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Das Institut für Geschichte, Theorie und Ethik der Medizin der RWTH Aachen

Das Institut für Geschichte, Theorie und Ethik der Medizin der RWTH Aachen von Bosten,  Henrik, Groß,  Dominik, Thal,  Michaela
Der hier vorgelegte Institutsbericht erscheint wiederum als Doppelausgabe – nunmehr für die Jahre 2019 und 2020. Der Aufbau und die inhaltlichen Schwerpunkte des Berichts stehen in der Tradition der vergangenen Bände, um auch weiterhin eine gute Vergleichbarkeit mit den Vorjahren zu gewährleisten. Ein besonderer Schwerpunkt liegt im Bereich der Öffentlichkeitsarbeit und der Wissenskommunikation, der im betreffenden Zeitpunkt deutlich an Bedeutung gewonnen hat. Alle weiteren Aspekte und Details bitten wir dem vorliegenden Band zu entnehmen. Wir hoffen, dass dieser vertiefte Einblicke in die vielfältigen Aktivitäten und Initiativen des Teams in den Bereichen Forschung und Lehre, aber auch in der Gremien- bzw. Öffentlichkeitsarbeit gewährt.
Aktualisiert: 2021-09-21
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Methodik zur Unterstützung der Nachnutzung von projektspezifischem Simulationswissen am Beispiel der simulationsgestützten Logistikplanung

Methodik zur Unterstützung der Nachnutzung von projektspezifischem Simulationswissen am Beispiel der simulationsgestützten Logistikplanung von Stolipin,  Jana
Um dem Risiko der projektbezogenen Erfahrungs- und Wissensverluste in Unternehmen, die Simulationsprojekte im Rahmen der Logistikplanung durchführen, entgegenzuwirken, wird in dieser Dissertation eine ontologiebasierte Methodik vorgeschlagen. Diese Methodik ermöglicht spezifisches Simulationswissen während eines Projektes zu extrahieren und für die Wiederverwendung in zukünftigen Projekten bereitzustellen. Sie zielt darauf ab, die Projektbeteiligten bei ähnlichen Simulationsaufgaben in einer nachnutzungsorientierten Weise zu unterstützen. Zur Identifizierung von nachnutzungsrelevanten Informationen wird eine zweistufige Delphi-Studie durchgeführt. Die Ergebnisse der Delphi-Studie liefern eine Liste mit grundlegenden nachnutzungsrelevanten Informationen zur Beschreibung von Wissenskategorien in Simulationsprojekten. Diese Informationen werden in eine OWL-Ontologie (SimWis-Ontologie) überführt, die als Wissensbasis in die Methodik für Simulationsprojekte eingebunden wird. Die SimWis-Ontologie und die entwickelte Methodik werden in einen prototypischen Demonstrator implementiert und in einer expertenbasierten Evaluationsstudie überprüft. Die im Rahmen dieser Dissertation entwickelte ontologiebasierte Methodik unterstützt vor allem einen systematischen IT-gestützten Dokumentationsprozess sowie die Nutzung von Expertenwissen bei mehreren Simulationsprojekten. Die erstellte SimWis-Ontologie stellt das Modell des Simulationswissens dar und bietet eine Basis, um das Simulationswissen projektspezifisch zu erweitern und unternehmensübergreifend bereitzustellen.
Aktualisiert: 2021-09-21
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Engpassmanagement mit Flexibilitäten in Mittel- und Niederspannungsnetzen bei unsicheren Netzzuständen

Engpassmanagement mit Flexibilitäten in Mittel- und Niederspannungsnetzen bei unsicheren Netzzuständen von Rewald,  Florian
Die Substitution von Großkraftwerken durch dezentrale Erzeugungsanlagen und lastfernen Windparks führt zunehmend zu Netzengpässen in der Höchst-und Hochspannungsebene. In dieser Arbeit wird praxisnah gezeigt, wie die Flexibilität von Erzeugungsanlagen aus den Mittel- und Niederspannungsnetzen bei unsicheren Netzzuständen zur Behebung dieser Netzengpässe beitragen kann. Zunächst wird ein Engpassmanagementsystem zur Behebung von Netzengpässen in der Hochspannungsebene mit Flexibilität aus den nachgelagerten Netzebenen vorgestellt. Anschließend wird ein Verfahren zur Bestimmung dieser Flexibilität mathematisch beschrieben und deren Funktionsweise anhand von Benchmark-Netzen mit bekanntem Netzzustand demonstriert. Für eine praxisnahe Anwendung kann der Netzzustand nicht als bekannt voraus-gesetzt werden, sondern wird mit einer Zustandsschätzung bestimmt. Für diese Zustandsschätzung werden zunächst die Eingangsdaten analysiert, darauf aufbauend der Netzzustand geschätzt und auf Basis dessen das Flexibilitätspotential bestimmt. Abschließend wird geprüft, inwiefern die Ergebnisse dieses Feldtests auf andere Netze übertragbar sind.
Aktualisiert: 2021-09-21
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Regelsysteme zur Verlängerung der Lebensdauer von Leistungsmodulen in Antriebswechselrichtern

Regelsysteme zur Verlängerung der Lebensdauer von Leistungsmodulen in Antriebswechselrichtern von Wölfle,  Julian
Beim Betrieb von leistungselektronischen Schaltungen sind die Halbleiterchips der Ventile einem von verschiedenen Einflussfaktoren abhängigen zeitlichen Verlauf ihrer Temperatur unterworfen. Maßgeblich für diesen Temperaturverlauf sind einerseits die vom augenblicklichen Betriebszustand abhängigen Durchlass- und Umschaltverluste sowie andererseits das thermische Verhalten des den jeweiligen Halbleiterchips fixierenden und kontaktierenden mechanischen Aufbaus. In dieser Arbeit wird eine Regelung konzipiert, welche die Reduktion der Amplitude der Temperaturzyklen der Ventile durch Erhöhung der Temperatur während den niedrigen Lastzuständen zum Ziel hat. Das vorgeschlagene Regelprinzip wird an einem herkömmlichen Zwei-Punkt-Wechselrichter und jeweils an zwei Drei-Punkt-Wechselrichtern, welche jeweils mit IGBT-Leistungsmodulen ausgestattet sind, erst durch Simulation und dann durch Messung erprobt. Die Amplituden der Temperaturzyklen der Ventile der Wechselrichter sollen im Betrieb durch eine Erhöhung der Verlustleistung in den niedrigen Lastzuständen reduziert werden. In dieser Arbeit werden für die Erhöhung der Verlustleistung alternativ drei Stellgrößen verwendet: die Variation der Frequenz der Pulsweitenmodulation, die Variation der Winkellänge der Vollaussteuerungsbereiche bei einem diskontinuierlichem Modulationsverfahren und die Vorgabe einer Stromamplitude. Die zuletzt genannte Stellgröße kann dabei nur in Kombination mit einer elektrischen Drehstrommaschine verwendet werden. Dabei werden bei allen Temperaturregelsystemen die mechanischen Ausgangsgrößen der Maschine nicht beeinflusst.
Aktualisiert: 2021-09-21
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Was die Briten über Canaris wussten

Was die Briten über Canaris wussten von Weth,  Burkard
Das Werk enthält ein Gespräch eines britischen Verhörspezialisten mit Constantin Canaris, einem Neffen von Wilhelm Canaris. Der Bericht enthält wichtige Hinweise zum Verhältnis von Canaris zu Heydrich, Himmler und Hitler. Der Bericht endet mit der Verhaftung von Canaris. es finden sich zudem wichtige Informationen über Arbeitsweise und Innenleben der Abwehr. Ein Bericht, der vermutlich auch auf britischen Geheimdienstquellen beruht.
Aktualisiert: 2021-09-17
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Echtzeitfähige Bewegungsplanung mit Hindernisvermeidung für unbemannte, senkrecht startende Luft- und Raumfahrzeuge

Echtzeitfähige Bewegungsplanung mit Hindernisvermeidung für unbemannte, senkrecht startende Luft- und Raumfahrzeuge von Seiferth,  Christoph
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der echtzeitfähigen Bewegungsplanung unbemannter, senkrecht startender Luftfahrzeuge. Diese Autonomiefunktion behandelt das Problem der Suche und Optimierung einer Bewegungstrajektorie des Luftfahrzeuges unter Berücksichtigung von Randbedingungen wie z.B. das Vermeiden von Hindernissen, Einhalten von maximalen Fluggeschwindigkeiten oder auch die Beschränkung der Lage des Luftfahrzeugs. Um sich diesem Problem zu nähern, wird zunächst ein Ansatz zur prädiktiven Bahnplanung auf Basis der nichtlinearen modellprädiktiven Regelung mit Beschränkungen in Zuständen und Steuergrößen vorgestellt, der besonders für die echtzeitfähige Implementierung auf kleiner und kompakter Rechnerhardware geeignet ist und eine Hindernisvermeidung unter Nutzung einer dreidimensionalen Punktwolke beinhaltet. Zur Demonstration der Echtzeitfähigkeit werden in dieser Arbeit zwei unterschiedliche Bordrechnerarchitekturen betrachtet: Der erste Ansatz verfolgt die Implementierung auf einem kleinen eingebetteten System, das einen FPGA zur Beschleunigung der für die Hindernisvermeidung benötigten Abstandsberechnungen einsetzt. Flugversuche sowie Hardware-in-the-loop Simulationen belegen die Machbarkeit. Der zweite, verbesserte Ansatz benutzt zur echtzeitfähigen Umsetzung eine Grafikkarte auf einem Tabletcomputer zur Beschleunigung der Modellprädiktion und der aufwendigen Abstandsberechnungen zu den Hindernissen. Statistische Betrachtungen von Laufzeitmessungen zeigen die echtzeitfähige Umsetzbarkeit dieses Ansatzes. Die Arbeit liefert damit Beiträge im Bereich Bahnplanung für unbemannte, automatisch fliegende Fluggeräte, die geeignet sind, einen sicheren Betrieb im Sinne der Einhaltung von Beschränkungen beteiligter Zustände und Steuergrößen zu garantieren.
Aktualisiert: 2021-09-15
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Entwicklung eines Online-Tracking-Messsystems unter Einsatz von Nahinfrarot Spektroskopie zur Untersuchung der dynamischen Reinigungswirkung von Geschirrspülprozessen

Entwicklung eines Online-Tracking-Messsystems unter Einsatz von Nahinfrarot Spektroskopie zur Untersuchung der dynamischen Reinigungswirkung von Geschirrspülprozessen von Richter,  Johannes
In dieser Arbeit wird ein neues NIR gestütztes Online-Tracking-Messsystem (OTM) zur Untersuchung der dynamischen Reinigungswirkung bei Spülversuchen in der Geschirrspülmaschine vorgestellt. Hierzu wurde eine NIR-Durchflussmesszelle zur automatisierten seriellen Aufnahme von NIR-Spektren technisch in die Hydraulik der Geschirrspülmaschine integriert. So ist es nun möglich, 51 NIR-Spektren in der Spülwassersuspension im Laufe eines Geschirrspülprozesses aufzunehmen. Das OTM wurde genutzt, um mit den auf Geschirrteilen aufgetragenen Komponenten BU, HM und EP Spülversuche durchzuführen. Dadurch ist es nun möglich, multivariate Kalibrationsmodelle (MKM) zu entwickeln und den zeitlichen Verlauf der Konzentration von BU, HM und EP in der Spülwassersuspension in Form von Abtragungskurven darzustellen. Durch Kontrollversuche wurde verifiziert, dass die vom OTM generierten Abtragungskurven dem zuvor ermittelten, realen gravimetrisch bestimmten Konzentrationsverlauf folgen. Variationen von Spültemperatur und Enzymkonzentration des Reinigers bilden sich in den Abtragungskurven ab. Dadurch wird es möglich, die dynamische Reinigungswirkung, also die Gesamtheit der Veränderungen des zeitlichen Verlaufs des Reinigungsprozesses, zu untersuchen. Es wurde gezeigt, dass die Abtragungskurven durch Weibull-Funktionen beschrieben werden können und daraus die Rate der Abtragung von BU, HM und EP vom Geschirr bestimmt werden kann. Deren Abtragungsverhalten kann durch die Form- und Skalenparameter der Weibull-Funktionen charakterisiert werden. Mit deren Hilfe wurde es möglich, Modelle für das Abtragungsverhalten jeder einzelnen Komponente vorzuschlagen.
Aktualisiert: 2021-09-14
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Analyse und Bedeutung einer VUCA-gerechten Unternehmenskultur in der IT-Branche – Konzept für eine erfolgreiche Etablierung

Analyse und Bedeutung einer VUCA-gerechten Unternehmenskultur in der IT-Branche – Konzept für eine erfolgreiche Etablierung von Contino,  Giovanna
Das vorliegende Fachbuch beleuchtet und stellt bestehende Unternehmenskulturen in der IT-Branche gegenüber und zeigt die Bedeutung einer VUCA-gerechten Kultur für Unternehmen, speziell aus der IT-Branche, auf. Es wird analysiert, welche Komponenten eine solche Kultur prägen und welche Auswirkungen Unternehmenskultur aufweist. VUCA beschreibt unsere heutige Wirtschaftssituation und Umwelt. Das Akronym ergibt sich aus den Begriffen Volatility, Uncertainty, Complexity und Ambiguity. Die zunehmende Dynamik und Veränderung der Umwelt und die neuen Erwartungen von Arbeitnehmern und Kunden sorgen dafür, dass Unternehmen und ihre Kultur vor neuen Anforderungen stehen. Die Corona-Pandemie gilt als ein Paradebeispiel für VUCA. Um weiterhin einen Wettbewerbsvorteil zu erhalten und standhaft zu sein, sind Unternehmen gezwungen, neben ihrem Kerngeschäft neue Kompetenzen aufzubauen. Schnelle Reaktionsgeschwindigkeit und Anpassungsfähigkeit sind in VUCA-Zeiten unabdingbar. Es ist ersichtlich, dass es sich um einen strategischen Trend handelt und sich immer mehr Unternehmen mit Unternehmenskultur und VUCA Auswirkungen auseinandersetzen und entsprechende Maßnahmen ergreifen. Beispielsweise reichen überdurchschnittliche Löhne lange nicht mehr aus, um neue Talente zu gewinnen bzw. zu halten. Von Mitarbeitenden werden besonders eine gute Arbeitsatmosphäre, Freiräume und Sinnhaftigkeit geschätzt. Als qualitative Methode dienen leitfadengestützte Interviews mit Experten aus der IT-Branche. Die Interviews werden über eine qualitative Inhaltsanalyse ausgewertet. Es wird ein Leitfaden für IT-Unternehmen konzipiert, welcher unter anderem ein Konzept für eine erfolgreiche Etablierung einer VUCA-gerechten Unternehmenskultur in der IT-Branche beinhaltet.
Aktualisiert: 2021-09-14
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Prozessentwicklung für die vollständige thermoplastische Beschichtung von Glasfilamenten im Spinnprozess

Prozessentwicklung für die vollständige thermoplastische Beschichtung von Glasfilamenten im Spinnprozess von Lüking,  Alexander
In dieser Dissertation wird ein industrielles Verfahren zur Beschichtung von E-Glasfilamenten im Herstellungsprozess entwickelt. Die Beschichtung weist dabei thermoplastisches Verhalten auf. Damit ist eine Nutzung in der Herstellung von Organoblechen möglich. Die Untersuchungen durchlaufen dabei die Skalen von der Grundlagenbildung über Labor- und Pilotversuche bis hin zur industriellen Umsetzung. Zunächst wird diskutiert, welche Anforderungen an eine thermoplastische Beschichtung gestellt werden, um einen stabilen Spinnprozess zu gewährleisten. Als Beschichtungswerkstoff wird Polypropylen gewählt. Das Polypropylen wird dabei modifiziert, um im Herstellungsprozess der Glasfilamente möglichst wenig Reibung zu verursachen. Die Glasfilamente weisen einen Durchmesser zwischen 10 und 17 µm auf. Die thermoplastische Beschichtung ummantelt jedes Glasfilament separat mit Schichtdicken von 0,5 - 3,5 µm. Die Glasfilamente werden zu einem Roving zusammengefasst und im Anschluss zu einem Organoblech konsolidiert. Mit dem neuen Herstellungsverfahren werden Faservolumengehalte von bis zu 81 Vol. % erreicht. Am Markt erhältli-che Organobleche weisen lediglich einen maximalen Anteil von 55 Vol. % auf. Für die Analyse einer wirtschaftlichen Verwertung wird eine Marktübersicht erstellt. Zudem wird eine Prozesskostenrechnung durchgeführt. Des Weiteren wird die Patentstrategie vorgestellt. Kern der wirtschaftlichen Analyse ist die Diskussion um die Verwertung. Es werden verschiedene Szenarien der Vermarktung betrachtet.
Aktualisiert: 2021-09-14
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Topologische Ableitung zur Optimierung crashbelasteter Strukturen

Topologische Ableitung zur Optimierung crashbelasteter Strukturen von Weider,  Katrin
In dieser Dissertation wird die Topologische Ableitung unter Materialnichtlinearität, großer Verformung und Zeitabhängigkeit vorgestellt. Hierbei gibt die Topologische Ableitung an, wie sich ein Funktional durch Einbringen einer Aussparung verändert. Mithilfe der adjungierten Methode und einer Interpolation des elasto-plastischen Materialverhaltens wird ein Berechnungsverfahren zur Bestimmung dieser Sensitivität entwickelt. Die Funktionale werden um die mechanischen nichtlinear transienten Gleichgewichtsbedingungen mit einem Lagrange-Multiplikator (der Adjungierten) erweitert. Dieser wird so gewählt, dass implizite Ableitungsterme, wie beispielsweise die Ableitung der Verschiebung nach der Entwurfsvariable, nicht mehr berechnet werden müssen, sondern nur die expliziten Ableitungsterme, wie beispielsweise die Ableitung des Funktionals nach der Entwurfsvariable. Für die Berechnung der Adjungierten ist ein Endwertproblem zu lösen. Je nachdem, ob zuerst differenziert wird und anschließend die zeitliche Diskretisierung erfolgt oder umgekehrt, entsteht ein eigenes Lösungsschema für die Adjungierte. Die Entwicklung ist zunächst allgemein gehalten, so dass das adjungierte Lösungsschema auch für Funktionale, die Geschwindigkeiten oder Beschleunigungen beinhalten, gültig ist. Für die innere Energie einer Struktur und die Verschiebung eines Einzelpunktes wird die Topologische Ableitung in analytischer Form konkretisiert. Es verbleiben für die Berechnung der Topologischen Ableitung Integralterme, deren Auflösung analytisch nicht mehr möglich ist. Diese Integration wird durch eine Materialinterpolation ersetzt, die das durch plastische Dehnung und isotrope Verfestigung entstandene Materialverhalten temporär linearisiert wiedergibt.
Aktualisiert: 2021-09-14
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