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Jahresbericht / Technische Universität Dresden, Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik, Institut für Festkörperelektronik
No full textDistribution patterns of invasive plant species in Germany – Modelling habitat suitability under current and projected climate conditions
No full textInvasive Pflanzenarten, die sich durch hohe Vermehrungsratem und breite Umwelttoleranz auszeichnen, verdrängen oft einheimische Flora, was zu einem Verlust an biologischer Vielfalt und zu wirtschaftlichen Kosten führt. Aufgrund des zunehmenden globalen Handels und des Klimawandels wird erwartet, dass sich die Dynamik biologischer Invasionen in Zukunft intensivieren wird. In Deutschland nimmt die Zahl der invasiven oder potenziell invasiven Pflanzenarten zu, deren Ausbreitung erhebliche ökologische Schäden verursacht. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung prädiktiver Habitatmodelle, welche sowohl klimatische und andere
abiotische Faktoren als auch Habitattypen als Umweltvariablen integrieren. Die Habitattypen wurden aus einer fernerkundlichen Klassifikation des Zielgebiets unter Verwendung von MODIS-Oberflächenreflexionsdaten und einem Ensemble von drei Machine-Learning-Algorithmen abgeleitet. Dabei wurden naturnahe Gebiete anhand ihrer spektralen Ähnlichkeit mit Natura-2000-Lebensraumtypen einer von 18 Klassen zugeordnet. Die Klassifizierung ermöglichte es, quantitative Informationen über die räumliche Verteilung von Lebensräumen zu gewinnen und zwischen Störungsereignissen und graduellen Verschiebungen der Habitatzusammensetzung zu unterscheiden. Im Anschluss wurden Artverbreitungsmodelle für 46 invasive Pflanzenarten entwickelt, um potenziell geeignete Lebensräume unter gegenwärtigen und zukünftigen klimatischen Bedingungen mithilfe zweier Machine-Learning-Algorithmen zu ermitteln. Als Prädiktorvariablen wurden insgesamt 18 Umweltfaktoren verwendet, darunter Bodentyp, Höhe, Landnutzung, Habitattyp, Verkehrsinfrastruktur, Temperatur und Niederschlag. Die Modelle legen nahe, dass die Mehrheit der Arten ihren potenziell geeigneten Lebensraum noch nicht besetzt hat. Unter zukünftigen Klimabedingungen ist für die meisten Arten eine Zunahme der Habitateignung zu erwarten. Dabei üben Klimafaktoren, Bodentyp und Verkehrsinfrastruktur den größten relativen Einfluss auf die Artverbreitung aus. Der Habitattyp ist lediglich für eine geringe Zahl von Arten von Bedeutung, was darauf hindeutet, dass es nur begrenzt möglich ist, interspezifische Konkurrenz oder nicht näher spezifizierte biotische Interaktionen in diesem Maßstab zu berücksichtigen. Monitoring-Systeme stellen das kosteneffizienteste Mittel zur Verhinderung der Ausbreitung invasiver Arten dar und sind somit ein entscheidendes Element für deren Management. Auf Basis der Ergebnisse dieser Arbeit wurde eine öffentlich zugängliche Monitoring-Website entwickelt, IPS Monitor, welche digitale Webkarten sowie Pflanzensteckbriefe beinhaltet.Invasive plant species, characterised by high reproductive capacity and broad environmental tolerance, often outcompete native flora, leading to biodiversity loss and economic costs. Due to increasing global trade and climate change, the dynamics of biological invasions are expected to increase in the future. In Germany, the number of invasive or potentially invasive plant species is increasing, causing significant damage due to their aggressive spread and ecological threats. This thesis aims to develop predictive habitat models that integrate climatic and other abiotic factors as well as habitat types as environmental variables. Habitat types were derived from a remote sensing classification of the target area using MODIS surface reflectance data and an ensemble of three machine learning algorithms, assigning natural areas to one of 18 classes based on their similarity to Natura 2000 habitat types. The classification framework was able to provide quantitative information on the spatial distribution of habitats and differentiate between disturbance events and gradual shifts in ecosystem composition. Large-scale species distribution models of 46 invasive plant species were then developed to identify the potentially suitable habitat under present and future climatic conditions using two machine learning techniques. A total of 18 environmental variables were used as predictor variables, including soil type, altitude, land use, habitat type, transport infrastructure, temperature and precipitation. The models indicate that the majority of species have not yet occupied their potentially suitable habitat. An increase in habitat suitability under predicted climatic conditions is implied for most species, with climate factors, soil type and
transport infrastructure having the greatest relative influence on habitat suitability. Habitat type is only relevant for few species, indicating a limited ability to map interspecific competition or unspecified biotic interactions at this spatial scale. As the most cost-effective means of preventing the spread of invasive species, monitoring systems represent a crucial element in their management and enable early detection and rapid response mechanisms. Therefore, a publicly accessible monitoring tool, IPS Monitor, including digital web maps and plant fact sheets has been developed from the results of this thesis
06 The User Experience Perspective on Human-Robot Skill Transfer: Uncovering a Research Gap
No full textIn today’s dynamic landscape, the interaction between humans and robots has become integral to various domains, reshaping industries and everyday life. Skill transfer, the ability for humans and machines to share expertise, stands at the forefront of this transformation. It signifies the bridge between human proficiency and artificial intelligence capabilities, encompassing knowledge transfer from humans to robots and vice versa. A fundamental aspect of the success of Human-Robot Skill Transfer (HRST) is the User
Experience (UX), as the interplay between users and technology influences acceptance and effectiveness. By examining current definitions of HRST and assessing the state of UX research regarding this field gaps in current research on the multifaceted interplay between users and technology in HRST are uncovered. Current definitions of HRST focus on combining Machine Learning with Learning from Demonstration approaches enabling human-like learning strategies, allowing humans to teach robots more
human-like, thus enabling more intuitive human-to-robot skill transfer. Recent research also emphasizes the importance of Shared Autonomy for HRST in semi-autonomous robotic systems to distribute decision-making competence between humans and robots, and skill adaptation. While there has been notable progress in UX research on Human-Robot Interaction generally, UX research in this field is missing a common framework for HRST. Attention in creating such a framework needs to be directed toward implications
introduced by Machine Learning and Shared Autonomy. Further, the users’ prepositions must be addressed for adapting and evaluating these systems.:Abstract
Introduction
Human-Robot Skill Transfer
Concluding on Definitions
User Experience
The State of Research of User Experience in Human Robot Skill Transfer
User Experience and Human-Robot Interaction
User Experience and Shared Autonomy
The Research Gap
Conclusion
Kontakt
Literaturverzeichni
Assessment of the Impact of Recreational Activities on Lakeshore Vegetation in Terms of Species Diversity, Spatial and Temporal Patterns
No full textDie anhaltenden Trends des Klimawandels, der Intensivierung der Landnutzung und der Verschmutzung üben Druck auf Seen aus, die als wertvolle Hotspots für die biologische Vielfalt in der Landschaft dienen. Trotz ihres inhärenten Wertes sind Seen nach wie vor wenig erforschte Ökosysteme. Auch für den Menschen sind Seen als Quelle der Erfrischung und Entspannung von großer Attraktivität. In einer Welt, in der Hitzeereignisse bei fortschreitender Verstädterung immer häufiger werden, könnte dieser Wert zunehmend an Bedeutung gewinnen. Während sich die Erholung in der Natur nachweislich positiv auf die geistige und körperliche Gesundheit des Menschen auswirkt, kann sie für die natürliche Umwelt und ihre Bewohner das Gegenteil bewirken. Studien zu diesem Thema haben gezeigt, dass die Erholung in Süßwasserökosystemen überwiegend negative Auswirkungen hat.
Die Seeufer stellen einen ökologisch wertvollen Übergangsbereich mit mehreren Lebensräumen und einem hohen Diversitätspotenzial dar. Die Vegetation spielt in diesem Ökosystem eine wesentliche Rolle als Lebensraum, Nahrungsquelle, Schutz, Struktur und Stabilität des Ufers. Die vorliegende Dissertation untersucht die Auswirkungen von Freizeitaktivitäten wie Schwimmen und Sonnenbaden auf die Ufervegetation. Die potenziellen Folgen dieser Aktivitäten könnten nachteilig sein, da die Störung der Vegetation das Funktionieren des gesamten Ökosystems „Seeufer” beeinträchtigen könnte.
Zur Beantwortung dieser Frage wurden drei Studien mit unterschiedlichen Gesichtspunkten und unterschiedlichem Detaillierungsgrad durchgeführt. Der erste Schritt umfasste eine standardisierte Literaturrecherche, um ein Verständnis für die vorhandene Literatur zu schaffen. Die darauf basierende Literaturanalyse umfasste Studien, die einen eindeutigen Zusammenhang zwischen einer Freizeitaktivität und den Auswirkungen auf den Organismus im Zusammenhang mit Süßwasser aufzeigten. Im Anschluss wurden zwei Feldstudien über die Ufervegetation von Seen mit Badenutzung durchgeführt. Dabei wurden unterschiedliche Methoden angewandt und verschiedene Aspekte der Vegetation erfasst. Die neun untersuchten Seen befinden sich im Naturpark Dahme-Heideseen, einem seenreichen Gebiet in unmittelbarer Nähe der deutschen Hauptstadt Berlin.
Im Rahmen der ersten Feldstudie wurden konventionelle, relevante Vegetationserhebungen an Badestellen und ungenutzten Kontrollabschnitten durchgeführt, um die Auswirkungen der Badegäste auf die Artenvielfalt und die Zusammensetzung der Lebensgemeinschaften zu ermitteln. In der zweiten Studie wurde die moderne Technik des terrestrischen Laserscannings (TLS) eingesetzt, um die räumlichen und zeitlichen Auswirkungen von Freizeitaktivitäten auf die Vegetation zu ermitteln. Laserscans von Badestellen wurden vor und nach den Wochenenden im Laufe der Badesaison 2020 durchgeführt, um Veränderungen in der Belegung von Pflanzenflächen zu ermitteln, die sich aus dem in diesem Gebiet üblichen Wochenendtourismus ergeben. Zusätzlich zu den oben genannten Aufzeichnungen wurde auch die Anzahl der Besucher an jedem Wochenende und an jedem Standort dokumentiert und mit den Datensätzen korreliert.
Obgleich die Erholungsökologie ein aktives Forschungsfeld darstellt, sind die Auswirkungen der Freizeitgestaltung auf Seen nach wie vor nur unzureichend bekannt. In der vorhandenen Literatur sind bestimmte Aktivitäten, insbesondere das Spazierengehen, und bestimmte Organismengruppen, insbesondere Vögel, intensiver untersucht worden als andere. Säugetiere, Amphibien, Reptilien und Pflanzen sind nur in geringem Maße vertreten. In dieser Arbeit wurde der Versuch unternommen, die bestehende Wissenslücke bezüglich der Auswirkungen des Schwimmens auf die wichtige und schützenswerte Ufervegetation zu schließen. Die beiden empirischen Studien wurden an etablierten Badestellen durchgeführt, was einen Faktor darstellt, der die geringe Schwere der beobachteten Auswirkungen erklärt. Die Artenzusammensetzung der Vegetation wies Anzeichen einer Anpassung an die menschliche Nutzung auf, und die Untersuchung der TLS-Daten ergab keine signifikanten negativen Auswirkungen der Wochenendnutzung. Die Badestellen und die Kontrollstellen wiesen vergleichbare Veränderungen des Schilfvolumens auf, während die Vegetation des Sonnenbadebereichs nur minimale Veränderungen aufwies. Die TLS-Methode hat gezeigt, dass sie für Vegetationsanalysen geeignet ist, jedoch ist eine weitere Entwicklung geeigneter Analysemethoden erforderlich. Ein weiterer Faktor, der das Ausbleiben offensichtlicher Auswirkungen erklären könnte, sind die relativ geringen Besucherzahlen. Die derzeitige Besucherfrequenz scheint ein erträgliches Niveau darzustellen, und die Vegetation, die sich an die jahrzehntelange Nutzung angepasst hat, ist nicht in offensichtlicher Weise beeinträchtigt. Dies lässt den Schluss zu, dass keine sofortigen Maßnahmen erforderlich sind. Dennoch ist ein kontinuierliches Monitoring unabdingbar, da höhere Besucherzahlen schwerwiegende Auswirkungen haben könnten, die es zu beobachten und gegebenenfalls Maßnahmen zu ergreifen gilt.The ongoing trends in climate change, land use intensification and pollution exert pressure on lakes, which serve as valuable biodiversity hotspots in the landscape. Despite their intrinsic value, lakes remain understudied ecosystems. Lakes are also highly attractive for humans as a source of refreshment and recreation. This value may become increasingly important in a world where heat events are becoming more frequent as urbanization continues unabated. While recreation in nature has been shown to be beneficial for people's mental and physical health, it can have the opposite effect on the natural environment and its inhabitants. Indeed, studies on this subject have indicated that recreation in freshwater ecosystems has predominantly negative impacts. Lakeshores represent a valuable ecotone with multiple habitats and a high potential for diversity. The vegetation plays a vital role in this ecosystem by providing habitat, food, shelter and structure for many organisms and stability to the shoreline. This dissertation focuses on the overall question of how recreational activities such as swimming and associated sunbathing affect the shoreline vegetation. The potential consequences of these activities could be detrimental, as disturbance of the vegetation could affect the functioning of the entire lakeshore ecosystem.
In order to answer this question, three studies with different viewpoints and varying levels of detail have been conducted. The initial step was a standardized literature review, creating an understanding of the existing body of literature on the relationship between recreational activities and the impact on organisms in the context of freshwaters. Subsequently, two field studies on lakeshore vegetation were conducted on nine lakes in the Nature Park Dahme-Heideseen, employing different methods and recording various aspects of the vegetation. This study region was selected because it encompasses an area rich in lakes in the immediate vicinity of the German capital Berlin.
The first field study employed conventional, relevé-based vegetation sampling of bathing sites and unused control sites with the objective of detecting the impact of bathers on plant species cover, diversity and community composition. The second study utilized the modern technique of terrestrial laser scanning (TLS) to determine the spatial and temporal effects of recreational activities on vegetation. Laser scans of bathing sites were conducted before and after weekends over the course of the 2020 bathing season to identify changes in plant space occupation resulting from weekend recreational use common in the area. In addition to the aforementioned recordings, the number of visitors on each weekend and at each site was also documented and correlated with the data sets.
Although recreation ecology is an active field of research, the effects of recreational activities on lakes remain poorly understood. In the existing literature, certain activities, particularly walking, and certain groups of organisms, particularly birds, have been studied more thoroughly than others. The representation of mammals, amphibia, reptiles and plants is notably limited. This thesis attempts to fill the existing the knowledge gap regarding the effects of swimming on vital shoreline vegetation. The two empirical studies were conducted at established bathing sites, which is one factor explaining the low severity of the observed effects. The plant species composition showed signs of adaptation to human use, and the analyses of the TLS data revealed no significant negative effects of this kind of weekend usage. The bathing and control sites exhibited comparable changes in reed volume, while the vegetation of the sunbathing areas showed minimal changes. The TLS method has been found to be suitable for vegetation analysis; however, further development of suitable analyzing methods is required. Another factor that may explain the lack of obvious effects is the relatively low number of visitors. The current visitor density appears to be at an acceptable level and the vegetation, which has adapted to decades of use, is not obviously affected in the short term, suggesting that no immediate management action is required. Nevertheless, continued monitoring is essential as higher visitor numbers could have serious consequences that need to be monitored and measures taken if necessary
Sport Psychology in Deaflympic Sport: The Applicability of Psychological Skills Training
No full textThis thesis explored Psychological Skills Training (PST) within elite Deaf sport, namely Deaflympic sport. Addressing a significant research gap, this work aimed to establish an evidence-based framework for the application and research of PST with athletes with hearing impairments. It investigated three key areas: the suitability of diagnostic tools, the prevalence of PST use, and sport psychology consultants’ perspectives on PST in the population of Deaflympic athletes. The research began with a psychometric analysis of a standardized measure in a sample of Deaflympic athletes, followed by a quantitative examination of athletes’ use of psychological skills, and concluded with a qualitative exploration of sport psychology consultants’ views on working with these athletes. Key findings revealed that standardized questionnaires have limited applicability to Deaflympic athletes, even with
continuous assistance from sign language interpreters. In addition, Deaflympic athletes were found to utilize psychological skills similar to those of Olympic athletes but lacked systematic PST. Furthermore, sport psychology consultants believed in their ability to work with Deaflympic athletes but exhibited insecurities regarding communication. In conclusion, this thesis offers several implications for applied practice and future research in sport psychology with Deaflympic athletes, highlighting the need for tailored PST strategies to effectively support them.Diese Dissertation untersuchte sportpsychologisches Training (PST) im Deaflympischen Sport, mit einem Fokus auf Sportler*innen mit Hörbeeinträchtigungen. Mit dem Ziel, eine Forschungslücke zu schließen, strebte diese Arbeit danach, die Rahmenbedingung für die Anwendung und Forschung von PST mit dieser Sportlergruppe zu etablieren. Es wurden drei Schlüsselbereiche des PST Prozesses untersucht: sportpsychologische Diagnostik, die Anwendung psychologischer Fertigkeiten und Techniken, und die Perspektiven von Sportpsycholog*innen. Die Forschung begann mit einer psychometrischen Analyse eines standardisierten Messinstruments an einer Stichprobe von Deaflympischen Sportler*innen, gefolgt von einer quantitativen Untersuchung der Nutzung psychologischer Fertigkeiten in dieser Population und schloss mit einer qualitativen Erkundung der Ansichten von Sportpsychologie-Berater*innen zur Arbeit mit dieser Sportlergruppe ab. Die Hauptergebnisse zeigten, dass standardisierte Fragebögen nur begrenzt auf Deaflympische Sportler*innen anwendbar sind, selbst mit kontinuierlicher Unterstützung durch Gebärdensprachdolmetscher*innen. Es wurde festgestellt, dass Deaflympische Sportler*innen zwar psychologische Fertigkeiten und Techniken ähnlich zu Olympischen Sportler*innen nutzen, aber diese werden kaum systematisch trainiert. Darüber hinaus glaubten Sportpsycholog*innen an ihre Fähigkeit, mit Deaflympischen Sportler*innen zu arbeiten, zeigten jedoch deutliche Unsicherheiten in Bezug auf die Kommunikation mit ihnen. Abschließend bietet diese Dissertation mehrere Implikationen für die evidenzbasierte angewandte Praxis und zukünftige Forschung im Bereich der Sportpsychologie für Deaflympische Sportler*innen und betont die Notwendigkeit maßgeschneiderter PSTStrategien, um diese Sportlergruppe effektiv zu unterstützen
Mineralization of European hardwood species with calcium oxalate
No full textHolz ist ein vielseitiger Rohstoff, dessen Brennbarkeit Vor- und Nachteile bietet. Um seine Brandgefahr als Baumaterial zu minimieren, wurde in dieser Arbeit ein 2-stufiger Prozess zur in-situ Ausfällung von Calciumoxalat in Buche und Eiche entwickelt und untersucht. Dabei wurden Holzproben nacheinander mit Kaliumoxalat und Calciumchlorid oder Calciumacetat behandelt, um schwer wasserlösliche Calciumoxalatkristalle zu erzeugen. Nicht reagierte Substanzen wurden anschließend ausgewaschen.
Die Untersuchungen zeigten, dass die Mineralisierung von Holz erfolgreich war. Dies konnte anhand von Kristallen in der Holzsubstanz nachgewiesen werden. Die Behandlung führte zu erhöhter Wasseraufnahme und Quellung durch verbleibende Nebenprodukte der Mineralisierung. Diese Änderung der Eigenschaften konnte durch Auswaschen diese Nebenprodukte reduziert werden.
Die brandhemmenden Eigenschaften verbesserten sich durch alle Behandlungen signifikant. Mineralisiertes Holz erreichte Brandklasse Bfl (EN 13501) und zeigte in weiteren Tests wie dem Mass Loss Calorimeter und Single Flame Source Test vielversprechende Ergebnisse.:Table of Content
Zusammenfassung ...................................................................................................................... 4
Abstract ...................................................................................................................................... 5
List of Abbreviations ................................................................................................................ 11
Danksagung .............................................................................................................................. 13
1 Motivation and Objectives ............................................................................................... 14
2 State of the art .................................................................................................................. 17
2.1 Wood anatomy and wood chemistry of European beech (Fagus sylvatica) and
European oak (Quercus spp.) ............................................................................................... 17
2.2 Wood modification ............................................................................................... 23
2.3 Pyrolysis and combustion of wood ...................................................................... 28
2.4 Fire classification and fire retardants ................................................................... 32
3 Materials and Methods ..................................................................................................... 37
3.1 Course of action ................................................................................................... 37
3.2 Used salts and formulations to obtain calcium oxalate mineralized wood .......... 38
3.3 General 2-step mineralization process ................................................................. 40
3.4 General remarks on the selected wood ................................................................. 41
3.5 Analysis of the uptake and the distribution of the salts as well as the water
adsorption properties of the mineralized wood. ................................................................... 41
3.5.1 Specimen preparation and methods for specimens treated at laboratory scale 41
3.5.2 Distribution of the salts in oak wood, treated with a pilot-scale autoclave ...... 45
3.6 Color changes ....................................................................................................... 46
3.7 Brinell Hardness ................................................................................................... 47
3.8 VOC measurements with TDS GC-MS and HPLC ............................................. 48
3.9 Thermogravimetric analysis ................................................................................. 49
Table of Content
3.10 Single flame source test ........................................................................................ 50
3.11 Radiant panel test ................................................................................................. 53
3.12 Statistical analysis ................................................................................................ 55
4 Results & Discussion ....................................................................................................... 56
4.1 Uptake, distribution, and conversion of the salts ................................................. 56
4.1.1 Uptake of the salts ............................................................................................ 56
4.1.2 Bulking Coefficient .......................................................................................... 59
4.1.3 Distribution of the salts .................................................................................... 62
4.1.4 Pilot scale experiments with thin oak lamellas ................................................ 74
4.1.5 Color changes due to the treatments ................................................................ 78
4.2 Wood-water interaction of the treated wood ........................................................ 82
4.2.1 Moisture uptake ................................................................................................ 82
4.2.2 Swelling of the treated wood ............................................................................ 85
4.2.3 Impact of the salts and the EMC on the Brinell hardness ................................ 89
4.2.4 Impact of the moisture content on the emissions (VOC) ................................. 93
4.3 Reaction to fire and thermal properties of the mineralized wood ........................ 97
4.3.1 Thermal behavior of the treated wood - TGA/DTG ........................................ 97
4.3.2 Single flame source test .................................................................................. 102
4.3.3 Mass loss calorimeter ..................................................................................... 106
4.3.4 Radiant panel test ........................................................................................... 114
5 Conclusions .................................................................................................................... 116
6 References ...................................................................................................................... 120
7 List of Tables .................................................................................................................. 136
8 List of Figures ................................................................................................................ 139
Appendix A: Supplemental Material ...................................................................................... 145
Appendix B: Paper I ...............................................................................................................
Appendix B: Paper II ..............................................................................................................
Appendix B: Paper III ............................................................................................................
Appendix B: Conference Proceedings I .................................................................................
Appendix B: Conference Proceedings II ................................................................................
Appendix B: Conference Proceedings III .............................................................................
Zur wirtschaftlichen Wertschöpfungskette von Carbonbeton - Am Beispiel der Doppelwand Halbfertigteilbauweise
No full textDas Bauwesen hat sich seit dem Bau der ersten antiken Großbauwerke in seiner Arbeitsteilung und Produktivität nur wenig entwickelt. Im Vergleich zu anderen Industriebereichen wie der Automobilbranche mit 760 % oder der Landwirtschaft mit 1.512 % Produktivitätssteigerung verzeichnet das Bauwesen lediglich 6 % in den vergangenen 80 Jahren. Eine hocheffiziente Bauproduktion ist jedoch essenziell, um klimagerecht, ressourcenschonend und wirtschaftlich zu bauen. Dafür sind neue, ressourceneffiziente Bauweisen und schlanke Produktionsverfahren notwendig, die sich an den Anforderungen der Gegenwart orientieren und ohne belastende Vorurteile ihr Potenzial entfalten können.
Ein vielversprechender Ansatz liegt in der Adaption erfolgreicher Konzepte aus anderen Industrien, wie der Übertragung von Lean Management auf Lean Construction. Dies ist auch für die Etablierung neuer Technologien wie Carbonbeton von zentraler Bedeutung. Carbonbeton bietet als Material der Zukunft die Möglichkeit, Bauweisen effizienter, nachhaltiger und wirtschaftlicher zu gestalten. Diese Arbeit widmet sich der wirtschaftlichen Wertschöpfungskette von Carbonbeton und betrachtet sowohl die technische als auch die wirtschaftliche Perspektive.
Nach einer Einführung zur Carbonbetonbauweise wird eine wirtschaftswissenschaftliche Sichtweise eingenommen. Mittels Instrumenten der Wettbewerbsanalyse und Marktforschung, insbesondere der multivariaten Verbundmessung, werden Strukturen im Bauwesen analysiert. Dabei liegt der Fokus auf der Anwenderseite: Anforderungen und der daraus hervorgehende Nutzen bestimmter Eigenschaften werden qualitativ erhoben. Experteninterviews dienen als Grundlage für die Erstellung eines Fragebogens zur Ermittlung der Zahlungsbereitschaft. Die erhobenen Daten werden genutzt, um Nutzenwerte für spezifische Anwendungen wie Wandkonstruktionen zu ermitteln. Diese Werte werden in ein digitales Werkzeug überführt, das eine Anpassung weiterer Baukonstruktionen an Anwenderanforderungen ermöglicht.
Für eine ausgewählte Wandkonstruktion wurden auf Basis der Nutzenwerte die Zielkosten entlang der Wertschöpfungskette bestimmt. Die Verknüpfung der einzelnen Herstellschritte mit den geforderten Eigenschaften ermöglichte eine Optimierung der Wertschöpfungskette. Im Ergebnis konnte eine konkurrenzfähige Wertschöpfungskette für Carbonbeton nachgewiesen und ein Kostenvergleich mit der Stahlbetonvariante durchgeführt werden. Abschließend wird eine Prognose für das Marktpotenzial im Bereich der automatisierten Halbfertigteilproduktion von Carbonbetonbauteilen vorgestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass Carbonbeton eine zukunftsfähige Alternative darstellt, die sowohl ökologische als auch ökonomische Vorteile bietet.:Inhaltsverzeichnis
Vorwort und Danksagung 3
Kurzfassung 6
Abstract 7
Inhaltsverzeichnis 9
1. Einleitung 11
1.1 Themenstellung 13
1.2 Forschungsfragen 13
1.3 Forschungsdesign 14
2. Grundlagen 17
2.1 Stand der Carbonbeton-Forschung 17
2.2 Einordnung der Wirtschaftlichkeit 19
3. Wirtschaftliche Wertschöpfungskette 24
3.1 Wertschöpfungskette und deren Abgrenzung 24
3.2 Wertschöpfungsanalyse 27
3.2.1 Vergleich der Zielanwendungen 29
3.2.1.1 Herausfiltern einer Zielanwendung für Carbonbeton 31
3.2.1.2 Vergleich von marktführenden Konkurrenzanwendungen 34
3.2.2 Funktions- und Anforderungsanalyse 52
3.2.2.1 Ermittlung der Eigenschaften und Merkmale 55
3.2.2.1.1 Ableiten der Eigenschaften aus der Anforderungsanalyse 55
3.2.2.1.2 Ableiten der Merkmale aus den relevanten Eigenschaften 57
3.2.2.1.3 Verknüpfung der Merkmale mit den Prozessschritten 58
3.3 Zahlungsbereitschaft 60
3.3.1 Methode: Conjoint-Analyse – Verbundmessung 62
3.3.1.1 Befragung von Fachexperten (qualitativ) 69
3.3.1.2 Auswertung der Interviews 71
3.3.2 Befragung Online (quantitativ) 72
3.3.2.1 Entwicklung des Fragebogens (quantitativ) 73
3.3.2.1.1 Durchführung der Befragung der einzelnen Zielgruppen 76
3.3.2.1.2 Bedeutung, Wichtigkeit und Zahlungsbereitschaft 80
3.3.2.1.3 Auswertung der Ergebnisse 81
3.3.2.1.4 Auswertung der Conjoint-Fragen 106
3.3.3 Nutzenorientierte Bewertung von Bauteilen 111
4. Zielkostenermittlung 113
4.1 Methode: Target Costing 113
4.1.1 Ermittlung der Zielkosten 114
4.1.1.1 Analyse der Kostentreiber 119
4.1.1.2 Prozesszeiten und Kostentreiber im Werksumfeld 125
4.1.2 Optimierung der Prozess- und Wertschöpfungskette 127
4.1.3 Kalkulatorisches Vergleichsverfahren 128
4.1.4 Kopplung von Eigenschaften und WSK-Schritten 143
4.1.5 Matrix der Zahlungsbereitschaft und Zielkosten 145
4.1.6 Die marktfähige Wertschöpfungskette für die Carbonbetonwand 149
4.2 Möglichkeit Carbonbetonwerk (C-Factory) 150
4.2.1 Wesentliche Schlüsselschritte im Werk 151
4.2.1.1 Ermittlung des Marktpotenzials (Massenmarktanwendungen) 152
5. Zusammenfassung und Ausblick 157
5.1 Zusammenfassung 157
5.2 Ausblick 163
Beantwortung der Forschungsfragen 164
Literaturverzeichnis 166
Anhang 177
A.1 Auszug Liste der realisierten Vorhaben in Textil- und Carbonbeton 177
A.2 Interviewleitfaden Anwendungsgebiete 179
A.3 Datenbanken Amadeus 181
A.4 Interviewleitfaden 182
A.5 Aufbau und Konzeption des Fragebogens 189
A.6 Erläuterung der Anwendungsbeispiele der Conjoint-Befragung 195
A.7 Annahmen und Berechnung der Carbonbewehrungsherstellung 196
A.8 Erläuterung zu Angebotskalkulation Wandvergleich 198
A.9 Zielkostenerreichung und Vergleiche 20
Intuitive AR-Sicherheitszonenkonfiguration durch für eine sichere Mensch-Roboter Interaktion
No full textDieser Beitrag stellt einen Ansatz zur intuitiven Konfiguration der Sicherheitsparameter eines Laserscanners
mit Hilfe von Augmented Reality vor. Diese Sicherheitssensoren werden z.B. zur Realisierung
von Roboterzellen ohne trennende Schutzeinrichtungen eingesetzt. Ihre Einrichtung, insbesondere
die Konfiguration der Sicherheitszonen, kann jedoch zeitaufwendig sein. Außerdem ist es
möglich, dass sich die Bediener nicht immer über die exakte Lage dieser Zonen bewusst sind.
Dadurch kann es zu unbeabsichtigten Verletzungen der Sicherheitsabstände kommen, was die Verfügbarkeit
der Anlage reduziert. Das hier vorgeschlagene Robotersystem ermöglicht es dem Benutzer
Sicherheits- und Warnbereiche intuitiv mit Hilfe von Mixed Reality über ein Head Mounted Display
(HMD) festzulegen, indem diese mit der realen Umgebung überlagert werden. Des Weiteren
kann der Bediener die Sicherheits- und Warnfelder um den Laserscanner herum beobachten. Dies
stärkt das Situationsbewusstsein und fördert sicherere Arbeitsbedingungen. Experimentelle Ergebnisse
zeigen, dass der Roboter zuverlässig auf die über die HMD-Oberfläche definierten Bereichen
reagiert
Effects of the introduction of biosimilars on the costs and prescription frequency of selected biologics in statutory and private health insurance in Germany
No full textAim:
Biologicals are jointly responsible for growing healthcare expenditures due to their innovation, patent protection, and the increasing number of indications they are used for. The aim of the study was to investigate how costs and prescription volumes of several biologicals developed in a collective of insured persons in statutory health insurance (SHI) and private health insurance (PHI) in Germany over a period from 2016 to 2020.
Subject and methods:
Primary outpatient prescription data of pharmaceuticals from an SHI and a PHI collective was used focusing on the monoclonal antibodies adalimumab, infliximab, rituximab, and trastuzumab, as well as the differences between their reference drugs and biosimilars.
Results:
Total prescription volumes of the anti-rheumatic drugs increased while those of the oncologicals decreased. Prescriptions for reference drugs fell in all cases, particularly after the market launch of the first biosimilars. However, while the decline in prescriptions of adalimumab and infliximab in PHI occurred later and more slowly than in SHI, the trend for rituximab and trastuzumab was almost parallel in both systems. In most cases, costs developed in line with prescriptions. Market competition and statutory control mechanisms had a positive impact on overall costs.
Conclusion:
Statutory control mechanisms such as prescription target quotas and reference price groups in SHI are effective for the drugs investigated. Nevertheless, biosimilar rates in SHI and PHI are not as far apart as the generics rate. For more expensive active substances, a switch to the cheaper biosimilars is more likely than for comparatively cheaper drugs
Unveiling automation potential through a better understanding of ideal cycle time
No full textThis publication demonstrates that determining the maximum speed or Ideal Cycle Time (ICT) of machinery
or cyber-physical systems is crucial for uncovering the limits of automation in a given system.
Possibly increasing Overall Equipment Effectiveness (OEE) and identify opportunities for further digitization,
automation, and AI integration. Based on literature review and expert interviews, methods
for establishing ICT, mentioned in literature were identified and crosscheck with what practitioners
in operation actually use and how they apply them. The identified methods were: Empirical Measurement
and Data Analysis, Time Studies, Statistical Process Control (SPC), Benchmarking, Simulation
and Modeling, Expert Judgment, and Continuous Improvement Practices we. We contrast these with
insights obtained from interviews conducted with experts from companies in the German federal State
of Brandenburg, representing diverse industries and sectors. Findings suggest that while companies
recognize somewhat their ICT or maximum operational speeds, they often lack a structured method for
determining them. They frequently use combinations of established methods inconsistently. We deduce
that a formalized approach to defining ICT can better reveal system limitations and potential for
expanding them through advanced automation and. We argue that a well-defined ICT is essential for
pushing the boundaries of automated systems, contributing to more effective and Humanity–Centered
Automation (HCA) solutions