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On the design of an urban data and modeling platform and its application to urban district analyses
(2020)
An integrated urban platform is the essential software infrastructure for smart, sustainable and resilitent city planning, operation and maintenance. Today such platforms are mostly designed to handle and analyze large and heterogeneous urban data sets from very different domains. Modeling and optimization functionalities are usually not part of the software concepts. However, such functionalities are considered crucial by the authors to develop transformation scenarios and to optimized smart city operation. An urban platform needs to handle multiple scales in the time and spatial domain, ranging from long term population and land use change to hourly or sub-hourly matching of renewable energy supply and urban energy demand.
Gegenstand dieser Arbeit ist die Darstellung und Charakterisierung einheitlicher, mesoporöser Silica-Partikel (MPSM) im Mikrometerbereich mit maßgeschneiderten Partikel- und Porendesign für die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie. Die Synthese umfasst die Einlagerung von Silica-Nanopartikeln (SNP) in poröse organische Template, welche anschließend bei 600°C zersetzt werden. Die Impfsuspensionspolymerisation von Polystyrol-Partikeln, unter Verwendung von Glycidylmethacrylat, Ethylenglycoldimethacrylat und Porogenen, ermöglicht die Herstellung hochgradig einheitlicher, poröser p(GMA-co-EDMA)-Template. Der Einfluss wesentlicher Faktoren, einschließlich des Monomer-Porogen-Verhältnisses, des Monomerverhältnisses und der Porogenzusammensetzung, werden systematisch untersucht sowie ihre Auswirkungen auf die Porengröße, das Porenvolumen und die spezifische Oberfläche erläutert. Die Anbindung aminofunktionalisierter Substanzen erfolgt durch die Ringöffnung der Epoxidgruppe. Im anschließenden basischen Sol-Gel-Prozess werden die Silica-Nanopartikel aufgrund der Ladungsunterschiede in die funktionalisierten p(GMA-co-EDMA)-Template eingebaut. Die Partikelgröße der SNP beeinflusst wesentlich die Poreneigenschaften der MPSM und hängt von drei Faktoren ab: (i) der Wachstumsgeschwindigkeit in der kontinuierlichen Phase, die durch die Einstellungen des Sol-Gel-Prozesses gesteuert wird, (ii) der Diffusionsrate, die durch elektrostatische Anziehung reguliert wird und vom Grad der Funktionalisierung abhängt und (iii) der Porosität des Polymer-Templats. Die gezielte Anpassung der Poreneigenschaften durch die Prozesseinstellungen erlaubt die präzise Herstellung von MPSM, die auf spezifische Trennherausforderungen zugeschnitten werden und somit die Qualität der HPLC verbessern. Die vorgestellte Synthesestrategie ermöglicht, aufgrund des stufenweisen molekularen Aufbaus, eine bessere Adaption der stationären Phase an spezifische Trennherausforderungen.
The energy turnaround, digitalization and decreasing revenues forces enterprises in the energy domain to develop new business models. Business models for renewable energy are compound on different logic than business models for larger scale power plants. Following a design science research approach, we examined the business models of three enterprises in the energy domain in a first step. We identified that these business models result in complex ecosystems with multiple actors and difficult relationships between them. One cause is the fast changing and complicated state regulation in Germany. In order to solve the problem, we captured together with the partners of the enterprises the requirements in a second phase. Further we developed the prototype Business Model Configurator (BMConfig) based on the e3Value Ontology on the metamodelling platform ADOxx. We demonstrate the feasibility of our approach in business model of energy efficiency service based on smart meter data.
In many cases continuous monitoring of vital signals is required and low intrusiveness is an important requirement. Incorporating monitoring systems in the hospital or home bed could have benefits for patients and caregivers. The objective of this work is the definition of a measurement protocol and the creation of a data set of measurements using commercial and low-cost prototypes devices to estimate heart rate and breathing rate. The experimental data will be used to compare results achieved by the devices and to develop algorithms for feature extraction of vital signals.
Health monitoring in a home environment can have broader use since it may provide continuous control of health parameters with relatively minor intrusiveness into regular life. This work aims to verify if it is possible to replace the typical in some sleep medicine areas subjective questioning by an objective measurement using electronic devices. For this purpose, a study was conducted with ten subjects, in which objective and subjective measurement of relevant sleep parameters took place. The results of both measurement methods were evaluated and analyzed. The results showed that while for some measures, such as Total Time in Bed, there is a high agreement between objective and subjective measurements, for others, such as sleep quality, there are significant differences. For this reason, currently, a combination of both measurement methods may be beneficial and provide the most detailed results, while a partial replacement can already reduce the number of questions at the subjective measurement by measurement through electronic devices.
The recovery of our body and brain from fatigue directly depends on the quality of sleep, which can be determined from the results of a sleep study. The classification of sleep stages is the first step of this study and includes the measurement of vital data and their further processing. The non-invasive sleep analysis system is based on a hardware sensor network of 24 pressure sensors providing sleep phase detection. The pressure sensors are connected to an energy-efficient microcontroller via a system-wide bus. A significant difference between this system and other approaches is the innovative way in which the sensors are placed under the mattress. This feature facilitates the continuous use of the system without any noticeable influence on the sleeping person. The system was tested by conducting experiments that recorded the sleep of various healthy young people. Results indicate the potential to capture respiratory rate and body movement.
Die Erholung unseres Körpers und Gehirns von Müdigkeit ist direkt abhängig von der Qualität des Schlafes, die aus den Ergebnissen einer Schlafstudie ermittelt werden kann. Die Klassifizierung der Schlafstadien ist der erste Schritt dieser Studie und beinhaltet die Messung von Biovitaldaten und deren weitere Verarbeitung. Das non-invasive Schlafanalyse-System basiert auf einem Hardware-Sensornetz aus 24 Drucksensoren, das die Schlafphasenerkennung ermöglicht. Die Drucksensoren sind mit einem energieeffizienten Mikrocontroller über einen systemweiten Bus mit Adressarbitrierung verbunden. Ein wesentlicher Unterschied dieses Systems im Vergleich zu anderen Ansätzen ist die innovative Art, die Sensoren unter der Matratze zu platzieren. Diese Eigenschaft erleichtert die kontinuierliche Nutzung des Systems ohne fühlbaren Einfluss auf das gewohnte Bett. Das System wurde getestet, indem Experimente durchgeführt wurden, die den Schlaf verschiedener gesunder junger Personen aufzeichneten. Die ersten Ergebnisse weisen auf das Potenzial hin, nicht nur Atemfrequenz und Körperbewegung, sondern auch Herzfrequenz zu erfassen.
In recent decades, it can be observed that a steady increase in the volume of tourism is a stable trend. To offer travel opportunities to all groups, it is also necessary to prepare offers for people in need of long-term care or people with disabilities. One of the ways to improve accessibility could be digital technologies, which could help in planning as well as in carrying out trips. In the work presented, a study of barriers was first conducted, which led to selecting technologies for a test setup after analysis. The main focus was on a mobile app with travel information and 360° tours. The evaluation results showed that both technologies could increase accessibility, but some essential aspects (such as usability, completeness, relevance, etc.) need to be considered when implementing them.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur extrinsischen Kalibrierung wenigstens eines bildgebenden Sensors, wonach eine Pose des wenigstens einen bildgebenden Sensors relativ zu dem Ursprung (U) eines dreidimensionalen Koordinatensystems einer Handhabungseinrichtung mittels einer Recheneinrichtung bestimmt wird, wobei bekannte dreidimensionale Koordinaten betreffend die Position wenigstens eines Gelenks der Handhabungseinrichtung durch die Recheneinrichtung berücksichtigt werden, und wobei zweidimensionale Koordinaten betreffend die Position des wenigstens einen Gelenks anhand von Rohdaten des wenigstens einen bildgebenden Sensors ermittelt werden, und wobei die Recheneinrichtung die Pose des wenigstens einen bildgebenden Sensors anhand der Korrespondenz zwischen den zweidimensionalen Koordinaten und den dreidimensionalen Koordinaten bestimmt.
In recent years, the cloud has become an attractive execution environment for parallel applications, which introduces novel opportunities for versatile optimizations. Particularly promising in this context is the elasticity characteristic of cloud environments. While elasticity is well established for client-server applications, it is a fundamentally new concept for parallel applications. However, existing elasticity mechanisms for client-server applications can be applied to parallel applications only to a limited extent. Efficient exploitation of elasticity for parallel applications requires novel mechanisms that take into account the particular runtime characteristics and resource requirements of this application type. To tackle this issue, we propose an elasticity description language. This language facilitates users to define elasticity policies, which specify the elasticity behavior at both cloud infrastructure level and application level. Elasticity at the application level is supported by an adequate programming and execution model, as well as abstractions that comply with the dynamic availability of resources. We present the underlying concepts and mechanisms, as well as the architecture and a prototypical implementation. Furthermore, we illustrate the capabilities of our approach through real-world scenarios.
Die meisten der aktuell im Allag vorfindlichen Touch-Flächen wurden unter Anwendung komplexer und kostenintensiver Technologien realisiert. Gerade für das Anwendungsszenario eines Touchfloors, bei welchem meist eine überdurchschnittlich große Touch-Fläche erwünscht ist, werden kostengünstigere Umsetzungsmöglichkeiten angestrebt. Dieses Paper dient als Ausgangsbasis für die Umsetzung eines Low-cost Touchfloors, der die kollaborative Arbeit eines Projektteams unterstützen soll. Mithilfe einer Analyse des State of the Arts der Touch-Technologien und einer anschließenden Evaluation, wird die Touch-Technologie abgeleitet, die sich am besten zur Realisierung dieses low-cost Touchfloors eignet. Aus der Evaluation geht hervor, dass vor allem optische Touch-Technologien, insbesondere visionsbasierte, für die Umsetzung von kostengünstigen großen Touch-Flächen geeignet sind.
Entrepreneurship education is becoming increasingly important in higher education and also drives the development of innovative teaching formats, which can increase student engagement. It does, however, need greater international focus to become more attractive for both domestic and international students. This paper presents the examination and course design of two case studies, which promote entrepreneurship education for domestic and international students. These examples show that entrepreneurship courses are attractive due to their focus on interdisciplinarity, experience-based learning, and project-based work. Following a design-based research approach, this paper provides a practical contribution by offering a detailed overview of course design principles, classroom practice and presents reflections and learnings from an iterative development process.
Due to digitalization, constant technological progress and ever shorter product life cycles, enterprises are currently facing major challenges. In order to succeed in the market, business models have to be adapted more often and more quickly to changing market conditions than they used to be. Fast adaptability, also called agility, is a decisive competitive factor in today’s world. Because of the ever-growing IT part of products and the fact that they are manufactured using IT, changing the business model has a major impact on the enterprise architecture (EA). However, developing EAs is a very complex task, because many stakeholders with conflicting interests are involved in the decision-making process. Therefore, a lot of collaboration is required. To support organizations in developing their EA, this article introduces a novel integrative method that systematically integrates stakeholder interests into decision-making activities. By using the method, collaboration between stakeholders involved is improved by identifying points of contact between them. Furthermore, standardized activities make decision-making more transparent and comparable without limiting creativity.
Companies are continuously changing their strategy, processes, and information systems to benefit from the digital transformation. Controlling the digital architecture and governance is the fundamental goal. Enterprise Governance, Risk and Compliance (GRC) systems are vital for managing digital risks threatening in modern enterprises from many different angles. The most significant constituent to GRC systems is the definition of controls that is implemented on different layers of a digital Enterprise Architecture (EA). As part of the compliant aspect of GRC, the effectiveness of these controls is assessed and reported to relevant management bodies within the enterprise. In this paper, we present a metamodel which links controls to the affected elements of a digital EA and supplies a way of expressing associated assessment techniques and results. We complement a metamodel with an expository instantiation of a control compliance cockpit in an international insurance enterprise.
OR-Pad - Entwicklung eines Prototyps zur sterilen Informationsanzeige am OP-Situs : meeting abstract
(2019)
Hintergrund: Oftmals werden Informationen aus der Krankenakte oder von Bildgebungsverfahren nur auf recht weit vom Operationsgebiet entfernten Monitoren, außerhalb der ergonomischen Sichtachse des Operateurs, dargestellt. Dies führt dazu, dass relevante Informationen übersehen werden oder ihr Informationspotenzial nicht ausgeschöpft werden kann. In Papierform mitgenommene Notizen befinden sich während der OP außerhalb des sterilen Bereichs und sind dadurch für den Operateur nicht ohne Weiteres zugänglich. Auch bei intraoperativen Einträgen für die OP Dokumentation ist der Operateur auf die Mithilfe der Assistenz angewiesen. Durch die zusätzlichen Kommunikationswege entstehen dabei ein personeller und zeitlicher Mehraufwand und das Fehlerpotenzial nimmt zu. Das anwendungsorientierte Forschungsprojekt OR-Pad - Nutzung von portablen Informationsanzeigen im Operationssaal - soll dem Operateur zu einem verbesserten Informationsfluss verhelfen. Die Idee entstand aus der klinischen Routine der Anatomie und Urologie des Universitätsklinikums Tübingen und wird nun durch Fördermittel vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg sowie vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung an der Hochschule Reutlingen zu einem High Fidelity-Prototypen weiterentwickelt.
Ziel: Ziel des OR-Pad Projekts ist es, während einer OP zum aktuellen Zeitpunkt klinisch relevante Informationen in unmittelbarer Nähe zum Operateur darzustellen. Mithilfe des Systems soll der Informationsfluss zwischen dem Eingriff sowie dessen Vor- und Nachbereitung optimiert werden. Der Operateur soll vorab relevante Informationen, wie aktuelle Röntgenbilder oder persönliche Notizen, zur intraoperativen Anzeige auswählen können, die dann am OP-Situs auf einer sterilen Informationsanzeige dargestellt werden. Durch die Positionierung soll eine ergonomische Sichtachse sowie die direkte Interaktion mit dem System ermöglicht werden. Kontextrelevante Informationen sollen basierend auf dem aktuellen OP-Verlauf durch die Entwicklung einer Situationserkennung automatisch bereitgestellt werden. Zur Optimierung des Informationsflusses gehört ebenfalls die Unterstützung der OP-Dokumentation. Für diese sollen während des Eingriffs manuell vom Operateur sowie automatisch vom System Einträge, wie Zeitpunkte oder intraoperative Aufnahmen, erstellt werden. Aus diesen soll nach dem Eingriff die OP-Dokumentation generiert und damit der Prozess qualitativer und zeiteffizienter gestaltet werden.
Methodik: Zur Erreichung des Ziels werden zunächst die klinischen Anforderungen spezifiziert und in ein Lastenheft überführt. Hierfür werden Interviews und Beobachtungen bei mehreren Interventionen durchgeführt. Nach dem User-Centered-Designprozess werden Personas und Nutzungsszenarien entworfen und mit klinischen Projektpartnern in mehreren Iterationen evaluiert. Es gilt eine Informationsarchitektur aufzubauen, die eine Einbettung klinischer Informationssysteme sowie Bild- und Gerätedaten aus dem OP-Netzwerk erlaubt. Eine Situationserkennung, basierend auf Prozessmodellen, soll zur Abschätzung des Operationsfortschritts entwickelt werden. Zur Befestigung der Informationsanzeige sollen geeignete Haltemechanismen eingesetzt werden. Das OR-Pad System soll laufend im Lehr- und Forschungs-OP der Hochschule Reutlingen getestet und im Sinne agiler Produktentwicklung mit den klinischen Projektpartnern abgestimmt werden. Der finale Funktionsprototyp soll abschließend in den Versuchs-OPs der Anatomie Tübingen getestet und evaluiert werden.
Ergebnisse: Über eine erste Datenerhebung mittels Contextual Inquiry konnten erste Anforderungen an das OR-Pad System erfasst werden, woraus ein Low-Fidelity-Prototyp resultierte. Die Evaluation über Experteninterviews führte in die zweite Iteration, in der das Konzept entsprechend der Ergebnisse angepasst wurde. Über Hospitationen am Uniklinikum Tübingen fand eine weitere Datenerhebung zur Erstellung von Szenarien für die intraoperativen Anwendungsfälle statt. Anhand der Anforderungen wurde ein Konzept für die Benutzerschnittstelle entworfen, die im weiteren Verlauf mit den klinischen Projektpartnern evaluiert wird.
With on-demand access to compute resources, pay-per-use, and elasticity, the cloud evolved into an attractive execution environment for High Performance Computing (HPC). Whereas elasticity, which is often referred to as the most beneficial cloud-specific property, has been heavily used in the context of interactive (multi-tier) applications, elasticity-related research in the HPC domain is still in its infancy. Existing parallel computing theory as well as traditional metrics to analytically evaluate parallel systems do not comprehensively consider elasticity, i.e., the ability to control the number of processing units at runtime. To address these issues, we introduce a conceptual framework to understand elasticity in the context of parallel systems, define the term elastic parallel system, and discuss novel metrics for both elasticity control at runtime as well as the ex post performance evaluation of elastic parallel systems. Based on the conceptual framework, we provide an in depth analysis of existing research in the field to describe the state-of-the art and compile our findings into a research agenda for future research on elastic parallel systems.
46 Prozent der Arbeitsplätze in der Automobilindustrie sind bis 2030 durch Automatisierung und Digitalisierung bedroht – die Tätigkeiten werden dann nicht mehr von Menschen, sondern von intelligenten Robotern und Systemen erledigt. Das ist das zentrale Ergebnis unserer Studie „Digitale Transformation – Der Einfluss der Digitalisierung auf die Workforce in der Automobilindustrie“, die wir gemeinsam mit dem Herman Hollerith Lehr- und Forschungszentrum an der Hochschule Reutlingen erstellt haben.
A behavior marker for measuring non-technical skills of software professionals : an empirical study
(2015)
Managers recognize that software development teams need to be developed. Although technical skills are necessary, non-technical (NT) skills are equally, if not more, necessary for project success. Currently, there are no proven tools to measure the NT skills of software developers or software development teams. Behavioral markers (observable behaviors that have positive or negative impacts on individual or team performance) are successfully used by airline and medical industries to measure NT skill performance. This research developed and validated a behavior marker tool rated video clips of software development teams. The initial results show that the behavior marker tool can be reliably used with minimal training.
In this presentation the audience will be: (a) introduced to the aims and objectives of the DBTechNet initiative, (b) briefed on the DBTech EXT virtual laboratory workshops (VLW), i.e. the educational and training (E&T) content which is freely available over the internet and includes vendor-neutral hands-on laboratory training sessions on key database technology topics, and (c) informed on some of the practical problems encountered and the way they have been addressed. Last but not least, the audience will be invited to consider incorporating some or all of the DBTech EXT VLW content into their higher education (HE), vocational education and training (VET), and/or lifelong learning/training type course curricula. This will come at no cost and no commitment on behalf of the teacher/trainer; the latter is only expected to provide his/her feedback on the pedagogical value and the quality of the E&T content received/used.
Rapid Prototyping Plattformen reduzieren die Entwicklungszeit, indem das Überprüfen einer Idee in Form eines Prototyps schnell umzusetzen ist und mehr Zeit für die eigentliche Anwendungsentwicklung mit Benutzerschnittstellen zur Verfügung steht. Dieser Ansatz wird schon lange bei technischen Plattformen, wie bspw. dem Arduino, verfolgt. Um diese Form von Prototyping auf Wearables zu übertragen, wird in diesem Paper WearIT vorgestellt. WearIT besteht als Wearable Prototyping Plattform aus vier Komponenten: Einer Weste, Sensor- und Aktorshieldss, einer eigenen bibliothek sowie einem Mainboard bestehend aus Arduino, Raspberry Pi, einer Steckplatine und einem GPS-Modul. Als Ergebnis kann ein Wearable Prototyp schnell, durch das Anbringen von Sensor- und Aktorshields an der WearIT Weste, entwickelt werden. Diese Sensor- und Aktorshields können anschließend durch die WearIT-Bibliothek programmiert werden. Dafür kann über Virtual Network Computing (VNC) mit einem entfernten Rechner auf die Bildschirminhalte des Rasperry Pis zugegriffen und der Arduino programmiert werden.