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With the expansion of cyber-physical systems (CPSs) across critical and regulated industries, systems must be continuously updated to remain resilient. At the same time, they should be extremely secure and safe to operate and use. The DevOps approach caters to business demands of more speed and smartness in production, but it is extremely challenging to implement DevOps due to the complexity of critical CPSs and requirements from regulatory authorities. In this study, expert opinions from 33 European companies expose the gap in the current state of practice on DevOps-oriented continuous development and maintenance. The study contributes to research and practice by identifying a set of needs. Subsequently, the authors propose a novel approach called Secure DevOps and provide several avenues for further research and development in this area. The study shows that, because security is a cross-cutting property in complex CPSs, its proficient management requires system-wide competencies and capabilities across the CPSs development and operation.
Different types of raw cotton were investigated by a commercial ultraviolet-visible/near infrared (UV-Vis/NIR) spectrometer (210–2200 nm) as well as on a home-built setup for NIR hyperspectral imaging (NIR-HSI) in the range 1100–2200 nm. UV-Vis/NIR reflection spectroscopy reveals the dominant role proteins, hydrocarbons and hydroxyl groups play in the structure of cotton. NIR-HSI shows a similar result. Experimentally obtained data in combination with principal component analysis (PCA) provides a general differentiation of different cotton types. For UV-Vis/NIR spectroscopy, the first two principal components (PC) represent 82 % and 78 % of the total data variance for the UV-Vis and NIR regions, respectively. Whereas, for NIR-HSI, due to the large amount of data acquired, two methodologies for data processing were applied in low and high lateral resolution. In the first method, the average of the spectra from one sample was calculated and in the second method the spectra of each pixel were used. Both methods are able to explain ≥90 % of total variance by the first two PCs. The results show that it is possible to distinguish between different cotton types based on a few selected wavelength ranges. The combination of HSI and multivariate data analysis has a strong potential in industrial applications due to its short acquisition time and low-cost development. This study opens a novel possibility for a further development of this technique towards real large-scale processes.
Sol-Gel basierte Flammschutzmittel stellen einen vielversprechenden Ansatz für Textilien dar, gerade im Bereich des Ersatzes von derzeit etablierten halogenhaltigen Flammschutzmitteln. Letztere sind aufgrund ihrer toxikologisch Bedenklichkeit sowie ihrer mitunter bioakkumulierenden Eigenschaften in die Kritik geraten. In diesem Forschungsvorhaben wurde daher untersucht wie aus Phosphor- und stickstoffhaltige Silane halogenfreie Flammschutzmittel verwirklicht werden können. Die Sol-Gel-Schicht fungierte dabei zum einen als nicht brennbarer Binder, zum anderen konnten über das Anbinden von Phosphorgruppen in an kommerziell verfügbare Silane Flammschutz aktive Gruppen direkt mit eingebunden werden. Verschiedene Syntheseansätze wurden dabei verfolgt, wobei durch alle hergestellten N-P-Silane ein Flammschutz nach DIN EN ISO 15025 (Schutzkleidung – Schutz gegen Hitze und Flammen) erhalten wurden. Dabei hängt die Flammschutzwirkung stark von den funktionellen Gruppen und der Oxidationsstufe des Phosphors ab, dabei konnte ein entsprechender Flammschutz bei Auflagen von 5 % erzielt werden. Es konnte gezeigt werden, dass ein Mechanismus auf Basis der Bildung einer Schutzschicht hauptsächlich verantwortlich für den Flammschutz ist. Dieses Ergebnis ist für eine zukünftige, weitere Optimierung entsprechender Ausrüstungen nicht zu unterschätzen. Durch Ausrüstungsversuche im semi-industriellen Maßstab konnte weiterhin gezeigt werden, dass einer großtechnischen Umsetzung der angewandten Ausrüstungen prinzipiell nichts im Wege steht. Je nach funktioneller Gruppe am Phosphor konnte die Wasserlöslichkeit und die Waschstabilität kontrolliert werden. Dabei konnte zum einen gezeigt werden, dass hydrophobes N-P-Silane eine bessere Waschbeständigkeit aufweisen, hydrophile N-P-Silane erhalten diese erst bei Fixierungstemperaturen von 180 °C. Ausgehend von den Ergebnissen konnten sticktstoffgenerierende und cyanursäure-basierte N-P-Silane entwickelt werden, welche sich besonders in einer guten Flammschutzwirkung bei Mischgeweben auszeichnen. Insgesamt konnte innerhalb des Forschungsvorhabens gezeigt werden, dass N-P-Silane hervorragende permanente Flammschutzmittel für Textilien sind und auf welchem Mechanismus dieser Flammschutz begründet ist.
Controlling the surface properties and structure of thin nanosized coatings is of primary importance in diverse engineering and medical applications. Here we report on how the nanostructure, growth mechanism, thickness, roughness, and hydrophilicity of nanocomposites composed of weak natural or strong synthetic polyelectrolytes (PE) can be tailored by graphene oxide (GO) doping. GO reverses the build‐up mechanism affecting the internal structure and the hydrophilicity in a way depending on the type of the PE‐matrix. The extent of GO‐adsorption and its impact on the surface morphology was found to be independent on the type of the underlying PE‐matrix. The nanostructure of the hybrid films is not significantly altered when a single surface‐exposed GO‐layer is deposited, while increasing the number of embedded GO‐layers leads to pronounced surface heterogeneity. These results are expected to have valuable impact on the construction strategies of coatings with tunable surface properties.
Thermoplastic polycarbonate urethane elastomers (TPCU) are potential implant materials for treating degenerative joint diseases thanks to their adjustable rubber-like properties, their toughness, and their durability. We developed a water-containing high-molecular-weight sulfated hyaluronic acid-coating to improve the interaction of TPCU with the synovial fluid. It is suggested that trapped synovial fluid can act as a lubricant that reduces the friction forces and thus provides an enhanced abrasion resistance of TPCU implants. Aims of this work were (i) the development of a coating method for novel soft TPCU with high-molecular sulfated hyaluronic acid to increase the biocompatibility and (ii) the in vitro validation of the functionalized TPCUs in cell culture experiments.
Fabrikplanungsprozesse werden zunehmend durch räumlich und zeitlich verteilte Teams durchgeführt, die agiles Projektmanagement praktizieren. Voraussetzung für den Erfolg ist die Anwendung von Planungssystemen der Digitalen Fabrik sowie moderner Groupware zur Kommunikation, Koordination und Kooperation in den agilen Projektgruppen der jeweiligen Planungsphase. Es wird ein Konzept mit Implementierungshinweisen für einen zukunftsfähigen Fabrikplanungsprozess mit digitalen Systemen vorgestellt.
Die pharmazeutische Verpackungsindustrie ist durch umfangreiche Regularien geprägt und daher in der Innovationsdynamik etwas eingeschränkt. In einem sechsmonatigen Projekt zur Entwicklung von Zukunftsszenarien für die Pharmaverpackung wurde aufgezeigt, dass zwar neue Technologien, wie E-Labels oder Kindersicherungen, die Marktreife erreicht haben oder in Kürze erreichen werden, neue Anforderungen in absehbarer Zukunft aber weiteren Entwicklungsbedarf erfordern. Die pharmazeutische Verpackungsindustrie muss sich zusammen mit ihren Kunden und Technologielieferanten enger und intensiver austauschen, um die nächste Verpackungsgeneration, Smart Packaging 2.0, auf den Weg zu bringen.
Die OLED-Technologie wurde vor über zehn Jahren als Revolution in der Verpackungs-industrie gefeiert, die jedoch in der Praxis ausblieb. In einem industriellen Kooperations-projekt zur Zukunftsszenarienentwicklung der pharmazeutischen Verpackungsindustrie stellt sich die OLED-Technologie als Schlüsseltechnologie für das Zukunftsszenario Smart Packaging 2.0 dar.
Mangels durchgängiger Datenstandards für Planungssysteme der Digitalen Fabrik müssen systemspezifische Datenaustauschlösungen implementiert werden. Zur Unterstützung der Planung ist ein durchgängiger Fabrikplanungsprozess mit integrierter Routenplanung sowohl prozess- als auch systemtechnisch erforderlich. Dafür werden beispielhaft ein Fabrik- und ein Routenplanungssystem auf ihre Kompatibilität untersucht, erforderliche Anforderungen abgeleitet und eine Datenaustausch-möglichkeit für den Anwender aufgezeigt.