TY - THES A1 - Blasl, Martin T1 - Elektrooptisch induzierte Wellenleiter in paranematischen Flüssigkristallen T1 - Electro-optically induced waveguides in paranematic liquid crystals N2 - In dieser Arbeit wird die Entwicklung einer neuartigen fasergekoppelten Wellenleiterweiche beschrieben, womit erstmals das Anwendungspotential elektrooptisch induzierter Wellenleiter für komplexe faseroptische Anwendungen aufgezeigt wird. Die entwickelte Wellenleiterweiche kann das Licht einer Glasfaser auf zwei Glasfasern sowohl wechselseitig schalten als auch mit steuerbarem Leistungsverhältnis aufteilen. Hierzu wird das Prinzip elektrooptisch induzierter Wellenleiter genutzt. Bei diesem Prinzip entsteht in einer aus elektrooptischem Material bestehenden Schicht durch die lokale Brechzahländerung infolge eines elektrischen Feldes oberhalb einer Elektrode ein reversibler Wellenleiter. In den mittels Halbleitertechnologien gefertigten Wellenleiterstrukturen dient das flüssigkristalline Nematogen 5CB als elektrooptisches Material. Hierbei besitzt dessen paranematische Phase eine hohe Transmission über einen breiten Wellenlängenbereich, einen ausgeprägten elektrooptischen Kerr-Effekt und eine Relaxationszeitkonstante kleiner einer Mikrosekunde. Neben dem Kerr-Effekt treten in paranematischen Flüssigkristallen elektrooptische Effekte höherer Ordnung und ein für die Anwendung kritischer feldinduzierter nematisch-paranematischer Phasenübergang auf. In diesem Zusammenhang wird die Eignung paranematischer Flüssigkristalle hinsichtlich der Verwendung in elektrooptisch induzierten Wellenleitern mittels des im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Dünnschichtrefraktometers untersucht. N2 - The objective of this thesis is to develop a novel fibre coupled waveguide switch, whereby the potential of electro-optically induced waveguides for complex fibre-optic applications is demonstrated for the first time. The developed waveguide switch allows the switching of light from an optical input fibre to one of two optical output fibres, as well as variable power splitting. For this, the working principle of electro-optically induced waveguides is applied. In a layer made of an electro-optical material, the electrical field above an electrode causes an optical waveguide due to the locally increased refractive index. In the waveguide structures fabricated by means of semiconductor technologies, the nematogenic liquid crystal 5CB is used as electro-optic material, which provides a good transmission over a broad wavelength range, a huge electro-optical Kerr-effect and a response time below one microsecond. In addition to the electro-optical Kerr-effect in paranematic liquid crystals, higher-order electro-optical effects occur as well as the nematic-paranematic phase transition, which is critical for the application in the electro-optically induced waveguides. In this context, the applicability of paranematic liquid crystals is investigated by means of a thin film refractometer developed within the presented work. KW - Elektrooptik KW - Flüssigkristall KW - Paranematisch KW - Wellenleiter KW - Halbleitertechnologie KW - Electrooptics KW - Liquid crystal KW - Paranematic KW - Waveguide KW - Semiconductor technology KW - Elektrooptik KW - Flüssigkristall KW - Halbleitertechnologie KW - Lichtwellenleiter Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-42215 ER - TY - THES A1 - Grönke, Martin T1 - Synthesis and characterization of layered transition metal trihalides MCl₃ (M = Ru, Mo, Ti, Cr) and CrX₃ (X = Cl, Br, I) T1 - Synthese und Charakterisierung von Übergangsmetalltrihalogeniden MCl₃ (M = Ru, Mo, Ti, Cr) und CrX₃ (X = Cl, Br, I) N2 - The investigation of novel structure-to-property relations of many transition metal trihalides MX₃ by downscaling to promising monolayer is still pending. However, the production of two-dimensional MX₃ sheets that are both high crystalline and thin is an experimental challenge. This thesis is focused on the rational synthesis planning and the derived targeted preparation of thin MX₃ nanosheets (≤ 100 nm) on suitable substrates by chemical vapor transport (CVT) as well as their characterization by complementary analytical methods. CVT of nanosheets directly on substrates benefits of low timescales, less material consumption and only few structural distortions. For the determination of optimal growth conditions, the CVT processes of investigated compounds were initially simulated by using the Calphad method (program package TRAGMIN). Thus, the occurring transport efficient gas species and temperature dependent, dominating vapor transport equilibria were calculated to optimize the growth process in a direct and straightforward way. Based on prior simulation results single crystalline sheets of MCl₃ (M = Ru, Mo, Ti, Cr) and CrX₃ (X = I, Br, Cl) were successfully prepared at temperatures between 573 – 1023 K on YSZ (yttrium stabilized zirconia) or sapphire substrates. The adjustable CVT parameters (transport duration, temperatures or weighed starting material) were optimized with respect to the targeted synthesis of either bulk or nanosheets at substrates. Microsheets with thicknesses of less than 4 μm (α-TiCl₃) and about 20 nm thin nanosheets (α-RuCl₃, CrCl₃ and CrI₃) down to ultrathin flakes (≈ 3 nm, α-MoCl₃ and CrBr₃) were obtained by CVT. As a highlight, monolayers of α-RuCl₃ and CrCl₃ were isolated successfully by means of a subsequent delamination. The MX₃ sheets morphology and dimension was described by optical and electron microscopy, highlighting their two-dimensional nature. By several X-ray spectroscopy and diffraction techniques the desired composition (M:X = 1:3), high crystallinity and phase-purity of thick and thin MX₃ platelets was confirmed subsequently. With respect to MX₃ nanosheets a slight increase (α-RuCl₃, α-MoCl₃ and CrBr₃) or decrease (CrCl₃) in phonon energies was observed in comparison to their bulk counterparts. The magnetic properties of CrCl₃ micro- and nanosheets were determined to be solely ferromagnetic and thus different than those of the bulk samples. Finally, the structure-to-property relations were investigated at a first example. The catalytic properties of α-TiCl₃ microsheets were investigated by gas-phase polymerization of ethylene. By downscaling the catalysts thickness by CVT, we obtained an activity improvement of 24 % in comparison to bulk α-TiCl₃. N2 - Die Untersuchung von neuartigen Struktur-Eigenschaftsbeziehungen durch Miniaturisierung bis hin zu Monolagen steht für viele Übergangsmetalltrihalogenide MX₃ noch aus. Zudem ist die Herstellung der für diese Untersuchungen notwendigen zweidimensionalen Schichten, die gleichzeitig hochkristallin und dünn sind, eine experimentelle Herausforderung. Diese Dissertation beschreibt die rationale Syntheseplanung und die daraus abgeleitete gezielte Darstellung von dünnen MX₃ Nanoschichten (≤ 100 nm) auf geeigneten Substraten mittels chemischem Gasphasentransport (chemical vapor transport, CVT) sowie deren umfassende Charakterisierung mittels komplementärer analytischer Methoden. Das Wachstum von Nanoschichten auf einem Substrat mittels CVT zeichnet sich durch niedrige Zeitskalen, einen geringen Materialverbrauch bei gleichzeitig hoher Qualität der abgeschiedenen Kristalle aus. Für die Bestimmung der optimalen Wachstumsbedingungen wurde der CVT Prozess aller untersuchen Verbindungen zunächst unter Anwendung der Calphad-Methode (Programmpaket TRAGMIN) modelliert. Dadurch konnten die jeweiligen transportwirksamen Gasspezies und die temperaturabhängigen, dominierenden Transportgleichgewichte bestimmt und die Synthesebedingungen optimiert werden. Basierend auf diesen Simulationsergebnissen wurden einkristalline Schichten von Verbindungen MCl₃ (M = Ru, Mo, Ti, Cr) und CrX₃ (X = Cl, Br, I) in Temperaturbereichen zwischen 573-1023 K auf YSZ- (Yttrium stabilisiertes Zirkondioxid) oder Saphir-Substraten abgeschieden. Im Anschluss wurden die CVT Parameter (Transportzeit, Temperaturen oder Einwaage) zur gezielten Abscheidung von entweder Bulk-Material oder Nanoschichten optimiert. Es wurden sowohl Mikroschichten mit Schichtendicken um 4 µm (TiCl₃), um 20 nm dünne Nanoschichten (RuCl₃, CrCl₃ und CrI₃) als auch ultradünne Schichten um 3 nm (MoCl₃ und CrBr₃) erhalten. Ein weiteres Highlight der Arbeit ist die erfolgreiche Isolierung von RuCl₃ und CrCl₃ Monolagen mittels nachgeschalteter Delamination. Die Morphologie und Dimensionen der Schichten wurden mittels optischer- und Elektronenmikroskopie bestimmt. Durch Röntgenspektroskopie und Beugungsmethoden konnte die gewünschte Zusammensetzung (M:X = 1:3) sowie eine hohe Kristallinität und Phasenreinheit der Bulk-Materialien und dünnen Schichten bestätigt werden. Dünne MX₃ Schichten unterschieden sich durch eine Verschiebung von Photonen-Energie zu höheren (RuCl₃, MoCl₃, CrBr₃) oder niedrigeren Werten (CrCl₃) im Vergleich zum Bulk-Material. Die magnetischen Eigenschaften von CrCl₃ Mikroschichten zeigten ausschließlich ferromagnetische Ordnungszustände, im Gegensatz zu anti-ferromagnetischem Bulk-CrCl₃. Die katalytischen Eigenschaften von TiCl₃ Mikroschichten wurden anhand von Polymerisationsreaktionen von Ethylen bestimmt. Für die TiCl₃ Dünnschichten wurde ein Anstieg der Aktivität von 24 %, im Vergleich zum Bulk-Material, beobachtet. KW - Crystal KW - Thermodynamic KW - Vapor phase KW - Synthesis KW - Simulation KW - Kristall KW - Thermodynamik KW - Gasphase KW - Synthese KW - Simulation KW - Syntheseplanung KW - Übergangsmetallverbindungen KW - Metallhalogenide KW - Rutheniumhalogenide KW - Molybdänhalogenide KW - Gasphasenreaktion Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-52828 ER - TY - THES A1 - Blasl, Martin T1 - Elektrooptisch induzierte Wellenleiter in paranematischen Flüssigkristallen T1 - Electro-optically induced waveguides in paranematic liquid crystals N2 - In dieser Arbeit wird die Entwicklung einer neuartigen fasergekoppelten Wellenleiterweiche beschrieben, womit erstmals das Anwendungspotential elektrooptisch induzierter Wellenleiter für komplexe faseroptische Anwendungen aufgezeigt wird. Die entwickelte Wellenleiterweiche kann das Licht einer Glasfaser auf zwei Glasfasern sowohl wechselseitig schalten als auch mit steuerbarem Leistungsverhältnis aufteilen. Hierzu wird das Prinzip elektrooptisch induzierter Wellenleiter genutzt. Bei diesem Prinzip entsteht in einer aus elektrooptischem Material bestehenden Schicht durch die lokale Brechzahländerung infolge eines elektrischen Feldes oberhalb einer Elektrode ein reversibler Wellenleiter. In den mittels Halbleitertechnologien gefertigten Wellenleiterstrukturen dient das flüssigkristalline Nematogen 5CB als elektrooptisches Material. Hierbei besitzt dessen paranematische Phase eine hohe Transmission über einen breiten Wellenlängenbereich, einen ausgeprägten elektrooptischen Kerr-Effekt und eine Relaxationszeitkonstante kleiner einer Mikrosekunde. Neben dem Kerr-Effekt treten in paranematischen Flüssigkristallen elektrooptische Effekte höherer Ordnung und ein für die Anwendung kritischer feldinduzierter nematisch-paranematischer Phasenübergang auf. In diesem Zusammenhang wird die Eignung paranematischer Flüssigkristalle hinsichtlich der Verwendung in elektrooptisch induzierten Wellenleitern mittels des im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Dünnschichtrefraktometers untersucht. N2 - The objective of this thesis is to develop a novel fibre coupled waveguide switch, whereby the potential of electro-optically induced waveguides for complex fibre-optic applications is demonstrated for the first time. The developed waveguide switch allows the switching of light from an optical input fibre to one of two optical output fibres, as well as variable power splitting. For this, the working principle of electro-optically induced waveguides is applied. In a layer made of an electro-optical material, the electrical field above an electrode causes an optical waveguide due to the locally increased refractive index. In the waveguide structures fabricated by means of semiconductor technologies, the nematogenic liquid crystal 5CB is used as electro-optic material, which provides a good transmission over a broad wavelength range, a huge electro-optical Kerr-effect and a response time below one microsecond. In addition to the electro-optical Kerr-effect in paranematic liquid crystals, higher-order electro-optical effects occur as well as the nematic-paranematic phase transition, which is critical for the application in the electro-optically induced waveguides. In this context, the applicability of paranematic liquid crystals is investigated by means of a thin film refractometer developed within the presented work. KW - Elektrooptik KW - Flüssigkristall KW - Paranematisch KW - Wellenleiter KW - Halbleitertechnologie KW - Electrooptics KW - Liquid crystal KW - Paranematic KW - Waveguide KW - Semiconductor technology KW - Elektrooptik KW - Flüssigkristall KW - Halbleitertechnologie KW - Lichtwellenleiter Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-40845 ER - TY - THES A1 - Stegler, Martin T1 - Studies on the influence of mechanical stress on the properties of silicon sensor modules for the ATLAS Phase-II Upgrade T1 - Untersuchung des Einfluss von mechanischem Stress auf die Eigenschaften von Siliziumsensormodulen für das ATLAS Phase-II Upgrade N2 - The subject of this thesis is the development and test of silicon strip detectors for the high luminosity upgrade of the tracking detector of the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider. Special emphasis is devoted to the understanding of the impact of mechanical stress on the electrical properties and the particle detection performance of detector modules. First simulations were done to estimate the maximum expected stress on a sensor when operated at -30 °C within the future silicon strip tracking detector ITk, at ATLAS. The maximum stress in a worst case scenario is expected to be 27 MPa. Tensile strength tests were done to estimate the maximum stress which can be applied to a silicon strip sensor. Silicon shards, with a thickness and dopand concentration corresponding to the ITk sensor specifications break at >23 MPa, wafers at >700 MPa and sensors at ~ 400 MPa. The huge variations lead to the assumption, that the tensile stregth, which is highly dependent on the quality of the crystal lattice, is due to different cutting technology. Wafers, irradiated with a fluence equivalent of a lifetime dose of an ITk sensor, show no stress dependency of the youngs modulus. The tensile strength of irradiated wafers is decreased by ~ 6,6 %. No damage on silicon sensors from mechanical stress is expected for sensor modules installed it the ITk. The electrical properties of silicon strip sensors were studied for applied mechanical stress on ATLAS07 sensors up to 60 MPa. The specifications of the sensors are similar to the specification of strip sensors in the future silicon strip tracker barrel region of the ATLAS detector. The leakage current changes at 50 MPa by -1.7 %, the bias resistance by +0.8 % and the interstrip resistance by -25 %. The depletion voltage and the implant resistance are not affected by mechanical stress. Except for the interstrip resistance the results can be explained by piezoresistive effects. Silicon strip modules were build and studied in particle test beams. These modules consists of an ATLAS07 or an ATLAS12 sensor and an analogue readout to study the influence of stress on the module performance. The sensor module noise is independent from the applied stress. An effect of stress on the signal strength was seen. The ATLAS07 sensor module signal strength was decreased and the ATLAS12 sensor module signal strength was increased with a slope of ~0,6 MPa^-1. The average cluster size of the ATLAS07 sensor module was increased by 0,25 % MPa^-1 and the average cluster size of the ATLAS12 sensor module was decreased by 0,06 % MPa^-1 with applied stress. N2 - Im Rahmen dieser Arbeit wurden Silizium Streifen Module für das Luminositäts Upgrade des ATLAS Spurdetektor am Large Hadron Collider LHC untersucht. Schwerpunkt ist die Auswirkung von mechanischer Spannung auf die Eigenschaften des Silizium Sensors und die Modulleistung. Dazu wurde zuerst die maximale Verspannung eines Silizium Sensors unter Betriebsbedingungen bei -30 °C am zukünftigen Silizium Streifen Spurdetektor ITk, am ATLAS, simuliert. Die zu erwartende mechanische Belastung beträgt 27 MPa. Im Anschluss wurde die maximale mechanische Verspannung von Silizium Scherben, Wafern und Sensoren bestimmt. Siliziumscherben mit einer Dicke und Dotierung, welcher der Spezifikation der ITk Sensoren entspricht brechen bereits bei 23 MPa. Wafer derselben Dicke und Dotierung brechen bei >700 MPa und Sensoren bei ~ 400 MPa. Ein signifikanter Unterschied der untersuchten Strukturen, welcher die unterschiedlichen Resultate erklären kann, ist die Kantenbeschaffenheit. Bestrahlte Wafer wurden untersucht um die mechanische Stabilität bei einer Strahlenbelastung nach 10 Jahren HL-LHC Betrieb abzuschätzen. Es wurde keine Veränderung des Elastizitätsmoduls gemessen, die maximale Spannung wurde jedoch um ~ 6,6 % gesenkt. Es wird kein Schaden durch die mechanische Belastung aufgrund des Kühlens des Sensormoduls erwartet. Im weiteren Verlauf der Arbeit wurden die elektrischen Eigenschaften von ATLAS07 Sensoren untersucht. Die Spezifikationen dieser Sensoren gleichen denen von Sensoren welche am ITk verbaut werden. Es wurden mechanische Spannungen bis zu 60 MPa untersucht. Bei einer mechanischen Spannung von 50 MPa wurde eine Änderung des Leckstromes um -1.7 %, des Bias Widerstandes um +0.8 % und des Zwischenstreifenwiderstandes um -25 % gemessen. Die Verarmungsspannung und der Widerstand des Implantats ändern sich nicht. Die Ergebnisse können mit Ausnahme des Zwischenstreifenwiderstandes durch Piezoresistivität erklärt werden. Abschließend wurden Modulprototypen mit variabler Sensorverspannung, bestehend aus ATLAS07 Sensoren und ATLAS12 Sensoren mit einer analogen Auslese, hergestellt und im Teilchenstrahl studiert. Damit konnten spannungsabhängige Einflüsse auf die Sensorparameter untersucht werden. Es wurde keine Abhängigkeit von der mechanische Spannung für das Rauschen festgestellt. Die Signalstärke hingegen zeigte eine Abhängigkeit von der mechanischen Verspannung des Sensors. Diese Abhängigkeit fiel unterschiedlich für das ATLAS07 Sensormodul und das ATLAS12 Sensor Modul aus. Das ATLAS07 Sensor Module zeigte einen Anstieg der Signalstärke um ~0,6 MPa^-1, das ATLAS12 Sensor Modul ein Abfallen der Signalstärke um ~0,6 MPa^-1. Die durchnschnittliche Breite des Ladungsclusters nahm für das ATLAS07 Sensor Modul um 0,25 % MPa^-1 zu und für das ATLAS12 Sensor Modul um 0,06 % MPa^-1 ab. KW - ATLAS KW - Piezoresistivity KW - Stress KW - Silicon KW - ITk KW - Silizium KW - Sensormodul KW - LHC KW - Silicium KW - Sensor KW - Piezowiderstand KW - ATLAS Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-53230 ER - TY - RPRT A1 - Kaucher, Christian A1 - Kunath, Martin A1 - Winkler, Herwig T1 - Zukunft elektrochemischer Speicher für Hybridantriebe - Studienreport am Beispiel von Hybridrangierlokomotiven T1 - Future of electrochemical energy storage systems for hybrid drive - Study report on the example of hybrid shunter locomotives N2 - Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs ist derzeit eines der großen Zukunftsthemen der Automobilindustrie. Das Thema ist nicht nur für den Automobilsektor relevant, sondern bietet auch Potential für andere Bereiche der Mobilität. Ein Beispiel ist die Umrüstung von Diesel-Rangierlokomotiven und Diesel-Triebwagen auf hybride Antriebe. In verschiedenen Projekten konnte bereits gezeigt werden, dass sich Emissionen und Kraftstoffverbrauch so erheblich reduzieren lassen. Als wichtigste Komponente des hybriden oder elektrischen Antriebsstrangs ist der Energiespeicher zu sehen. Er bestimmt wesentlich über die erzielbare Reichweite sowie die Verbrauchs- und Leistungsparameter des Fahrzeugs. In dieser Studie wird daher ein Überblick über aktuell verfügbare und sich in Entwicklung befindende Speichertechnologien sowie eine Einschätzung zu deren Weiterentwicklung gegeben. Der Fokus liegt dabei auf der Eignung der Speicher für die Anwendung in Hybridrangierlokomotiven. Zu diesem Zweck wurde einerseits eine umfassende Recherche in aktueller Fachliteratur durchgeführt. Andererseits erfolgte eine Befragung von Experten für elektrochemische Speicher aus Wissenschaft und Industrie. Darauf aufbauend erfolgte eine Bewertung der Eignung aktueller und zukünftiger Speichertechnologien für die Verwendung in Hybridrangierlokomotiven. Zur Visualisierung der zukünftigen Entwicklungen wurde eine Produkt- und Technologie-Roadmap für die relevanten Technologien erstellt. N2 - The electrification of the powertrain is one of the major concerns of automotive industry. However, the topic also offers a high potential for other sectors of the mobility industry. One example is the retrofitting of shunters and locomotives that are diesel-engined into diesel-electric locomotives. Different projects already revealed that emissions and fuel consumption can be reduced significantly. The most important component of hybrid or electric powertrains is the battery. The battery defines certain parameters, e.g. operating range, energy consumption and performance. Hence, this research study gives an overview on existing and evolving energy storage technologies as well as information on their estimated progression. The focus will be on the applicability of such technologies for hybrid shunter locomotives. Therefore, an extensive literature review in the latest journals has been performed. Moreover, a survey with experts for electrochemical energy storage systems in science and industry was done. Using the conducted information, the applicability of each technology was assessed. Finally, a product and technology roadmap has been prepared, visualizing the development of the most important technologies. T3 - Studienreports des Lehrstuhls für Produktionswirtschaft - 2 KW - Hybridantriebe KW - Rangierlokomotive KW - Roadmap KW - Elektromobilität KW - Elektrochemische Speicher KW - Elektrolokomotive KW - Hybridantrieb KW - Elektrochemische Energiequelle KW - Energiespeicherung KW - Elektromobilität Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-45213 ER - TY - RPRT A1 - Schwarick, Martin A1 - Rohr, Christian A1 - Heiner, Monika T1 - MARCIE manual N2 - This manual gives an overview on MARCIE – Model Checking And Reachability analysis done effiCIEntly. MARCIE was originally developed as a symbolic model checker for stochastic Petri nets, building on its predecessor – IDDMC – Interval Decision Diagram based Model Checking – which has been previously developed for the qualitative analysis of bounded Place/Transition nets extended by special arcs. Over the last years the tool has been enriched to allow also quantitative analysis of extended stochastic Petri nets. We concentrate here on the user viewpoint. For a detailed introduction to the relevant formalisms, formal definitions and algorithms we refer to related literature. T3 - Computer science reports / Institut für Informatik - 2016,02 KW - Petri nets KW - Model checking KW - Model Checking KW - Petri-Netz Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-40568 ER - TY - THES A1 - Warnecke, Martin T1 - Optimierung der Instandhaltungsplanung mit genetischen Algorithmen unter Berücksichtigung des Speicherverhaltens bei der Verfügbarkeitsprognose von Kraftwerksanlagen T1 - Optimization of maintenance scheduling with genetic algorithms regarding the storage behavior during the availability prognosis of power plants N2 - In Zeiten des liberalisierten Strommarktes muss sich der Kraftwerkserrichter und -betreiber die Wahl seiner Primärenergie und die Auslegung jedes einzelnen Kraftwerks hinsichtlich Emissionen und last but not least die Errichtungs- und späteren Betriebskosten genau überlegen. Simulationen unter der Annahme verschiedener Szenarien sind bei diesem Marktumfeld zwingend erforderlich. Das Spannungsfeld zwischen Errichtungskosten, davon teilweise abhängiger Verfügbarkeit, Instandhaltungsphilosophie und Betriebskosten bildet die Motivation für die Instandhaltungsoptimierung und Simulationen zur Verfügbarkeitsprognose, die Thema dieser Arbeit sind. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Planung der zeitbezogenen Instandhaltungsstrategie, bei der die Inspektion der Komponente nach einer vorgeschriebenen Zeitspanne erfolgt, die sich aus den Betriebs- und Herstellererfahrungen ableitet. Diese Problemstellung ist besonders anspruchsvoll, weil es durch Synergieeffekte zu starken Wechselwirkungen der Komponenten untereinander kommt. So besitzt jede Komponente ihre eigene theoretisch optimale Inspektionsperiode, im Verbund kann es jedoch sein, dass es wegen Freischaltungen oder Stillstandszeiten günstiger ist, einige Komponenten gemeinsam instandzuhalten und dabei eine einzelne Baugruppe vorzuziehen oder zurückzustellen. Die hieraus entstehenden Wechselwirkungen bilden eine nichtlineare, gemischt-ganzzahlige Berechnungsvorschrift für die Kostenabschätzung. Für die Optimierung dieser Instandhaltungsplanung wurde in der vorliegenden Arbeit ein neuer Ansatz entwickelt. Nachdem festgestellt wurde, dass klassische Optimierungsverfahren dieses Problem der Instandhaltungsoptimierung nicht zufriedenstellend lösen können, wurde eine Lösung auf Basis von „Genetischen Algorithmen“ entwickelt. Gleichzeitig zur Instandhaltungsoptimierung wurde aufbauend auf vorangegangenen Arbeiten am Lehrstuhl die Methodik der Verfügbarkeitsprognose komplexer kraftwerkstechnischer Anlagen weiterentwickelt und um die neue Komponente "Speicher" (ggf. mit Verlusten) erweitert. Mit dem Speichermodell wird die Verhaltensweise eines Speichers in die aufwandsreduzierte Monte-Carlo-Methode integriert. N2 - In the age of the liberalized energy market the power plant raisers and operators have to consider several factors when choosing the fuel type and dimensioning their power plants, e.g. emissions, erection cost and last but not least operating cost. Simulations assuming different scenarios are required. The rivaling aspects of erection cost, partially dependant availability, maintenance philosophy and operating cost are motivating the optimization of maintenance scheduling and the availability prognosis which are the topic of this thesis. The focus of this thesis is on the scheduling of the time based maintenance strategy. This strategy defines the time spans between the repeating inspections of each component. This is based on the experience of operators and manufacturers. The mathematic problem itself is especially challenging because of strong interdependencies between the single components due to synergy effects. Each component has its own theoretically optimal lifetime and maintenance period. Yet as part of a compound it might be more cost efficient in the long run to maintain some components together shifting some of them forward or backward. The thereby caused interdependencies constitute a non-linear, mixed-whole-numbered calculation of the cost approximation. For the optimization of this maintenance scheduling a new approach was developed. It was realized that the problem couldn’t be solved satisfyingly with classic optimization algorithms. Afterwards a solution based on “genetic algorithms” was developed. In the meantime the methods for the availability prognosis of complex power plant facilities were enhanced. Especially a new component with storage behavior (with optional losses) was added to the prognosis tool. This storage model integrates the behavior of a storage into the computing time reduced Monte-Carlo-Method. KW - Kraftwerk KW - Instandhaltung KW - Optimierung KW - Instandhaltung KW - Genetische Algorithmen KW - Verfügbarkeit KW - Monte-Carlo-Methode KW - Kraftwerk KW - Maintenance KW - Genetic algorithms KW - Availability KW - Monte-Carlo-Method KW - Power plant Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-5961 ER - TY - THES A1 - Handreg, Martin T1 - Entwurf von künstlichen neuronalen Netzen zur Regelung von Prozessgrößen in einer Schmelzwanne für Flachglas T1 - Design of artifical neural networks for process control in a float glass melting furnace N2 - In der vorliegenden Arbeit wird die Eignung von Künstlichen Neuronalen Netzen hinsichtlich der Modellierung des komplexen Prozessverhaltens in einer Flachglasschmelzanlage analysiert. Die Identifikation und das Training der neuronalen Prozessmodelle erfolgen mit Messdaten einer Schmelzwanne für Flachglas. Im Vordergrund steht die Evaluation einer geeigneten Netzstruktur und die Parametrierung der Netzparameter. Dabei wird der Einfluss der einzelnen Netzparameter in Bezug auf die Genauigkeit der Netze eingehend untersucht. Anhand von Testdaten wird nachgewiesen, dass die qualitätsbestimmenden Temperaturen und der Glasstand mit Künstlichen Neuronalen Netzen hinreichend genau berechnet werden können. Auf Basis der entwickelten neuronalen Prozessmodelle wird anschließend eine modellbasierte prädiktive Regelstrategie beschrieben. Neben der Auswahl des Gütekriteriums und des Optimierungsalgorithmus zur Berechnung zukünftiger Stellgrößen werden Richtlinien zur Dimensionierung der verfügbaren Reglerparameter abgeleitet. N2 - This thesis analyzes the suitability of Artificial Neural Networks for modeling the complex process in a float glass melting plant. The identification and training of the neural process models are being carried out with real float glass furnace data. The focus is on the evaluation of an appropriate network structure and parameter configuration. With respect to the network precision the effect of parameter changes will be investigated and it will be shown that it is possible to calculate the relevant temperatures and the glass level in an accurate way. The results will be validated by test data. In the second step, a model-based predictive control strategy to determine future control signals is described and a selection of the performance criterion, the numerical optimization program and guidance for the available control parameters are given. KW - Künstliches Neuronales Netz KW - Prädiktive Regelung KW - Levenberg-Marquardt-Algorithmus KW - Flachglas KW - Schmelzprozess KW - Artifical Neural Networks KW - Predictive control KW - Algorithm of Levenberg-Marquardt KW - Floatglas KW - Melting process KW - Neuronales Netz KW - Flachglas KW - Schmelzen Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-39471 ER - TY - RPRT A1 - Bähr, Martin A1 - Buhl, Johannes A1 - Radow, Georg A1 - Schmidt, Johannes A1 - Bambach, Markus A1 - Breuß, Michael A1 - Fügenschuh, Armin ED - Fügenschuh, Armin T1 - Stable honeycomb structures and temperature based trajectory optimization for wire-arc additive manufacturing N2 - We consider two mathematical problems that are connected and occur in the layer-wise production process of a workpiece using Wire-Arc Additive Manufacturing. As the first task, we consider the automatic construction of a honeycomb structure, given the boundary of a shape of interest. In doing this we employ Lloyd’s algorithm in two different realizations. For computing the incorporated Voronoi tesselation we consider the use of a Delaunay triangulation or alternatively, the eikonal equation. We compare and modify these approaches with the aim of combining their respective advantages. Then in the second task, to find an optimal tool path guaranteeing minimal production time and high quality of the workpiece, a mixed-integer linear programming problem is derived. The model takes thermal conduction and radiation during the process into account and aims to minimize temperature gradients inside the material. Its solvability for standard mixed-integer solvers is demonstrated on several test-instances. The results are compared with manufactured workpieces. N2 - Wir betrachten zwei verbundene mathematische Probleme, welche bei der schichtweisen Herstellung eines Werkstücks mittels des Lichtbogendraht-Auftragschweißen, einem additiven Fertigungsverfahren, auftreten. Als erste Aufgabe betrachten wir die automatische Konstruktion einer Wabenstruktur unter Berücksichtigung des Randes einer gewünschten Form. Dabei setzen wir Lloyds Algorithmus in zwei verschiedenen Varianten ein. Zur Berechnung der einbezogenen Voronoi-Parkettierung betrachten wir die Verwendung einer Delaunay-Triangulation und alternativ dazu der Eikonal-Gleichung. Wir vergleichen und modifizieren diese Ansätze mit dem Ziel, ihre jeweiligen Vorteile zu kombinieren. In der zweiten Aufgabe wird dann, um einen optimalen Weg für das Werkzeug zu finden, der eine minimale Produktionszeit zusammen mit einer hohen Qualität des Werkstücks garantiert, ein gemischt-ganzzahliges lineares Programm (MILP) hergeleitet. Das Modell berücksichtigt Wärmeleitung und Strahlung während des Prozesses und zielt darauf ab, Temperaturgradienten innerhalb des Materials zu minimieren. Die Lösbarkeit für Standard-MILP-Löser wird in mehreren Testfällen demonstriert. Die Ergebnisse werden mit real gefertigten Werkstücken verglichen. T3 - Cottbus Mathematical Preprints - 10, 2019 KW - Eikonal equation KW - Centroidal Voronoi tessellation KW - Additive manufacturing KW - Heat transmission KW - Mixed-integer linear programming KW - Geometric optimization KW - Additive Fertigung KW - Gemischt-ganzzahlige Programmierung KW - Geometrische Optimierung KW - Eikonal-Gleichung KW - Zentrierte Voronoi-Parkettierung KW - Wärmeleitung KW - Rapid Prototyping KW - Eikonal KW - Ganzzahlige Optimierung KW - Geometrische Optimierung KW - Wärmeleitung Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-50796 SN - 2627-6100 ER - TY - THES A1 - Ohlerich, Martin T1 - Investigations of the physics potential and detector development for the ILC T1 - Untersuchungen zum Physikpotential und zur Detektorentwicklung für den ILC N2 - The International Linear Collider offers a lot of different interesting challenges concerning the physics of elementary particles as well as the development of accelerator and detector technologies. In this thesis, we investigate two rather separate topics - the precision measurement of the Higgs boson mass and of its coupling to the neutral gauge boson Z and the research and development of sensors for BeamCal, which is a sub-detector system of the ILC detector. After the Higgs boson has been found, it is important to determine its properties with high precision. We employ the Higgs-strahlung process for this purpose. A virtual Z boson is created in the electron-positron collisions, which emits a Higgs-boson while becoming on-shell. Using the so-called recoil technique, we determine the Higgs boson mass by reconstructing the Z boson momentum and using the center-of-mass energy of the colliding leptons. This technique allows to measure the Higgs boson mass without considering the Higgs boson decay, i.e. it can be applied even to a Higgs boson invisibly decaying. Monte-Carlo studies including a full detector simulation and a full event reconstruction were performed to simulate the impact of a realistic detector model on the precision of the Higgs boson mass and production cross-section measurement. Also, an analytical estimate of the influence of a given detector performance on the Higgs boson mass measurement uncertainty is given. We included a complete sample of background events predicted by the Standard Model, which may have a detector response similar to the signal events. A probabilistic method is used for the signal-background separation. Several other probabilistic methods were used to investigate and improve the measurement of the Higgs-strahlung cross-section and the Higgs boson mass from the recoil mass spectrum obtained after the signal-background separation. For a Higgs boson mass of 120 GeV, a center-of-mass energy of 250 GeV and an integrated luminosity of 50/fb, a relative uncertainty of 10% is obtained for the cross-section measurement, and a precision of 118 MeV for the Higgs boson mass. The original motivation to use the recoil technique for a Higgs boson mass measurement independent on its decay modes could not be completely confirmed. For a Higgs boson mass of 180 GeV and 350 GeV, a statistics corresponding to 50/fb is not sufficient to achieve the necessary significance of the recoil mass peak above the background. The BeamCal is a calorimeter in the very forward region, about 3 m away from the nominal interaction point and surrounding the beam pipe. Due to its location, a lot of beamstrahlung pair particles will hit this calorimeter, representing a challenge for the operational reliability of the sensors under such harsh radiation conditions. We investigated single-crystal and polycrystalline CVD diamond, gallium arsenide and radiation-hard silicon as sensor candidates for their radiation hardness and found that diamond and gallium arsenide are promising. We used a 10 MeV electron beam of few nA to irradiate the samples under investigation up to doses of 5 MGy for diamond, up to about 1.5 MGy for gallium arsenide and up to about 90 kGy for silicon. We measured in regular periods the CCD to characterize the impact of the absorbed dose on the size of the signal, which is generated by electrons of a Sr-90 source crossing the sensor. Additional measurements such as the dark current and the CCD as functions of the voltage completed the characterization of the sensor candidates. For the single-crystal CVD diamond, also the thermally stimulated current was measured to determine amongst others the defect density created by irradiation. In the diamond samples, evidence for strong polarization effects inside the material was found and investigated in more detail. A phenomenological model based on semi-conductor physics was developed to describe the sensor properties as a function of the applied electric field, the dose and the dose rate. Its predictions were compared with the results of the measurements. Several parameters such as time scales and cross-sections were determined using this model, which led to ongoing investigations. N2 - Der Internationale Linear Collider (ILC) bietet eine Vielfalt an interessanten Herausforderungen für die Elementarteilchenphysik, die Beschleuniger- und die Detektortechnologie. In der vorliegenden Arbeit untersuchen wir je ein Kernthema aus der Physik und der Detektortechnologie - zum einen die Präzisionsmessung der Higgs-Bosonenmasse und der Kopplung des Higgs-Bosons an das neutrale schwere Eichboson, Z, und zum anderen die Untersuchung und Entwicklung von Sensoren für BeamCal, einem Teildetektorsystem des ILC-Detektors. Das Higgs-Boson ist ein bisher nicht entdecktes fundamentales Teilchen, welches vom elektroschwachen Standardmodell vorhergesagt wird. Sehr wahrscheinlich wird es am LHC gefunden. Danach ist es wichtig, seine Eigenschaften mit hoher Präzision zu bestimmen. Wir benutzen dafür den Higgs-Strahlungsprozess. Ein virtuelles Z-Boson wird in einer Elektron-Positron-Kollision erzeugt, welches ein Higgs-Boson emittiert und dabei auf die Massenschale übergeht. Mit Hilfe der sogenannten Rückstosstechnik bestimmen wir die Higgs-Bosonmasse durch Rekonstruktion des Impules des Z-Bosons und mittels der Schwerpunktsenergie der kollidierenden Leptonen. Diese Technik erlaubt es, die Higgs-Bosonmasse und die Kopplung an das Z-Boson zu messen ohne die Higgs-Zerfallsmoden zu betrachten, d.h. sie kann auch angewendet werden, wenn das Higgs-Boson in nicht detektierbare Teilchen zerfällt. Monte-Carlo Studien, die eine volle Detektorsimulation und eine volle Ereignisrekonstruktion enthalten, wurden durchgeführt, um den Einfluss eines realistischen Detektormodells auf die Präzision der Messgrößen abzuschätzen. Dazu wird analytisch sowie numerisch die Auswirkung der Impulsmessungspräzision auf die Messung der Higgs-Bosonmasse bestimmt. Wir fügten eine vollständige Menge an Hintergrundereignissen hinzu, wie sie vom Standardmodell vorausgesagt werden und welche eine Signatur im Detektor aufweisen, die der der Signalereignisse sehr ähnlich ist. Für die Unterscheidung von Signal- und Hintergrundereignissen wurde eine wahrscheinlichkeitsbasierte Methode benutzt. Weitere wahrscheinlichkeitstheoretische Methoden wurden verwendet, um die Messung des Higgs-Strahlungsprozesses und der Higgs-Bosonmasse aus dem Rückstossmassenspektrum nach der Signal-Hintergrund-Trennung zu untersuchen und zu verbessern. Für eine Higgs-Bosonmasse von 120 GeV, eine Schwerpunktenergie von 250 GeV und eine integrierte Luminosität von 50/fb wurde eine relative Unsicherheit von 10% für die Streuqueschnittmessung und eine Unsicherheit von 118 MeV für die Messung der Higgs-Bosonmasse erhalten. Die ursprüngliche Motivation für die Verwendung der Rückstosstechnik war die Bestimmung der Higgs-Bosonmasse unabhängig von seinen Zerfallskanälen. Diese Unabhängigkeit kann nicht vollständig bestätigt werden. Für eine Higgs-Bosonmasse von 180 GeV und für 350 GeV ist die notwendige Anzahl von Ereignissen bei 50/fb nicht ausreichend, um ein signifikantes Signal über dem Hintergrund zu erhalten. Das BeamCal ist ein Kalorimeter in der Vorwärtsregion des ILC-Detektors, etwa 3 m vom nominalen Wechselwirkungspunkt entfernt, und umgibt das Strahlrohr. Durch seine Position wird es einer großen Anzahl von Elektron-Positron-Paaren aus der Beamstrahlung ausgesetzt sein, was eine enorme Herausforderung f\"ur die Funktionstüchtigkeit und Zuverlässigkeit der Sensoren bei exterm hoher Strahlendosis bzw. -dosisrate darstellt. Wir untersuchten ein- und polykristalline CVD Diamant-, Galliumarsenid- und strahlenharte Siliziumsensormatrialen auf ihre Strahlenhärte und fanden vielversprechende Ergebnisse für Diamant und Galliumarsenid. Wir benutzten einen 10 MeV Elektronenstrahl von einigen nA, um die zu untersuchenden Sensorproben bis zu Dosen von 5 MGy für Diamant, bis etwa 1,5 MGy für Galliumarsenid und bis zu 90 kGy für Silizium zu bestrahlen. In regelmäßigen Abständen wurde die CCD mit relativistischen Elektronen aus einer Sr-90-Quelle gemessen, um den Einfluss der vom Sensor absorbierten Dosis auf die Größe des MIP-Signals zu bestimmen. Zusätzliche Messungen u.a. des Dunkelstromes und der CCD als Funktionen der angelegten Spannung vervollständigen die Charakterisierung der Sensormaterialkandidaten. Für den einkristallinen CVD Diamanten wurde auch der thermisch stimulierte Strom gemessen zur Bestimmung u.a. der Dichte der Defekte, die durch die Bestrahlung erzeugt wurden. Es wurden Hinweise auf starke Polarisationseffekte in den Diamantproben gefunden und detailierter untersucht. Um die Sensoreigenschaften als Funktion des angelegten elektrischen Feldes, der Dosis und der Dosisrate zu beschreiben, wurde ein phänomenologisches Modell entwickelt. Die Voraussagen dieses Modells wurden mit den Ergebnissen der Messungen verglichen und mehrere Parameter wie etwa Zeitkonstanten und Streuquerschnitte wurden mit Hilfe dieses Modells bestimmt. Das durch dieses Modell gewonnene Verständnis induzierte weiterführende Untersuchungen. KW - Detektor KW - Speicherring KW - Higgs-Teilchen KW - Higgs-Bosonmasse KW - Detektor KW - Detektorentwicklung KW - ILC KW - Higgs boson mass KW - Detector development KW - ILC Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-14409 ER - TY - THES A1 - Busse, Martin T1 - Implementing Lean Management - ein ganzheitliches Vorgehensmodell zur nachhaltigen Implementierung des Lean Managements in KMU T1 - Implementing Lean Management - a holistic procedure model for a sustainable implementation of the Lean Management approach in SMEs N2 - Der Lean Ansatz revolutionierte die industrielle Produktion und wurde vom spezifischen Produktionssystem zu einem ganzheitlichen Managementansatz entwickelt. Der Einsatz erfolgte in der Vergangenheit vornehmlich in großen Unternehmen als diskontinuierlicher Projektansatz. Die Besonderheiten kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU) blieben unbeachtete, wodurch im Schrifttum eine Lücke entstand und die Lean Implementierung in KMU lediglich temporär erfolgreich war. Die vorliegende Arbeit stellt die Lean Implementierung in KMU in den Vordergrund. Basierend auf Erkenntnissen der Forschung zum Lean Management in Verbindung mit den Charakteristiken von KMU schließt das erarbeitete Implementierungsmodell die identifizierte Forschungslücke. Das Modell beschreibt die Lean Einführung in KMU anhand eines Implementierungsprozesses mit differenzierbaren Prozessschritten innerhalb von vier Phasen. Ausgehend von der Vorbereitung wird die Implementierung auf strategischer und auf operativer Ebene realisiert. Begleitende Maßnahmen unterstützen die sukzessive Lean Implementierung, während die abschließende Phase zur Sicherung der Nachhaltigkeit den langfristigen Lean Einsatz gewährleistet. Die Berücksichtigung von Lean Methoden und Elementen aus Sicht von KMU rundet das Modell ab. N2 - The Lean approach revolutionised industrial production and has developed from a specific production system to a holistical management approach. The approach has primarily been used by large companies as an intermittent project methodology. Specifications of small and medium-sized enterprises (SME) have not been well documented, so a gap in the research literature occured and the Lean implementation in SMEs was only of occasional success. The study features the Lean implementation in SMEs. Based on research findings in conjunction with SME characteristics, the implementation model closes the identified research gap. Adoption of the Lean approach in SMEs is based on an implementation process with differentiable steps within four phases. Proceeding from preparations, the implementation is realized on strategic and operative levels. Associated measures encourage successful implementation while the concluding phase ensures sustainability in the long-term effort. The consideration of Lean methods and elements from the SMEs point of view completes the model. KW - Lean Management KW - Klein und mittelständische Unternehmen KW - Lean Einführung in KMU KW - Schlanke Produktion in KMU KW - Lean Methoden in KMU KW - Lean Management KW - Small and medium sized enterprises KW - Lean implementation in SMEs KW - Lean production in SMEs KW - Lean methods in SMEs KW - Lean Management KW - Klein- und Mittelbetrieb KW - Implementation Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-44410 ER - TY - THES A1 - Bendig, Martin T1 - Ein modellbasierter Beitrag zur räumlichen und zeitlichen Analyse von Sektorenkopplungspotenzialen im transformierten Energieversorgungssystem T1 - A model based contribution to spatial and temporal analysis of potentials for sector coupling in transformed energy supply systems N2 - Das deutsche Energieversorgungssystem soll bis zum Jahr 2050 umfassend transformiert werden. Auch wenn es auf dem Pfad zur vollständigen Dekarbonisierung der Energieversorgung noch eine Vielzahl technischer Herausforderungen gibt, ist davon auszugehen, dass an der politischen Ambition einer treibhausgasneutralen Energieversorgung bis spätestens zum Jahr 2045 festgehalten wird. Klimaschutz ist jedoch nur eine Dimension im Spannungsfeld Energiewende. Es gilt, Ökologie, Wirtschaftlichkeit, technische Realisierbarkeit und Versorgungssicherheit sowie gesellschaftliche Aspekte in Einklang zu bringen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, einen wissenschaftlichen Beitrag zur Untersuchung eines durch erneuerbare Energieanlagen dominierten Energieversorgungssystems im Jahr 2050 zu leisten. Die Einspeisung elektrischer Energie aus Wind- und Photovoltaikanlagen unterliegt jedoch hohen Fluktuationen. Aus diesem Grund sind im zukünftigen Energieversorgungssystem hohe temporäre Energieüberschüsse und -defizite zu erwarten. Eine mögliche Lösung könnte hierfür die Sektorenkopplung darstellen. Die vollständige Kopplung dieser Sektoren würde es ermöglichen, hohe Energieüberschüsse sinnvoll zu verwenden oder auftretende Energiedefizite auszugleichen. Bedingt durch die fluktuierende EE-Einspeisung sind die Potenziale zur Nutzung von überschüssiger elektrischer Energie in anderen Energie- und Wirtschaftssektoren im Zeitverlauf jedoch nicht konstant. Aus diesem Grund erscheint es sinnvoll, die Diskussion über Sektorenkopplungspotenziale auf zeitlich und räumlich aufgelöste Untersuchungen zu stützen. Ohne die Prognose und Modellierung von zeitlich und räumlich hoch aufgelösten Einspeise- und Lastzeitreihen ist es nicht möglich, zielführende Aussagen über Sektorenkopplungspotenziale und eine bedarfsgerechte Energiebereitstellung im zukünftigen Energieversorgungssystem zu treffen. Zur Quantifizierung und Prognose zukünftiger Sektorenkopplungspotenziale wurde im Rahmen dieser Dissertation ein vielseitig einsetzbares Energiemodell entwickelt und detailliert vorgestellt. Hierbei handelt es sich um eine modular aufgebaute, Microsoft Excel-basierte Lösung in Verbindung mit Visual Basic for Applications. So ist es möglich, das Modell auf jedem modernen Windowssystem ohne weitere Software zu verwenden. Das Energiemodell wurde anschließend auf eine geeignete Modellregion für das Jahr 2050 angewendet. Im Energiemodell werden elektrische Erzeugungs- und Lastzeitreihen in stündlicher Auflösung für bis zu 200 Modellknoten (räumliche Auflösung) ermittelt, miteinander verrechnet und auf mehreren Modellebenen aggregiert. Am Beispiel der gewählten Modellregion konnten so die Sektorenkopplungspotenziale im Rahmen einer Sensitivitätsanalyse umfangreich diskutiert werden. Damit war es möglich, die Forschungsfragen dieser Dissertation detailliert zu beantworten. N2 - Until the year 2050, the German energy supply system shall be transformed comprehensively. Along the path to completely decarbonized energy and economic sectors lie many technical challenges. Nevertheless, it is to be expected, that the German government will continue to pursue its ambition to reach a greenhouse gas-neutral energy supply system by the year 2045 at the latest. However, climate protection is but one aspect of the German Energiewende. It is imperative to reconcile ecology, profitability, technical feasibility, security of supply as well as social aspects. This dissertation aims to provide a scientific contribution to analysing an energy supply system in 2050, that is dominated by renewable energy plants. However, power generation and therefore energy infeed from wind and solar energy systems is subject to high levels of fluctuation. For this reason, temporary energy deficits and surpluses are to be expected. Sector coupling could provide a possible solution to this problem. By energetically coupling the energy and economic sectors, energy surpluses in one sector can be used to supply the energy demand in other sectors. However, due to the fluctuating energy infeed from wind turbines and photovoltaic systems, these sector coupling potentials are also not temporally constant and subject to fluctuations. Therefore, it seems reasonable to analyse and discuss sector coupling potentials with high temporal and spatial resolution. Without modelling and forecasting spatially and temporally resolved time series for energy infeed and demand, it is not possible to make well-founded statements about future sector coupling potentials and a needs-based energy supply. As part of this dissertation, in order to quantify and forecast future sector coupling potentials, a versatile energy system model was developed and described in detail. The model was structured modularly and implemented in Microsoft Excel in conjunction with Visual Basic for Applications. Thereby, it is possible to run the model on any regular Windows operating system without the need for specialized hard or software. In addition, the energy model was used to analyse a suitable model region for the year 2050. The energy model was used to quantify and forecast energy infeed and demand with hourly resolution for up to 200 model nodes (spatial resolution). These time series were then offset against each other and aggregated at different model levels. Using the model region as an example, sector coupling potentials for the year 2050 could be discussed in detail as part of a sensitivity analysis. Thereby, it was possible to answer the research questions of this dissertation. KW - Sektorenkopplung KW - Energieversorgungssystem KW - Energiesystemmodellierung KW - Sector coupling KW - Energy supply system KW - Energy system modelling KW - Energieversorgung KW - Sektorkopplung Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-59749 ER - TY - BOOK A1 - Martin, ED - Kuhn, Karl-Heinz T1 - Le philosophe Pyrrhonien : comédie en trois actes ; texte établi d'après l'édition d'Angers, 1761 T1 - The Pyrrhonian Philosopher : comedy in three acts ; text established according to the edition Angers, 1761 T1 - Der pyrrhonische Philosoph : Komödie in drei Akten ; Text erstellt nach der Ausgabe Angers, 1761 N2 - La comédie "Le Philosophe Pyrrhonien" a été publiée en 1761 à Angers, dans le nord de la France. L’auteur de l’oeuvre est Monsieur Martin, professeur au collège de Château-Gontier. Avec sa pièce de théâtre, Martin veut réfuter le scepticisme du philosophe grec Pyrrhon (~360 - ~270 av. J.-C.) et faire connaître à son public la théorie de la connaissance et l’éthique d’Aristote. L’ouvrage, publié à l’apogée des Lumières, est donc aussi -sous une forme voilée- un témoignage des débats philosophiques de son époque. N2 - The comedy "Le Philosophe Pyrrhonien" was published in Angers (Northern France) in 1761. Its author, Monsieur Martin, was a teacher at the Collège in Château-Gontier. The play aims to refute the scepticism of the Greek philosopher Pyrrho (~360 - ~270 BC) and to introduce the audience to Aristotle’s epistemology and ethics. Published at the height of the French Enlightenment, the work is thus also a testimony to the philosophical debates of its time - albeit in veiled form. N2 - Die Komödie "Le Philosophe Pyrrhonien" wurde im Jahre 1761 im nordfranzösischen Angers veröffentlicht. Der Autor des Werks war Monsieur Martin, Lehrer am Collège in Château-Gontier. Mit seinem Theaterstück will Martin den Skeptizismus des griechischen Philosophen Pyrrho (~360 – ~270 v. Chr.) widerlegen und seinem Publikum die Erkenntnistheorie und die Ethik des Aristoteles nahebringen. Das auf dem Höhepunkt der französischen Aufklärung erschienene Werk ist somit auch -freilich in verhüllter Form- ein Zeugnis der philosophischen Debatten seiner Zeit. KW - Théâtre KW - French KW - Französisch KW - France KW - 18e siècle KW - 1761 KW - Aristotelisme KW - Scepticisme KW - Comedy KW - History 1761 KW - Scepticism KW - Pyrrhonism KW - Stage play KW - Komödie KW - Geschichte 1761 KW - Skeptizismus KW - Pyrrhonismus KW - Theaterstück Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-62544 ER - TY - RPRT A1 - Kunath, Martin A1 - Winkler, Herwig T1 - Untersuchung des Status quo betrieblicher Entscheidungsunterstützungssysteme im Zuge der fortschreitenden Digitalisierung N2 - Im Zuge der zunehmenden Digitalisierung und Vernetzung von Geschäftsprozessen innerhalb und außerhalb des Unternehmens sowie den steigenden Dynamiken im gesamten Auftragsabwicklungsprozess sind die Möglichkeiten und Grenzen klassischer betrieblicher Informationssysteme zur Unterstützung der Entscheidungsträger zu hinterfragen. Neben gängigen Tabellenkalkulationstools setzten Unternehmen bisher verschiedene Informationssysteme ein. Klassische Systeme sind u.a. Enterprise Resource Planning (ERP) - Systeme, Supply Chain Management (SCM) - Systeme bzw. Advanced Planning and Scheduling (APS) - Systeme sowie Manufacturing Execution Systeme (MES). Bisherige Studien konnten bereits verschiedene Probleme gängiger Systeme im Kontext der Implementierung, der Systemleistung, des Systemnutzens und der Interoperabilität aufzeigen. Insbesondere stärker projektorientierte Unternehmen mit kundenindividueller Auftragsfertigung kritisieren die fehlende Anpassungsfähigkeit der Systeme an die veränderten Unternehmensprozesse. Unternehmen setzen daher teilweise auf individuell entwickelte Systeme, um den Problemen entgegen zu wirken. Zur Untersuchung des Status quo betrieblicher Entscheidungsunterstützungssysteme wurde eine Studie durchgeführt, welche einen aktualisierten Blick auf die Probleme und Anforderungen zur Verbesserung der Systeme ermöglicht. Die Ergebnisse wurden für die einzelnen Systeme und zusätzlich unter Berücksichtigung des im Unternehmen vorliegenden Auftragsabwicklungstyps analysiert. Es zeigt sich, dass insbesondere die Unterstützung bei Problemen und Störungen im Auftragsabwicklungsprozess verbessert werden muss. N2 - Due to the ongoing digitalization and interconnection of internal and external business processes as well as the increasing dynamics and complexity of the order management process, the capabilities and limits of classical business information systems have to be challenged. Besides of known spreadsheet software, companies are using different information systems. Common systems are Enterprise Resource Planning (ERP) - Systems, Supply Chain Management (SCM) - Systems or Advanced Planning and Scheduling (APS) - systems as well as Manufacturing Execution Systems (MES). Previous surveys already revealed different problems of these systems in the areas of implementation, system performance, system usability and system interoperability. Especially project-oriented companies with customer-oriented production strategies criticize the missing adaptability to changing business processes. To face the problems, some companies are using individual developed systems. In order to investigate the status quo of business information systems, a survey was carried out that is giving an updated view on the limits and necessary improvements of these systems. The results have been analysed for each system and for given product delivery strategies. The results show that particularly the support in defining solutions for disturbances in the order management process needs to be improved. T3 - Studienreports des Lehrstuhls für Produktionswirtschaft - 3 KW - Betriebliche Informationssysteme KW - Auftragsabwicklungsprozess KW - Studie KW - Umfrage KW - Enterprise Resource Planning KW - Manufacturing Execution System KW - Supply Chain Management KW - Auftragsabwicklung KW - Betriebliches Informationssystem KW - Digitalisierung Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-48229 ER - TY - THES A1 - Hundt, Martin T1 - Der AlkaPolP-Prozess als Ausgangspunkt für eine lignocellulosebasierte Bioraffinerie T1 - The AlkaPolP process as starting point of a lignocellulose-based biorefinery N2 - Ausgehend von der bestehenden Idee eines Lignocelluloseaufschlusses in einem alkalischen Polyol (Alkaline Polyol Pulping = AlkaPolP) wurden im Rahmen dieser Arbeit ein Aufschlussprozess für Lignocellulosen in alkalischem Glycerin sowie die nachgeschaltete Aufbereitung der Produktströme entwickelt und gezeigt, dass diese den Ausgangspunkt eines vielversprechenden Bioraffineriekonzeptes bilden können. Es wurde nachgewiesen, dass der AlkaPolP-Prozess für alle Arten von Lignocellulose geeignet ist und diese innerhalb weniger Minuten nahezu vollständig delignifiziert. Im Rahmen des Downstream Processings der Aufschlussprodukte wurden die enzymatische Hydrolyse des Zellstoffes, die Ligninfällung sowie die Aufreinigung des Ligninfiltrates genauer untersucht. Ein Vergleich mit Literaturdaten anderer Verfahren zur Lignocellulosefraktionierung zeigte, dass mit dem AlkaPolP-Prozess mindestens ähnliche Produktausbeuten und -qualitäten erreicht werden. Vor allem für den Aufschluss von widerstandsfähigem Nadelholz ist der AlkaPolP-Prozess den meisten anderen Verfahren deutlich überlegen. Nach der Konstruktion und Fertigung eines Reaktionsextruders wurden Betriebsbedingungen gefunden, mit denen Nadelholzschnitzel über mehrere Stunden hinweg in einem stabilen kontinuierlichen Prozess effektiv in alkalischem Glycerin aufgeschlossen werden konnten. Auf der Grundlage von Literaturdaten und der durchgeführten Experimente wurde ein Gesamtprozess entworfen, der neben bereits untersuchten Verfahrensstufen auch eine Aufarbeitung des Ligninfiltrates durch eine Elektrodialyse und mehrere Destillationsschritte umfasst und eine Regeneration der Einsatzstoffe sowie eine Abtrennung der während des Aufschlusses gebildeten Carbonsäuren ermöglicht. Die Ergebnisse dieser Arbeit bilden den Grundstein für die Weiterentwicklung des AlkaPolP-Prozesses. Es konnte gezeigt werden, dass dieser, im kontinuierlichen Betrieb durchführbare und für alle Arten von Lignocellulose geeignete, Aufschlussprozess einen vielversprechenden Ausgangspunkt für ein nachhaltiges Bioraffineriekonzept darstellt. N2 - Arising from the idea of a pulping process in an alkaline polyol (Alkaline Polyol Pulping = AlkaPolP) a lignocellulose pulping process in alkaline glycerol as well as the downstream processing of the product streams have been developed. It is shown that this process can be the basis of a promising biorefinery concept. Moreover, it was proven that the AlkaPolP process is applicable to all types of lignocellulose providing an almost complete delignification within a few minutes. As parts of the downstream processing the enzymatic hydrolysis of the pulp fraction, the lignin precipitation as well as the treatment of the lignin filtrate were investigated. In comparison to other lignocellulose fractionation processes described in literature, the AlkaPolP process provides at least similar product yields and qualities. Especially when resistant softwood is used as raw material the AlkaPolP process outmatches most of the other processes. After designing and assembling a reaction extruder process conditions were found at which the fractionation of softwood chips in alkaline glycerol could be performed as a stable continuous process for several hours. Based on experimental results and literature data an integrated process was designed. This biorefinery concept includes downstream processes which applicability had already been confirmed by experiments as well as the further processing of the lignin filtrate by electrodialysis and reactive distillation. In this way the applied chemicals can be regenerated and reused. Additionally, carboxylic acids are recovered as further product fraction of the process. The results presented here form the basis for the further development of the AlkaPolP process. It was shown, that this process can be performed continuously and applied to all types of lignocellulose. Therefore, the AlkaPolP represents a promising basis of a sustainable biorefinery concept. KW - Lignocellulose KW - AlkaPolP KW - Lignin KW - Bioraffinerie KW - Biorefinery KW - Lignocellulose KW - Polyole KW - Aufschluss KW - Lignin KW - Bioraffinerie Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-35350 ER - TY - RPRT A1 - Bestle, Dieter A1 - Lockan, Michael A1 - Hartwig, Lennard A1 - Martin, Ivo T1 - Q3D Optimierung vielstufiger Verdichter in der Vorauslegung und Robuste multidisziplinäre Schaufelauslegung T1 - Q3D optimization of multi-stage compressors during the predesign phase and robust multi-disciplinary blade design N2 - Abschlusssachbericht zum AG Turbo Verbundforschungsprojekt COOREFLEX-turbo, Teilprojekt 1.3.6 In der industriellen Praxis beginnt die Entwicklung eines neuen Verdichters aufgrund der hohen Systemkomplexität stationärer Gasturbinen typischerweise mit einfachen, eindimensional mittelnden Modellen, mit denen bereits grundsätzliche Festlegungen getroffen werden können, und setzt sich über zweidimensionale Strömungsbetrachtungen fort bis hin zu dreidimensionalen CFD- und FE-Rechnungen. Dies erfordert den Einsatz unterschiedlicher Experten aus verschiedenen Disziplinen der Aerodynamik, Strukturdynamik und Konstruktion, und ist verbunden mit einem hohen Aufwand an manuellem Datenaustausch zwischen den einzelnen Analyseprogrammen sowie einer Abstimmung zwischen den unterschiedlichen Auslegungszielen. Ziel des Forschungsvorhabens war daher die Automatisierung des multidisziplinären und bislang manuell und sequenziell ausgeführten Entwicklungsprozesses für den Verdichter einer stationären Gasturbine beim Industriepartner Alstom. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden die bereits in vorangegangenen Forschungsprojekten entwickelten Prozesse für die Auslegung von Flugtriebwerken auf die höhere Stufenanzahl von stationären Gasturbinen angepasst und entsprechend erweitert. Für die multidisziplinäre Optimierung von Verdichterschaufeln wurde zunächst ein geeignetes Geometriemodell definiert, welches aerodynamischen und strukturellen Anforderungen Rechnung trägt. Für die aerodynamische Bewertung der Verdichterschaufeln konnte die Q3D Auswertung um eine 3D-CFD Analyse ergänzt werden. Zur strukturdynamischen Analyse wurde ein Verfahren zur automatisierten Identifikation von Eigenformen entwickelt, um Eigenform-abhängige Bewertungen durchführen zu können. Durch die Implementierung von Datenbanken in der Verbindung mit Antwortflächenverfahren konnten die strukturellen und aerodynamischen Auswertungen in hohem Maße parallelisiert und ein effizienter, generischer multidisziplinärer Optimierungsprozess entworfen werden. N2 - Due to the high complexity of stationary gas turbine systems, the development of a new compressor in the industrial application typically starts with simple, one-dimensional averaging models, that can be used to determine basic properties, followed by the examination of two-dimensional flow, and finally fully three-dimensional CFD- and FE-calculations. This requires commitment of different experts from the fields of aerodynamics, structural dynamics as well as construction and requires large efforts when manually exchanging data between the different analysis codes and negotiating between the different design goals. Therefore, the goal of this research project was to automate the previously manually and sequentially executed multi-disciplinary design process for the compressor of a stationary gas turbine in cooperation with industry partner Alstom. In the course of this research project, previously developed processes for the design of aero engines could be adapted and extended for the larger number of stages in a stationary gas turbines. For the multi-disciplinary optimization of compressor blades, a suitable geometry model was defined initially, which can account for aerodynamic as well as structural requirements. For the aerodynamic assessment of the compressor blade, the Q3D evaluation could be complemented by a full 3D-CFD analysis. For the structural analysis, a method for automated identification of eigenmodes was developed, in order to carry out eigenmode-specific assessments. By implementing data bases in connection with response surface models, the structural and aerodynamic evaluations could be parallelized to a large degree and an efficient, generic multi-disciplinary optimization process could be developed. KW - Multidisziplinäre Optimierung KW - Antwortflächenverfahren KW - Aerodynamische Verdichterauslegung KW - Klassifizierung KW - Automatische Modenerkennung KW - Multi-disciplinary optimization KW - Response surface methods KW - Aerodynamic compressor design KW - Classification KW - Automated mode detection KW - Gasturbine KW - Verdichter KW - Aerodynamik KW - Optimierung Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-42225 SN - 978-3-940471-30-7 ER - TY - BOOK A1 - Häfner, Daniel A1 - Laschewski, Lutz A1 - Colell, Arwen A1 - Groß, Steffen A1 - Kosel, Heiko A1 - Ramstedt, Martin A1 - Rathgeber, Theodor T1 - Die Rechte indigener Völker an natürlichen Ressourcen und die Sorben/Wenden N2 - In diesem Band sammeln wir Beiträge, die zum Anlass einer Tagung am 19.10.2013 an der BTU Cottbus – Senftenberg gehalten und für diese Veröffentlichung von den Referenten ausformuliert wurden. Im Zentrum der Tagung stand die internationale Konvention der ILO 169, welche Rechte indigener Völker definiert, und die Frage, inwieweit diese Konvention und andere Ansätze der (Selbst-)Organisation von Verfügungsrechten an Natur Anregungen für die Ausgestaltung der Selbstverwaltungsrechte der Minderheit der Sorben/Wenden bieten. T3 - Sozialwissenschaftliche Umweltfragen: Berichte & Arbeitspapiere / Reports & Working Papers - 1 KW - Sorben KW - Indigenes Volk KW - Natürliche Ressourcen KW - Kongress KW - Cottbus <2013> Y1 - 2013 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-29566 SN - 2198-4689 ER - TY - THES A1 - Martin, Ivo T1 - Automated process for robust airfoil design-optimization incorporating critical eigenmode identification and production-tolerance evaluation T1 - Automatisierter Prozess zur robusten Schaufeloptimierung einschließlich der Erkennung von kritischen Eigenformen und Berechnung der Produktionstoleranz N2 - For many countries, gasturbine technology is one of the key technologies for the reduction of climate-damaging pollutant emissions. The profitability of such facilities, however, is highly dependent on the price for the utilized fossil fuel, which is why there is a constant need for increased efficiency. The potential of increasing the efficiency of the individual components is basically limited by factors which will reduce operating life. The goal of this thesis is to develop methods for improved automated structural design optimization, which shall be developed on the basis of compressor airfoils. Special attention is payed to avoid the excitation of failure critical eigenmodes by detecting them automatically. This is achieved by introducing a method based on self-organizing neural networks which enables the projection of eigenmodes of arbitrary airfoil geometries onto standard surfaces, thereby making them comparable. Another neural network is applied to identify eigenmodes which have been defined as critical for operating life. The failure rate of such classifiers is significantly reduced by introducing a newly developed initialization method based on principle components. A structural optimization is set up which shifts the eigenfrequency bands of critical modes in such a way that the risk of resonance with engine orders is minimized. In order to ensure practical relevance of optimization results, the structural optimization is coupled with an aerodynamic optimization in a combined process. Conformity between the loaded hot-geometry utilized by the aerodynamic design assessment and the unloaded cold-geometry utilized by the structural design assessment is ensured by using loaded-to-unloaded geometry transformation. Therefor an innovative method is introduced which, other than the established time-consuming iterative approach, uses negative density for a direct transformation taking only a few seconds, hence, making it applicable to optimization. Additionally, in order for the optimal designs to be robust against manufacturing variations, a method is developed which allows to assess the maximum production tolerance of a design from which onwards possible design variations are likely to violate design constraints. In contrast to the usually applied failure rate, the production tolerance is a valid requirement for suppliers w.r.t.~expensive parts produced in low-quantity, and therefore is a more suitable optimization objective. N2 - Für viele Länder ist die Gasturbine eine der Schlüsseltechnologien, um ihren klimaschaedlichen Schadstoffausstoß zu reduzieren. Die Profitabilität solcher Anlagen hängt jedoch wesentlich von den Preisen des jeweiligen fossilen Brennstoffs ab, weshalb ein stetiger Entwicklungsdruck zu immer effizienteren Anlagen zu verzeichnen ist. Die mögliche Effizienzsteigerung der einzelnen Komponenten wird jedoch im Wesentlichen durch lebensdauerreduzierende Faktoren beschränkt. Daher ist das Ziel dieser Arbeit, Methoden zur besseren automatisierten strukturdynamischen Bauteiloptimierung am praktischen Beispiel von Verdichterschaufeln zu entwickeln. Insbesondere liegt der Fokus darauf, die Erregung kritischer Eigenschwingungen zu vermeiden. Zu diesem Zweck müssen vorher als kritisch definierte Eigenformen automatisiert erkannt werden. Dies geschieht mit Hilfe einer auf Basis von selbstorganisierenden neuronalen Netzen entwickelten Projektionsmethode, welche es ermöglicht, Schwingungseigenformen beliebiger Schaufelgeometrien auf eine Standardfläche zu projizieren, um eine Vergleichsgrundlage zu erhalten. Mit Hilfe eines weiteren neuronalen Netzwerks wird geprüft, ob eine projizierte Eigenform einer der zuvor als kritisch definierten Eigenformen entspricht. Dieser Klassifizierer wurde durch eine neu entwickelte Initialisierungsmethode basierend auf Priniciple-Component-Analysis in seiner Fehlerrate entscheidend verbessert. In einen strukturellen Optimierungsprozess eingebettet führen diese Methoden zu einer Minimierung des Risikos von Bauteilresonanz zwischen Eigenschwingungen und Anregungen. Um den praktischen Nutzen der Optimierungsergebnisse sicherzustellen, wird der strukturelle Optimierungsprozess mit einem aerodynamischen gekoppelt. Dabei wird die Konsistenz zwischen den auf der belasteten heißen Geometrie beruhenden aerodynamischen und den ausgehend von der kalten unbelasteten Geometrie berechneten strukturmechanischen Ergebnissen durch eine innovative Methode erreicht, welche eine negative Bauteildichte zur direkten Transformation in nur wenigen Sekunden nutzt und somit im Gegensatz zur bisherigen iterativen Methode für Optimierungsprozesse praktisch anwendbar ist. Damit die optimalen Entwürfe aus dem Optimierungsprozess zusätzlich robust gegen stochastische Produktionsvariationen sind, wurde eine Methode zur Bestimmung der Produktionstoleranz eines Entwurfs entwickelt, ab der mögliche Entwürfe Versagenskriterien verletzen würden. Die Produktionstoleranz ist eine valide Anforderung an Zulieferer für teure und in geringer Stückzahl produzierte Bauteile und somit, als Optimierungskriterium formuliert, aussagekräftiger als die üblicherweise verwendete Ausfallrate. KW - Multidisciplinary design optimization KW - Production Tolerance KW - Classification KW - Neural Network KW - Eigenmode KW - Mehrkriterienoptimierung KW - Produktionstoleranzen KW - Klassifizierung KW - Neuronales Netzwerk KW - Eigenform KW - Gasturbine KW - Eigenschwingung KW - Neuronales Netz KW - Optimierung Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-47136 ER - TY - THES A1 - Fahr, Martin T1 - Parasitäre Wärmeflüsse und Verunreinigungen in Reinstmetall-Fixpunktzellen der Internationalen Temperaturskala T1 - Parasitic heat flows and impurities in ultra-pure-metal fixed-point cells of the international temperature scale N2 - Die internationale Temperaturskala von 1990 wird im Bereich von -38,8344°C bis 961,78°C neben dem Wasser- und dem Quecksilber-Tripelpunkt durch Schmelz- und Erstarrungstemperaturen von Reinstmetallen definiert. Die Unsicherheiten bei der Darstellung und Weitergabe der Basiseinheit Kelvin des Internationalen Einheitensystems in diesem Bereich (und somit auch der Einheit Grad Celsius und aller abgeleiteten Einheiten) werden dominiert von den Unsicherheiten der Realisierung dieser Fixpunkte und diese wiederum von einem Beitrag, der vom Einfluss in den Metallen gelöster Verunreinigungen herrührt und bis jetzt nur pauschal abgeschätzt wurde. Zwar wird versucht, noch reineres Fixpunktmetall zu verwenden, aber wesentliche Verbesserungen bezüglich der Reproduzierbarkeit der Fixpunkttemperaturen können nur durch eine Korrektion dieser Beiträge erreicht werden. Voraussetzungen für diese Korrektion sind nicht nur eine chemische Spurenanalyse der Fixpunktmetalle mit Unsicherheiten und Detektionsgrenzen am aktuellen technischen Limit, sondern auch die Kenntnis der Auswirkungen jeder einzelnen Verunreinigung auf die Fixpunkttemperatur. Diese Abhängigkeit der Phasenübergangstemperatur von der Konzentration der jeweiligen Verunreinigung wird auf Grund fehlender Kenntnisse im Bereich kleinster Konzentrationen von 10^-9 bis 10^-5 (mol/mol) experimentell durch gezielte Dotierung der Fixpunktmetalle bestimmt. Um die dargestellten Probleme grundlegend zu lösen, wurden im Rahmen dieser Arbeit zwei verschiedene Fixpunktzelldesigns entwickelt. Beide erlauben eine Messung und Kontrolle des Drucks der Gasatmosphäre und sind außerdem wiederverschließbar, wodurch sie eine chemische Analyse des Fixpunktmaterials ermöglichen, das sich in der Zusammensetzung wesentlich von dem unterscheiden kann, mit dem die Zelle befüllt worden ist. Während der eine Zelltyp für Kalibrierzwecke konstruiert worden ist und den herkömmlichen Zellen ähnelt, wurde der zweite Typ auf die Verwendung von deutlich weniger Fixpunktmetall hin optimiert, so dass er sich unter anderem gut für die erwähnten Dotierungsexperimente eignet. Zunächst allerdings bringen die Veränderungen im Design gegenüber den üblichen Fixpunktzellen unvermeidlich eine Vergrößerung unerwünschter parasitärer Wärmeflüsse mit sich, welche als sogenannte thermische Effekte die gemessene Fixpunkttemperatur verfälschen. Diese fallen bei der angestrebten Verwendung von höchstreinem Fixpunktmetall relativ zu den anderen Einflussgrößen umso mehr ins Gewicht, deswegen wurde ihre Untersuchung zu einem weiteren Schwerpunkt der Arbeit. Dabei konnte ein Verfahren zur Quantifizierung und Korrektion und ein besseres Verständnis dieser Effekte entwickelt werden, welche für Metallfixpunktzellen jeder Bauart nützlich sind. Im Ergebnis liegen die Unsicherheiten bei den Messungen mit den verkleinerten Zellen unverändert im Bereich weniger hundert Mikrokelvin. Die Zellen eignen sich daher sehr gut, die Beeinflussung der Phasenübergangstemperatur der Metallfixpunkte durch die Dotierung mit anderen Elementen im Konzentrationsbereich von 10^-7 bis 10^-5 zu bestimmen. Bevor dies abschließend auch experimentell mit Untersuchungen an ausgewählten binären Systemen gezeigt wird, werden thermodynamische Berechnungen dargestellt, die erstmals eine Vielzahl von möglichen Verunreinigungen in den Fixpunktzellen ausschließen, so dass sich nicht nur die Anzahl zu untersuchender möglicher Verunreinigungen in den Fixpunkten erheblich reduziert, sondern auch die Anzahl zu berücksichtigender Beiträge bei der angestrebten Korrektion der Fixpunkttemperaturen. Alles in allem steht nun eine Methodik zur Verfügung, die Unsicherheit bei der Darstellung der internationalen Temperaturskala im industriell besonders wichtigen Bereich von -40°C bis 1000°C mindestens um den Faktor 3 zu reduzieren. N2 - The international temperature scale of 1990 in the range between -38.8344°C and 961.78°C is defined using the triple points of mercury and water and the melting and freezing temperatures of ultra-pure metals. The uncertainties of the realisation and dissemination of the base unit kelvin of the international system of units in this range (and thus also of the degree Celsius and all derived units) are dominated by the uncertainties of the realisation of the metal fixed-points. These uncertainties again, depend mostly on the amount of soluted impurities whose influence cannot be accounted for, but has been only estimated so far. Although purer fixed-point metal could reduce the contribution to the uncertainty budget, considerable reductions require a correction of the influence of the impurities. To do this, not only a very sophisticated chemical analysis of the fixed-point metal is necessary, but also detailed knowledge about the dependency of the fixed-point temperature of any soluted impurity in the fixed-point metal. As the knowledge of this dependence in the concentration range between 10^-9 and 10^-5 (mol/mol) is not sufficient, it has to be determined experimentally by doping fixed-points. To overcome all these problems, during the course of this work, two fixed-point cell designs were developed. Both of them allow to measure and control the gas pressure. Furthermore, they are resealable and by this means samples for a chemical analysis can be extracted, which is necessary for the mentioned correction because the composition of the fixed-point is very likely to change after the filling process of the cell. One of these two types of fixed-point cells is designed to suit the needs of a calibration process and is quite similar to standard cells. The other type is optimized for the doping experiments and uses much less fixed-point metal. In the first instance, the design changes are the reason for considerable increases of undesirable parasitic heat flows, raising deviations between the measured temperature of the fixed-point and that of the phase interface. As this is especially important when metals of the highest purity are used, investigations of these so-called thermal effects became a further main topic of this work. Consequently, a method to quantify and correct these effects was developed and can be used for any metal fixed-point cell. As a result, the uncertainty contribution of both cell types is as small as a few hundred microkelvin. Apparently the down-sized cells are very well suited to measure the changes of the fixed-point temperature when the cell is doped in the concentration range of 10^-7 to 10^-5. The results of investigations of some chosen binary systems are presented in this work. But before that, thermodynamical calculations will show that a couple of elements cannot be soluted impurities in metal fixed-point cells. Thereby the number of necessary doping experiments is reduced as well as the number of contributions to the targeted correction of the fixed-point temperature. To sum up, there is now a methodology to reduce the uncertainty of the international temperature scale in the most important range between -40°C and 1000°C by a factor of at least 3. KW - Metall KW - Verunreinigung KW - Wärmestrom KW - Internationale Temperaturskala KW - Temperaturfixpunkte KW - ITS-90 KW - Verunreinigungen in ultrahochreinen Metallen KW - Thermische Effekte KW - Strahlungstransport KW - Temperature fixed-points KW - ITS-90 KW - Impurities in ultra-pure metals KW - Thermal effects KW - Radiation transport Y1 - 2008 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-4639 ER - TY - THES A1 - Strehler, Martin T1 - Signalized flows - optimizing traffic signals and guideposts and related network flow problems T1 - Signalisierte Netzwerkflüsse - Optimierung von Lichtsignalanlagen und Vorwegweisern und daraus resultierende Netzwerkflussprobleme N2 - Guideposts and traffic signals are important devices for controlling inner-city traffic and their optimized operation is essential for efficient traffic flow without congestion. In this thesis, we develop a mathematical model for guideposts and traffic signals in the context of network flow theory. Guideposts lead to confluent flows where each node in the network may have at most one outgoing flow-carrying arc. The complexity of finding maximum confluent flows is studied and several polynomial time algorithms for special graph classes are developed. For traffic signal optimization, a cyclically time-expanded model is suggested which provides the possibility of the simultaneous optimization of offsets and traffic assignment. Thus, the influence of offsets on travel times can be accounted directly. The potential of the presented approach is demonstrated by simulation of real-world instances. N2 - Vorwegweiser und Lichtsignalanlagen sind wichtige Elemente zur Steuerung innerstädtischen Verkehrs und ihre optimale Nutzung ist von entscheidender Bedeutung für einen staufreien Verkehrsfluss. In dieser Arbeit werden Vorwegweiser und Lichtsignalanlagen mittels der Netzwerkflusstheorie mathematisch modelliert. Vorwegweiser führen dabei zu konfluenten Flüssen, bei denen Fluss einen Knoten des Netzwerks nur gebündelt auf einer einzigen Kante verlassen darf. Diese konfluenten Flüsse werden hinsichtlich ihrer Komplexität untersucht und es werden Polynomialzeitalgorithmen für das Finden maximaler Flüsse auf ausgewählten Graphenklassen vorgestellt. Für die Versatzzeitoptimierung von Lichtsignalanlagen wird ein zyklisch zeitexpandiertes Modell entwickelt, das die gleichzeitige Optimierung der Verkehrsumlegung ermöglicht. So kann der Einfluss geänderter Versatzzeiten auf die Fahrzeiten direkt berücksichtigt werden. Die Leistungsfähigkeit dieses Ansatzes wird mit Hilfe von Simulationen realistischer Szenarien nachgewiesen. KW - Stadtverkehr KW - Verkehrsablauf KW - Netzwerkfluss KW - Optimierung KW - Netzwerkfluss KW - Verkehrsfluss KW - Konfluenter Fluss KW - Lichtsignalanlagenoptimierung KW - Optimierung von Wegweisern KW - Network flow KW - Traffic flow KW - Confluent flow KW - Traffic signal optimization KW - Flow with path restrictions Y1 - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-23637 ER - TY - THES A1 - Steeg, Martin T1 - RADD, raddstar - a rule based database schema ; compiler, evaluator, and optimizer N2 - The thesis discusses the problems of database development and maintenance, and presents an approach to conceptual tuning realized by conceptual design using the HERM/RADD notation. The RADD design tool has been designed in order to develope HERM specifications graphically. RADD adds semantics and operations to the design, which are not directly annotated on the graphical specification, such as "afunctional" dependencies and SQL operations and procedures. The RADD/raddstar system extends the graphical specification of the database schema with the posibility to specify the operations and with the invocations for transforming the schema, for evaluating transactions, and for optimizing the schema, each of which according the implicite requirements graphically modeled and the explicite requirements specified by means of the conceptual specification language (CSL). CSL is used as command line interface of the RADD/raddstar. The graphical RADD schema as well as the CSL specifications are compiled into terms of the RADD* data model by the system, such that these terms are used for further evaluation actions. The actions performed by the RADD/raddstar (schema transformation, transaction and cost evaluating, schema optimization) are based on rules, that can be developed and modified by the user using the CSL. N2 - Die Arbeit diskutiert die Probleme der Datenbankentwicklung und des nachfolgenden Datenbankbetriebs und führt konzeptionelles Tuning als Erweiterung der Datenbankentwurfsmethodik mit der HERM/RADD Notation ein. Die RADD Toolbox wurde entwickelt, um HERM Spezifikationen graphisch zu entwerfen und Semantik und Operationen zu ergänzen, welche nicht direkt im graphischen Entwurfsschema dargestellt werden können, wie "afunktionale" Abhängigkeiten und SQL-Operationen und -Prozeduren. Das RADD/raddstar System erweitert die graphischen Entwurfsmöglichkeiten der RADD Toolbox durch die Möglichkeit, die Operationen zu spezifizieren und Schema-Transformationen, -Bewertungen und -Optimierungen einzuleiten. Letztere können durch die impliziten Anforderungen des graphischen Datenbankentwurfs und die expliziten Anforderungen, welche mit Hilfe der CSL ("conceptual specification language") eingebracht werden, beeinflusst werden. CSL dient weiterhin als Benutzerinterface des RADD/raddstar Systems. Alle durch RADD/raddstar durchgeführten Aktionen (Schematransformation, Transaktionsberechnung und Kostenbewertung, Schemaoptimierung) werden regelbasiert durchgeführt, wobei der Benutzer die verwendeten Regeln selber entwerfen, ändern oder löschen kann. KW - Datenbankentwurf KW - Schemaevolution KW - Entity-Relationship-Datenmodell KW - Konzeptionelle Modellierung KW - Typinferenz Y1 - 2000 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000118 ER - TY - THES A1 - Bähr, Martin T1 - Efficient time integration methods for linear parabolic partial differential equations with applications T1 - Effiziente Zeitintegrationsverfahren für lineare parabolische partielle Differentialgleichungen mit Anwendungen N2 - In this thesis we study efficient time integration methods for linear parabolic PDEs to solve practical problems that arise in a variety of real-world applications. The classical construction of numerical methods for solving PDEs is based on the method of lines, which leads to a large sparse semi-discretised system of ODEs to which any numerical method for initial value ODE problems can be applied. When dealing with parabolic-type problems, the underlying ODE systems are known to be stiff. Therefore, in the context of linear model problems, the use of implicit schemes is usually considered to be the best choice in practice. However, this statement is not correct for some relevant real-world applications. In particular, implicit schemes can cause high computational costs that are equipped with certain model conditions. The model problems considered here are coupled with various settings, ranging from many different initial conditions over long-term simulation with relatively frequent model updates, to dealing with very large-scale problems for which the matrix size can exceed several millions. For this reason, we are interested in sophisticated and computationally efficient numerical methods that bring the aspects of approximation accuracy as well as computational and storage complexity into balance. Even nowadays it is still a challenging task to devise a numerical method that combines high accuracy, robustness and computational efficiency for the model problem to be solved. Therefore, the main objective is to find an easy and efficient ODE integration scheme for each individual model problem. On this basis, we first give a comprehensive introduction to the state-of-the-art methods that are often used for practical purposes. In this framework, we will investigate very detailed the theoretical and numerical foundations of two popular techniques, namely the fast explicit methods and the model order reduction techniques. This is primarily important in order to fully understand the numerical methods, and also absolutely essential in finding the best numerical method that is specifically suitable for the intended purpose. Our second goal is then to efficiently solve the practical problems that arise in connection with shape correspondence, geothermal energy storage and image osmosis filtering. For each application we specify a complete setup, and in order to provide an efficient and accurate numerical approximation, we give a thorough discussion of the various numerical solvers along with many technical details and own adaptations. We validate our numerical findings through many experiments using synthetic and real-world data. In addition, the thesis provides a complete and detailed description of the powerful methods that can be very useful for tackling similar problems that are the subject of interest in many applications. N2 - In dieser Arbeit untersuchen wir effiziente Zeitintegrationsmethoden für lineare parabolische PDEs, um praktische Probleme zu lösen, die in einer Vielzahl von realen Anwendungen auftreten. Die klassische Konstruktion von numerischen Methoden zur Lösung von PDEs basiert auf der Linienmethode, die zu einem großen, dünnbesetzten und halbdiskretisierten System ODEs führt, auf das anschließend jede numerische Methode für die Lösung eines Anfangswertproblems angewendet werden kann. Bei parabolischen Problemen ist bekannt, dass die zugrunde liegenden ODE-Systeme steif sind. Daher wird im Zusammenhang mit linearen Modellproblemen die Verwendung impliziter Methoden in der Praxis normalerweise als die beste Wahl angesehen. Diese Aussage ist jedoch für einige relevante Anwendungen nicht richtig. Insbesondere können implizite Methoden hohe Rechenkosten verursachen, die mit bestimmten Modellbeschränkungen verbunden sind. Die hier betrachteten Modellprobleme sind mit verschiedenen Einstellungen verbunden, die von vielen unterschiedlichen Anfangsbedingungen über die Langzeitsimulation mit relativ häufigen Modellupdates bis hin zur Behandlung sehr großer Probleme reichen, bei denen die Matrixgröße mehrere Millionen überschreiten kann. Deswegen sind wir an ausgefeilten und rechnerisch effizienten numerischen Methoden interessiert, die die Aspekte der Approximationsgenauigkeit sowie der Rechen- und Speicherkomplexität in Einklang bringen. Es ist auch heute noch eine herausfordernde Aufgabe, eine numerische Methode zu konzipieren, die hohe Genauigkeit, Robustheit und Recheneffizienz kombiniert. Das Hauptziel besteht darin, ein simples und effizientes ODE-Integrationsschema für jedes Modellproblem zu finden. Zunächst geben wir eine umfassende Einführung in die modernsten Methoden, die oft für praktische Zwecke eingesetzt werden. In diesem Rahmen werden wir die theoretischen und numerischen Grundlagen zweier populärer Techniken sehr detailliert untersuchen, nämlich die schnellen expliziten Methoden und die Modellordnungsreduktionstechniken. Das ist wichtig, um die Verfahren vollständig zu verstehen und die beste numerische Methode zu finden, die speziell für den beabsichtigten Zweck geeignet ist. Das zweite Ziel ist dann, die praktischen Probleme im Zusammenhang mit Formkorrespondenz, geothermischer Energiespeicherung und osmosebasierte Bildverarbeitung effizient zu lösen. Für jede Anwendung geben wir einen vollständigen Aufbau an. Um eine effiziente genaue numerische Approximation bereitzustellen, werden die numerischen Löser zusammen mit vielen technischen Details und eigenen Anpassungen ausführlich erläutert. Wir validieren unsere numerischen Resultate durch Experimente mittels synthetischer und realer Daten. Außerdem bietet die Arbeit eine vollständige und detaillierte Beschreibung der leistungsstarken Methoden, die sehr nützlich sein können, um ähnliche Probleme anzugehen, die in vielen Anwendungen von Interesse sind. KW - Parabolic equations KW - Time integration methods KW - Fast explicit methods KW - Model order reduction KW - Visual computing KW - Parabolische Gleichungen KW - Zeitintegrationsverfahren KW - Schnelle explizite Verfahren KW - Modellordnungsreduktion KW - Lineare parabolische Differentialgleichung KW - Modellordnungsreduktion KW - Zeitintegrationsverfahren Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-57532 ER - TY - CHAP A1 - Carlowitz, Christian A1 - Vossiek, Martin A1 - Girg, T. A1 - Dietz, M. A1 - Schrotz, A.-M. A1 - Maiwald, T. A1 - Hagelauer, A. A1 - Weigel, R. A1 - Ghaleb, Hatem A1 - Carta, Corrado A1 - Ellinger, Frank A1 - Du, Xuan-Quang A1 - Grözing, Markus A1 - Berroth, Manfred T1 - SPARS : simultaneous phase and amplitude regenerative sampling T1 - SPARS : simultanes Phasen- und Amplituden-regenerativ-Sampling T2 - Wireless 100 Gbps and beyond : architectures, approaches and findings of German Research Foundation (DFG) Priority Programme SPP1655 N2 - In 2012 a group of researchers proposed a basic research initiative to the German Research Foundation (DFG) as a special priority project (SPP) with the name: Wireless 100 Gbps and beyond. The main goal of this initiative was the investigation of architectures, technologies and methods to go well beyond the state of the art. The target of 100 Gbps was set far away from the (at that time) achievable 1 Gbps such that it was not possible to achieve promising results just by tuning some parameters. We wanted to find breakthrough solutions. When we started the work on the proposal we discussed the challenges to be addressed in order to advancing the wireless communication speed significantly. Having the fundamental Shannon boundary in mind we discussed how to achieve the 100 Gbps speed. N2 - Angesichts der rapiden Entwicklung der Funkkommunikation hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Jahr 2012 ein Schwerpunktprogramm mit dem Titel "Wireless 100 Gbps and beyound" (dt.: Drahtloskommunikation mit 100 Gbps und mehr) gestartet. Diese Initiative zielte auf neue Lösungen, Methoden und neues Wissen zur Lösung des Problems des kontinuierlichen Bedarfs an immer höheren Datenraten im Bereich der Funkkommunikation. Eine international besetze Jury hat etliche Projektvorschläge evaluiert, aus denen 11 Projekte ausgewählt und über zweimal 3 Jahre von Mitte 2013 bis Mitte 2019 gefördert wurden. Das vorliegende Buch versammelt die Ansätze, Architekturen und Erkenntnisse der Projekte. Es überspannt einen breiten Themenbereich, angefangen mit speziellen Fragen der physikalischen Übertragung, des Antennendesigns und der HF-Eingangs-Architekturen für unterschiedliche Frequenzbereiche bis 240 GHz. Darüber hinaus beschreibt das Buch Ansätze für Ultra-Hochgeschwindigkeits-Funksysteme, deren Basisbandverarbeitung, Kodierung sowie mögliche Umsetzungen. Nicht zuletzt wurden auch Fragen des Protokolldesigns behandelt, um eine enge Integration in moderne Computersysteme zu erleichtern. KW - 100 Gbps KW - Wireless KW - Drahtlos KW - Simultaneous phase sampling KW - Amplitude regenerative sampling KW - Amplituden-regenerativ-Sampling KW - Simultanes Phasen-Sampling KW - Drahtloses Sensorsystem KW - Hochfrequenztechnik KW - Antenne KW - Terahertzbereich KW - Energieffizienz Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.26127/BTUOpen-5908 SP - 37 EP - 74 ER - TY - THES A1 - Schwarick, Martin T1 - Symbolic on-the-fly analysis of stochastic Petri nets T1 - Symbolische "On-the-fly"-Analyse stochastischer Petrinetze N2 - This thesis investigates the efficient analysis, especially the model checking, of bounded stochastic Petri nets (SPNs) which can be augmented with reward structures. An SPN induces a continuous-time Markov chain (CTMC). A reward structure associates a reward to each state of the CTMC and defines a Markov reward model (MRM). The Continuous Stochastic Reward Logic (CSRL) permits to define sophisticated properties of CTMCs and MRMs which can be automatically verified by a model checker. CSRL model checking can be realized on top of established numerical analysis techniques for CTMCs which are based on the multiplication of a matrix and a vector. However, as these techniques consider a matrix and a vector at least in the size of the number of reachable states, it is still challenging to deal with the famous state space explosion problem. Several approaches, as for instance the use of Multi-terminal Decision Diagrams or Kronecker products to represent the matrix, have been investigated so far. They often enable the implementation of efficient CTMC analysis and are available in a couple of tools. As an alternative to these established techniques I enhance the idea of an on-the-fly computation of the matrix entries deploying a symbolic state space representation. The set of state transitions defining the matrix will be enumerated by the firing of the transitions of the given SPN for all reachable states. The reachable states are encoded by means of Interval Decision Diagrams (IDD). Further, I discuss crucial aspects for the implementation of the first multi-threaded symbolic CSRL model checker which is based on the developed technique and available in the tool MARCIE. An experimental comparison with the probabilistic model checker PRISM for a large number of experiments proves empirically the efficiency of the approach and its implementation, especially when investigating biological models. N2 - Die vorliegende Dissertation betrachtet die effiziente Analyse, im Besonderen Modelchecking, von beschränkten stochastischen Petrinetzen (SPN), die um Rewardstrukturen angereichert werden können. Ein SPN induziert eine Zeit-kontinuierliche Markov Kette (CTMC). Eine Rewardstruktur assoziiert zu jedem Zustand einen Reward und definiert ein Markov Reward Modell (MRM). Die Kontinuierliche Stochastische Reward Logik (CSRL) erlaubt es, sehr spezielle Eigenschaften für CTMCs und MRMs zu definieren, die von einem Modelchecker automatisch überprüft werden können. CSRL Modelchecking kann aufbauend auf etablierten numerischen Analysetechniken für CTMCs realisiert werden, die auf der Multiplikation einer Matrix mit einem Vektor basieren. Da diese Techniken eine Matrix und einen Vektor in der Größe der Menge der erreichbaren Zustände berücksichtigen, ist es jedoch schwierig mir dem Phänomen der Zustandsraumexplosion umzugehen. Verschiedene Ansätze, wie die Verwendung Multi-terminaler Entscheidungsdiagramme (MTDD) oder Kronecker-Produkten zur Darstellung der Matrix, wurden bereits untersucht. Oftmals erlauben diese die Implementierung effizienter CTMC Analyse und sind in einer Reihe von Werkzeugen verfügbar. Als eine Alternative zu diesen etablierten Techniken entwickle ich die Idee einer "on-the-fly" Berechnung der Matrixeinträge, unter Verwendung einer symbolischen Darstellung des Zustandsraums, weiter. Die Menge der Zustandsübergänge, die die Matrix definieren, wird durch das Feuern der Transitionen des Petrinetzes in allen erreichbaren Zuständen aufgezählt. Die Menge der erreichbaren Zustände wird mittels Intervall-Entscheidungsdiagrammen (IDD) kodiert. Weiter, diskutiere ich wesentliche Aspekte der Implementierung des ersten parallelisierten symbolischen CSRL Modelcheckers, der auf der entwickelten Technik basiert und Teil des Werkzeugs MARCIE ist. Ein experimenteller Vergleich mit dem probabilistischen Modelchecker PRISM für eine große Anzahl von Experimenten zeigt empirisch die Effizienz dieses Ansatzes und seiner Implementierung, insbesondere bei der Betrachtung biologischer Modelle. KW - Stochastic Petri nets KW - Continuous-time Markov Chains KW - Model Checking KW - Interval Decision Diagrams KW - Continuous Stochastic Reward Logic KW - Stochastische Petrinetze KW - Zeit-kontinuierliche Markovketten KW - Intervalentscheidungsdiagramme KW - Modelchecking KW - Kontinuierliche Stochastiche Reward Logik KW - Stochstisches Petri-Netz KW - Markov-Kette KW - Programmverifikation Y1 - 2013 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-30560 ER - TY - JOUR A1 - Kayatz, Benjamin A1 - Baroni, Gabriele A1 - Hillier, Jon A1 - Wattenbach, Martin T1 - Supporting decision-making in agricultural water management under data scarcity using global datasets : chances, limits and potential improvements T1 - Unterstützung der Entscheidungsfindung in der landwirtschaftlichen Wasserbewirtschaftung bei Datenknappheit unter Verwendung globaler Datensätze : Chancen, Grenzen und mögliche Verbesserungen JF - Agricultural Water Management N2 - Assessing alternative agricultural water management strategies requires long-term field trials or vast data collection for model calibration and simulation. This work aims to assess whether an uncalibrated agro-hydrological model using global input datasets for climate, soil and crop information can serve as a decision support tool for crop water management under data scarcity. This study employs the Cool Farm Tool Water (CFTW) at eight eddy covariance sites of the FLUXNET2015 dataset. CFTW is tested using global (CFTWglobal) and local (CFTWlocal) input datasets under current and alternative management scenarios. Results show that the use of global datasets for estimating daily evapotranspiration had little effect on the median Root Mean Square Error (RMSE) (CFTWglobal: 1.70 mm, CFTWlocal: 1.79 mm), while, however, the median model bias is much greater (CFTWglobal: - 18.6%, CFTWlocal: - 4.3%). Furthermore, the periods of water stress were little affected by the use of local or global data (median accuracy: 0.84), whereas the use of global data inputs led to a significant overestimation of irrigation water requirements (median difference: 110 mm). The model performance improves predominantly through the use of more representative local precipitation data, followed by local reference evapotranspiration and soil for some European growing seasons. We identify model outputs that can support decision-making when relying on global data, such as periods of water stress and the daily dynamics of water use. However, our findings also emphasize the difficulty of overcoming data scarcity in decision-making in agricultural water management. Furthermore, we provide recommendations for enhancing model performance and thus may increase the accessibility of reliable decision support tools in the future. N2 - Die Bewertung alternativer Wasserbewirtschaftungsstrategien in der Landwirtschaft erfordert langfristige Feldversuche oder umfangreiche Datenerhebungen Datenerhebung für die Modellkalibrierung und Simulation. Ziel dieser Arbeit ist es, zu beurteilen, ob ein unkalibriertes agrarhydrologisches Modell, das globale Eingabedatensätze für Klima-, Boden- und Kulturpflanzeninformationen als Entscheidungshilfe für das in der Landwirtschaft bei Datenknappheit Knappheit dienen kann. Die Ergebnisse zeigen, dass die Verwendung globaler Datensätze für die Schätzung der täglichen Evapotranspiration kaum Auswirkungen auf den mittleren quadratischen Fehler (RMSE) hat (CFTWglobal: 1,70 mm, CFTWlocal: 1,79 mm), während jedoch die die mediane Modellverzerrung jedoch viel größer ist (CFTWglobal: - 18,6 %, CFTWlocal: - 4,3 %). Außerdem wurden die Perioden des Außerdem wurden die Perioden des Wasserstresses durch die Verwendung lokaler oder globaler Daten nur wenig beeinflusst (mediane Genauigkeit: 0,84), während die Verwendung globaler globalen Dateneingaben zu einer signifikanten Überschätzung des Bewässerungswasserbedarfs führte (medianer Unterschied: 110 mm). Die Leistung des Modells verbessert sich in erster Linie durch die Verwendung repräsentativerer lokaler Niederschlagsdaten Daten, gefolgt von lokalen Referenzwerten für Evapotranspiration und Boden für einige europäische Wachstumsperioden. Wir ermitteln Modelloutputs, die die Entscheidungsfindung unterstützen können, wenn man sich auf globale Daten stützt, z. B. Perioden von Wasserstress und die tägliche Dynamik der Wassernutzung. Unsere Ergebnisse verdeutlichen jedoch auch die Schwierigkeit, die Datenknappheit bei der Entscheidungsfindung in der landwirtschaftlichen Wasserwirtschaft. Darüber hinaus geben wir Empfehlungen Empfehlungen zur Verbesserung der Modellleistung und können so die Verfügbarkeit von zuverlässigen Entscheidungshilfen in der Zukunft verbessern. KW - Crop water use KW - Crop water requirement KW - Evapotranspiration KW - Irrigation KW - Cool farm tool KW - Wasserverbrauch der Kulturpflanzen KW - Wasserbedarf der Kulturpflanzen KW - Evapotranspiration KW - Bewässerung KW - FAO56 KW - Bewässerungswirtschaft KW - Mathematisches Modell KW - Bewässerung KW - Evapotranspiration KW - Wasserbedarf KW - Kulturpflanzen Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.1016/j.agwat.2024.108803 SN - 0378-3774 VL - 296 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER -