620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
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Despite 30 years of Electronic Design Automation, analog IC layouts are still handcrafted in a laborious fashion today due to the complex challenge of considering all relevant design constraints. This paper presents Self-organized Wiring and Arrangement of Responsive Modules (SWARM), a novel approach addressing the problem with a multi-agent system: autonomous layout modules interact with each other to evoke the emergence of overall compact arrangements that fit within a given layout zone. SWARM´s unique advantage over conventional optimization-based and procedural approaches is its ability to consider crucial design constraints both explicitly and implicitly. Several given examples show that by inducing a synergistic flow of self-organization, remarkable layout results can emerge from SWARM’s decentralized decision-making model.
The German automotive industry succeeds by technological leadership. Several circumstances like politics of global warming or increased global competition force the whole industry to break new ground for new kinds of collaborative research and development. ARENA2036 represents such a new cooperation form that hosts diverse scientific and industrial partners in one campus in order to research innovative production and light-weight construction topics. The diversity of the partners in ARENA2036 challenges the new product development process (NPDP). In this case study the individual processes of the partners are analysed and a NPDP system is developed. The analysis bases on interviews covering all partners. The NPDP system supports the needs of the interdisciplinary and cross-company partners. It is characterized by a layered structure in order to preserve flexibility for research topics combined with institutionalized parts to manage interfaces. The final NPDP system is evaluated by the partners.
Bodenbeläge aus Feinsteinzeug und Naturstein werden poliert und zur Gewährleistung ausreichender Rutschfestigkeit im Innenbereich (Bewertungsgruppe der Rutschsicherheit R9 und R10) werden durch Laserbehandlung mikroskopischen Vertiefungen erzeugt. In Laborversuchen wurden bei einigen Materialien deutliche Vorteile bzgl. des Anschmutzverhaltens und Reinigung festgestellt. Es sollte untersucht werden, inwieweit dadurch in der Praxis tatsächlich eine Reduktion des Reinigungsaufwandes und der damit verbundenen Umweltbelastung möglich ist, im Gegensatz zu anderen Oberflächenbearbeitungen, die die Bewertungsgruppe "R9" erzielen. Die Oberflächenbehandlung und die damit verbundene Reinigung sollten optimiert werden hinsichtlich minimalem Aufwand und minimalem Einsatz von Reinigungsmittel für Unterhaltsreinigung und der dazugehörigen Grundreinigungs- und Zwischenreinigungsfrequenz. Ziel war eine Reduktion um bis zum Faktor 2. Dazu sollten für verschiedene typische und weit gebräuchliche Bodenplatten aus Feinsteinzeug und Naturstein Abstand und Größe der Vertiefungen optimiert und kontrolliert werden. Die Dosierungen der Reinigungsmittel sollten, ausgehend von der derzeitigen Herstellervorgabe, reduziert werden. Die Abstände zwischen den Grundreinigungen, die mit einer starken Umweltbelastung verbunden sind, sollten vergrößert werden. Begleitend sollte eine Methode für die Vorhersage und Messung der Verschmutzung entwickelt werden. Diese wird in der Entwicklung benutzt und soll nach dem Projekt für die Optimierungen an anderen Materialien, z. B. PVC oder Polyolefinböden nutzbar sein und auch als Vorarbeit für eine Zertifizierung der Böden nach LEED dienen. Bislang gab es zwar Hinweise für die Vorteile bzgl. Reinigung, die aber weder optimiert noch belegbar waren. Deshalb hatte sich dieses Verfahren noch nicht durchgesetzt. Der Marktanteil liegt bei Naturstein < 10%, im Bereich Feinsteinzeug weit niedriger.
IOS 2.0 : new aspects on inter-organizational integration through enterprise 2.0 technologies
(2015)
This special theme of „Electronic Markets“ focuses on research concerned with the use of social technologies and "2.0" principles in the interaction between organization (i.e., with "inter-organizational systems (IOS) 2.0"). This theme falls within the larger space of Enterprise 2.0 research, but focuses in particular on inter-organizational use (between enterprises), not intra-organizational use (in a single enterprise). While there is great interest in practice regarding the use of 2.0 technologies to support intra-organizational communication, collaboration and interaction, information systems (IS) research has largely been oblivious to this important use of social technologies.
Die steigende Personalisierbarkeit von Produkten fuhrt zu einem wachsenden Variantenspektrum in der Fertigung. Nicht zuletzt aufgrund der damit einhergehenden Produktionskomplexität und den hohen Wandlungsanforderungen an die Montage werden viele komplexe Stückgüter weiterhin überwiegend manuell montiert. Visuelle Assistenzsysteme geben den Mitarbeitern die nötige Handlungsunterstützung, wenn kein Produkt dem anderen gleicht und damit das Fehlerpotenzial steigt.
For area reasons, NMOS transistors are preferred over PMOS for the pull-up path in gate drivers. Bootstrapping has to ensure sufficient NMOS gate overdrive. Especially in high-current gate drivers with large transistors, the bootstrap capacitor is too large for integration. This paper proposes three options of fully integrated bootstrap circuits. The key idea is that the main bootstrap capacitor is supported by a second bootstrap capacitor, which is charged to a higher voltage and ensures high charge allocation when the driver turns on. A capacitor sizing guideline and the overall driver implementation including a suitable charge pump for permanent driver activation is provided. A linear regulator is used for bootstrap supply and it also compensates the voltage drop of the bootstrap diode. Measurements from a testchip in 180 nm high-voltage BiCMOS confirm the benefit of high-voltage charge storing. The fully integrated bootstrap circuit with two stacked 75.8 pF and 18.9 pF capacitors results in an expected voltage dip of lower than 1 V. Both bootstrap capacitors require 70% less area compared to a conventional bootstrap circuit. Besides drivers, the proposed bootstrap can also be directly applied to power stages to achieve fully integrated switched mode power supplies or class-D output stages.
The paper illustrates the status quo of a research project for the development of a control system enabling CHP units for a demand-oriented electricity production by an intelligent management of the heat storage tank. Thereby the focus of the project is twofold. One is the compensation of the fluctuating power production by the renewable energies solar and wind. Secondly, a reduction of the load on the power grid is intended by a better match of local electricity demand and production. In detail, the general control strategy is outlined, the method utilized for forecasting heat and electricity demand is illustrated as well as a correlation method for the temperature distribution in the heat storage tank based on a Sigmoid function is proposed. Moreover, the simulation model for verification and optimization of the control system and the two field test sites for implementing and testing the system are introduced.
Beschleunigung und Reorientierung des technischen Fortschritts überfordern selbst große Unternehmen im Spannungsfeld zwischen Spezialisierung und interdisziplinärer Konvergenz. So wird die Kombination interner Forschung und Entwicklung mit externem Wissen, vor allem in Hochtechnologien, zur zentralen Voraussetzung langfristigen Unternehmenserfolgs. In diesem Kontext untersucht die vorliegende Dissertation das Potenzial kooperativen Verhaltens zwischen Unternehmen zur Bewältigung technologischer Diskontinuitäten am Beispiel des bevorstehenden Paradigmenwechsels im automobilen Antrieb. Dabei wird Kooperation als superiore Strategie zur Stimulation des explorativen Innovationsmodus identifiziert und in eine übergreifende Dynamik der Koordinationseignung im Verlauf technologischen Fortschritts integriert. Bezogen auf den automobilen Antrieb ist eine nachhaltigkeitsinduzierte Destabilisierung des technologischen Paradigmas des Verbrennungsmotors festzustellen, während sich seine intensiven Möglichkeiten erschöpfen. Konsequenz dessen ist zunehmender Innovationsdruck, der konsistenzorientiert eine systemische Transformation von Kraftwerkstechnik und Energienetz sowie einen Paradigmenwechsel zu elektrischen Antrieben erzwingt. Aufgrund der bisher geringen technologischen Reife und hohen Kosten elektrischer Antriebssysteme zeichnet sich allerdings ein Übergang in Form einer graduellen Rekonfiguration über eine Hybridphase ab, deren Dynamik maßgeblich von der Entwicklung der technoökonomischen Schlüsselmodule Batterie und Brennstoffzelle abhängt. Die dazu erforderliche technologische Transformation birgt existenzielle Gefährdungen für die etablierten Unternehmen der Automobilindustrie, die sich gegenüber ihren Herausforderern explorationsbezogen in einer inferioren Ausgangssituation befinden. Eben hier bieten sich umfangreiche Potenziale kooperativer Exploration elektrischer Antriebe auf Verhaltens-, Innovationsprozess und Wissensebene. In Relation zu diesen erscheint das reale Kooperationsniveau jedoch als gering, volatil und, vor allem in Deutschland, übermäßig intrasektoral fokussiert.
Aus diesen Erkenntnissen ergeben sich Implikationen für Unternehmensführung, Innovationspolitik und Forschung. Managementseitig besteht die zentrale Herausforderung in der Befähigung der Organisation zu Dynamisierung von Wissen und Fähigkeiten durch simultan-heterogene Koordination explorativer und exploitativer Innovationsströme. Insbesondere die Erschließung kooperativer Potenziale setzt allerdings die Bereitschaft zur Einschränkung der eigenen Unabhängigkeit sowie zur Abweichung von bewährten Verhaltensmustern voraus. Innovationspolitisch steht die Überwindung von Beharrungskräften durch Anpassung des sozio-institutionellen Rahmens sowie die Förderung langfristiger Kooperation bei potenzialgeleiteter Intersektorialität im Vordergrund. Forschungsbezogen eröffnet speziell die Kombination von Innovations- Nachhaltigkeits- und Koordinationstheorie ein besseres Verständnis von Triebfedern und Dynamik technischen Fortschritts, das weiter vertieft werden sollte.
Modern power DMOS transistors greatly benefit from the continuous advances of the technology, which yield devices with very low area-specific RDS,on figures of merit and therefore allow for significantly reduced active areas. However, in many applications, where the devices must dissipate high amounts of energy and thus are subjected to significant self-heating, the active area is not dictated by RDS,on requirements, but by the energy constraints. In this paper, a simple method of improving the energy capability and reliability of power DMOS transistors operating in pulsed conditions is proposed and experimentally verified. The method consists in redistributing the power density from the hotter to the cooler device regions, hence achieving a more homogeneous temperature distribution and a reduced peak temperature. To demonstrate the principle, a simple gate offset circuit is used to redistribute the current density to the cooler DMOS parts. No technology changes are needed for the implementation, only minor changes to the driver circuit are necessary, with a minimal impact on the additional required active area. Improvements in the energy capability from 9.2% up to 39% have been measured. Furthermore, measurements have shown that the method remains effective also if the operating conditions change significantly. The simplicity and the effectiveness of the implementation makes the proposed method suitable to be used in a wide range of applications.
Equations for fast and exact calculation of a simple model for heat transfer from a bond wire to a cylindrical finite mold package including nonideal heat transfer from wire to mold are presented. These allow for a characterization of an arbitrary mold/bond wire combination. The real mold geometry is approximated using the mold model cylinder radius and the thermal contact conductance of the mold/bond wire interface. For changes in bond and mold material, wire length, diameter, and current transient profiles, the resulting temperature transients can then be predicted. As the method is based on numerical integration of differential equations, arbitrary pulse shapes, which are industrially relevant, can be calculated. Very high thermal contact conductance values (above 40 000 W/m2K heat transfer) have been detected in real package/bond systems. The method was validated by successful comparison with finite element method simulations and alternative calculation methods and measurements.