welche Themen beim Energiemanagement eine Herausforderung darstellen und welche Aspekte spezifisch bei Unternehmen oder Kommunen wichtige Stellschrauben im Umsetzungsprozess sind.
Die Ergebnisse der Expertenbefragung und der Literaturanalyse haben gezeigt, dass Energiemanagement derzeit zu wenig Interesse geschenkt wird und deshalb die Investitionen, vor allem in ausreichend Personalressourcen, fehlen. Die größte Hürde ist die wirtschaftliche Darstellbarkeit von Maßnahmen, die insbesondere bei wenig energieintensiven Organisationen Schwierigkeiten bereitet beziehungsweise kaum durchsetzbar ist. Dies wiederum fordert ein Umdenken von Politik und Wirtschaft, was sich auch in anderen Einflussfaktoren deutlich wiederspiegelt.
Aber nicht nur in den entscheidenden Reihen einer Organisation muss ein Umdenken stattfinden. Nur wenn das Bewusstsein für Energie bei allen Beteiligten steigt und alle bei Strategie und Umsetzung an einem Strang ziehen, kann die Energiewende mithilfe von Energiemanagement gelingen.
Da konventionelle Kältemittel im Vergleich zu CO2 ein großes Treibhauspotential (GWP) aufweisen, gewinnen neue, alternative Kältemittel, sogenannte low-GWP Kältemittel, stärker an Bedeutung. Zu diesen low-GWP Kältemitteln gehören u.a. die Fluide der HFO und HCFO Kältemittel. Durch ihre thermophysikalischen Eigenschaften eignen sie sich insbesondere für die Anwendung in industriellen Hochtemperaturwärmepumpen (HTWP), die im Temperaturbereich von 100 °C bis 160 °C ein großes Potenzial in der Nahrungsmittel-, Papier- und Chemieindustrie zur Prozesswärmebereitstellung aufweisen. In dieser Masterarbeit werden die Kältemittel R1336mzz(Z), R1233zd(E), R1224yd(Z), R1234ze(Z) und R514A auf ihre Anwendbarkeit in drei verschiedenen Kältekreiskonfigurationen untersucht. Dabei soll herausgefunden werden, welches Kältemittel sich unter Berücksichtigung des COPs, der volumetrischen Heizleistung, der Verdichtungsverhältnisse und Verdichtungsendtemperaturen am besten eignet. Der Kreislauf mit internem Wärmeübertrager (IHX) findet bereits Anwendung in HTWP und dient zum grundlegenden Vergleich der Kältemittel. Die beiden neuen Kreisläufe eignen sich u.a. für große Spreizungen an der Senke. Eine in dieser Arbeit betrachteten Kältekreiskonfiguration besteht aus zwei parallel angeordneten IHX Kreisläufen (2KP) und die andere aus einer zweistufigen Kreislaufkonfiguration (2SE).
Mithilfe des Programms EES wird für die Kreisläufe ein Modell erstellt, mithilfe dessen der Senkentemperaturbereich von 100 °C bis 160 °C und der Quellentemperaturbereich von 40 °C bis 80 °C untersucht werden kann. Die Auswertung der Simulationen kam zu dem Ergebnis, dass R514A bis zu einer Senkentemperatur von 130 °C und R1336mzz(Z) ab dieser Senkentemperaturen im IHX und 2SE Kreislauf die besten COP Werte aufweist. Zudem sind die Verdichtungsendtemperaturen und das Verdichtungsverhältnis günstig, die volumetrische Heizleistung hingegen am geringsten. Im 2KP Kreislauf besitzt die Kältemittelkombination R1336mzz(Z)/R514A die besten COP Werte. Der 2KP Kreislauf weist die besten COP Werte der betrachteten Kältekreiskonfigurationen auf. Im Betriebspunkt bei einer Senkentemperatur von 130 °C (ΔT Senke 60 K) und einer Quellentemperatur von 60 °C (ΔT Quelle 10 K) liegt der COP des IHX bei 3,95, der des 2SE bei 4,05 und der des 2KP bei 4,26. R1233zd(E) überzeugt im IHX und 2SE Kreislauf mit einer deutlich höheren VHC im Vergleich zu R1336mzz(Z), bei etwas geringeren COP Werten. Die Untersuchung zeigt auch, dass die Auswahl einer Kältekreiskonfiguration und eines Kältemittels stark von den Betriebstemperaturen abhängt.
In den letzten Jahrzehnten gewann Aluminium als vielseitig einsetzbarer Werkstoff immer mehr an Bedeutung. Das Vorarlberger Unternehmen Hydro Extrusion Nenzing ist Teil der Aluminiumverarbeitungsindustrie und stellt stranggepresste Aluminiumprofile her. Beim Strangpressen werden Aluminiumstangen in einem Durchlaufinduktionsofen auf bis zu 520 °C erhitzt und anschließend durch ein formgebendes Werkzeug gepresst. Nach dem induktivem Aufwärmen wird ein Teil der Stange aus dem Ofen gefahren und abgeschert. Die erzeugte Temperaturverteilung an diesem abgescherten Bolzen ist der sogenannte Taper. Das induktive Aufwärmen ist ein wichtiger Teil der Extrusion und steht im Fokus dieser Forschungsarbeit. Ziel dieser Arbeit ist es, den Aufwärmprozess der Aluminiumstangen, mithilfe einer Kombination aus explorativer Datenanalyse und Methoden des maschinellen Lernens, genauer zu verstehen und den resultierenden Taper vorherzusagen. Außerdem werden parallel die signifikanten Einflussparameter, ohne Berücksichtigung von Materialparametern, untersucht.
Nach der explorativen Datenanalyse wurden mithilfe eines k-means-Clusterverfahren zwei Klassifizierungsvarianten entwickelt. In der ersten Variante liegen die Taper nach ihrer Bolzenlänge und Form gegliedert vor. Es zeigte sich, dass die Taper der Bolzen mit ähnlicher Länge auch ähnliche Formen annehmen. Ein einfacher Entscheidungsbaum konnte die 13 Zielklassen zu etwa 85 % vorhersagen. Die Bolzenlänge spielt bei der Vorhersage eine wichtige Rolle. Die zweite Klassifizierungsvariante basiert hingegen ausschließlich auf der Taperform. Die angewendeten Modelle (k-Nearest-Neighbor, Decision Tree, Random Forest) waren jedoch kaum in der Lage, die 11 Klassen abzubilden. Grund für die unzureichende Vorhersageleistung können die vielen Unsicherheiten in der Datenstruktur sein. Die anschließende detaillierte, explorative Analyse der formabweichenden Taper deutet fehlende Merkmale im Datensatz an. Einige Bolzen setzen sich aus zwei Stangenenden zusammen. Diese geteilten Bolzen führen zu abweichenden Aufwärmverhalten, wodurch auffällige Taper entstehen. Die Information ob sich ein Bolzen aus zwei Stangen zusammensetzt fehlt jedoch im Datensatz. Der Aufwärmvorgang der Stangen wird demnach durch ein Wechselspiel der aktuellen Regelung und zwei maßgeblichen Faktoren beeinflusst: die Bolzenlänge und das Auftreten von geteilten Bolzen. Diese Faktoren bestimmen die Stangentemperatur im Ofen, den induzierten Strom und somit den resultierenden Taper. Aufgrund dieser Ergebnisse könnte die temperaturbasierte Regelung zukünftig durch eine Steuerung hinsichtlich des induzierten Stroms ersetzt, dadurch Energie eingespart und Schrott vermieden werden.
Stress testing is part of today’s bank risk management and often required by the governing regulatory authority. Performing such a stress test with stress scenarios derived from a distribution, instead of pre-defined expert scenarios, results in a systematic approach in which new severe scenarios can be discovered. The required scenario distribution is obtained from historical time series via a Vector-Autoregressive time series model. The worst-case search, i.e. finding the scenario yielding the most severe situation for the bank, can be stated as an optimization problem. The problem itself is a constrained optimization problem in a high-dimensional search space. The constraints are the box constraints on the scenario variables and the plausibility of a scenario.
The latter is expressed by an elliptic constraint. As the evaluation of the stress scenarios is performed with a simulation tool, the optimization problem can be seen as black-box optimization problem. Evolution Strategy, a well-known optimizer for black-box problems, is applied here. The necessary adaptations to the algorithm are explained and a set of different algorithm design choices are investigated. It is shown that a simple box constraint handling method, i.e. setting variables which violate a box constraint to the respective boundary of the feasible domain, in combination with a repair of implausible scenarios provides good results.
