Design eines praxisorientierten und wissensbasierten Cyber-Physischen Systems für industrielle Rüstvorgänge

ZusammenfassungIndustrielle Rüstvorgänge sind durch ihren zentralen und zeitkritischen Charakter innerhalb eines Produktionsprozesses elementar. Optimierungsbestrebungen dieser Prozesse erfolgen insbesondere hinsichtlich des Zeitaufwandes und der Ressourcenschonung. In diesem Zusammenhang findet die Unterstützung des Menschen durch digitale Technologien in Form von Cyber-Physischen Systemen (CPS) weniger Beachtung. Der vorliegende Beitrag greift diese Thematik auf und trägt zur Weiterentwicklung von CPS bei. Auf Grundlage einer umfassenden ethnographischen Studie wurden Praktiken von Maschineneinrichtern im Zuge von Rüstvorgängen an Biegemaschinen identifiziert. Die Erkenntnisse dieser Studie münden in ein übergreifendes Wissenstransfermodell, das die Ableitung von Gestaltungs- bzw. Designimplikationen für CPS im Rüstkontext erleichtert und optimiert. Auf Grundlage eines Vergleichs von technischen Möglichkeiten mit den im Modell erfassten praxisrelevanten Anforderungen an den Wissens- und Erfahrungstransfer konnte ein neuer auf Augmented Reality (AR) und Sensortechnologie beruhender methodischer Ansatz zur Erfassung und Weitergabe von propositionalem und prozessualem Wissen, eingebettet in verkörperten Handlungen, realisiert werden.Praktische Relevanz: Die Forschungsarbeiten bringen den Stand der Technik bei der Gestaltung digitaler Technologien bzw. CPS zur Unterstützung von Menschen voran, die mit Umrüstprozessen industrieller Produktionsmaschinen betraut sind. Es konnten für den Austausch von Fachwissen insbesondere hinsichtlich der Kontextualität und Kommunikation unter Berücksichtigung kollaborativer Arbeit und sozialer Rahmenbedingungen Fortschritte erzielt werden, die gleichzeitig neue Forschungsrichtungen zu diesem Thema eröffnen.

Softwaretools zur Simulation der Ausbreitung gasförmiger Gefahrstoffe in industrieller Umgebung

<p>Betreiber von Anlagen, die mit Gefahrstoffen umgehen, müssen nicht nur im Rahmen von Genehmigungsverfahren Angaben zu den Auswirkungen störungsbedingter Stofffreisetzungen machen. Bisher zur Bestimmung von angemessenen Sicherheitsabständen und zur Beurteilung von Gefährdungen verwendete Ausbreitungsmodelle wurden als nicht mehr dem Stand der Technik entsprechend eingestuft und die relevanten VDI-Richtlinien 3783, Blatt 1 und Blatt 2 sollen überarbeitet werden. Es ist vorgesehen, die Gauß'sche Ausbreitungsmodellierung durch ein zeitgemäßeres Lagrange'sches Ausbreitungsmodell zu ersetzen. Die für das Ausbreitungsmodell erforderlichen Windfelder können mit einfachen diagnostischen Windfeldmodellen oder geeigneten prognostischen Strömungsmodellen bereitgestellt werden. Allerdings sind einfache diagnostische Windfeldmodelle meist nicht in der Lage, die komplexen Strömungsverhältnisse in Industrieanlagen ausreichend realistisch abzubilden und nicht hinreichend für derartige Anwendungen validiert. In universeller einsetzbaren prognostischen Strömungsmodellen (CFD-Modelle) sind die problemspezifischen Ausbreitungsrandbedingungen im bodennahen Bereich der atmosphärischen Windgrenzschicht oft nicht angemessen umsetzbar. Eine sinnvolle Alternative stellen verfügbare, lizenzkostenfreie OpenSource-Programmpakete wie zum Beispiel OpenFOAM dar. Diese beinhalten in der Regel mehrere Löser zur Strömungsberechnung und eine Vielzahl von Turbulenzmodellen. Es lassen sich an konkrete Problemstellungen angepasste Strömungslöser realisieren, die prinzipiell auch transiente Einströmrandbedingungen in der durch Hindernisse gestörten atmosphärischen Windgrenzschicht abbilden können.</p> <p>In einem vom Bundesministerium für Wirtschaft im Rahmen des Forschungsnetzwerks Mittelstand geförderten Projekt soll das Potenzial der OpenSource-Programmpakete für praktische Störfallauswirkungsbetrachtungen erschlossen und eine Toolbox zur Simulation der Ausbreitung gasförmiger Gefahrstoffe in industrieller Umgebung entwickelt und evaluiert werden. Es werden Windfeldgeneratoren auf Basis von RANS und LES entwickelt. Für typische, mit den Modelltypen im Zusammenhang stehende Probleme bei der Simulation bodennaher Windfelder werden praxistaugliche Lösungen entwickelt. Für die Implementierung eines RANS-basierten Windfeldgenerators erfolgte beispielsweise die Anpassung der Randbedingungen im Einströmrand und der verwendeten Wandfunktionen an das verwendete Turbulenzmodell. Für das entwickelte LES-basierte Modell wurden u.a. verschiedene Verfahren zur Simulation bzw. Synthese turbulenter naturähnlicher Einströmrandbedingungen und verschiedene Turbulenzparametrisierungen implementiert und getestet. Einen weiteren Arbeitsschwerpunkt bildet die Bereitstellung qualifizierter, modell- und anwendungsspezifischer Referenzdatensätze zur Evaluierung der entwickelten Modelle und Simulationskonzepte. Hierfür werden systematische Modellversuche zur Ausbreitung dichteneutraler und schwerer Gase in einem Grenzschichtwindkanal durchgeführt.</p> <p>Der Beitrag stellt den aktuellen Stand der zweijährigen Projekt- und Entwicklungsarbeit vor, dokumentiert beispielhaft die Güte der mit den entwickelten Softwaretools erzielbaren Simulationsergebnisse und gibt einen Überblick über die im Projekt generierten Referenzdatensätze für eine angemessene Modellevaluierung.</p>

Potenzial terrestrischer Kohlenstoffdioxidabscheidung (CDR) unter sozio-ökologischen Einschränkungen (STEPSEC)

<p>Um sowohl nationale als auch internationale Klimaschutzziele einhalten zu können und den globalen Temperaturanstieg zu begrenzen, sind massive Reduktionen des CO<sub>2</sub>-Ausstoßes notwendig. Da die bisherigen Maßnahmen zur Emissionsreduktion weltweit nicht ausreichend sind, ist es wahrscheinlich, dass Wege gefunden werden müssen, mehr Treibhausgase zu binden, als ausgestoßen werden.</p> <p>Wir führen eine, dem Stand der Technik entsprechende, robuste und vergleichende Bewertung der Potenziale der gängigsten Methoden landgebundener Kohlenstoffdioxidabscheidung (CDR<sub>L</sub>) und ihrer Auswirkungen auf das Erdsystem unter der Annahme sozio-ökologischer Randbedingungen durch. Unter Verwendung von drei dynamischen globalen Vegetationsmodellen (DGVMs) mit hoher Prozessgenauigkeit vergleichen wir Aufforstung, Waldbewirtschaftung und Bioenergie mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung. Dies erlaubt es das CDR<sub>L</sub>-Potenzial mit hohem ökologischen Realismus zu untersuchen (z.B. Auswirkung von Wetterextremen). Ferner sollen somit die möglichen Vorteile und Nachteile von CDR<sub>L</sub> bezüglich anderer Ziele der nachhaltigen Entwicklung (u.A. Treibhausgaseffekte, Nahrungsmittel, Wasser, Biodiversität und biogeophysikalische Klimaauswirkungen) einander gegenüber gestellt werden. Da gesellschaftliche Zwänge wichtige Hindernisse für die Umsetzung von CDR<sub>L</sub> darstellen können, werden auch sozio-ökonomische Gesichtspunkte, basierend auf sozio-ökonomischen Pfaden und agentenbasierten Modellen, für die Landnutzungsentscheidungen Eingang finden. Hierfür werden die globalen Szenarien des IPCC auf deutsche Verhältnisse (eingebettet in europäische Ziele) angepasst und auch ethische Aspekte in enger Zusammenarbeit mit Interessenvertretern weiterentwickelt.<br />Diese umfassende und interdisziplinäre Untersuchung von CDR<sub>L</sub> Methoden wird eine fundierte Entscheidungsfindung ermöglichen.</p>

Optische Technologien, digital unterstützt: Operationsmikroskop – quo vadis?

ZusammenfassungEine ausreichende Vergrößerung und die richtige Beleuchtung sind entscheidend für den Erfolg einer mikrochirurgischen Intervention. Operationsmikroskope sind daher aus der modernen Ophthalmochirurgie schon lange nicht mehr wegzudenken und haben sich zum Kernstück eines modernen Operationssaals entwickelt. Wir geben in diesem Beitrag zunächst eine kurze Übersicht über die historische Entwicklung ophthalmologischer Operationsmikroskope – von den ersten Entwicklungen der Mitte des 19. Jahrhunderts bis hin zum derzeitigen Stand der Technik mit leistungsfähigen Koaxialbeleuchtungen und glasfasergeführten Xenon- oder LED-Lichtquellen. Weiterhin gehen wir auf aktuelle Entwicklungen, insbesondere im Bereich der Workflowunterstützung und Integration zusätzlicher Technologien, wie intraoperative OCT oder „Augmented Reality“ bzw. dem Operateur nützliche Dateneinspiegelungen, ein. Im letzten Teil wird ein Ausblick auf künftige Entwicklungen gegeben, wobei hier vor allem die Digitalisierung der Bildkette und intelligente Assistenzautomatisierung im Vordergrund stehen.

Umfragen zu Gehaltsuntergrenze und Lehrervergütung: ein Stand der Technik – 2008-2021

In diesem Artikel wird eine Übersicht über Studien zu Gehaltsuntergrenze und Lehrervergütung zwischen 2008 und 2021 vorgestellt[3]. In diesem Sinne ist die Literaturrecherche zur Gehaltsuntergrenze für Lehrkräfte ein Schlüsselelement. Daher basiert die für die bibliografische Suche entwickelte Methodik auf der wissenschaftlichen und sorgfältigen Anwendung der Theorie der Práticas Baseadas em Evidências (EBP) – auf Portugiesisch, Práticas Baseadas em Evidências (PBE). Studien über die Gehaltsuntergrenze und die Vergütung brasilianischer Lehrer. In dieser Studie wird ein weiterer Widerspruch zwischen den emphatischen bzw, auf die Gehaltsuntergrenze und die Lehrervergütung. Auch mit der Ausrufung der Wertschätzung des Lehrers als entscheidenden Faktor für die Sicherung der Bildungsqualität sind seit der Einführung des Mindestlohns mehr als zehn Jahre vergangen, jedoch haben ihn rund 60 % der brasilianischen Kommunen noch nicht umgesetzt und dies hat nicht den erwarteten Nachhall im akademischen Studium.

Detektion des subklinischen Keratokonus

ZusammenfassungDas Frühstadium eines Keratokonus, ohne klassische und kennzeichnende klinische Befunde, stellt eine Kontraindikation für refraktive Chirurgie dar. Dieser Beitrag zeigt deshalb gemäß dem aktuellen Stand der Technik Möglichkeiten auf, Risikofaktoren für einen subklinischen Keratokonus zu erkennen.

Detektion des subklinischen Keratokonus

ZusammenfassungDas Frühstadium eines Keratokonus, ohne klassische und kennzeichnende klinische Befunde, stellt eine Kontraindikation für refraktive Chirurgie dar. Dieser Beitrag zeigt deshalb gemäß dem aktuellen Stand der Technik Möglichkeiten auf, Risikofaktoren für einen subklinischen Keratokonus zu erkennen.