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Assessing the value of demand response in a decarbonized energy system - A large-scale model application
No full textThis paper presents extensive insights on the value of applying demand response (DR) in a system perspective against the background of two strongly contrasting decarbonization pathways for a decentralized and centralized European energy system with a 100% renewable share and sector coupling. The pathways are characterized by structural differences concerning the combination of installed renewable capacities, the acceptance for activated demand response potentials and different electricity, heat and hydrogen demands. The objective is to determine the potential role of demand response and its impact on the optimal combinations of flexibility options in a decentralized vs. centralized scenario framework model-endogenously. Therefore, openly available data and hourly time series of country-specific demand response potentials are implemented into a large-scale linear optimization model. Sensitivities concerning varying shares of demand response availability are used to identify main influencing factors on selected components of the electricity system such as the capacity and generation mix, storage requirements, renewable integration and their market value factors, CO2 emissions and total system costs. Model results show a higher reduction of total system costs and CO2 emissions per activated demand response unit in the photovoltaic dominated decentralized scenario (–55 MEUR/GWDR, –0.045 MtCO2/GWDR), compared to the wind dominated centralized scenario (–39 MEUR/GWDR, –0.037 MtCO2/GWDR). The outcomes conclude that the daily photovoltaic feed-in characteristics have a higher correlation with the time pattern of load shifting and shedding demand response appliances than wind feed-in characteristics
Entwurf einer Bewertungsmethodik von Elastomer- und Hydrolagermodellen zum Einsatz für die virtuelle Lastdatenermittlung
No full textStandardisierte Mehrkörpersimulationsmodelle von Aggregatelagern erweisen sich bei Anregungen hoher Lasten bis zu 20 kN und gleichzeitig hoher Frequenzen bis 15 Hz als fehlerhaft. In dieser Arbeit mit dem Titel: „Entwurf einer Bewertungsmethodik von Elastomer- und Hydrolagermodellen zum Einsatz für die virtuelle Lastdatenermittlung“, wird ein Bewertungskriterium für die Charakterisierung von Aggregatelagermodellen für die Lastdatenermittlung entwickelt. Dieses ist in der Lage die Frequenz, den Verlustwinkel und die dynamische Steifigkeit stochastischer Signale zu bestimmen. Mit dem entwickelten Bewertungskriterium werden standardmäßig eingesetzte Modelle von Elastomerlagern mit Prüfstandsmessdaten verglichen und auf ihre Abbildungsgüte untersucht. Weiterhin werden die Messdaten mit dem Bewertungskriterium auf Effekte und Eigenschaften des untersuchten Aggregatelagers analysiert. Aus den gewonnen Erkenntnissen wird ein Messplan zur verbesserten Parametrierung und weiterführenden Erforschung der Eigenschaften des untersuchten Aggregatelagers abgeleitet. Es wird ein neues Lagermodell entwickelt und in Zusammenarbeit mit Liu parametriert (2018). Im letzten Schritt wird das entwickelte Lagermodell mit dem in dieser Arbeit entwickelten Bewertungskriterium bewertet und mit den Standardmodellen verglichen.:Abbildungsverzeichnis IV
Tabellenverzeichnis VII
Formelzeichenverzeichnis VIII
Abkürzungsverzeichnis XI
1 Einleitung und Motivation 1
2 Grundlagen und Stand der Technik 4
2.1 Eigenschaften von Elastomer- und Hydrolagern 4
2.1.1 Elastomerlager 4
2.1.2 Hydrolager 11
2.2 Elastomerlagermodelle 12
2.2.1 Bushing (BUS) 13
2.2.2 Universal Bushing (UBS) 14
2.3 Lastdatenermittlung der Aggregatelager 15
2.4 Bewertung stochastischer Signale 19
3 Bewertungskriterien 24
3.1 Fehlerverteilung 24
3.2 Kriterium Ersatzgrößen 25
3.2.1 Ersatzfrequenz 27
3.2.2 Ersatzverlustwinkel 29
3.2.3 Ersatzsteifigkeit 31
3.2.4 Mittlere Kraft und Ersatzamplitude 32
4 Modellbewertung 34
4.1 Einaxiale Anregung 35
4.2 Mehraxiale Anregung 42
4.3 Modellbewertung auf Gesamtfahrzeugebene 45
4.3.1 Gesamtfahrzeugmodell und Fahrmanöver 46
4.3.2 Modellbewertung 47
4.4 Zusammenfassung Modellbewertung 49
5 Messdatenanalyse 51
5.1 Einaxiale Anregung 51
5.2 Mehraxiale Anregung 60
5.3 Zusammenfassung und Forschungsfragen 64
6 Messdatenauswertung 67
6.1 Einaxiale dynamische Messungen 67
6.2 Vorlast- und Amplitudensprung 68
6.3 Kopplung der Freiheitsgrade 71
7 Lagermodellentwicklung Extended Universal Bushing 74
7.1 Aufbau Extended Universal Bushing (EUB) 74
7.2 Parameteridentifikation 75
7.3 Modellbewertung 75
7.3.1 Einaxiale Anregung 76
7.3.2 Mehraxiale Anregung 78
8 Zusammenfassung 81
9 Ausblick 83
9.1 Bewertungskriterium Ersatzgrößen 83
9.2 Extended Universal Bushing 83
Literaturverzeichnis X
Anhang XIII
A Kennfelder zur Kopplung der Freiheitsgrade XIII
B Messplan X
Russian Orthodox Approaches to Secularity in the Petrine Reforms of the Early Eighteenth Century
No full textY-27632 Impairs Angiogenesis on Extra-Embryonic Vasculature in Post-Gastrulation Chick Embryos
No full textY-27632 inhibits Rho-associated coiled-coil-containing protein kinase (ROCK) signaling, which is involved in various embryonic developmental processes, including angiogenesis, by controlling actin cytoskeleton assembly and cell contractility. Administration of Y-27632 impairs cytoskeletal arrangements in post-gastrulation chick embryos, leading to ventral body wall defects (VBWDs). Impaired angiogenesis has been hypothesized to contribute to VBWDs. ROCK is essential in transmitting signals downstream of vascular endothelial growth factor (VEGF). VEGF-mediated angiogenesis induces gene expressions and alterations of the actin cytoskeleton upon binding to VEGF receptors (VEGFRs). The aim of this study was to investigate effects of Y-27632 on angiogenesis in post-gastrulation chick embryos during early embryogenesis. After 60 h incubation, embryos in shell-less culture were treated with Y-27632 or vehicle for controls. Y-27632-treated embryos showed reduced extra-embryonic blood vessel formation with impaired circulation of the yolk sac, confirmed by fractal analysis. Western blot confirmed impaired ROCK downstream signaling by decreased expression of phosphorylated myosin light chain. Interestingly, RT-PCR demonstrated increased gene expression of VEGF and VEGFR-2 1 h post-treatment. Protein levels of VEGF were higher in Y-27632-treated embryos at 8 h following treatment, whereas no difference was seen in membranes. We hypothesize that administration of Y-27632 impairs vessel formation during angiogenesis, which may contribute to failure of VWB closure, causing VBWDs
01 Wissens- und Kompetenzüberschneidungen von Ingenieur:innen und Industriedesigner:innen in interdisziplinären Produktentwicklungsteams
No full textUm erfolgreiche Produkte zu entwickeln, werden in der Produktentwicklung interdisziplinäre Teams benötigt, die mithilfe ihrer unterschiedlichen Kompetenzen die Komplexität der Produktentwicklung bewältigen können. Diese Unterschiedlichkeit innerhalb von Arbeitsteams sorgt jedoch oft für Probleme, bspw. hinsichtlich der internen Kommunikation, Kooperation und der Integration von Wissen, wie eine qualitative Metaanalyse aufzeigt (Göhring 2020; Göhring & Engeln 2021). Auch in der Produktentwicklungs-Praxis zeigt sich, dass es an der Schnittstelle zwischen Industriedesigner:innen und Ingenieur:innen immer wieder zu Reibungen in der Zusammenarbeit kommt, die zu ungeplanten Kosten oder Iterationen führen. Es stellt sich daher die Frage, wie eine Brücke zwischen den Vertreter:innen verschiedener Fachdisziplinen der Produktentwicklung, insbesondere zwischen Industriedesigner:innen und Ingenieur:innen, geschlagen werden kann, um einerseits von den unterschiedlichen Kompetenzen zu profitieren und andererseits ungewollte Reibungsverluste zu minimieren. [aus Punkt 1]:1 Problemstellung und Hintergrund
2 Forschungsstand und Arbeitshypothesen
2.1 Wissensüberschneidung und Wissensheterogenität – zwei relevante Konstrukte in interdisziplinären Arbeitsteams
2.2 Einfluss von Wissensheterogenität auf Arbeitsteams
2.3 Wissensüberschneidung und Wissensheterogenität – zwei entgegengesetzte Pole einer Skala?
2.4 Einfluss von Wissensüberschneidung auf Arbeitsteams
2.5 Erkenntnisse aus der interorganisatorischen Wissensüberschneidung
2.6 Wissen oder Kompetenz?
2.7 Schlussfolgerungen für die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Industriedesigner:innen und Ingenieur:innen in der Produktentwicklung
3 Messinstrument zur Ermittlung der Wissens- und Kompetenzüberschneidung von Ingenieur:innen und Industriedesigner:innen in der interdisziplinären Produktentwicklung
3.1 Untersuchungsdesign der zugrundeliegenden Studie
3.2 Kompetenzstufen zur Selbsteinschätzung von Wissen und Kompetenzen
3.3 Wissens- und Kompetenzarten in der Produktentwicklung
3.4 Fachliche Kompetenzen und Fachwissen der Produktentwicklung
3.5 Anwendungskompetenzen und fachübergreifende Kompetenzen in der Produktentwicklung
3.6 Generalisierbarkeit
Kontak
Beyond Monte Carlo: leveraging temporal difference learning for superior performance in dynamic resource allocation
No full textThe application of reinforcement learning to dynamic industrial scheduling has gained increasing attention
due to its capability to optimize complex manufacturing processes. With the advent of Industry
4.0 and the rise of smart manufacturing, new challenges arise that require innovative approaches,
particularly in environments where there is a high degree of variability and uncertainty. Previous
research has demonstrated that reinforcement learning, in particular Monte Carlo methods, is highly
effective in optimizing resource allocation in job-shop scheduling scenarios. Even though Monte Carlo
methods are effective where reward functions are clear and retrospective, real-world manufacturing
systems often require more dynamic decision-making capabilities in real-time, for which temporaldifference
methods are more appropriate. Despite the effectiveness of reinforcement learning in this
area, there is a gap in understanding how different reward functions affect the learning process. In
this study, we systematically examined multiple reward functions within a temporal difference system,
applying a sensitivity analysis to assess their effects during the training and evaluation phases.
Our results demonstrated that the overall performance of the production line improved despite the
inherent complexity and challenges posed by temporal difference methods. Our findings demonstrate
the effectiveness of multi-agent reinforcement learning for improving manufacturing efficiency, and
provide implications for future research on scalable, real-time industrial scheduling
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
Auswirkung der neuen gesetzlichen und normativen Regelungen auf Industrieroboter-Systeme
No full textEU-Verordnungen und ISO-Normen verändern die Nutzung von Industrieroboter und beeinflussen
deren Integration in effiziente Produktionssysteme. Die rasante Entwicklung der Digitalisierung und
die Notwendigkeit einer umfassenden Vernetzung haben Auswirkungen auf die Sicherheit von
Maschinen, die Gestaltung von Arbeitsplätzen und die Anforderungen an die Ausbildung der
Beschäftigten. Mit einer Reihe von Gesetzen und Richtlinien schafft die EU einen Ordnungsrahmen
für die aktuellen Technologien und versucht, die Rahmenbedingungen für weitere Entwicklungen
festzulegen. Gleichzeitig ist die Industrie gefordert, zusätzliche Kompetenzen in bestimmten
Bereichen der Digitalisierung aufzubauen. Einige Herausforderungen sind jedoch noch zu
bewältigen, z. B. wie der Sicherheitsnachweis für in Maschinen integrierte Künstliche Intelligenz für
autonome mobile Roboter erbracht werden kann, wie die Zertifizierung von Software als
Sicherheitselement und dessen Integration in die Automatisierungssysteme und wie die Behandlung
von Industrierobotern als vollständige und nicht mehr als unvollständige Maschinen erfolgen wird
Virtuelles KI-Labor: Wie VR den Zugang zu KI und deren Anwendungen für verschiedene Zielgruppen erleichtert
No full textDie Hochschule Heilbronn hat ein virtuelles KI-Labor entwickelt, um kleinen und mittleren Unternehmen
(KMU) einen niederschwelligen Zugang zu Künstlicher Intelligenz (KI) zu ermöglichen.
Während große Unternehmen und Start-ups oft über Ressourcen und Fachwissen verfügen, um die
Potenziale der KI auszuschöpfen, stehen KMU vor eigenen Herausforderungen: fehlende finanzielle
Mittel, begrenztes technisches Know-how und mangelnde Zeit, um neue Technologien zu erforschen.
Das virtuelle KI-Labor adressiert diese Barrieren, indem es praxisnahe Einblicke in KI-Anwendungen
bietet und komplexe Themen durch virtuelle Realität (VR), interaktive Demonstratoren, Videos
und 3D-Avatare verständlich aufbereitet. Ziel ist es, Hemmungen abzubauen, digitale Kompetenzen
zu fördern und den Wissenstransfer zwischen Wissenschaft und Wirtschaft zu stärken. Die Plattform
wird kontinuierlich durch neue Inhalte und Partnerschaften erweitert, um KMU effektiv bei
der digitalen Transformation zu unterstützen