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Transformative digital competences for ecosystems of lifelong learning
No full textThis article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 License (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) which permits any use, reproduction and distribution of the work without further permission provided the original work is attributed as specified on the SAGE and Open Access page (https://us.sagepub.com/en-us/nam/open-access-at-sage).This paper introduces the concept of transformative digital competence in the context of digital transformation and the shift towards lifelong learning ecosystems. Relating to transformative learning theory and its German counterpart, Transformatorische Bildungstheorie, the paper addresses three research questions: 1) What kind of digital competences are required to navigate the lifelong learning ecosystems? 2) What barriers hinder the development of these digital competences in lifelong learning ecosystems? 3) What preconditions enable learners to cultivate appropriate digital competences? The paper critically examines digital competence development policies by reviewing frameworks such as OECD’s 2030 Learning Compass and the EU’s Digital Competence Framework (DigComp). It identifies limitations in these policy-oriented approaches, highlighting three major barriers to effective digital competence development. To overcome these barriers, the paper introduces the concept of transformative digital competence, emphasizing both creative-productive and critical-reflexive digital skills. It presents findings from the DigiTaKS* project, which investigates students’ attitudes towards digital competence development and the implications for adult education and lifelong learning in Germany. This study aims to contribute to the understanding of digital competence within lifelong learning ecosystems and provide insights into effective policy and practice.HSU-O
Into the spiderverse: validation of a behavioral avoidance test in virtual reality for assessing spider phobia
No full textThis article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).Specific phobias are characterized by excessive fear of an object or situation and its avoidance. In research, avoidance behavior is often assessed via the behavioral avoidance test (BAT) which employs real fear-eliciting stimuli. While its feasibility and standardization can be improved by using virtual reality, these two setups have not been compared yet. This study aims to validate a BAT in virtual reality, regarding fear and avoidance, and compare different approach behaviors, utilized in BATs. Individuals with spider phobia (N= 25) completed four BATs, two in virtuo and two in vivo in a randomized order. The BATs involved approaching a (virtual) spider by either walking towards it or sliding it towards oneself. The final distance between the patient and the spider in each BAT indicated the avoidance behavior. The study was preregistered with the Open Science Framework (osf.io/xmf62). The results showed large associations between the BATs in virtuo and the BATs in vivo, but also between the two approach behaviors. Correlations with a psychometric measure of spider phobia revealed large associations. Overall, the BAT in virtuo offers a feasible and reliable alternative to traditional BAT procedures and provides valuable insights into the manifestations of avoidance behavior in a controlled virtual environment.HSU-O
Was China will
No full textDer Text ist gemäß der Creative-Commons-Lizenz CC BY 4.0 nachnutzbar: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/Vo
Datenreport zum Forschungsprojekt Politisch-Administrative Elite (PAE) zu Bundesministerien
No full textDie PAE-Umfrage zu den Bundesministerien ist Teil des Forschungsprojekts „Politisch-Administrative Elite“ (PAE). Dieses knüpft an die Comparative Elite Study (CES) der 1970er und 1980er Jahre an (Aberbach et al., 1981; Mayntz & Derlien, 1989). Seit 2005 wird die Umfrage unter dem Namen PAE als Online-Survey durchgeführt (Ebinger & Jochheim, 2009; Schwanke & Ebinger, 2006). Die Zielgruppe der Befragung umfasste zunächst ausschließlich Führungskräfte in den Bundesministerien; seit 2013 werden im Rahmen von PAE auch Führungskräfte in Landesministerien, Ressortforschungseinrichtungen und Bundesoberbehörden befragt. Die PAE-Umfrage wird regelmäßig kurz vor der Bundestagswahl durchgeführt und liefert seit vielen Jahren wertvolle empirische Daten. Die Befragten teilen ihre persönlichen Wahrnehmungen und Erfahrungen, nicht die „Sicht des Hauses”(Beneke et al., 2023).Vo
A decentralized optimization approach for scalable agent-based energy dispatch and congestion management
No full textDie zunehmende Integration erneuerbarer Energiequellen und der steigende Energiebedarf durch elektrische Verbraucher, wie u.a. Elektrofahrzeuge und Wärmepumpen, stellen Verteilnetzbetreiber vor erhebliche Herausforderungen im Management des Niederspannungsnetzes. Diese Dissertation stellt einen dezentralen, agentenbasierten Ansatz vor, um diesen Herausforderungen durch effiziente Energieverteilung und Netzengpassmanagement zu begegnen. In diesem Ansatz ist jeder Haushalt mit Software-Agenten ausgestattet, die den haushaltinternen Energiefluss optimieren und überschüssige Energie mit benachbarten Agenten verhandeln. Um die Teilnahme von privaten Haushalten an diesem dezentralen System zu motivieren, wird ein marktbasierter Energieverteilungsmechanismus eingesetzt, bei dem die teilnehmenden Haushalte zusätzliche Erlöse durch den lokalen Energiehandel generieren können. Der Energieverteilungsmechanismus basiert dabei auf spieltheoretischen Prinzipien. Unabhängig von der Effektivität des Energieverteilungsmechanismus kann der steigende Energieverbrauch durch die zunehmende Anzahl elektrischer Verbraucher zu Netzengpässen führen, da die bestehende Verteilnetzinfrastruktur für solche Lasten nicht ausgelegt ist. Um den regulatorischen Vorgaben im deutschen Verteilnetz gerecht zu werden, müssen marktliche und regelungstechnische Aspekte getrennt betrachtet werden. Um diesem Problem zu begegnen, wird das Netzengpassmanagement vom marktbasierten Energieverteilungsprozess getrennt und unter Anwendung der „Alternating Direction Method of Multipliers“ (ADMM) implementiert. Diese Aufteilung ermöglicht eine dezentrale Steuerung, die die Abhängigkeit von einer zentralen Koordinationseinheit reduziert, die Skalierbarkeit erhöht und das Risiko von Single-Points-of-Failure minimiert. Der Ansatz wird in drei verschiedenen Anwendungsfällen validiert: Im ersten Fall werden Simulationen mit fünf Haushalten und den IEEE 33- und IEEE 119-Bus-Netzwerken durchgeführt, um die Funktionalität, Skalierbarkeit und Sensitivität des Ansatzes gegenüber verschiedenen Eingabeparametern zu untersuchen. Im zweiten Schritt wird der dezentrale Ansatz durch eine Simulation der Ladesäulenauslastung und ein etabliertes zentrales Netzberechnungsprogramm ergänzt und anschließend in einem anderen Netzkontext validiert. Als Beispiel dient hierfür das japanische Stromnetz. Der dritte Anwendungsfall umfasst Labortests, bei denen Gleichstromlasten, Back-to-Back-Wechselrichter und dreiphasige Energieverteilung integriert werden, um die praktische Anwendbarkeit der dezentralen Steuerungsstrategie zu bestätigen. Die Testergebnisse zeigen die Robustheit und Generalisierbarkeit des vorgeschlagenen Ansatzes und verdeutlichen sein Potenzial, die komplexen Anforderungen an das zukünftige Netzmanagement zu erfüllen. Die Erkenntnisse unterstreichen die Wirksamkeit des Ansatzes in realen Szenarien, da erfolgreich Steuersignale an physische Systeme übertragen werden und die betrieblichen Anforderungen in verschiedenen Anwendungsbereichen abbildbar sind.The increasing integration of renewable energy sources and the growing energy demand from electric consumers, such as electric vehicles and heat pumps, pose significant challenges for distribution network operators in managing low-voltage grids. To address these challenges, this thesis presents a decentralized, agent-based approach that focuses on efficient energy distribution and grid congestion management. Each household is equipped with software agents that optimize internal energy flows and negotiate surplus energy with neighboring agents. To incentivize private households to participate in this decentralized approach, a market-based energy distribution mechanism is employed, enabling participants to generate additional revenue through local energy trading. The mechanism is founded on game-theoretic principles to ensure fairness and efficiency. Despite the effectiveness of this energy distribution mechanism, the rising energy consumption from the growing number of electric devices can lead to grid congestion, as the existing distribution network infrastructure was not designed for such loads. To meet the regulatory requirements of the German distribution network, marketbased and control-related aspects must be clearly separated. To address this issue, grid congestion management is decoupled from the market-based energy distribution process and implemented using the "Alternating Direction Method of Multipliers" (ADMM). This separation allows for decentralized control, reducing reliance on a central coordination unit, enhancing scalability, and minimizing the risk of single points of failure. The proposed approach is validated through three distinct use cases. First, simulations with five households and the IEEE 33- and IEEE 119-bus networks are conducted to evaluate the functionality, scalability, and sensitivity of the approach under varying input parameters. Second, the decentralized approach is extended by
incorporating a traffic simulation and an established central network calculation program. This enhanced model is then validated in a different network context, using the Japanese power grid as an example. Finally, the third use case involves laboratory tests that integrate direct current loads, back-to-back inverters, and three-phase energy distribution systems. These experiments confirm the practical applicability of the decentralized control strategy. The results from these validations highlight the robustness and generalizability of the proposed approach. They demonstrate its potential to meet the complex requirements of future grid management by effectively transmitting control signals to physical systems and addressing operational needs across diverse application scenarios. The findings underscore the approach’s capacity to enhance grid reliability while supporting the transition to a more decentralized and renewable-driven energy system.Vo
Macht ohne Rahmen
No full textDer Text ist gemäß der Creative Commons Lizenz CC BY 4.0 nachnutzbar: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.Vo
[Grant application] Near-field Acoustical Holography - a new sensor concept for methods of active noise reduction
No full textAnlage A: 'Beschreibung des Vorhabens' zum Forschungsantrag an die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)The research hypothesis of the project comprises the development process of a sensor principle based on near-field acoustical holography for active noise reduction systems with structural actuators. The main objective is to extend sensor principles from the field of active noise and vibration control by inverse methods for sound field reconstruction. In particular, the influence of the inverse projection of sound field quantities on the stability of adaptive signal processing will be investigated. Compared to already existing approaches, an extension of the scientific knowledge is expected. The reason for this is that the use of acoustic sensors in conjunction with modern inverse acoustics methods enables non-contact observability of the sound field quantities proportional to the sound power in the near-field of arbitrarily shaped structures. Consequently, problems are avoided which arise because structural sensors such as accelerometers cannot be fixed as required. With near-field acoustical holography, a method is chosen which avoids costly measurements of transfer functions between sensor groups. For this purpose, only acoustic models are used, which results in lower uncertainties with respect to the model quality compared to the use of vibroacoustic models. Experiments are carried out in a transmission test facility, first on structural components that can be described analytically and then on complex structural components in the frequency range up to 1 kHz. This frequency range is typical for active noise reduction methods as a complement to passive measures, which are more effective at higher frequencies. Under free-field conditions, the Fourier transform-based near-field acoustical holography serves in the first step as a sensing principle for active noise reduction on a simply supported plate. With the relationship between the Fourier transform of the particle velocity on the plate surface and the directivity pattern of the radiated sound pressure into the far-field, the minimization of the radiated sound power is achieved. With the knowledge gained about the fundamental effects of inverse sound field reconstruction methods as a sensor principle on methods of active sound reduction, the experimental extension of the method to components with more complicated geometries will be carried out. The basic principles for the application of the investigated concept to cavities such as car or aircraft cabins are also to be developed. Therefore, in the last project phase the extension of the near-field acoustical holography-based sensor principle to sound fields in rooms is carried out by introducing reflection surfaces. Finally, comparisons will be made with conventional sensor principles for active sound reduction.SMU
On validating propositional logic system descriptions for fault diagnosis
No full textThis is an open access article under the CC BY license (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).Vo
Datenreport zum Forschungsprojekt Politisch-Administrative Elite (PAE) zu Ressortforschungseinrichtungen
Full text linkDie PAE-Umfrage zu den Ressortforschungseinrichtungen ist Teil des Forschungsprojekts „Politisch-Administrative Elite“ (PAE). Dieses knüpft an die Comparative Elite Study (CES) der 1970er und 1980er Jahre an (Aberbach et al. 1981, Mayntz und Derlien 1989). Seit 2005 wird die Umfrage unter dem Namen PAE als Online-Survey durchgeführt. Zunächst war die Zielgruppe auf das Leitungspersonal in Bundesministerien fokussiert. Seit 2013 wird im Rahmen von PAE auch das Leitungspersonal in Landesministerien, Ressortforschungseinrichtungen und Bundesoberbehörden befragt.
Die Umfrage wird regelmäßig kurz vor der Bundestagswahl durchgeführt und liefert seit vielen Jahren wertvolle empirische Daten. Die Befragten teilen ihre persönlichen Wahrnehmungen und Erfahrungen mit, nicht die “Sicht des Hauses” (Beneke et al., 2023).Vo
Application oriented elicitation of information requirements for Digital Twins of industrial products
No full textDie Modernisierung der industriellen Wertschöpfung hin zur Industrie 4.0 erfordert eine Digitalisierung der Produktionssysteme und ihrer Produktionskomponenten. Digitale Zwillinge nehmen als digitale Abbildung der Komponenten eine besondere Rolle ein und bieten eine hohe Anwendungsbreite für unterschiedliche industrielle Produkte. Ihre Dienstleistungen und ihre Anwendungen sind auf die Produkte, die sie abbilden, zugeschnitten, so dass im Zuge des Entwicklungsvorgehens der Anwendungskontextes des Digitalen Zwillings in der Form von Use Cases festzulegen und aus diesem Kontext die Anforderungen zu erheben sind.
Diese Arbeit zielt darauf ab, eine Methode für eine zielorientierte Erhebung der Informationsanforderungen an den Digitalen Zwilling eines industriellen Produktes zu entwickeln. Eine erste Teilmethode zur zielgerichteten Auswahl ermöglicht es, Use Cases für die eigene Zielumgebung zu spezifizieren. Zugleich wird auch eine Sammlung produktunabhängiger Beschreibungen hergeleitet, um bestehende Entwicklungsergebnisse als Informationsquelle erneut zu verwenden. Mit der zweiten Teilmethode zur modellbasierten Identifikation der Informationsanforderungen werden die ausgewählten Use Cases als UML/SysML-Modelle abgebildet und schlussendlich die Informationsanforderungen an den Digitalen Zwilling erhoben.The modernization of industrial value creation towards Industry 4.0 requires the digitalization of production systems and their production components. Digital Twins play a special role as a digital representation of the components and offer a wide range of applications for different industrial products. Their services and applications are tailored to the products they represent, meaning that the application context of the Digital Twin must be defined in the form of use cases as part of the development process and the requirements must be determined from this context.
This work develops a method for a application oriented elicitation of the information requirements for the Digital Twin of an industrial product. An initial sub-method for targeted selection makes it possible to specify applications for the targeted environment. A collection of product-independent descriptions is derived in order to reuse existing development results as a source of information. With the second sub-method for model-based identification of information requirements, the selected use cases are mapped as UML/SysML models and finally the information requirements for the Digital Twin are determined.Vo