Universität der Bundeswehr München: AtheneForschung
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A Uniform Non-Mechanistic Exposition of the physical disciplines as a Mathematical System Theory
Get PDFDie Alternative Theorie (AT) wurde vor 16 Jahren erstmals in Dieter Straubs opus magnum der internationalen Öffentlichkeit vorgestellt. Diese Theorie basiert auf einem interdisziplinär orientierten mathematischen Beschreibungsverfahren, das auf der Makroebene einheitlich für alle traditionellen Disziplinen der Physik gilt. Aber auch die Quantenmechanik und die Allgemeine Relativitätstheorie müssen sich in unterschiedlicher Weise den Prinzipien der AT stellen. Die Geschichte der AT (Teil I) beginnt mit J. Willard Gibbs. Zwischen 1876 und 1878 publizierte er seine Artikelserie mit dem Gesamttitel „On the Equilibrium of Heterogeneous Substances“. Überraschenderweise sind darin die Hauptsätze der Thermodynamik ohne Einfluss auf die Beziehungen zwischen den Zustandsgrößen jedes thermodynamischen Systems. Gottfried Falks Beitrag – Teil II – besteht zum einen in der weitreichenden Entdeckung, dass in Gibbs Werk zur begrifflichen und mathematischen Fundierung der Thermodynamik implizit ein universelles mathematisches Beschreibungsverfahren insgesamt für alle Teildisziplinen der Makrophysik enthalten ist. Darüber hinaus hat er dieses Verfahren als eine neue physikalische Systemtheorie mengentheoretisch formuliert und mathematisch eingehend begründet. Schließlich erfolgte die Fortentwicklung der GFD (Gibbs-Falk-Dynamik) durch Straub und Michael Lauster – Teil III – unter dem Arbeitstitel „Alternative Theorie (AT) der Physik“. Dazu wurde die GFD um die explizite Einbeziehung der dissipativen Prozesse in die Theorie erweitert. Außerdem gelang die Ankopplung der mikrophysikalischen Basis an ihr makrophysikalisches System durch eine statistische Methode, die zu nichtlinearen Gleichungen vom Schrödingertyp führt. Die AT ist eine mathematische Theorie mit universellen Elementen für jedes ihrer wissenschaftlichen Systeme. Ihre Grundlage ist das Quadrupel 'Größe – Wert – Zustand – System', das sich in folgendem Satz leicht merken lässt: „In einem Zustand eines Systems hat jede physikalische Größe einen Wert.“ In der Dissertation konnten nun zunächst viele in der GFD und AT bis dahin ungeklärte Sachverhalte begrifflicher und mathematischer Art aufgeklärt werden. Vor allem ist davon die Grundstruktur der Basisgleichungen von GFD und AT betroffen. Ist der Begriff eines physikalischen Systems synonym mit der ihn betreffenden Systemenergie E, so ist letztere bis auf eine Konstante gleich der Summe von Paaren ξk ∙Χk – sogenannten Energieformen k – wobei die Faktoren ξk und Χk je zwei konjugierte »Allgemein-physikalische Größen« bedeuten, also Systemvariable, die in jeder physikalischen Disziplin dieselbe physikalische Bedeutung haben.
Diese Paarstruktur ist wie Immanuel Kant in seinem ersten Hauptwerk – Kritik der reinen Vernunft (1781/1786) – dargelegt hat, eng mit der menschlichen DENKSTRUKTUR verknüpft. In langer Kontroverse mit der Metaphysik von G. W. Leibniz gelang es Kant explizit nachzuweisen, dass es sich bei Χk um eine extensive Größe handelt, und ξk die ihr zugeordnete intensive Größe ist. Mehr noch: jede Größe Χk ist von mengenartiger Dimension, bestimmt durch die der Form k eigenen Mengengröße. In der Physik ist dies lt. Kant die Masse mk der Form k und bei den Energieformen, die den beteiligten Elementarteilchensorten j entsprechen, die Teilchenmasse mj.
Die ξk sind von anderer Art: Sie markieren bestimmte Zustandseigenschaften z. B das Temperaturgleichgewicht. Wir nennen diese Paarstruktur aus gutem Grund die KANT-STRUKTUR. Sie ist konstitutiv für die gesamte Physik insofern auch, als sich bestimmte Energieformen ξk ∙Χk wie T∙S für keine Disziplin je 'abschalten' lassen. Die Konsequenzen sind spektakulär. So wird ein in sich konsistentes Standardmodell präsentiert, welches z. B. erlaubt, das vom CERN seit 2011 bis jetzt vergeblich avisierte Higgs-Boson als ganz normales Hochenergieteilchen zu identifizieren. Um gar die Existenz von dessen Nullpunktmasse (126,8 GeV) zu erklären, bedarf es in der GFD keines Higgs-Mechanismus.The AT was first presented to the scientific public 16 years ago by Dieter Straub in his opus magnum Alternative Mathematical Theory of Non-equilibrium Phenomena [1997]. This theory relies on an interdisciplinary oriented mathematical model, valid on the macro level for all traditional physical disciplines. But even Quantum Mechanics and the General Theory of Relativity must respectively rise to the diverse challenges posed by the principles of the AT. The history of the AT begins with Josiah Willard Gibbs. Between the years 1876 and 1878, he published series of articles under the summary title „On the Equilibrium of Heterogeneous Substances“. In them, and surprisingly enough, the Laws of Thermodynamics do not appear to influence the relations between the various state properties of any thermodynamic system. The contribution by Gottfried Falk – part II – consists in the far-reaching discovery, that Gibbs’ work on conceptual and mathematical foundations of thermostatics implies a formal and mathematically universal method of description for all subdisciplines of macro-physics. Moreover, G. Falk transformed this procedure into a new SYSTEM THEORY of PHYSICs by help of a set-theoretic formulation and a thorough mathematical reasoning. Falk’s theory is referred to in the present THESIS as Gibbs-Falk Dynamics (GFD). Eventually, Dieter Straub and Michael Lauster have advanced the further development of the GFD – part III – under the working title “Alternative Theory of Physics” (AT). They enlarged the GFD by explicitly integrating the dissipative processes. Moreover, the coupling of the microphysical basis to its macrophysical system succeeded by a statistic method which leads to non-linear equations of the Schrödinger type. The AT is a mathematical theory with universal elements for each of its scientific systems. It is founded on the quadruple “Quantity / Value / State / System”, as condensed into the sentence: "At a given state of a system, each physical quantity has a value." Now, the present THESIS achieves to clarify many conceptual and mathematical issues hitherto unresolved within GFD and AT. This affects both the GFD and AT primarily as regards the basic structures of their fundamental equations. If the concept of a PHYSICAL SYSTEM is synonymous with its respective system energy E, the latter equates up to a constant to the sum of pairs ξk ∙Χk, (a wide variety of abilities k which will count as energy forms), while the factors ξk and Χk mean two conjugated »General Physical Quantities«, (GpQ) each, i.e. system variables, which in any physical discipline carry the same physical signification.
This pair structure relates closely to the theory of the human mind's structure, as Immanuel Kant has established it in his famous first major work –Critique of Pure Reason (1781/1787). In a long controversy with Gottfried Wilhelm von Leibniz’ Metaphysics, Kant achieved to prove explicitly that Χk is an extensive quantity, and ξk is its conjugated intensive quantity. What is more: any GpQ Χk owns a dimension which is merged into sets defined by the energy form k. In physics, this is – according to Kant - the mass mk of the GpQ k, or the particle mass mj regarding the forms of energy which correlate to all particle types j involved. The ξk are of a different kind: they determine certain state properties, e. g. the equilibrium of temperatures. With good reason, we call such a pair structure “the Kant structure”. It is constitutive for Physics as a whole, esp. as special energy forms ξk ∙Χk as T∙S which can never be “switched off” for any discipline. As will be shown by select applications, the consequences of the GFD are spectacular. Thus a self-contained standard model emerges, which allows, e. g. to identify the HIGGS BOSON (since 2011 targeted by CERN, but in vain) as just a normal high-energy particle. In order to explain the existence of its zero-point mass (126.8 GeV), the GFD does not even need any Higgs mechanisms
Beurteilung von Einflüssen auf den Beschusswiderstand von Beton mittels bruchmechanischer und oberflächencharakteristischer Parameter
Get PDFBeton unter dynamischer Belastung verhält sich anders als unter bekannter statischer Belastung. Diese Arbeit beschäftigt sich mit Einflüssen auf das Verhalten von Beton unter lokaler, dynamischer Belastung durch ein Projektil. Zu den untersuchten Betoneinflüssen zählen: das Alter, die Lagerungsbedingungen, die Prüfgeschwindigkeit, der w/z-Wert und der Größtkorndurchmesser. Es wurden bruchmechanische und oberflächenanalytische Parameter herangezogen, um eine energetische Bilanz zwischen Eintritts- und Austrittsenergie des Projektils einerseits und Bruchenergie des Zielobjekts andererseits zu erstellen. Die Eintritts- und Austrittsenergie des Projektils wurde aus der jeweiligen Geschwindigkeit abgeleitet. Diese konnte mittels Lichtschranken beim Projektileintritt und doppelt-belichteten Fotos beim Projektilaustritt ermittelt werden. Aus der spezifischen Bruchenergie und der Bruchfläche wurde die Bruchenergie bestimmt, die für die Schädigung des Zielobjekts verantwortlich war. Mit Hilfe von neu entwickelten Verfahren konnte dabei die gesamte Bruchfläche einschließlich der Fragmentoberfläche in der Bruchenergie berücksichtigt werden. Die Änderung der einzelnen Energieformen wurde in Abhängigkeit von den untersuchten Einflüssen dargestellt. Dabei zeigte sich, dass insbesondere der Größtkorndurchmesser und die Prüfgeschwindigkeit von entscheidender Bedeutung für die Größe der einzelnen Energieformen und damit auch für den Beschusswiderstand sind
International Court of Justice for Piracy
Get PDFDie Strafverfolgung der Piraterie ist auch drei Jahre nach Beginn der internationalen Marineoperationen am Horn von Afrika ein ungelöstes Problem. Die Gründe hierfür sind vielfältig. Oft wird das Fehlen eines entsprechenden nationalen Piraterierechts als Grund genannt. Fehlender politischer Wille ist der Hauptgrund für einen Verzicht auf Strafverfolgung. Die Verfahren gegen mutmaßliche Piraten sind teuer und langwierig und stellen eine erhebliche logistische Belastung für den anklagenden Staat dar. Die Lasten und Risiken der Strafverfolgung der Piraterie werden von den Staaten nicht altruistisch auf sich genommen, sondern nur, wenn die eigenen Interessen unmittelbar betroffen sind. Die gegenwärtig verfolgte Strategie, das Problem der Strafverfolgung der Piraterie vor Somalia durch Überstellungen in Drittstaaten zu lösen, könnte für die überstellenden Staaten zu einem juristischen Bumerang werden. Art. 105 des Seerechtsübereinkommens stellt keine Grundlage für eine Gerichtsbarkeit von Drittstaaten dar. Eine möglicherweise früher völkergewohnheitsrechtlich bestehende unbeschränkte universelle Gerichtsbarkeit ist jedenfalls spätestens seit der Kodifikation durch das Übereinkommen über die Hohe See und das Seerechtsübereinkommen untergegangen. Ferner stellt sich auch die Frage nach der nationalrechtlichen Strafbefugnis der Drittstaaten. Hiervon unabhängig werden Überstellungen in Drittstaaten, wie die Kündigung des Übernahmeabkommens durch Kenia zeigt, immer nur eine kurzfristige Verschiebung des Problems bedeuten
Bereits zu Beginn der Operation ATALANTA hat es national und international Forderungen nach einem internationalen Gerichtshof für Piraterie gegeben. Denkbare Modelle für ein international(-isiert)es Piraterie-Gericht für Somalia wären ein extraterritoriales somalisches Gericht in einem sicheren Drittstaat, spezialisierte Kammern innerhalb der nationalen Gerichtsbarkeit Somalias oder regionaler Staaten, ein regionales Tribunal auf multilateraler Basis, ein internationales Tribunal auf bilateraler Basis oder ein ad hoc Tribunal auf Grundlager einer Resolution des UN-Sicherheitsrates nach Kapitel VII UNC. Letzteres ist vor dem Hintergrund zeitlicher und fachlicher Anforderungen an ein internatio¬nal(-isiert)es Gericht die einzig realistische Alternative. Trotz der hohen Fallzahlen macht die Piraterie vor Somalia aber nur etwa die Hälfte aller Fälle aus. Das Beispiel Somalia zeigt, dass jederzeit irgendwo auf der Welt neue Brennpunkte der Piraterie entstehen können. Auch in Asien nimmt die Piraterie trotz anfänglicher Erfolge bei deren Bekämpfung wieder zu. Das Beispiel Somalia zeigt auch, wie schwer sich die Staaten mit der Strafverfolgung der Piraterie tun. Es läge daher im Interesse der Schifffahrtsnationen über ein ad hoc Tribunal für Somalia hinaus eine ständige Einrichtung zu schaffen, die bei Bedarf unverzüglich die Strafverfolgung aufnehmen kann, wenn ein Staat nicht willens oder in der Lage dazu ist. Hierfür bietet sich die Einrichtung einer Abteilung für Piraterie am Internationalen Seegerichtshof an. Für eine effektive Bekämpfung und Strafverfolgung der Piraterie darf die Reform hier aber nicht stehenbleiben. Insbesondere muss die begriffliche Erfassung strafbarer Handlungen durch Einbeziehung der Küstengewässer erweitert und die Durchlässigkeit der Gewässerzonen durch die Einführung eines Rechts der umgekehrten Nacheile verbessert werden. Daneben müssen das Finanzieren und Organisieren von Piraterie und die Absicht, Piraterie zu begehen, unter Strafe gestellt werden. Die Deklarierung zur völkerrechtlichen Straftat und die Einführung einer Strafverpflichtung sind keine Garantie gegen Straflosigkeit, können aber dazu beitragen, dass sich die Staaten einer Strafverfolgung der Piraterie stärker als bisher verpflichtet fühlen. Mit einem Strafgewaltsgerichtshof gibt es auch eine „kleine Lösung“. Dieser könnte die Zuständigkeit zur Strafverfolgung einem der beteiligten Staaten verbindlich zuweisen.Three years after the international navy operations have begun at the Horn of Africa; criminal prosecution of piracy is still an unsolved problem. For that there are various reasons. Often it is justified by a missing corresponding international piracy law. A missing political will is the main reason to forbear criminal prosecution. The procedures against alleged pirates are expensive and long-winded and are a considerable logistical burden for the indicting country. The countries do not carry the burdens and risks of a piracy criminal prosecution out of altruistic interest, but only if the own interest are directly affected. The current pursued strategy to solve the problem of piracy criminal prosecution of Somalia by extraditing to a third country could become a judicial boomerang for the extraditing country. Article 105 of UNCLOS does not constitute a basis for jurisdiction of third countries. A possibly unlimited universal jurisdiction of an earlier customary existing international law has certainly gone down ever since the codification of the Convention on the High Seas and UNCLOS. Additionally the question regarding the national legal power to impose sanctions by third countries arises. Regardless of which, an extradition to third countries only imply a short-term remedy for the problem, as the termination of the transfer agreement of Kenya shows. Already at the beginning of the operation ATALANTA there were national and international demands of an International Court of Justice for piracy. Possible models for an international or internationalized piracy court for Somalia could be an extraterritorial Somali court in a safe third country, specialized chambers within Somalia’s national jurisdiction or regional country, a regional tribunal on a multilateral base, an international tribunal on a bilateral basis or an ad hoc tribunal based on a resolution of the UN Security Council according to chapter VII UNC. The latter is the only realistic alternative in context of timely and specialized requirements of an international (internationalized) court. Despite the high number of cases, piracy of Somalia only consist of about half of all cases. The example Somalia shows that at any time and anywhere in the world, new piracy burning points can establish. The cases in Asia are again increasing despite the initial success. The example Somalia also shows how difficult it is for the countries to prosecute pirates. Therefore it would be of great interest to the shipping nations to establish additionally to an ad hoc tribunal for Somalia, a constant authority, which when needed can start prosecution immediately when a country is not willing or able to. Here it would be useful to establish a department for piracy at the International Tribunal for the Law of the Sea. In order to enable an effective fight against piracy and criminal prosecution, the reform cannot not stop here. Especially the used terms of criminal acts has to be extended by including the coastal waters and the permeability of the water zones has to be improved by introducing the right of reversed pursuit. In addition to that, piracy financing and organization and the intention to commit piracy must impose penalties. A declaration of international criminal acts and introduction of a prosecution obligation however can contribute to the countries feeling more obligated towards piracy prosecution, stronger than before. However a penal power tribunal offers a “small solution”. This could assign bindingly one of the concerned countries the jurisdiction of prosecution
Carrier Synchronization in High Bit-Rate Optical Transmission Systems
Get PDFIn this dissertation, design of optical transmission systems with differential detection and coherent detection is briefly described. More over, algorithms for carrier synchronization and phase estimation with their implementation in high bit-rate optical transmission systems are proposed
Herstellung und Charakterisierung von high-k Metal-Gate CMOS Transistoren
Get PDFDie vorliegende Arbeit befasst sich mit der technologischen Entwicklung eines CMOS (Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor) Prozesses zur Herstellung von integrierten Schaltungen. Dabei werden Siliziumoxid und Aluminiumoxid als Gatedielektrika verwendet und untersucht. Dadurch ergibt sich ein Vergleich zwischen einem selbstjustierenden Gate-Prozess, mit Polysilizium als Gateelektrode und Siliziumoxid als Dielektrikum, und dem Metal-Gate Prozess mit einem Gatestack basierend auf Aluminiumoxid mit metallischer Gateelektrode. Neben den theoretischen Grundlagen zur Thematik der Feldeffekttransistoren wird auf das statische Verhalten des CMOS-Inverters eingegangen. Dieser wird im Rahmen der Arbeit als integrierte Schaltung hergestellt. Bei der Entwicklung der Prozesse wird ein Hauptaugenmerk auf die Dotierung mit Spin-On-Gläsern gelegt, da dies eine oberflächennahe Dotierung erlaubt. Dabei wird das Verfahren zur Herstellung der Source/Drain Gebiete sowie für die Wannen eingesetzt. Es wird ein Prozess entwickelt, bei dem die Source/Drain Gebiete gleichzeitig mit der Gateelektrode aus Polysilizium, dotiert werden. Bei der Verwendung von Bor als Dopand bildet sich nach der Diffusion eine ätzresistente Borschicht. Im Hinblick auf diese Problemstellung werden verschiedene Verfahren zur Entfernung der Schicht aufgezeigt. Dabei stellt sich heraus, dass eine trockenchemische Ätzung die besten Ergebnisse liefert. Neben diesem Prozessschritt wird auch auf die Entwicklung eines Nitridspacers eingegangen. Dieser ist für die Herstellung der Transistoren mit selbstjustierendem Gateprozess notwendig. Dabei werden sowohl unterschiedliche Ätzverfahren für Polysilizium, als auch ein Spacer mit zusätzlichem Siliziumoxid dargestellt. Es stellt sich heraus, dass die trockenchemischen Ätzverfahren die besten und reproduzierbarsten Ergebnisse liefern. Des Weiteren wird auf den Unterschied in der Prozessierung zwischen einem selbstjustierenden Gate-Prozess und einem Metal-Gate eingegangen. Bei letzterem wird auf die Abscheidetechnik des Aluminiumoxids und die Passivierung näher eingegangen. Dabei muss auf Grund des metallischen Gatestacks eine Niedertemperatur-Passivierung gewählt werden. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der elektrischen Charakterisierung und dem Vergleich mit analytischen Berechnungen. Dabei werden sowohl die Feldeffekttransistoren als auch die Schaltungen in Form von Invertern behandelt. Bei den Transistoren mit Polysilizium als Gateelektrode und Siliziumoxid wurden nur n-Kanal Bauelemente hergestellt. Dabei ergibt sich aufgrund der hohen Substratdotierung eine Einsatzspannung von VTn = 5,28 V und eine Unterschwellsteigung S = 290 mV/dek. Diese Werte stimmen mit den Erwartungswerten überein. Jedoch zeigt sich eine Abhängigkeit des Off-Stroms von der Drain-Source Spannung. Anhand von analytischen Berechnungen und Messungen an den pn-Dioden des Transistors stellt sich heraus, dass der Off-Strom von der Güte der Drain-Bulk Diode maßgeblich abhängig ist. Mit dem Metal-Gate Prozess wurden die ersten CMOS-Transistoren am Institut hergestellt. Der Inverter zeigt ein typisches Verhalten auf, indem er das Bit am Eingang negiert. Jedoch liegt aufgrund von nicht symmetrischen Einsatzspannungen der komplementären Transistoren kein symmetrischer Inverter vor. In diesem Fall ist der Umschaltpunkt des Inverters gegenüber einem idealen symmetrischen Inverter in positiver Spannungsrichtung verschoben. Die zugehörigen Transistoren zeigten ein Verhältnis von IOn/IOff von 7 Dekaden auf. Die Ausbeute der hergestellten p-Kanal Bauelemente liegt bei ca. 97%, die der n-Kanal bei ca. 50%. Bei beiden Transistoren zeigt sich eine Abhängigkeit des Off-Stroms von der Gate-Source Spannung. Dieses Verhalten wird anhand von analytischen Berechnungen erörtert und kann dem sogenannten GIDL-Effekt (Gate-Induced Drain Leakage) zugeordnet werden.The present work shows the technological development of a CMOS-Process (Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor) to fabricate integrated circuits. For this case various gate stack materials as siliconoxide and aluminumoxide are investigated. This includes a comparison between a self-aligned gate-process, with polycrystalline silicon and siliconoxide and a metal-gate process with a gate stack consisting of aluminumoxide and metallic gate electrode. Besides the theoretical background of field-effect-transistors, the static behavior of a CMOS-Inverter is discussed. Consequently the inverter is fabricated as an integrated circuit in this work. The main part of the process development is about the diffusion with Spin-on-Glasses. This procedure will be used for the fabrication of the source/drain areas and the wells. Thereby a process will be developed, which allows to dope the source/drain areas and the gate electrode, polycrystalline silicon, at the same time. Using boron as a dopant, an etch resisting layer is formed. To remove this layer, various methods are proposed. In this case a dry chemical etching process leads to the best result. Besides this process step a spacer out of silicon nitride is developed, which is necessary for the self-aligned gate process. Therefor various etching mechanism for polycrystalline silicon are shown. Besides that a spacer with additional siliconoxide is developed. The dry etching leads to reproducible and reliable results. Furthermore the fabrication difference between a self-aligned and a metal-gate process are shown. For the second process the deposition of aluminumoxide and the passivation are discussed. Because of the metallic gate electrode a low temperature passivation has to be investigated. The focus of this work is the electrical characterization and the comparison to analytical calculations. Thereby the CMOS inverter and the field-effect-transistors are discussed. For the self-aligned gate-process with polycrystalline silicon and siliconoxide only n-channel devices are fabricated. Because of the high doping of the substrate the threshold voltage of VTn = 5,28 V and a subthreshold swing S = 290 mV/dek are achieved. This values accord with the analytical calculations. But the transistors show a dependence of the off-current towards the drain-source voltage. Analytical calculations and measurements of pn-diodes lead to the result that the off-current relies on the quality of the pn-diodes. With the metal-gate process the first CMOS inverters within the institute were fabricated. They work as expected, as they negate the incoming signal. Because of not symmetrical threshold voltages, no symmetrical inverter exists. In this case the switching point towards an ideal inverter is shifted. The associated transistors have a relation of IOn/IOff of 7 decades. The yield of the p-channel transistors is 97% and of the n-channel devices 50%. The off-current of both transistors shows a dependence of the gate-source voltage. Through analytical calculations it is investigated that this dependence exists because of the so called GIDL-effect (Gate-Induced Drain Leakage). The dependence on the current of the gate dielectric and the overlap between gate and drain is discussed. As last point a comparison of the fabricated n-channel transistors with various gate dielectrics is done. It shows that besides of the threshold voltage there is no big difference
Ganzheitliches Wertschöpfungsmodell der Waldflurbereinigung und deren Effizienzsteigerung
Get PDFZiel dieser Arbeit ist es Möglichkeiten und Wertschöpfungspotenziale der Waldflurbereinigung zu untersuchen und herauszuarbeiten, wie die Flurbereinigung von Waldflächen als besonders geeignetes Instrument zur Aktivierung einer nachhaltigen Forstwirtschaft im Kleinprivatwald wirkt. Die Untersuchung der Wirkung der Waldflurbereinigung führte zu einer Identifizierung von 32 Wirkungsfeldern, die durch Waldflurbereinigungsverfahren positiv verändert werden können. Die Einteilung der Wirkungsfelder in fünf Wertschöpfungsbereiche zeigt deutlich, dass die weitschichtige Wirkungsbreite der Waldflurbereinigung die ökonomischen, ökologischen und sozialen Aspekte des Wirtschafts- und Lebensraums Wald gleichberechtigt stärkt. Die Auseinandersetzung mit dem von König (1985) berechneten Nutzen eines Waldflurbereinigungsverfahrens zeigt, dass eine Mischung aus monetär tangiblen Bewertungen und überzeugenden beschriebenen, aber nicht in die Rechnung einfließenden intangiblen Bewertungen zu einer drastischen Unterbewertung des Waldflurbereinigungsverfahrens führt und schon damals der Realität nicht gerecht wurde. Die bereits mit mehr tangiblen Ansätzen von BMS Consulting (2007) entworfene Wirkungsanalyse für Flurbereinigungsverfahren hatte auf drei in Rheinland-Pfalz gelegene Waldflurbereinigungsverfahren angewendet, ein durchschnittliches Nutzen-Kosten-Verhältnis von 2,9:1 zum Ergebnis. Da aber auch bei dieser Berechnung einige intangible Nutzwerte nicht monetarisiert waren, wurde eine vollständige Neugestaltung der Bewertungsmethode erarbeitet. Für eine umfassende Bewertung der Leistungen der Waldflurbereinigung, wurden alle 32 identifizierten Leistungsbereiche in vergleichbarer Weise quantifiziert. Auch die bisher als intangibel eingestuften Leistungen erhielten einen monetären Wert durch Übertragung von Ergebnissen aus anderen Untersuchungsbereichen die anhand verschiedener Bewertungsmethoden wie Zahlungsbereitschaftsanalyse oder Ersatzkostenmethode ermittelt wurden. Die Anwendung des neuen ganzheitlichen Wertschöpfungsmodells auf die zuvor schon bewerteten Waldflurbereinigungsverfahren ergab ein Nutzen-Kosten-Verhältnis von 16:1, bei Weglassen des weit ausstrahlenden Nutzens durch Holzmobilisierung immerhin noch eine Nutzen-Kosten-Relation von 6:1. In der Darstellung der berechneten Wertschöpfungen zeichnet sich in jedem der fünf gesellschaftspolitischen Wirkungsbereichen wenigstens ein Nutzentreiber ab, der einen überdurchschnittlich hohen Nutzen erbringt, so dass jeder Wirkungsbereich für sich alleine Aufwand und Kosten eines Waldflurbereinigungsverfahrens rechtfertigt. Das anhand der rheinland-pfälzischen Gegebenheiten entwickelte ganzheitliche Wertschöpfungsmodell wurde überarbeitet und angepasst, damit es deutschlandweit auf alle zukünftigen und anhängigen Waldflurbereinigungsverfahren angewendet werden kann. Die entworfenen Variationen der 32 Wertschöpfungsbereiche berücksichtigen bei der Berechnung verschiedene Ausgangssituationen von Waldflurbereinigungsverfahren. Das variable Wertschöpfungsmodell wurde als Basis für einen Leistungsvergleich nach Art. 91 d GG von der Sonderarbeitsgruppe Leistungsvergleich der Bund-Länder-Arbeitsgemeinschaft Nachhaltige Landentwicklung übernommen und zugleich evaluiert. Eine Teilnehmerbefragung von Eigentümern von 200 ha Wald im untersuchten rheinland-pfälzischen Waldgebiet bestätigt durch die hohe Zufriedenheit und eigene Einschätzung der Waldeigentümer die Ansätze und Ergebnisse der berechneten Wertschöpfungen. In einem Experteninterview werden die Aussage der Teilnehmerbefragung und die Wertschöpfungsmöglichkeiten untermauert sowie Verbesserungsansätze diskutiert. Möglichkeiten zur Steigerung der Effizienz durch Verbesserung der technischen und planerischen Verfahrensabläufe, Wahl der Verfahrensart und optimale Verknüpfung von Waldflurbereinigung und forstwirtschaftlichen Zusammenschlüssen werden skizziert
Online Simulation in Semiconductor Manufacturing
Get PDFIn semiconductor manufacturing discrete event simulation systems are quite established to support multiple planning decisions. During the recent years, the productivity is increasing by using simulation methods. The motivation for this thesis is to use online simulation not only for planning decisions, but also for a wide range of operational decisions. Therefore an integrated online simulation system for short term forecasting has been developed. The production environment is a mature high mix logic wafer fab. It has been selected because of its vast potential for performance improvement. In this thesis several aspects of online simulation will be addressed:
The first aspect is the implementation of an online simulation system in semiconductor manufacturing. The general problem is to achieve a high speed, a high level of detail, and a high forecast accuracy. To resolve these problems, an online simulation system has been created. The simulation model has a high level of detail. It is created automatically from underling fab data. To create such a simulation model from fab data, additional problems related to the underlying data arise. The major parts are the data access, the data integration, and the data quality. These problems have been solved by using an integrated data model with several data extraction, data transformation, and data cleaning steps. The second aspect is related to the accuracy of online simulation. The overall problem is to increase the forecast horizon, increase the level of detail of the forecast and reduce the forecast error. To provide useful forecast results, the simulation model contains a high level of modeling details and a proper initialization. The influences on the forecast quality will be analyzed. The results show that the simulation forecast accuracy achieves good quality to predict future fab performance. The last aspect is to find ways to use simulation forecast results to improve the fab performance. Numerous applications have been identified. For each application a description is available. It contains the requirements of such a forecast, the decision variables, and background information. An application example shows, where a performance problem exists and how online simulation is able to resolve it. To further enhance the real time capability of online simulation, a major part is to investigate new ways to connect the simulation model with the wafer fab. For fab driven simulation, the simulation model and the real wafer fab run concurrently. The wafer fab provides several events to update the simulation during runtime. So the model is always synchronized with the real fab. It becomes possible to start a simulation run in real time. There is no further delay for data extraction, data transformation and model creation. A prototype for a single work center has been implemented to show the feasibility
Elaboration and Application of a Mental Test and Training System (MTTS) Tool in the Frame of Action-Theory-Based Mental Assessment and Training Approach
Get PDFMental testing and mental training have long remained dominant domains in the work of applied sport psychologists. As a consequence of their work in the domains, numerous tests and tools for mental diagnosis and mental training have been developed. The MTTS (designed and developed by Hackfort; see Hackfort, Kilgallen, and Liu, 2009) is an action-theory-based mental test and training system, in which tests can be used individually or in combination with other setups for mental testing and/or training purposes. The main purposes of the present paper are to elaborate on a MTTS tool and to present and examine a practical application of that tool in the frame of an action-theory-based mental assessment and training approach
Application of classical Molecular Dynamics (MD) for calculating the wetting behavior during soldering or brazing processes
Get PDFEine Grundvoraussetzung für einen erfolgreichen Lötprozess ist eine gute Benetzung der Oberflächen der Fügepartner mit dem Lot. Allerdings ist die Güte der Benetzung im Allgemeinen nicht analytisch vorausberechenbar, da beim Benetzungsvorgang eine Vielzahl physikalisch-chemischer Vorgänge eine Rolle spielt. Insbesondere die Erfahrungen aus der löttechnischen Praxis zeigen, dass sich das Benetzungsverhalten schon dann extrem ändern kann, wenn die chemischen Zusammensetzungen der Lote oder der Fügepartner leicht variiert werden. Wird der Benetzungsvorgang auf atomarer Ebene betrachtet, reduziert sich die Vielzahl physikalisch-chemischer Vorgänge auf die Wechselwirkung einzelner Atome. Daher bietet es sich an, Benetzungsprozesse auf atomarer Ebene zu untersuchen, um Erkenntnisse über den Benetzungsvorgang auf makroskopischer Ebene gewinnen zu können. Eine Methode, mit der diese Untersuchungen numerisch erfolgen können, ist die Molekulardynamik (MD). MD ist ein Simulationsverfahren, welches auf dem numerischen Lösen der Bewegungsgleichungen eines N-Teilchensystems beruht, wobei die Teilchen Atome, Moleküle und/oder Ionen sind. Im Rahmen dieser Arbeit wird, soweit es aus der Literatur bekannt ist, erstmalig geprüft, ob sich MD als Simulationsmethode für die quantitative Vorausberechnung des Benetzungsverhaltens beim Löten eignet. Zu diesem Zweck werden Benetzungsvorgänge für verschiedene Lot-Grundwerkstoff-Systeme auf atomarer Ebene simuliert und die jeweiligen Benetzungskinetiken, die sich aus den Simulationsergebnissen ergeben, aus verschiedenen Gesichtspunkten heraus bewertet. Unter anderem wird die zeitliche Entwicklung verschiedener mikroskopischer Benetzungswinkel analysiert. Darüber hinaus werden die Simulationsergebnisse auch mit den Ergebnissen makroskopischer Benetzungsproben verglichen. Exemplarisch wird das Benetzen von Eisen mit Silber, von Eisen mit Kupfer und von Eisen mit dem Eutektikum Ag72Cu28 berechnet. Diese Systeme werden deshalb ausgewählt, weil Kupfer besser als Silber Eisen benetzt und sich das Benetzungsverhalten merklich verbessert, sobald dem Silber Kupfer beigemengt wird. Zudem wird mit dem Lot-Grundwerkstoff-System Ag72Cu28-Eisen ein ternäres Werkstoffsystem betrachtet, bei dem ein reaktives Benetzen stattfindet. Somit stellt dieses System für eine numerische Simulation eine zusätzliche Herausforderung dar. Als Potentiale für die atomare Wechselwirkung werden die EAM-Potentiale von Johnson gewählt (engl.: Embedded-Atom Method, EAM). Mit diesen EAM-Potentialen werden die Eigenschaften der schmelzflüssigen Phasen von Silber und Kupfer, insbesondere die Oberflächenspannungen, wiedergegeben. Wie sich zeigt, stimmen berechnete, theoretische sowie experimentelle Ergebnisse für die in dieser Arbeit betrachteten Werkstoffsysteme überein. Somit ergibt sich als Hauptergebnis der hier vorliegenden Arbeit, dass mit MD eine Berechnungsmethode zur Verfügung steht, die für eine quantitative Vorausberechnung des Benetzungsverhaltens beim Löten geeignet ist. Da Benetzungsvorgänge für alle Systeme simuliert werden können, bei denen geeignete Wechselwirkungspotentiale für die einzelnen Atome bzw. Legierungspartner bekannt sind, ist die in dieser Arbeit vorgestellte Vorgehensweise prinzipiell für beliebige Lotsysteme anwendbar.A basic requirement for successful soldering or brazing is to obtain suitable solder wettability of the surfaces to be joined. The quality of the wetting, nevertheless, cannot be calculated analytically in advance due to the many physico-chemical effects involved during the wetting process. In particular it is known from experiments that the wetting behavior can be influenced by a slight modification of the chemical composition of the solder or the joining partners. If the wetting process is regarded at an atomic level, the multiplicity of physico-chemical effects is reduced to interactions between single atoms. Thus the investigation of wetting at an atomic level allows to gain insights about macroscopic wetting processes. Such investigations can be carried out by Molecular Dynamics (MD) which is a simulation technique based on the numerical solution of the equations of motion for an N particle system where these particles may be atoms, molecules and/or ions. The main goal of this work is to investigate whether through applying MD it is possible to correctly calculate the wetting behavior of soldering or brazing processes. For this purpose wetting processes for different solder-joining partner-combinations are calculated at an atomic level and the resulting wetting kinetics are analyzed. Particularly the time evolution of microscopic wetting angles is investigated. Simulation results are compared with the corresponding macroscopic wetting experiments. Wetting of an iron substrate by either silver, copper or by the eutectic Ag72Cu28 is computed. These systems are selected because copper wets iron better than silver does and wetting behavior improves if silver is mixed with copper. The thus selected solder-joining partner-combination Ag72Cu28-Fe is a reactive ternary material system that also represents a challenge for the numerical simulation. In order to perform the numerical simulation interaction potentials are required. The Johnson's EAM potentials were selected (Embedded Atom Method, abbr.: EAM) to be used in this work. These EAM potentials describe the properties of the liquid phases of copper and silver, in particular their surface tensions. It turns out that the computed results show a good correlation with experimental measurements as well as theoretical estimations based on the molecular-kinetic theory and the hydrodynamic theory of wetting. Hence this work shows that MD simulations are suitable for calculating the wetting behavior in the area of soldering and brazing. Since wetting processes can be simulated for all systems for which appropriate interactions potentials are known the approach presented in this work is in principle applicable for other solder-joining partner-combinations
Entwicklung und Implementierung eines Peer-to-Peer Kalman Filters für Fußgänger- und Indoor-Navigation
Get PDFSmartphones are an integral part of our society by now. They are used for messaging, searching the Internet, working on documents, and of course for navigation. Although smartphones are also used for car navigation their main area of application is pedestrian navigation. Almost all smartphones sold today comprise a GPS L1 receiver which provides position computation with accuracy between 1 and 10 m as long as the environment in beneficial, i.e. the line-of-sight to satellites is not obstructed by trees or high buildings. But this is often the case in areas where smartphones are used primarily for navigation. Users walk in narrow streets with high density, in city centers, enter, and leave buildings and the smartphone is not able to follow their movement because it loses satellite signals. The approach presented in this thesis addresses the problem to enable seamless navigation for the user independently of the current environment and based on cooperative positioning and inertial navigation. It is intended to realize location-based services in areas and buildings with limited or no access to satellite data and a large amount of users like e.g. shopping malls, city centers, airports, railway stations and similar environments. The idea of this concept was for a start based on cooperative positioning between users’ devices denoted here as peers moving within an area with only limited access to satellite signals at certain places (windows, doors) or no access at all. The devices are therefore not able to provide a position by means of satellite signals. Instead of deploying solutions based on infrastructure, surveying, and centralized computations like range measurements, individual signal strength, and similar approaches a decentralized concept was developed. This concept suggests that the smartphone automatically detects if no satellite signals are available and uses its already integrated inertial sensors like magnetic field sensor, accelerometer, and gyroscope for seamless navigation. Since the quality of those sensors is very low the accuracy of the position estimation decreases with each step of the user. To avoid a continuously growing bias between real position and estimated position an update has to be performed to stabilize the position estimate. This update is either provided by the computation of a position based on satellite signals or if signals are not available by the exchange of position data with another peer in the near vicinity using peer-to-peer ad-hoc networks. The received and the own position are processed in a Kalman Filter algorithm and the result is then used as new position estimate and new start position for further navigation based on inertial sensors. The here presented concept is therefore denoted as Peer-to-Peer Kalman Filter (P2PKF)