600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften
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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.
Durch die zunehmende Homogenität von Produkten ist der technologische Fortschritt des reinen Produktes kein Alleinstellungsmerkmal mehr. Die Entwicklung datenbasierter Services bietet die Option trotzdem langfristige Wettbewerbsvorteile zu erzielen. Ein Großteil der KMU ist sich dabei in der Methodik unsicher. Es wird erörtert, wie KMU Geschäftsmodelle mit datenbasierten Services weiterentwickeln können. Mit einer qualitativen Untersuchung werden Praxiserfahrungen aufgezeigt und theoretische Thesen validiert.
Die Weiterentwicklung zu einem datenbasierten Geschäftsmodell ist ein umfangreicher Prozess, der mit Chancen und Herausforderungen einhergeht. Als Herausforderung hat sich die Wahl relevanter Methoden und die Anpassung an die jeweiligen Rahmenbedingungen herausgestellt. Referenzprozesse strukturieren das Vorgehen und sollen gleichzeitig Flexibilität gewährleisten. Während des Prozesses ist die Kundenorientierung und Akzeptanz sicherzustellen. Aufgabe der Geschäftsführung ist es, die Weiterentwicklung zu fördern, Mitarbeitende einzubinden und Ressourcen bereitzustellen. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass die Weiterentwicklung zur Veränderung der gesamten Unternehmenslogik sowie einem Paradigmenwechsel vom reinen Produktverkauf zum umfassenden Serviceangebot führt.
In this paper, low-loss Y-branch splitters up to 128 splitting ratio are designed, simulated, and optimized by using 2D beam propagation method in OptiBPM tool by Optiwave. For an optical waveguide, a silica-on-silicon material platform is used. The splitters were designed as a planar structure for a telecommunication operating wavelength of 1.55 m. According to the minimum insertion loss and minimum non-uniformity, the optimum length for each Y-branch is determined. The influence of the pre-defined S-Bend waveguide shapes (Arc, Cosine, Sine) and of the waveguide core size reduction on the splitter performance has been also studied. The obtained simulation results of all designed splitters with different S-Bend shape waveguides together with the different waveguide core sizes are discussed and compared with each other.
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.
The classification of waste with neural networks is already a topic in some scientific papers. An application in the embedded systems area with current AI processors to accelerate the inference has not yet been discussed. In this master work a prototype is created which classifies waste objects and automatically opens the appropriate container for the object. The area of application is in the public space.
For the classification a dataset with 25,681 images and 11 classes is created to re-train the Convolution Neuronal Networks EfficientNet-B0, MobileNet-v2 and NASNet-mobile. These Convolution Neuronal Networks run on the current Edge \acrshort{ai} processors from Google, Intel and Nvidia and are compared for performance, consumption and accuracy.
The master thesis evaluates the result of these comparisons and shows the advantages and disadvantages of the respective processors and the CNNs. For the prototype, the most suitable combination of hardware and AI architecture is used and exhibited at the university fair KasetFair2020. An opinion survey on the application of the machine is conducted.
If left uncontrolled, electric vehicle charging poses severe challenges to distribution grid operation. Resulting issues are expected to be mitigated by charging control. In particular, voltage-based charging control, by relying only on the local measurements of voltage at the point of connection, provides an autonomous communication-free solution. The controller, attached to the charging equipment, compares the measured voltage to a reference voltage and adapts the charging power using a droop control characteristic. We present a systematic study of the voltage-based droop control method for electric vehicles to establish the usability of the method for all the currently available residential electric vehicle charging possibilities considering a wide range of electric vehicle penetrations. Voltage limits are evaluated according to the international standard EN50160, using long-term load flow simulations based on a real distribution grid topology and real load profiles. The results achieved show that the voltage-based droop controller is able to mitigate the under voltage problems completely in distribution grids in cases either deploying low charging power levels or exhibiting low penetration rates. For high charging rates and high penetrations, the control mechanism improves the overall voltage profile, but it does not remedy the under voltage problems completely. The evaluation also shows the controller’s ability to reduce the peak power at the transformer and indicates the impact it has on users due to the reduction in the average charging rates. The outcomes of the paper provide the distribution grid operators an insight on the voltage-based droop control mechanism for the future grid planning and investments.
Violation-mitigation-based method for PV hosting capacity quantification in low voltage grids
(2022)
Hosting capacity knowledge is of great importance for distribution utilities to assess the amount of PV capacity possible to accommodate without troubling the operation of the grid. In this paper, a novel method to quantify the hosting capacity of low voltage grids is presented. The method starts considering a state of fully exploited building rooftop solar potential. A downward process is proposed - from the starting state with expected violations on the grid operation to a state with no violations. In this process, the installed PV capacity is progressively reduced. The reductions are made sequentially and selectively aiming to mitigate specific violations: nodes overvoltage, lines overcurrent and transformer overloading. Evaluated on real data of fourteen low voltage grids from Austria, the method proposed exhibits benefits in terms of higher hosting capacities and lower computational costs compared to stochastic methods. Furthermore, it also quantifies hosting capacity expansions achievable by overcoming the effect of the violations. The usage of a potential different from solar rooftops is also presented, demonstrating that a user-defined potential allows to quantify the hosting capacity in a more general setting with the method proposed.
IEC 61499 ist ein Standard für die verteilte Automatisierung. Damit lassen sich Systeme designen, die eine Vielzahl von Knoten vernetzen können. Dadurch lassen sich komplexe Aufgaben in der Industrie leichter bewältigen. Um dies zu ermöglichen, müssen alle Systembestandteile miteinander kommunizieren können. Ein solches Kommunikationsnetzwerk kann dann schnell sehr komplex werden und damit schwer zu verwalten sein. Wenn es darum geht, an viele Teilnehmer Daten zu verteilen, hat sich das Publish-Subscribe Kommunikationsmuster bewährt.
ZeroMQ ist eine Bibliothek, mit der über Sockets unter anderem solche Publish-Subscribe Kommunikationsnetzwerke realisiert werden können. Sie baut auf dem ZeroMQ Message Transport Protocol (ZMTP) auf. Dabei ist die Verwendung unwesentlich komplexer als mit Berkeley Sockets.
4DIAC/Forte bietet ein Framework um Applikationen nach IEC 61499 zu erstellen. In dieser Thesis wird 4DIAC/Forte und ZeroMQ vorgestellt. Es wird die Struktur einer Kopplungsschicht zwischen Forte und ZeroMQ präsentiert und implementiert. Anschließend werden Messungen von Latenz und Throughput durchgeführt, um die Performance zu evaluieren.
In Forte sind traditionelle Sockets für die Kommunikation bereits implementiert. Sie unterstützen das Client-Server Muster und Publish-Subscribe mittels UDP Multicast. Mit diesen Lösungen werden die Messungen ebenfalls durchgeführt um einen Vergleich mit ZeroMQ aufzustellen. Es werden auch vorhandene Daten für DDS herangezogen. Die Ergebnisse zeigen, dass sich ZeroMQ für die Kommunikation in Forte eignet und dabei hilft, die Komplexität zu reduzieren und die Handhabung zu vereinfachen.