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With Cloud Computing and multi-core CPUs parallel computing resources are becoming more and more affordable and commonly available. Parallel programming should as well be easily accessible for everyone. Unfortunately, existing frameworks and systems are powerful but often very complex to use for anyone who lacks the knowledge about underlying concepts. This paper introduces a software framework and execution environment whose objective is to provide a system which should be easily usable for everyone who could benefit from parallel computing. Some real-world examples are presented with an explanation of all the steps that are necessary for computing in a parallel and distributed manner.

Recently the use of microRNAs (miRNAs) as biomarkers for a multitude of diseases has gained substantial significance for clinical as well as point-of-care diagnostics. Amongst other challenges, however, it holds the central requirement that the concentration of a given miRNA must be evaluated within the context of other factors in order to unambiguously diagnose one specific disease. In terms of the development of diagnostic methods and devices, this implies an inevitable demand for multiplexing in order to be able to gauge the abundance of several components of interest in a patient’s sample in parallel. In this study, we design and implement different multiplexed versions of our electrochemical microfluidic biosensor by dividing its channel into subsections, creating four novel chip designs for the amplification-free and simultaneous quantification of up to eight miRNAs on the CRISPR-Biosensor X (‘X’ highlighting the multiplexing aspect of the device). We then use a one-step model assay followed by amperometric readout in combination with a 2-minute-stop-flow-protocol to explore the fluidic and mechanical characteristics and limitations of the different versions of the device. The sensor showing the best performance, is subsequently used for the Cas13a-powered proof-of-concept measurement of two miRNAs (miRNA-19b and miRNA-20a) from the miRNA-17∼92 cluster, which is dysregulated in the blood of pediatric medulloblastoma patients. Quantification of the latter, alongside simultaneous negative control measurements are accomplished on the same device. We thereby confirm the applicability of our platform to the challenge of amplification-free, parallel detection of multiple nucleic acids.

Mit dem Voranschreiten und der Weiterentwicklung der Informationstechnologie und Industrie 4.0 stehen Industrieunternehmen, speziell im Bereich der Fertigung und Produktion, vor der Herausforderung, ihre Prozesse zu digitalisieren und automatisieren. Durch die Digitalisierung werden Daten gesammelt, die zur Regelung der Prozesse und Unterstützung von Entscheidungen eingesetzt werden. Um die digitale Transformation erfolgreich umzusetzen und vor allem die Veränderung der Arbeitsabläufe im Unternehmen zu etablieren, braucht es gewissenhafte Vorbereitung. Es bietet sich im Vorfeld eines Projektes an, mittels Reifegradmodellen zur Digitalisierung, den aktuellen Status des Unternehmens zu erheben. Diese Masterarbeit setzt sich zum Ziel zu evaluieren, ob Reifegradmodelle geeignete Tools sind, um Hindernisse und Chancen von Digitalisierungsprojekten im Vorfeld zu erkennen und abzufangen. Um vorhandene Ressourcen zielgerichtet und verschwendungsfrei einzusetzen, müssen kritische Bereiche identifiziert werden, auf die der Fokus gelegt werden sollte. Zur Bearbeitung des Themas wurde folgende Forschungsfrage gestellt: Sind Reifegradmodelle geeignete Werkzeuge, um aktiv und präventiv Barrieren für digitale Transformationsprojekte zu identifizieren und vermeiden? Um die Forschungsfrage zu beantworten wurde eine systematische Literaturrecherche und -analyse durchgeführt. Dabei wurden bestehende Reifegradmodelle zur Digitalisierung untersucht, indem ihre Bewertungskriterien in einem Schema kategorisiert wurden. Durch die Kategorisierung wurde ersichtlich, welche Modelle für welchen Zweck einsetzbar sind, bzw. ob die wichtigen Bereiche abgedeckt werden. Ergebnis der Recherche sind sieben Reifegradmodelle, mit unterschiedlichen Herangehensweisen, die exemplarisch vorgestellt und analysiert werden.

Im Zuge der Digitalisierung und der stetigen Entwicklung neuer Technologien hat sich die Möglichkeit neuer Geschäftsmodelle eröffnet. Durch den Einsatz dieser Technologien und ihrer Nutzungspotentiale können auch bereits bestehende Geschäftsmodelle revolutioniert werden. Auch die wissensbasierte Dienstleistungsbranche ist diesem Trend ausgesetzt. Da bei der Dienstleistungserstellung keine materiellen Güter erstellt werden, eignet sich diese Branche für eine Transformation hin zu einem digitalen Geschäftsmodell. Fraglich ist, was bei der Konzeption von digitalen Geschäftsmodellen auf Basis wissensbasierter Dienstleistungen zu beachten ist und welche Erfolgsfaktoren diese prägen. Um diese Frage beantworten zu können, ist eine Literaturrecherche erforderlich. Als Ergänzung wird ein beispielhaftes Forschungsdesign zur Erhebung von Erfolgsfaktoren für digitale Geschäftsmodelle aufgezeigt. Auf den daraus resultierenden Ergebnissen bauen die Übertragung und die kritische Betrachtung auf den zu untersuchenden Gegenstandsbereich der Arbeit auf. Da die Komplexität des Themenbereichs ein Basisfachwissen voraussetzt, ist die Zielgruppe durch dieses Faktum definiert. Zu Beginn werden die Begrifflichkeiten sowie die zugehörigen Theorien diskutiert. Basierend auf der Diskussion der Begrifflichkeiten und zugehörigen Theorien werden die Konzeptionsmöglichkeiten digitaler Geschäftsmodelle sowie Besonderheiten bei der Konzeption von wissensbasierten Dienstleistungen untersucht. Zusätzlich wird die Herangehensweise in Bezug auf das Change-Management, die Methoden und die Werkzeuge genauer betrachtet. Ersichtlich wird, dass die aktive Mitarbeiterbeteiligung sowie die Zeit kritische Themen sind. Ebenfalls von besonderer Bedeutung ist der Fokus auf die Kundenakzeptanz und Kundenintegration, um weitere Funktionen in eine passende Richtung aufzubauen. Die von Krebs, Hepp und Hadwich (2017) identifizierten 30 Erfolgsfaktoren für die Integration wissensintensiver Unternehmensdienstleistungen im Rahmen des so genannten dienstleistungsorientierten Geschäftsmodells der Servicetransformation werden diskutiert und in Bezug zu digitalen Geschäftsmodellen auf Basis wissensbasierter Dienstleistungen genauer betrachtet und angepasst. Das Ergebnis sind 26 Erfolgsfaktoren, denn die Faktoren „Erfahrene Führungskraft von extern“, „Überprüfung und Anpassung der bestehenden Prozesse und Sicherstellung einer prozessbezogenen Verbindung zwischen dem neuen Geschäftsbereich und den ursprünglichen Bereichen“, „Produktbezug der Dienstleistung“ und „Neue Vertriebsstruktur und Abstimmung der Kundenansprache“ sind nicht relevant für den zu untersuchenden Gegenstandsbereich. Sie beziehen sich stark auf die Integration eines weiteren Geschäftsbereichs in ein produzierendes Unternehmen. Die folgenden fünf Erfolgsfaktoren wurden passend für den Gegenstandsbereich abgeändert: „Änderung des Führungsstils“ zu „Führungsstil mit toleranter Fehlerkultur“, „Aktive Kommunikation“ zu „Aktive Kommunikation des Servicegedankens“, „Verwendung der Kundendaten aus dem Vertrieb und der Verwendung von Produkten“ zu „Verwendung der Kundendaten aus dem Vertrieb von Dienstleistungen“, „Nutzung des Ansehens des Produktgeschäfts für das Dienstleistungsgeschäft und Steigerung des Bekanntheitsgrades durch Marketingaktivitäten“ zu „Ansehen und Bekanntheitsgrad des Dienstleistungsgeschäfts“, „Strukturen für den Austausch zwischen Produkt- und Dienstleitungsbereich“ zu „Strukturen für den Austausch zwischen den Dienstleistungsteams“ Der Fokus wird mit Hilfe der Anpassungen von der Integration eines weiteren Geschäftsbereichs auf ein eigenständiges digitales Geschäftsmodell auf Basis wissensbasierter Dienstleistungen gelenkt. Die restlichen 21 Erfolgsfaktoren wurden ohne Änderung übernommen. Die Ergebnisse dieser Arbeit bilden ein gutes Fundament zur weiteren Betrachtung des Untersuchungsgegenstands. Darauf aufbauend ist eine qualitative Studie in Form von weiteren Experteninterviews denkbar. Aus der Kombination der Ergebnisse aus den Interviews und dieser Arbeit wird die Erstellung eines Fragebogens für eine quantitative Umfrage möglich.

Durch die voranschreitende Digitalisierung der Produktion ergeben sich zunehmend neue Möglichkeiten. Eine dieser Möglichkeiten ist der Einsatz von Process Mining. Mit Process Mining können Daten einem Prozess zugeordnet werden, um diesen zu visualisieren und zu untersuchen. Dadurch ist es möglich, Prozesse real zu entdecken, zu überwachen und zu verbessern. Die vorliegende Masterarbeit untersucht, unter welchen Rahmenbedingungen Process-Mining bei modular aufgebauten Montagesystemen in der Massenfertigung einen Mehrwert bieten kann. Durch eine ausführliche Literaturanalyse und dem praktischen Versuch mittels eines Experiments wird darauf eine Antwort gegeben.

This study deals with the energy situation in Ny-Ålesund, an Arctic research station on the archipelago Svalbard, and aims at analysing the technical feasability of a transition to renewable energies by taking into consideration both the environmental and climatic impediments. The analysis is based on a 27 year long collection of authentic meteorological data with all its strong fluctuations, seasonal as well as yearly. Great emphasis was put on the discussion of tried-and-tested renewable technologies that were compared to a new wind-based energy device that has yet to be tested for its reliability in the harsh environment of notably the Arctic winter. Meticulous calculations lead to the result that bifacial solar modules are an efficient means even in months when the sun stands low and their combination with wind-based devices prove to generate a maximum output. Geothermal energy seems to be promising in the region, but could not be evaluated due to a crucial lack of relevant data. The study comes to the conclusion that the research station of Ny-Ålesund could well rely on a combination of renewable energy devices to cover its energy load, but needs to keep a back-up system of diesel run generators to bridge short periods of possible dysfunctions or standstills due to meteorological circumstances. Battery storage could only contribute to solve the problem of an unfortunate interruption of the energy supply, but it cannot serve as the entire back-up system since, at present, the need would go beyond all possible dimensions.

Wer wünscht ihn nicht: den intelligenten, effizienten und wirtschaftlichen Herstellungsprozess? Viele Firmen setzten aktuell auf die Digitalisierung und verbessern so die eigene sowie die mit externen Stellen vernetzte Produktion. Die Digitalisierung bringt einerseits Fortschritt, zeigt aber auch die zunehmende Komplexität der heutigen Produktionsnetzwerke auf. Zahlreiche Entscheidungen sind zu fällen, um einen effizienten und sicheren Austausch mit verschiedenen Betrieben zu gewährleisten. Ein Blick auf vorhandene Modelle kann da weiterhelfen: Im Projekt i4Production des IBH-Labs KMUdigital haben Teams an drei Standorten in den drei Nachbarländern Deutschland (HTWG Konstanz), Österreich (FH Vorarlberg) und der Schweiz (NTB Buchs, RhySearch) an einer vernetzten Prozesslandschaft gearbeitet. In einem gemeinsamen, standardisierten Automatisierungskonzept wird in der international vernetzten Modellfabrik ein cyberphysisches System (CPS) in Form eines kundenindividualisierten Modellfahrzeuges produziert, das durch den Kunden in diversen Varianten zusammengestellt oder individuell konstruiert werden kann. Die dezentrale Produktion erlaubt eine Datenweitergabe über die Landesgrenzen in Echtzeit und bildet die Simulation eines länderübergreifenden Business-Eco-Systems ab. Die Erkenntnisse des Projekts i4Production zeigen wie in kleineren und mittleren Unternehmen (KMU) eine verteilte Produktion, inklusive der Einbindung von Mitarbeitenden und Kunden in eine digitalisierte, hochautomatisierte und kundenindividuelle Produktion, organisiert werden kann. Für Unternehmen wird diese Industrie 4.0-Prozesslandschaft als Modell für die eigene Fertigung in dem neu aufgebauten CNC Präzisionsfertigungslabor „Werkstatt4“ bei RhySearch öffentlich zur Verfügung gestellt. Die „Werkstatt4“ bietet KMU ein digitales Prozessumfeld, in dem getestet werden kann, mit welchen Maßnahmen der eingangs gestellte Wunsch zur optimierten Herstellung, seinen Weg in die Realität finden kann. Im Folgenden stellen wir Ihnen das Konzept der internationalen Musterfabrik i4Production, die diversen Arbeitsschritte an den beteiligten Hochschulen sowie die wichtigsten Erkenntnisse für KMU der Bodenseeregion vor. Gerne unterstützen wir Sie bei der Gestaltung des Wandels hin zum Unternehmen 4.0: Sprechen Sie uns an.