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Mit zunehmender Dynamik im Forschungsumfeld – Digitalisierung der Produktentwicklung – steigen neben der Komplexität auch die technischen Anforderungen an die künftigen Entscheidungsprozesse. Die Einführung von neuen IT-Systemen zur Automation von Entscheidungen haben Anpassungen in den derzeitigen Geschäftsprozessen der Unternehmen zur Folge. Für eine erfolgreiche Implementierung neuer IT-Informationstools gilt es im Voraus mögliche Auswirkungen auf die bisherigen Anwendersysteme genauer zu untersuchen. Neue Technologien, KI-Informationssysteme oder auch neues Wissen entstehen in der Wissenschaft oft durch Interpretation und Synthese von bestehendem Wissen. Aus diesem Grund nimmt die Qualität von Literaturanalysen eine immer größere Relevanz in der Ingenieur- und Informatikwissenschaft ein. Neben der Anzahl an Publikationen wächst auch der Aufwand für die strukturierte Literaturrecherche (SLA). Die Autoren stellen in diesem Paper den Rechercheprozess und die Ergebnisse einer SLA vor. Mit dieser Arbeit soll der derzeitige Forschungsstand zur Entscheidungsunterstützung in der Produktentwicklung von Klein- und mittelständischen Unternehmen sowie Großunternehmen in der
Automobilbranche ermittelt und nach Analyse sowie Bewertung mögliche Forschungslücken zu automatisierten Entscheidungsunterstützungssystemen (aEUS) aufgezeigt werden.
Online-Portal "MINTFabrik"
(2023)
Das browserbasierte Online-Portal "MINTFabrik" entstand im Zuge der Maßnahmen zur Minderung von Lernrückständen mit der Idee, eine Lücke zu schließen, die es oft bei großen Online-Brückenkursen gibt: Ein Mangel an Übungsaufgaben, die schnell zugänglich sind, einfach ausgesucht werden können und gut auf bestimmte Lehrveranstaltungen und deren Anforderungen zugeschnitten sind. Die Entwicklung erfolgte in einer Kooperation der Hochschule Reutlingen mit der Tübinger Softwarefirma "Let´s Make Sense GmbH". Das Portal verzichtet bewusst auf eine Lektionsstruktur und besteht ausschließlich aus einzelnen Lernbausteinen (Items), d.h. Video-Tutorials, VisuApps und Aufgaben, die über eine komfortable Suche mit Filtern erreichbar sind und direkt bearbeitet werden können. Ein besonderes Merkmal der MINTFabrik sind Mikrokurse, die von Lehrenden und Studierenden erstellt werden können. Das sind kleine Einheiten aus einigen wenigen Items, die beliebig miteinander kombinierbar sind.
Simulation eines dezentralen Regelungssystems zur netzdienlichen Erzeugung von grünem Wasserstoff
(2023)
Wasserstoff wird einen bedeutenden Beitrag zum Wandel von Industrie und Gesellschaft in eine klimaneutrale Zukunft leisten. Der Aufbau und die ökologisch und ökonomisch sinnvolle Nutzung einer Wasserstoffinfrastruktur sind hierbei die zentralen Herausforderungen. Ein notwendiger Baustein ist die effiziente Bereitstellung von grünem Strom und dem daraus produzierten grünen Wasserstoff. Der vorliegende Beitrag stellt ein dezentrales Regel- und Kommunikationssystem vor, mit dem Angebot und Nachfrage von grünem Strom und Wasserstoff in einem System aus dezentralen Akteuren in Einklang gebracht werden. In einer hierzu entwickelten Simulationsumgebung wird die Funktion und der Nutzen dieses dezentralen Ansatzes verdeutlicht.
In dem Beitrag wurden exemplarisch Möglichkeiten aufgezeigt, die mittels der Verknüpfung unterschiedlicher Technologien zur Steigerung von Genauigkeit und Effizienz bei der Bearbeitung genutzt werden können. Dabei sind Kenntnisse aus unterschiedlichen Bereichen erforderlich. Dies sind sowohl Bearbeitungs- und Prozesstechnologie, die Konstruktion von Maschinen, Vorrichtungen und Werkzeugen, sowie Mess- und Steuerungstechnik. Daneben sind auch neue Geschäftsmodelle und Technologien für die Nutzung und Verfügbarmachung von Daten und Informationen erforderlich.
Die additive Fertigung hat sich in den vergangenen Jahren wesentlich weiter entwickelt. Dabei wurde die Prozesstechnologie, Anlagen und die Werkstoffe optimiert. Für die industrielle Anwendung auch bei größeren Stückzahlen in der flexiblen Fertigung fehlen noch automatisierte Lösungen für die gesamte Prozesskette. In diesem Beitrag werden Werkzeuge und Technologie für die Reinigung interner Strukturelemente dargestellt.
Die Zielsetzung des hier vorgestellten Projekts ist es, eine intelligente Steuerungsalgorithmik für Biogas-Blockheizkraftwerke (Biogas-BHKW) zu entwickeln und zu optimieren. Daran schließt sich eine Testphase an einer realen Biogasanlage an, an der die Algorithmik zu diesem Zweck in die Anlagensteuerung implementiert wird. Um beurteilen zu können inwieweit die Steuerungsalgorithmik einen Beitrag zur Entlastung von Stromnetzen leisten kann, wird für die Versuche neben dem elektrischen Bedarf des landwirtschaftlichen Betriebs, an dem die Anlage angesiedelt ist, zusätzlich die Residuallast des benachbarten Stromnetzes betrachtet. Diese basiert auf Daten vom nächstgelegenen Umspannwerk, die so skaliert werden, dass sie eine Siedlung repräsentieren, die von dem Biogas-BHKW der Anlage mitversorgt werden kann. Die Einbindung der Steuerungsalgorithmik in die Anlagensteuerung erfolgt über eine Kommunikationsstruktur mit einer Datenbank als zentraler Schnittstelle. Eine erste Versuchsreihe, bei der das Biogas-BHKW nach den Fahrplänen der intelligenten Steuerungsalgorithmik geregelt wird, zeigt vielversprechende Ergebnisse. Über die gesamte Versuchsreihe hinweg berechnet die Steuerungsalgorithmik zuverlässig neue Fahrpläne, die vom BHKW weitestgehend auch sehr gut umgesetzt werden. Zudem kann nachgewiesen werden, dass durch den Einsatz der Algorithmik das vorgelagerte Stromnetz entlastet wird.
Die bedarfsgerechte Steuerung dezentraler thermischer Energiesysteme, wie Kraft-Wärme-Kopplungs- (KWK-) Anlagen und Wärmepumpen, kann einen entscheidenden Beitrag zur Deckung bzw. Reduktion der Residuallast leisten und so für eine Verringerung der konventionellen Reststromversorgung und den damit einhergehenden Treibhausgasemissionen sorgen. Dafür wurde an der Hochschule Reutlingen in mehrjähriger Forschungsarbeit ein prognosebasierter Steuerungsalgorithmus entwickelt. Gegenstand dieses Beitrags bilden neben der Vorstellung eben jenes Steuerungsalgorithmus auch dessen praktische Umsetzungsvarianten: Eine auf einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) rein lokal ausführbare Version sowie eine Webservice-Anwendung für den parallelen Betrieb mehrerer Anlagen – ausgehend von einem zentralen Server. Erprobungen am KWK-Prüfstand der Hochschule Reutlingen bestätigen die zuverlässige Funktionsweise des Algorithmus in den verschiedenen Umsetzungsvarianten. Gleichzeitig wird der Vorteil der bedarfsgerechten Steuerung gegenüber dem, insbesondere im Mikro-KWK-Bereich standardmäßig vorliegenden, wärmegeführten Betrieb in Form einer Steigerung der Eigenstromdeckung von bis zu 27 % aufgezeigt. Neben der bedarfsgerechten Steuerung bedient der entwickelte Algorithmus zudem noch ein weiteres Anwendungsgebiet: Den vorhersagbaren KWK-Betrieb, der beispielsweise in Form täglicher Einspeiseprognose im Rahmen des Redispatch 2.0 eingefordert wird. Die Vorhersage des KWK-Betriebs ist dabei auf zwei Weisen möglich: Als erste Option kann der wärmegeführte Betrieb direkt über den Algorithmus abgebildet und prognostiziert werden. Eine andere Möglichkeit stellt wiederum die bedarfsgerechte Steuerung der Anlage dar; der berechnete optimale Fahrplan entspricht dabei gleichzeitig der Betriebsprognose des KWK-Geräts. Damit ist der entwickelte Steuerungsalgorithmus in der Lage, auf unterschiedliche Weisen zum Gelingen der Energiewende beizutragen.
Um den Übergang von der Schule zur Hochschule zu erleichtern, brauchen Studierende technischer Fächer häufig eine Auffrischung ihrer Kenntnisse in Mathematik und Physik. Ein Online-Lernsystem für Physik kann Studierende bei der Beschäftigung mit physikalischen Inhalten unterstützen. Zudem kann ein Physik-Wissenstest Lücken im individuellen Wissensstand aufzeigen und zum Lernen der fehlenden Themen motivieren. Die Arbeitsgruppe "eLearning in der Physik" der Hochschulföderation Süd-West (HfSW) bestehend aus den baden-württembergischen Hochschulen Aalen, Esslingen, Heilbronn, Mannheim und Reutlingen hat einen Aufgabenpool von über 200 Physikaufgaben für Erstsemester erarbeitet. Sie stehen den Studierenden mit Lösungen in Lernmanagementsystemen zum Selbststudium und jetzt auch im "Zentralen Open Educational Resources Repositorium der Hochschulen in Baden-Württemberg" (ZOERR) zur Verfügung. In diesem Beitrag wird über den Einsatz der Online-Übungsaufgaben in 2020/2021 berichtet, über die Ergebnisse der Wissenstests und über die in der Corona-Zeit neu eingerichteten eTutorien.
Durch das Verbot der ozonschädigenden Fluor-Chlorkohlenwasserstoffen als Kältemittel und der heute überwiegend eingesetzten Fluor-Kohlenwasserstoffe, welche sich negativ auf den Treibhauseffekt auswirken, gewinnt das umweltfreundlichere CO2 (Kohlendioxid) in der Verwendung als Kältemittel an Bedeutung. Ausgangspunkt dieser Arbeit sind ein Prototyp einer reversiblen CO2 Wärmepumpe und ein Simulationsmodell derselbigen. Ziel dieser Arbeit ist es das Simulationsmodell, anhand von realen Messergebnissen des Prototyps, zu verifizieren. Durch die Berechnung von Vergleichsparametern, das Festlegen von Randbedingungen und geeigneten Messpunkten am Prototyp wird die Simulation optimiert. Abschließend folgt die Bewertung der Ergebnisse im Hinblick auf die Funktionalität der Wärmepumpe und deren Abbild in der Simulation.