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Simulation des elektrischen Antriebsstrangs als Hilfsmittel für die Synthese und Überprüfung von Algorithmen im Kontext der antriebsbasierten Diagnose

Simulation des elektrischen Antriebsstrangs als Hilfsmittel für die Synthese und Überprüfung von Algorithmen im Kontext der antriebsbasierten Diagnose von Herold,  Thomas
Im Rahmen der Prozessautomatisierung ist die Wartungsplanung von großer Bedeu-tung, da dadurch die Sicherstellung der Produktqualität und Anlagenverfügbarkeit mit bestimmt wird. Werden Antriebsfehler und der Verschleiß- oder Verschmutzungsgrad ständig oder zumindest in regelmäßigen Zeitabständen unter Anwendung von an-triebseigenen Sensoren detektiert, spricht man von antriebsbasierter Diagnose. Das Ziel der Arbeit ist die simulatorische Untersuchung von Betriebszuständen eines Antriebsstrangs bezüglich der Diagnosemöglichkeiten im Rahmen der antriebsbasier-ten Diagnose. Um überprüfen zu können, inwieweit eine sichere Diagnose möglich ist, wird eine Simulationsumgebung geschaffen, die eine realitätsnahe Abbildung des Antriebsstrangs gewährleistet. Das Modell umfasst die Komponenten elektrische Maschine, Leistungselektronik, Regelung, Mechanik und die Sensorik. Da im Antriebs-strang stochastische Einflüsse und Nichtlinearitäten sowie Signaldiskretisierungen durch zeitliche Taktung, Digitalisierung, PWM u.a. auftreten, erfolgt eine Modellbildung im Zeitbereich. Mit dem parametrierten Gesamtsystemmodell werden verschiedene Betriebs- und Fehlerzustände simuliert und mit unterschiedlichen Diagnoseverfahren ausgewertet. Als Fehler werden Magnetisierungsfehler der elektrischen Maschine sowie ein Getriebe- und ein Lagerschaden untersucht. Durch diese Simulationen wird gezeigt, dass es alleine mit einer adäquat parametrierten Simulationsumgebung möglich ist, Diagnosealgorithmen an allen simulatorisch nachbildbaren Fehlerbildern zu testen. Damit ergibt sich die Möglichkeit, aufwändige Software-in-the-Loop Untersuchungen an einem Prüfstand stark zu reduzieren und Fehlerszenarien nachzustellen, die mit einem Prüfstand nicht zerstörungsfrei oder gar nicht betrachtet werden können.
Aktualisiert: 2019-12-12
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Reformbedarfe im Recht der Minderjährigenadoption und der Adoptionsvermittlung

Reformbedarfe im Recht der Minderjährigenadoption und der Adoptionsvermittlung von Reinhardt,  Jörg
Die gesellschaftliche Sicht auf die Adoption von Minderjährigen aus dem In- wie aus dem Ausland hat sich in den vergangen Jahrzehnten erheblich verändert. Das wirkt sich nicht nur auf die Zahl der ausgesprochenen Adoptionen aus, sondern auch auf die Praxis der Adoptionsvermittlung. Jörg Reinhardt, langjähriger Leiter einer zentralen Adoptionsstelle, zeigt im Rahmen der vorliegenden Ausarbeitung mögliche Ansatzpunkte für die dringend gebotene Weiterentwicklung des Adoptions- sowie des Adoptionsvermittlungsrechts auf. Dabei werden insbesondere auch Lösungsansätze des italienischen, des norwegischen und des französischen Rechts sowie die umfassenden praktischen Erfahrungen des Autors in die Diskussion mit einbezogen.
Aktualisiert: 2019-12-12
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Anwendergerechte universelle Fehlerdiagnose von automatisierten Systemen

Anwendergerechte universelle Fehlerdiagnose von automatisierten Systemen von Friedrich,  Andreas Oliver
In der vorliegenden Arbeit wird ein modernes Konzept zur Durchführung einer Fehlerdiagnose von automatisierten Systemen (MODIAS) vorgestellt. Es reduziert notwendige Einsätze von Servicetechnikern, indem Anwender in den Diagnoseprozess miteinbezogen werden. Da Anwender in der Regel weder über Fachwissen bezüglich der Durchführung einer Fehlerdiagnose verfügen noch einen Einblick in interne Prozesse der Systeme haben, bietet das Konzept eine anwendergerechte Lösung. Darüber hinaus ermöglicht es einen universellen Einsatz innerhalb der Automatisierungstechnik-Domäne. Das Konzept basiert auf handelsüblichen mobilen Endgeräten, wie Smartphones und Tablets. Der Ansatz, automatisierte Systeme mithilfe von Smartphones zu erweitern, verändert bestehende Konzepte und ermöglicht eine dynamische Ergänzung der Systeme um Diagnose- und Wartungsfunktionalitäten. In dieser Arbeit wird eine mobile, anwendergerechte Diagnose-App für Smartphones vorgestellt, die Fehler in automatisierten Systemen identifiziert und lokalisiert sowie den Anwender bei der Behebung dieser Fehler unterstützt. Um das vorgestellte Konzept mit geringem Aufwand für automatisierte Systeme realisieren zu können, wird darüber hinaus ein Framework-Konzept vorgestellt, welches die Erstellung und Parametrierung von Diagnose-Apps für Smartphones vereinfacht. Hersteller können mithilfe eines Instanziierungswerkzeugs ihre Diagnose-App schrittweise zusammenstellen und anschließend generieren. Mit dem vorgestellten Diagnosekonzept können Hersteller von automatisierten Systemen diese flexibel und kostengünstig um eine umfangreiche Diagnosefunktionalität erweitern.
Aktualisiert: 2019-12-12
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Alterungsanalyse integrierter CMOS-Schaltungen für den Einsatz in einem Messsystem zur Aufnahme neuronaler Signale

Alterungsanalyse integrierter CMOS-Schaltungen für den Einsatz in einem Messsystem zur Aufnahme neuronaler Signale von Heidmann,  Nils
Der Einsatz moderner CMOS-Technologien in sicherheitsrelevanten Applikationen, wie der Luftfahrt und der Medizinelektronik, erfordert ein hohes Maß an Zuverlässigkeit, um einen fehlerfreien Betrieb von Schaltungen über einen langen Zeitraum sicherzustellen. Die kontinuierliche Miniaturisierung von CMOS-Prozessen lässt aktuell eine steigende Bedeutung der Auswirkungen von Prozessvariationen und Alterungsmechanismen auf die Funktionalität von Schaltungen erkennen. Diese Einflüsse sind bereits im Entwurfsprozess zu berücksichtigen und eine Analyse der Auswirkungen ist auf allen Abstraktionsebenen des Schaltungsentwurfs durchzuführen, um die Zuverlässigkeit komplexer Systeme sicherzustellen. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Modellierung des Alterungsverhaltens von analogen Schaltungskomponenten auf höheren Abstraktionsebenen des Entwurfsablaufs. Hierzu werden zunächst Modellierungsverfahren vorgestellt, die mittels Approximation das Alterungsverhalten und die Variabilität durch Prozessvariationen von Schaltungen nachbilden. Durch ein automatisiertes Vorgehen zur Generation von Modellfunktionen und eine Umsetzung in eine Verhaltensbeschreibung kann das Verfahren für die Untersuchung unterschiedlicher Schaltungen eingesetzt werden. Anhand eines analogen Neuro-Front-Ends zur Aufnahme neuronaler Signale wird eine Analyse einzelner Schaltungskomponenten durchgeführt und die Auswirkungen auf das Systemverhalten evaluiert. Im Rahmen dieser Arbeit werden zusätzlich Monitor-Strukturen vorgestellt, die eine Überwachung digitaler Schaltungen zur Laufzeit ermöglichen. Die Monitore werden in ein digitales Neuro-Front-End integriert und die Funktionalität sowie die Möglichkeit der Laufzeitüberwachung durch die Vermessung der integrierten Schaltung bestätigt und bewertet.
Aktualisiert: 2019-12-12
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Tribologische Bewertung von Stahl-Stahl-Paarungen unter Dieselschmierung

Tribologische Bewertung von Stahl-Stahl-Paarungen unter Dieselschmierung von Schwenk,  Christof
In der vorliegenden Arbeit wurde das Verschleißverhalten von Stahl-Stahl-Paarungen unter Dieselschmierung untersucht. Dazu wurden zwei realitätsnahe Modellversuche konzipiert, mit denen Belastungssituationen innerhalb eines Common-Rail-Systems auf Modellebene abgebildet werden konnten. Mit Hilfe der Modelltests wurden die verschleißbestimmenden Einflussfaktoren und ihre Wechselwirkungen untereinander herausgearbeitet. Als eine verschleißbestimmende Größe konnte der Additivgehalt im Dieselkraftstoff gefunden werden. Gleichzeitig kam es für die untersuchten Werkstoff-Kraftstoff-Kombinationen zu einem Verschleißanstieg mit einer Zunahme der eingebrachten Reibungsenergie. Ein Anstieg der Pressung bzw. eine Erhöhung des zurückgelegten Gleitweges resultierte in einer Zunahme des Verschleißes. Die Temperatur wirkte sich kraftstoffabhängig auf das Verschleißverhalten aus. Eine Temperaturerhöhung war dabei immer mit einer Zunahme an Oxidationsprodukten in der Verschleißspur gekoppelt. Durch unterschiedlich gute Anbindungsmöglichkeiten dieser Produkte an die Werkstoffoberfläche können diese verschleißfördernd oder verschleißmindernd wirken. Neben den variablen Faktoren aus dem Versuchsplan wurde ein weiterer verschleißbestimmender Faktor in der relativen Luftfeuchtigkeit der Umgebung entdeckt. Die quantitativen Verschleißergebnisse der beiden Modelltests wurden jeweils mit dem empirischen Modell nach Archard verglichen. Die untersuchten Stähle waren im Versuch unterschiedlich verschleißbeständig. Eine Einsatzempfehlung für Stahl-Stahl-Paarungen unter Dieselschmierung konnte für unterschiedliche tribologische Belastungssituationen getroffen werden.
Aktualisiert: 2019-12-12
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Lokalmodell-Netz-Identifikation als Analyse- und Bewertungsmethodik von Flugmanöverlasten

Lokalmodell-Netz-Identifikation als Analyse- und Bewertungsmethodik von Flugmanöverlasten von Halle,  Martin
Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der echtzeitfähigen Approximation von Flugmanöverlasten bei Flugzeugen. Die Schätzung von Fluglasten ist eine Problemklasse aus dem Bereich der Flugphysik und findet Anwendung im Design von Flugzeugstrukturen und während des Betriebs von Flugzeugen zum Zweck der Überwachung von Strukturbelastungen. Durch die generell begrenzten Ressourcen an Bord eines Flugzeugs besteht der Bedarf an entsprechend effizienten und optimierte Algorithmen. Es wird eine neue Methodik basierend auf Lokalmodell-Netzen zur Synthese von virtuellen Lastsensoren auf der Basis von Messdaten entwickelt. Die Grundlage zur Auslegung der Modelle bilden Daten und Simulationsrechnungen aus dem Design von Flugzeugstrukturen, sowie Flugversuchsdaten. Die virtuellen Lastsensoren stellen anhand sensorbasierter Messdaten verschiedene, nicht direkt messbare Lastgrößen an bestimmten Bauteilen und Punkten der Flugzeugstruktur bereit. Dies dient einer genaueren Klassifizierungen von Überlastereignissen entweder on-line während eines Flugs, zur Planung von Wartungs- und Inspektionszyklen oder im Rahmen von Systemen zur Lastbegrenzung. Für das Verfahren wird eine Trainings- und Validierungs-Datenbasis unter Berücksichtigung der Flug-Enveloppe und dimensionierender Lasten auf Basis von 2D-Last-Enveloppen erstellt. In einem Zwei-Schritt-Verfahren werden mit Daten aus dem Flugzeug-Design Modelle erstellt und in einem zweiten Schritt mit Messdaten aus Flugversuchen validiert und für den Einsatz im Rahmen eines On-Board Systems optimiert. Im Rahmen der Arbeit werden effiziente, virtuelle Lastsensoren hoher Güte für dimensionierende, verteilte Lastkomponenten im Sinne von Kräften und Momenten an Höhen- und Seitenleitwerk, sowie Rumpf eines Flugzeugs synthetisiert.
Aktualisiert: 2019-12-12
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Erhöhung der Planungsqualität durch den frühzeitigen Einsatz von Verfahren des Quality-Design

Erhöhung der Planungsqualität durch den frühzeitigen Einsatz von Verfahren des Quality-Design von Berner,  Joachim
Obwohl die Produktivität stark angestiegen ist, kämpfen speziell europäische und amerikanische Hersteller mit Qualitätsdefiziten sowie hohen Produktionskosten und zu langen Herstellungszeiten. Durch Globalisierungstrends, Sättigung traditioneller Märkte sowie einer immer stärkeren Diversifizierung der einzelnen Hersteller werden nur die Hersteller bestehen, die den Dreiklang des Erfolges (Qualität, Lieferfähigkeit, Kosten) für den Kunden optimal bedienen können. Um die Qualitätsdefizite, Kosten und Zeiten zu minimieren, werden Fehlerabstellund Kaizenteams nach SOP gebildet, die mit großem Erfolg die Produkterstellung optimieren. Ziel ist es, eine möglichst schlanke Produktion zu erreichen (Lean Production). Die aktuell anzutreffenden Verbesserungen in der laufenden Produktion erinnern fatal an die klassische Bandendeprüfung der Fertigung zu Beginn des letzten Jahrhunderts. Die Kosten, welche durch Verschwendung und klassische Fehler verursacht werden, haben ihre Ursache in der einseitigen Fokussierung auf Produktinnovationen sowie im allgemeinen Planungsprozess. Diese Dissertation zeigt Ansätze, wie die in der späteren Serienfertigung gefundenen Optimierungspotentiale bereits in der Entwicklungs- und Planungsphase identifiziert und adäquat berücksichtigt werden können. Die Beantwortung der Frage, wie ein Plan präventiv auf Fehler überprüft werden kann, ist zentraler Bestandteil dieser Arbeit. Hierzu wird die Fehlerdefinition um den Begriff der Verschwendung (Produkt, Prozess) erweitert. Es werden unterschiedliche Methoden (3P, DFMAS, FMEA, DRBFM etc.) auf ihre Eignung untersucht, Fehler gemäß der neuen Definition zu vermeiden. Das Ergebnis ist der kombinierte Einsatz der Methoden 3P und FMEA. Darüber hinaus wird ein Ansatz gegeben, wie der Nutzen der Methoden gemessen werden kann. Fähigkeitsgrad und Reifegrad der Prozesse und Organisation dienen dabei als Indikator.
Aktualisiert: 2018-10-22
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Verfahrensentwicklung zur Bewertung und Beherrschung komplexitätsinduzierter Effizienzverluste

Verfahrensentwicklung zur Bewertung und Beherrschung komplexitätsinduzierter Effizienzverluste von Kruse,  Andreas
Markt- und entwicklungsseitig generierte neue Produktvarianten eröffnen produzierenden Unternehmen die Möglichkeit, neue Märkte zu erschließen oder ihre Wettbewerbsposition in umkämpften Märkten zu festigen. Damit geht allerdings eine oftmals schwer begreif- und handhabbare Komplexität in den Prozessen, insb. in der Produktion, einher, die sich zumeist in beträchtlichen Kostensteigerungen bzw. Effizienzverlusten niederschlägt. Um auf globalen Märkten auch zukünftig wettbewerbsfähig zu sein, müssen Unternehmen aus diesem Kreislauf ausbrechen. Der Schlüssel dazu liegt im systematischen Umgang mit der gestiegenen Komplexität, die zunächst transparent gemacht und verstanden werden muss, um anschließend zielgerichtet beherrscht zu werden. Während zur Beherrschung eine Vielzahl an Werkzeugen bekannt ist, fehlt Unternehmen gerade für die davor notwendige, systematische Erfassung und Bewertung von Komplexität ein Werkzeug, mit dessen Hilfe das erforderliche Verständnis über Ursachen und Wirkungen von Komplexität verbessert und so eine transparente Grundlage zur systematischen Komplexitätsbeherrschung geschaffen wird. Dafür konnte in dieser Arbeit ein simulationsunterstütztes Verfahren entwickelt und in der industriellen Praxis erprobt werden, das eine quantitative Bewertung komplexitätsinduzierter Effizienzverluste in Produktionssystemen ermöglicht. Vor dem Hintergrund der zunehmenden Bedeutung des Nachhaltigkeitsaspektes für das unternehmerische Handeln, integriert das Verfahren neben der Zielgröße Kosten auch die ökologische Zielgröße Energie. Auf Grundlage dieser neu geschaffenen Transparenz können dann potenzielle Stellgrößen zur zielgerichteten Beherrschung dieser Effizienzverluste identifiziert und Optimierungsmaßnahmen eingeleitet werden.
Aktualisiert: 2019-12-12
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Lokale Partizipation und nachhaltige Ressourcennutzung

Lokale Partizipation und nachhaltige Ressourcennutzung von Arzt,  Katja
Bürgerbeteiligung und partizipative Verfahren sind aus politischen Entscheidungsprozessen zur kommunalen, umweltrelevanten oder nachhaltigen Entwicklung nicht mehr wegzudenken. Begründet werden diese Verfahren meist mit der Vermutung, dass durch die Mitwirkung verschiedener Akteursgruppen die Entscheidungen ex post besser akzeptiert werden. Ist diese Annahme berechtigt oder führt, wie viele Kritiker meinen, Partizipation nur zum „kleinsten gemeinsamen Nenner“? Um der Frage auf den Grund zu gehen, werden in dieser Arbeit die Verhaltensweisen von Akteuren in Partizipationsprozessen untersucht. Ziel ist es ein besseres Verständnis der Chancen und Risken dieser Organisationsform zu erlangen. Neben einer umfangreichen theoretischen Erörterung werden in dieser Arbeit zwei Agrar-Umwelt-Foren empirisch untersucht. Darin erarbeiten Landwirte gemeinsam mit Vertretern verschiedener Ämter und Wissenschaftlern unterschiedlicher Disziplinen Umweltmaßnahmen, die einer nachhaltigen Entwicklung der Landwirtschaft in Brandenburgs dienen sollten. Um die beobachteten Interaktionen und Regelbildungen zu erklären, wird der historische und sozio-kulturelle Hintergrund analysiert, vor dem sie initiiert wurden. Einen weiteren Analysegegenstand bilden relevante Verfügungsrechte (die z. B. durch Umweltgesetze und Agrarumweltprogramme etabliert werden) und ihre Rolle in Entscheidungsprozessen. Ferner werden Charakteristika der beteiligen Akteure und ökologische Eigenschaften der behandelten Umweltprobleme einbezogen. Aus der Perspektive der Verteilungstheorie institutionellen Wandels wird gefragt, ob Machtasymmetrien der Beteiligten einen Einfluss auf die etablierten Regeln der Zusammenarbeit hatten. Des Weiteren werden Eigenschaften von Umweltressourcen (z. B.. Komplexität und Umfang) berücksichtigt und analysiert, wie diese die Art und Weise der Entscheidungsfindung prägten. Die Verhaltenstheorie von Elinor Ostrom und das Fairnessmodell von Fehr und Gächter, die den Theorien kollektiven Handelns in sozialen Dilemmata zuzuordnen sind, rücken die Wirkung unterschiedlicher Designprinzipien (z. B. Anforderungen an die Größe der Gruppe, die Häufigkeit des Zusammentreffens) ins Blickfeld, die im Einzelnen herausgearbeitet werden. Schließlich schulen die Ansätze der interaktionistischen Gruppensoziologie den Blick auf die Wirkungszusammenhänge zwischen Individuum und Gruppe, wodurch eine Grundlage für die Analyse der gruppendynamischen Interaktionen des Agrar-Umwelt-Forums geschaffen wird. Basierend auf diesen Erklärungsansätzen wird ein Analyserahmen für die weiteren Untersuchungsschritte entwickelt.
Aktualisiert: 2018-10-22
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Robust-Design-Optimierung von permanenterregten Synchronmaschinen

Robust-Design-Optimierung von permanenterregten Synchronmaschinen von Kubala,  Christoph
In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren zur Optimierung von permanentmagneterregten Synchronmschinen (PSM) unter Berücksichtigung von fertigungsbedingten Abweichungen vorgestellt. Es werden die Grundlagen der Mehrzieloptimierung sowie der Erweiterung auf eine Robust-Design-Optimierung erläutert. Der Einfluss von fertigungsbedingten Abweichungen auf die Drehmomentwelligkeiten einer PSM wird mit einer Kombination aus analytischen und numerischen Verfahren untersucht. Es wird ein allgemeines Verfahren vorgestellt, mit dem es möglich ist, die Robustheit einer PSM mit minimalem Simulationsaufwand innerhalb einer Mehrzieloptimierung zu berücksichtigen. Schwerpunkt der Arbeit ist dabei die Kombination zweier Methoden: einem Worst-Case-Ansatz und einer statistischen Toleranzanalyse mit Hilfe einer Überlagerung von Einzelfehlern. Durch den stark reduzierten Simulationsaufwand ist es möglich die Optimierung direkt mit Hilfe von Finite-Elemente-Simulationen auf einem High-Performance-Computer-Cluster durchzuführen. Die Methode wird beispielhaft an einer PSM für den Einsatz als Lenkhilfeantrieb durchgeführt. Der Motor wird auf Materialkosten, minimale Drehmomentwelligkeiten und eine maximale Robustheit gegenüber fertigungsbedingten Abweichungen optimiert. Abschließend werden die Ergebnisse simulativ und messtechnisch validiert.
Aktualisiert: 2019-12-12
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