Bibliographie 2020
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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 Produktions- netzwerke auf. Zahlreiche Entscheidungen sind zu fällen, um einen effizienten und sicheren Austausch mit verschiedenen Betrieben zu gewährleisten.
Ein Blick auf vorhandene Modelle kann da weiter- helfen: 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 Prozess- landschaft gearbeitet. In einem gemeinsamen, standardisierten Automatisierungskonzept wird in der international vernetzten Modellfabrik ein cyber- physisches System (CPS) in Form eines kunden- individualisierten Modellfahrzeuges produziert, das durch den Kunden in diversen Varianten zusammen- gestellt 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-Prozess- landschaft 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 Reali- tät finden kann.
Im Folgenden stellen wir Ihnen das Konzept der internationalen Musterfabrik i4Production, die diversen Arbeitsschritte an den beteiligten Hoch- schulen sowie die wichtigsten Erkenntnisse für KMU der Bodenseeregion vor. Gerne unterstützen wir Sie bei der Gestaltung des Wandels hin zum Unter- nehmen 4.0: Sprechen Sie uns an.
With the emergence of the recent Industry 4.0 movement, data integration is now also being driven along the production line, made possible primarily by the use of established concepts of intelligent supply chains, such as the digital avatars. Digital avatars – sometimes also called Digital Twins or more broadly Cyber-Physical Systems (CPS) – are already successfully used in holistic systems for intelligent transport ecosystems, similar to the use of Big Data and artificial intelligence technologies interwoven with modern production and supply chains. The goal of this paper is to describe how data from interwoven, autonomous and intelligent supply chains can be integrated into the diverse data ecosystems of the Industry 4.0, influenced by a multitude of data exchange formats and varied data schemas. In this paper, we describe how a framework for supporting SMEs was established in the Lake Constance region and describe a demonstrator sprung from the framework. The demonstrator project’s goal is to exhibit and compare two different approaches towards optimisation of manufacturing lines. The first approach is based upon static optimisation of production demand, i.e. exact or heuristic algorithms are used to plan and optimise the assignment of orders to individual machines. In the second scenario, we use real-time situational awareness – implemented as digital avatar – to assign local intelligence to jobs and raw materials in order to compare the results to the traditional planning methods of scenario one. The results are generated using event-discrete simulation and are compared to common (heuristic) job scheduling algorithms.
Complementarities and synergies of quadruple helix innovation design in smart city development
(2020)
Increased urbanization trends are stimulating regional needs to support transitions from urban environments to smart cities, using its holistic perspective as a source to innovation. Strong relations between smart cities, urban and regional development, are getting increased attention both at policy and implementation level, providing fertile ground for execution of the new European policy frameworks that supports quadruple helix approaches to innovation. Smart specialization strategies (RIS3) encompass such initiatives, placing ICT and collaboration between academia, industry, government, and citizen at the center of urban innovation. However, there is still lack of research on effects of such approaches to innovation, involving both quadruple helix clusters and ICT in utilizing innovation potentials for developing smart cities. This study aims to increase the understanding on how quadruple helix urban innovation strengthens competitiveness of regions by improving its local smart areas – RIS3. We identified smart specialization patterns and applied comparative benchmark between nine smallmedium sized urban regions in Central Europe. Building on these results, the study provides an overview of the effects of RIS3 strategies implemented through quadruple helix innovation clusters on competitiveness of regions and Smart City development.
A modified matrix adaptation evolution strategy with restarts for constrained real-world problems
(2020)
In combination with successful constraint handling techniques, a Matrix Adaptation Evolution Strategy (MA-ES) variant (the εMAg-ES) turned out to be a competitive algorithm on the constrained optimization problems proposed for the CEC 2018 competition on constrained single objective real-parameter optimization. A subsequent analysis points to additional potential in terms of robustness and solution quality. The consideration of a restart scheme and adjustments in the constraint handling techniques put this into effect and simplify the configuration. The resulting BP-εMAg-ES algorithm is applied to the constrained problems proposed for the IEEE CEC 2020 competition on Real-World Single-Objective Constrained optimization. The novel MA-ES variant realizes improvements over the original εMAg-ES in terms of feasibility and effectiveness on many of the real-world benchmarks. The BP-εMAg-ES realizes a feasibility rate of 100% on 44 out of 57 real-world problems and improves the best-known solution in 5 cases.
Steigende Komplexität von Geschäftsmodellen und in der Niedrigzinsphase stets zulegende Renditeerwartungen an kapitalmarktorientierte Unternehmen führen dazu, dass sich deren Berichterstattung anpasst. Unter anderem ist eine verstärkte Verbreitung und Anwendung von Key Performance Indicators (alternative Führungsgrößen) in der Praxis zu beobachten. Wenigen, zwar prägnanten, aber eben nicht einheitlich definierten oder gar nach geltenden Rechnungslegungsnormen objektiv zu gewinnende Messgrößen kommt eine gesteigerte Bedeutung im externen Berichtswesen zu. Der Beitrag liefert eine Bestandesaufnahme der meist verwendeten Key Performance Indicators in der Praxis in Deutschland, in Österreich und in der Schweiz.
The importance of Agent-Based Simulation (ABS) as scientific method to generate data for scientific models in general and for informed policy decisions in particular has been widely recognised. However, the important technique of code testing of implementations like unit testing has not generated much research interested so far. As a possible solution, in previous work we have explored the conceptual use of property-based testing. In this code testing method, model specifications and invariants are expressed directly in code and tested through automated and randomised test data generation. This paper expands on our previous work and explores how to use property-based testing on a technical level to encode and test specifications of ABS. As use case the simple agent-based SIR model is used, where it is shown how to test agent behaviour, transition probabilities and model invariants. The outcome are specifications expressed directly in code, which relate whole classes of random input to expected classes of output. During test execution, random test data is generated automatically, potentially covering the equivalent of thousands of unit tests, run within seconds on modern hardware. This makes property-based testing in the context of ABS strictly more powerful than unit testing, as it is a much more natural fit due to its stochastic nature.
Real-time measurements of the differences in inhaled and exhaled, unlabeled and fully deuterated acetone concentration levels, at rest and during exercise, have been conducted using proton transfer reaction mass spectrometry. A novel approach to continuously differentiate between the inhaled and exhaled breath acetone concentration signals is used. This leads to unprecedented fine grained data of inhaled and exhaled concentrations. The experimental results obtained are compared with those predicted using a simple three compartment model that theoretically describes the influence of inhaled concentrations on exhaled breath concentrations for volatile organic compounds with high blood:air partition coefficients, and hence is appropriate for acetone. An agreement between the predicted and observed concentrations is obtained. Our results highlight that the influence of the upper airways cannot be neglected for volatiles with high blood:air partition coefficients, i.e. highly water soluble volatiles.
Business Analytics zählt zu den Zukunftsthemen im Controlling. In der Controllinglehre spielt Analytics bisher aber nur eine untergeordnete Rolle. Der Beitrag beschreibt ein innovatives Lehrprojekt, das Studierende im Masterstudium Accounting, Controlling & Finance an der FH Vorarlberg befähigt, controllingrelevante Fragestellungen im Kontext von Business Analytics eigenständig zu beantworten. Gleichzeitig erlernen die Studierenden den Umgang mit der Open-Source-Software R.
Die Digitalisierung verändert Geschäftsmodelle und betriebliche Prozesse. Zugleich beeinflussen auch eine verbesserte Datenverfügbarkeit und leistungsfähige analytische Methoden das Controlling und erfordern vermehrt das Einbringen statistischer und informationstechnologischer Fertigkeiten und Kenntnisse. An einem Fallbeispiel aus dem Marketing-Controlling zeigt der Beitrag den Einsatz von Methoden der Business Analytics und thematisiert die Aufgaben des Controllings im digitalen Zeitalter.
