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Die Konstruktion eingebetteter Systeme, die starke Realzeit-Anforderungen zu erfüllen haben, wird in den verschiedensten Anwendungsbereichen immer bedeutsamer, z. B. in der Medizin, der Transporttechnik oder der Produktionsautomatisierung. Formale Methoden unterstützen die fehlerarme Entwicklung solcher Systeme, weil sie auf einer präzisen mathematischen Grundlage aufbauen. Der Autor entwickelt einen geeigneten Modellierungsformalismus und effiziente Verifikationsverfahren für den Einsatz einer formalen Methode. Durch die Einführung eines Modulkonzepts wird die Modellierung auch großer Realzeit-Systeme systematisch unterstützt. Für die Verifikation werden effiziente BDD-basierte Algorithmen verwendet, wobei auch das Problem des Findens guter BDD-Variablenordnungen gelöst wird. Es werden sowohl Erreichbarkeitsanalyse als auch Verfeinerungsanalyse unterstützt. Die Praktikabilität der Ansätze zur Modellierung und Verifikation werden in verschiedenen Fallstudien aus den Bereichen der reaktiven Systeme und der Kommunikationsprotokolle demonstriert.
Die vorliegende Arbeit untersucht die Frage, wie bei Architekten und Ingenieuren Unternehmensstrategien entstehen. Dabei geht es nicht um die Identifikation einer guten oder schlechten, einer erfolgreichen, oder einer weniger erfolgreichen Art der Strategiegenese, sondern um die Frage, ob bei Architekten und Ingenieuren überhaupt in dem gleichen Maß wie in industriellen oder großen Unternehmen von Strategien und ihrer Entstehung gesprochen werden kann und ob sich gängige Theorien hierzu – freilich mit gewissen Modifikationen – auf Architektur- und Ingenieurbüros übertragen lassen. Die Arbeit ist in zwei Teile gegliedert. Der erste, theoretische Teil leitet aus existierenden Theoriesträngen der Strategieforschung, der Architekturforschung, der Forschung zur Freien Berufen, der Organisationssoziologie und der Kreativitätsforschung einen geeigneten Untersuchungsbezugsrahmen ab. Dieser setzt sich im Wesentlichen aus einer Referenzmatrix zur Einordnung von Strategiegenesetypen und einem Bezugsrahmen zur Identifikation von Unternehmenszielen zusammen. Im zweiten, empirischen Teil der Arbeit werden vier Fallbeispiele großer Architektur- und Ingenieurbüros eingehend auf die Variablen des Untersuchungsbezugsrahmens hin untersucht. In den Architektur- und Ingenieurbüros wurden strukturierte Interviews mit Mitarbeitern aller Hierarchieebenen geführt, die einen detaillierten Einblick in die Arbeitsweise und die Form der Strategiegenese der Büros geben. Die empirischen Untersuchungen bestätigen weitgehend die Anwendbarkeit des theoretisch deduzierten Bezugsrahmens. Leichte Anpassungen einzelner Variablen sind für eine Weiterführung des Forschungsansatzes notwendig. Mögliche Erweiterungen des Forschungsansatzes liegen in großzahlig-quantitativen Untersuchungen, Langzeituntersuchungen einzelner Architektur- und Ingenieurbüros oder der Übertragung des Ansatzes auf andere kreative Dienstleistungsbranchen.
Die vorliegende Arbeit beinhaltet eine Nutzungspotentialbewertung einer Bergbaufolgelandschaft (BFL). Mit Hilfe einer zielorientierten Nutzwertanalyse werden die Potentiale Landschaft, Infrastruktur, Wirtschaft, Arbeitsplätze, Ökologie und Nachfrage bewertet und die Gunstfaktoren des Untersuchungsgebietes (UG) herausgestellt, um mögliche Handlungsvorschläge zu geben. Leitbild des UG ist eine den gegebenen Bedingungen entsprechende nachhaltige Entwicklung einer BFL. Eine einst vom Abbau der Braunkohle lebende Region sucht ein neues Gesicht und Möglichkeiten, die durch den Tagebaubetrieb völlig veränderten Bedingungen der Landschaft, Infrastruktur, Wirtschaft, Arbeitsplätze, Ökologie, Nachfrage neu zu formieren. In einer von der Autorin eigens für diese Untersuchung entworfenen Matrix werden die Bewertungsergebnisse räumlich veranschaulicht. In Kopplung mit der Darstellung der mathematisch strukturierten Ergebnisse im Nachhaltigkeitsdreieck wird verdeutlicht, welche ökonomischen, sozialen und ökologischen Bedingungen im UG zu erwarten sind. Vor allem aus der Darstellung der Ergebnisse in der Matrix ist erkennbar, wo im UG welche Potentialfaktoren besonders günstig sind bzw. welche Kombination voneinander positiv beeinflussender Potentiale wo auftreten. Das UG wird sich nicht gleichmäßig entwickeln. Es wird entsprechend einer Knoten-Achsen-Struktur Entwicklungsschwerpunkte geben. Die Wirtschaft und die sozialen Beziehungen als Wachstumspole werden besonders in den Knoten gefördert. Die Achsen erstrecken sich entlang der infrastrukturellen Erschließung über den Rand des Gebietes hinaus und sorgen für eine Anbindung an das Umland. Das UG besitzt sehr günstige ökologische Potentiale, die bei der weiteren Entwicklung unbedingt berücksichtigt werden sollten. Als wenig günstig stellt sich das Potential der Wirtschaft heraus. Das bedeutet, dass besonders Anstrengungen zur Verbesserung der wirtschaftlichen Basis in diesem Gebiet unternommen werden müssen. Schlechte ökonomische Bedingungen ziehen rasch verschlechternde soziale Verhältnisse nach sich. Das UG befindet sich in einer Region, die von Entleerungstendenzen gekennzeichnet ist. Aus diesem Grund ist es wichtig, eine stabile und vielfältige Wirtschaft zu schaffen. Mit dem Totalausfall der ehemaligen wirtschaftlichen Basis, dem Braunkohlenabbau, müssen hier neue Wege gegangen werden, die zudem das ökologische Potential des UG unterstreichen. So genannte „Leuchttürme“ sollten das Gebiet wirtschaftlich wieder attraktiv machen und der Region eine neue Lebenschance geben. Die Autorin stellt Möglichkeiten der touristischen Nutzung vor und plädiert für die Nutzung alternativer Energien und nachwachsender Rohstoffe. Im UG muss Mut zu neuen Wirtschaftsstrukturen bewiesen werden. Je vielfältiger die neuen Möglichkeiten genutzt werden, desto stabiler wird die wirtschaftliche Basis. Je solider sich die ökonomische Grundlage festigt, desto günstiger wirkt sich das auf die sozialen Bedingungen aus. Die ökologische Gunst sollte von Anfang an bei der Gestaltung der Wirtschaft und der Entwicklung neuer Infrastruktur berücksichtigt werden. Dies wurde nicht zuletzt auch durch die Nachfrage bestätigt. Mögliche Ausgänge der Entwicklung werden in Szenarien beschrieben, in denen absichtlich die gegebenen Bedingungen in einer überspitzen Form weitergedacht werden, um das Wesentliche der möglichen Entwicklung darzustellen. Das Besondere der BFL sollte nicht nur als geschichtliche Erinnerung, sondern als raumprägendes Element erkennbar bleiben.
Nowadays industrial aerodynamic compressor design is based on mature computer programs developed during several decades. State of the art is to split the complex design process into subsequent design subtasks which are solved by different experts via time-consuming parameter studies. Isolated design of subproblems based on human intuition, however, will result in sub-optimal solutions only. Due to the increasing demand on higher aero engine performance and design cycle time reduction the aspects of process integration and automation as well as numerical optimization become more and more important in today’s aerodynamic compressor design. The intention of this work is to show how process integration and optimization can be used efficiently to support engineering design work in optimal solution finding. Since the aerodynamic compressor design is characterized by many design parameters, multiple constraints and contradicting objectives, multi-objective optimization is used to find Pareto-optimal solutions from which the design engineer can choose trade-offs for his particular design problem. The improvements in terms of process acceleration and design optimization are demonstrated for three selected, but typical industrial engineering design tasks required in three different design phases of the aerodynamic compressor design process, namely preliminary design, throughflow off-design, and blading procedure.
Die kumulative Habilitationsschrift setzt sich aus acht Publikationen und zwei eingereichten Artikeln zusammen, die umweltökonomische und energiewirtschaftliche Forschungsthemen behandeln. Der gemeinsame thematische Hintergrund der Einzelbeiträge besteht in der Analyse von Regulierungsmodellen. Auf der theoretischen Ebene liegt der Schwerpunkt der Habilitationsschrift in der umwelt- und wettbewerbsökonomischen Effizienzanalyse von Regulierungsmodellen auf Boden- und Strommärkten. Auf der Anwendungsebene behandeln die Einzelbeiträge sowohl empirisch-analytische Verfahren als auch methodische Ansätze. Die Habilitationsschrift ist in drei Teilbereiche gegliedert. Teilbereich I beinhaltet eine Analyse von umweltökonomischen Regulierungsmodellen der Flächennutzung. In Teilbereich II wird die Problematik einer effizienten Regulierung auf unvollkommenen Energiemärkten weitergeführt. Im III. Teilbereich wird die Integration von umweltökonomischen Bewertungsverfahren in Regulierungsmodelle auf Energiemärkten untersucht.
Moderne Konstruktionen im Maschinen- und Fahrzeugbau werden oft aus Umwelt- und Kostengründen als Leichtbaukonstruktionen ausgeführt. Dabei spielen metallische Werkstoffe auf Grund ihres hohen Recyclingpotential und ihrer hervorragenden Verarbeitbarkeit trotz ihrer zum Teil recht hohen Dichte nach wie vor eine bedeutende Rolle. Neue Fertigungs- und Fügeverfahren ermögliche neuartige konstruktive Lösungen. Dabei kann zum Teil auf neue, metallische Halbzeuge zurückgegriffen werden. Die aktuelle Entwicklung der zur Fertigung von Blechen verwendeten Stähle, Aluminium- und Magnesiumlegierungen sowie ihre spezifischen Fertigungseigenschaften werden einleitend beschrieben. Es schließt sich eine Klassifizierung von Halbzeugen und Beschreibung der Fertigung der Halbzeuge an, die auf den Leichtbau ausgerichtet ist. Dabei werden Probleme, Grenzen und typische Fehlermöglichkeiten bei der Herstellung der Halbzeuge beleuchtet. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung und Untersuchung neuer Halbzeuge. Beispielhaft sind hier die leichten Stahlrohre als Leichtbauprofile, ihre Vorformung durch Gleitziehen und ihre Ausformung durch einen geringen Wirkmediendruck genannt. Es werden verschiedene Fertigungsmöglichkeiten diskutiert. Sie eignen sich für Tragwerke und Rahmenstrukturen und stellen eine Kombination aus Rohrprofil und Biegeträger dar. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit ist die Entwicklung des Verfahrens zur Herstellung von blechebenen Aluminium Stahl Tailored Blanks. Sie werden durch einen Kaltpressschweißvorgang bei gleichzeitiger Umformung durch Walzen hergestellt und weisen, anders als bei schmelzgeschweißten Tailored Blanks, keine interkristallinen Phasen auf. Damit eignen sie sich prinzipiell auch für Karosserieaußenteile. Den größten Umfang nehmen die strukturierten Feinbleche als neuartige Halbzeuge für den Konstruktionsprozeß ein. Ihr Materialverhalten wird ausführlich dargestellt und unter Nutzung von FEM- Simulationen erläutert. Die dazu entwickelten angepassten Prüfverfahren werden vorgestellt. Sie unterscheiden sich erheblich von den Prüfverfahren für glatte Bleche, die nur das Materialverhalten, nicht aber die Halbzeugeigenschaften wiedergeben. Die durchgeführte Zug-, Biege- und Torsionversuche zeigten eine starke Struktur- und Materialabhängigkeit. Die Ergebnisse der Untersuchungen zur mechanischen und wirkmedienbasierten Umformung werden vorgestellt und auf ihre Praxistauglichkeit überprüft. Dabei werden Kennwerte für Werkzeuge und Strukturen für die Konstruktion bereitgestellt. Die für die Gestaltung von Bauteilen oft so wichtigen Fügeverfahren des Klebens, Punktschweißens und Schraubens werden an strukturierten Feinblechen sowohl untereinander als auch mit glatten Feinblechen untersucht und dargestellt. Zusammenfassend werden die Vor- und Nachteile der neuen Halbzeugarten sowie weiterer Forschungsbedarf beschrieben. Für jedes Halbzeug sind Konstruktions- und Gestaltungshinweise erarbeitet worden.
The goal of this work is to investigate pattern formation processes on the solid-liquid interface during the crystal growth of GeSi. GeSi crystals with cellular structure have great potential for applications in gamma-ray and neutron optics. The interface patterns induce small quasi-periodic distortions of the microstructure called mosaicity. Existence and properties of this mosaicity are important for the application of the crystals. The properties depend on many factors; this dependence, is currently not known even not qualitatively. A better understanding of the physics near the crystal surface is therefore required, in order to optimise the growth process. There are three main physical processes in this system: phasetransition, diffusion and melt flow. Every process is described by its own set of equations. Finite difference methods and lattice kinetic methods are taken for solving these governing equations. We have developed a modification of the kinetic methods for the advectiondiffusion and extended this method for simulations of non-linear reaction diffusion equations. The phase-field method was chosen as a tool for describing the phase-transition. There are numerous works applied for different metallic alloys. An attempt to apply the method directly to simulation GeSi crystal growth showed that this method is unstable. This instability has not been observed in previous works due to the much smaller scale of simulations. We introduced a modified phase-field scheme, which enables to simulate pattern formation with the scale observed in experiment. A flow in the melt was taken in to account in the numerical model. The developed numerical model allows us to investigate pattern formation in GeSi crystals. Modelling shows that the flow near the crystal surface has impact on the patterns. The obtained patterns reproduce qualitatively and in some cases quantitatively the experimental results.
Beim Transport von Flüssigkeiten durch Rohrleitungssysteme werden sowohl die Flüssigkeitssäule als auch echt gelöste, kolloidale oder suspendierte Inhaltsstoffe bewegt. Strömungsvorgänge im wandnahen Bereich sind durch starke Geschwindigkeitsgradienten charakterisiert. Hier kommt es zu Wechselwirkungen zwischen dem Wandmaterial, der Flüssigkeit und den in der Flüssigkeit transportierten Inhaltsstoffen. Entsprechend differenzierter Foulingmechanismen entwickeln sich Rohrwandbeläge, welche selbstorganisierende Strukturen aufbauen können. Die Wechselwirkung zwischen wandnahen Strukturen, der bewegten Flüssigkeit, Adhäsionsvorgängen von Inhaltsstoffen bzw. Strukturveränderungen der Wandoberfläche und der Erhöhung des Strömungswiderstandes wurde bislang nur in Ansätzen analysiert. Diese Vorgänge können zu extremen Leistungsminimierungen der Rohrleitungssysteme bei sehr geringen Ablagerungshöhen führen. Sie können selbstorganisierende Rauheitsstrukturen generieren, welche sich als riffelartige Formationen eines dünnen Films auf der Rohrwand ausbilden. Riffelartige Ablagerungsstrukturen wurden in verschiedenen Druckrohrleitungen beobachtet. WIEDERHOLD (1949), SEIFERT und KRÜGER (1950) untersuchten in diesem Zusammenhang eine Druckrohrleitung (Fernwasserleitung der Eckertalsperre), die nach kurzer Betriebsdauer eine extreme Reduktion der Durchflussleistung zeigte. In einer Betriebszeit von 3 Jahren verringerte sich die Leistungsfähigkeit der Druckrohrleitung DN 500 auf 57,1% der ursprünglichen Leistung. Die Vermessung des Wandbelages ergab eine durchschnittliche Riffelhöhe von 0,7 mm und einen mittleren Riffelabstand von 5 mm. Unter Annahme der Gültigkeit der Sandrauheitstheorie nach NIKURADSE kann eine äquivalente Sandrauheit von 14,6 mm bei einer tatsächlich gemessenen Riffelhöhe von 0,7 mm bestimmt werden. Gegenstand der vorliegenden Untersuchungen ist es, die bislang durch Berechnungsansätze unberücksichtigten Formen der selbstorganisierenden Rauheiten in Druckrohrleitungen, auch bekannt als Rauheitsanomalie, zu beschreiben. Es wird eine Theorie entwickelt, die bei auftretenden selbstorganisierenden Rauheitsstrukturen die Berechnung der festzustellenden Verlusthöhen in Druckrohrleitungen zur Sicherung der dimensionierten Leistungsfähigkeit ermöglicht. Auf Basis des vorhandenen Datenmaterials wurde der durch SEIFERT und KRÜGER postulierte Ansatz, von Resonanzerscheinungen zwischen Schwingungen der riffelartigen Wandbeläge und den turbulenten Schwankungsgeschwindigkeiten, weiterentwickelt.. Diese These wurde auf Basis der durch BÜNGER prognostizierten Frequenzen für Strömungsvorgänge verifiziert. Es wird ein analytisches / empirisches Modell zur Bestimmung von Widerstandsbeiwerten bei selbstorganisierender Rauheit in Druckrohrleitungen vorgeschlagen. Das Modell wurde auf der Grundlage vorhandener Messreihen validiert.
More and more modern group oriented collaborative applications use the peer-to-peer (P2P) paradigm to be independent of expensive infrastructures as they are, for instance, provided for audio and video conferences by H.323 systems. Decentralized P2P systems better support spontaneity and mobility to set up meetings at varying locations or in ad hoc environments. This is especially advantageous for business communication over the Internet but also for other collaborative applications such as audio/video conferences. Decentralized collaborative P2P solutions require appropriate mechanisms to protect group privacy and data integrity. The broadly available security infrastructures, like virtual private networks (VPN) in the link, network, and transport layer, do not well fulfill the requirements regarding security, efficiency, and flexibility raised by a conferencing system. A dedicated security architecture in the application layer is, therefore, highly desired for protecting a P2P video conference. A centralized client/server based video conference system can be well shielded in a standard manner, whilst there exist no off-the-shelf approaches to specifying how to secure a P2P video conference up to now. This Ph.D. thesis addresses this urgent issue by presenting an effective and flexible security architecture and showing how it can be embedded into a P2P video conferencing system using the BRAVIS system as example. The cornerstone of the security architecture is the decentralized group key management. For this purpose, a new distributed key exchange protocol has been proposed. It is especially well suited for applications in real-time P2P settings for its higher efficiency than existing ones concerning the group key renewal delay. Furthermore, a novel video encryption algorithm has been developed to meet the strict real-time constraints required in a video conference. Its outstanding features include a good balance between security and efficiency, no impairment on video compression efficiency, and readily integration into the existing multimedia systems. These make it more practicable to encrypt video data than existing approaches.
Ein wesentlicher Aspekt der Dynamik elektrischer Aktivitaet in neuronalen Gewebe betrifft die Ausbreitung von Aktivitaet in Form von Wellen. In dieser Arbeit untersuchen wir die Existenz und Eigenschaften laufender Wellenloesungen einer nichtlinearen Neuronalen-Feld-Gleichung. Das Modell beruecksichtigt die nichtlokalen synaptischen Verbindungen und die Zeitverzoegerung bei der Kommunikation zwischen den Nervenzellen, die abstandsabhaengig ist. Die Modellgleichung hat daher die mathematische Form einer nichtlinearer, retardierter Integralgleichung. In der Arbeit wird zuerst gezeigt, wie man die Modellgleichung durch ein System von partiellen Differentialgleichungen approximieren kann, das leichter numerisch untersucht werden kann. Anschliessend werden laufende Wellenloesungen des Modells numerisch und analytisch untersucht.
Aggressive scaling of the complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) transistors resulted in the silicon dioxide (SiO2) gate dielectrics being as thin as 1.2 nm in the state-of-the-art high performance transistors. In consequence, the leakage current due to direct tunneling of electrons through the gate oxide increased significantly resulting in an unacceptably high level of power dissipation. For this reason, it is very desirable to replace the SiO2 gate dielectric with an insulator of a higher dielectric constant (high-k). The higher dielectric constant allows for the use of physically thicker dielectric layers with high capacitance densities but strongly reduced tunneling currents. This work focuses on the preparation and characterization of Praseodymium silicate high-k dielectric layers on Si(001) and evaluates the potential of this material to replace SiO2 as a gate dielectric in the state-of-the-art and future CMOS technology generations.
Die vereinfachte Erfolgsformel des Managementansatzes Total Quality Management (TQM), oft auch Business Excellence genannt, lautet: Motivierte, zufriedene Mitarbeiter führen zu zufriedenen Kunden und damit zu hohen Gewinnen. Diese Erfolgsformel ist jedoch aufgrund hoher Komplexität der Wirkungen von TQM-Maßnahmen nicht für jedes Unternehmen gleichermaßen zutreffend. Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Methode zur prognostischen Analyse unternehmensspezifischer Wirkungen von TQM-Maßnahmen. Diese Methode wurde auf Grundlage von Selbstbewertungen einiger Unternehmen im Rahmen von Qualitätspreisen in Deutschland entwickelt. Mit einer Sensitivitätsanalyse nach Vester wurde ein Wirkungsmodell für TQM-Maßnahmen erstellt und simuliert. Ein Moderationskonzept wurde entwickelt, um Simulation und Unternehmenskontext des jeweiligen Unternehmens miteinander zu verknüpfen. Ergebnis der Entwicklung ist eine dynamische Simulation, die es ermöglicht, die Komplexität von TQM und TQM-Maßnahmen in einem Unternehmen untersuchen zu können. Beabsichtigte und unbeabsichtigte Wirkungen von TQM-Maßnahmen auf verschiedene unternehmensinterne und -externe Bereiche können mit Hilfe der Methode vor der eigentlichen Umsetzung einer Maßnahme erkannt und die Maßnahmen entsprechend ihrer Zielsetzung angepasst werden.
Die Pelletierungsflockung stellt ein spezielles Verfahren der Schlammkonditionierung dar. Sie ist eine Verfahrenskombination von Aggregatbildung mit gezielter Struktur und Wasserabgabe in der Aggregatbildungsphase. In dieser experimentellen Arbeit wurde der ein- und mehrschichtige Aufbau von Einzelaggregaten simuliert und hinsichtlich Wachstum und Struktur untersucht. Des weiteren wurde die Pelletierungsflockung in einem kontinuierlichen Drehrohrreaktor umgesetzt und hinsichtlich Prozeßführung und Betriebsparameter untersucht. Als anwendungsrelevante Eigenschaft wurde das Entwässerungsverhalten von Pelletflocken dargestellt. Die erhaltenen Pelletflocken zeichnen sich durch eine konstante Wachstumsgeschwindigkeit, eine Sphärizität von 0,95 bis 0,98 und eine Dichte im Bereich von 1100 bis 1250 kg/m³ aus. Sie lassen sich gezielt durch eine Hintereinanderschaltung von Schwerkraft- und Druckentwässerung behandeln, wobei im ersten Schritt ein Feststoffgehalt von ca. 30% und im zweiten Schritt ein Feststoffgehakt von ca. 50% erreicht wird.
Die in der Versorgungslogistik internationaler Automobilhersteller in China immanenten Risiken werden bislang bei versorgungslogistischen Entscheidungen nicht systematisch berücksichtigt. Um die Berücksichtigung dieser Risiken zu ermöglichen, wird ein empirisch entwickeltes Risikobewertungskonzept vorgestellt, welches an die verschiedenen Entscheidungssituationen anpassbar ist. Dieses besteht aus einem Risikobewertungsprozess und einer vorgelagerten Situationsanalyse, mit der geeignete Verfahren zur Konfiguration des Risikobewertungsprozesses identifiziert werden können. Der Risikobewertungsprozess, der alle Risiken mit einem Geldwert belegt, besteht aus fünf Schritten: 1) es werden Verteilungen der Risikofaktoren bestimmt; 2) deren Wirkung auf die Abweichung der sieben Zielgrößen der Versorgungslogistik werden ermittelt: 3) die Wirkung dieser Zielgrößenabweichung für das Unternehmen werden in Geldeinheiten ermittelt; 4) die Wirkung der Einzelrisiken werden aggregiert; 5) das Risikobewertungsergebnis wird visualisiert. Die so ermittelten Risiken werden nach der jeweiligen Abweichung von einem der sieben eingeführten versorgungslogistischen Zielgrößen benannt. Die diesem Risikobewertungsprozess vorgeschaltete Situationsanalyse unterscheidet alle versorgungslogistischen Entscheidungen in vier Basistypen, je nach Gewichtigkeit der Entscheidung für das Unternehmen und der prozess- und informationsbezogenen Qualität des Entscheidungsprozesses. Für jeden dieser vier Basistypen sind empirisch aufgenommene Anforderungen an die Risikobewertung hinterlegt, die zur Konfiguration des Risikobewertungsprozesses mit den optimal geeigneten Risikobewertungsverfahren verwendet werden. Eine Evaluation des Konzeptes zur Situationsanalyse und Konfiguration des Risikobewertungsprozesses, erfolgt anhand einer empirischen Fallstudie.
30 sampling sites at 5 mining areas and reference sites in Lower Lusatia were studied for succession of Collembola. The study took place from 2001 to 2004. Two chronosequences were chosen, one for afforestation sites and one for sites with free succession. Additional data about some soil parameters (pH, organic matter content, water content, water capacity, conductivity, phosphate, ammonium and nitrate) are also given. Most soil parameters increase with age and/or vegetation development. Only pH decreases after melioration whereas no correlations were found for phosphate. At all study sites, 13.733 specimens, distributed across 84 species were identified with Mesaphorura macrochaeta and Parisotoma notabilis as most abundant species. Succession was studied on different levels. On the level of species and ecological groups, succession is from meadow species to forest species, but on the level of specimens and ecological groups, succession is from meadow species over eurotopic species to forest species. A model for species succession is offered on the level of specimens, presented separately for the epigaeic and the endogaeic community. Both successional developments could be divided into five parts: For the epigaeic community, the 1st stage is defined as sites without vegetation. Species found here are Pseudoanurophorus alticolus, Schoetella ununguiculata, Bourletiella pruinosa and Brachystomella parvula. At the 2nd stage, already some sparse vegetation can be found. Some sites are also covered densely by moss. Here, Cryptopygus thermophilus, Isotoma anglicana and Lepidocyrtus cyaneus are found fort he first time. The 3rd stage is defined as sites with dense vegetation, generally Calamagrostis epigejos dominated sites. Oldest sites have already some shrubs made of young pines or are clearings in young woodland. Several species are found here for the first time in notable dominances: Entomobrya lanuginosa, Entomobrya multifasciata, Lepidocyrtus lignorum, Isotoma viridis, Lepidocyrtus lanuginosus, Sminthurinus aureus, Sphaeridia pumilis and Tomocerus flavescens. The fourth stage is made up by afforestations up to 43 years on reclamation sites. 5 more species are found here: Entomobrya nivalis, Neanura muscorum, Orchesella flavescens, Paratullbergia macdougalli and Tomocerus vulgaris. The 5th stage would be the climax stage, an old oak forest. It is probably not comparable to a true primeval forest, but the type of forest typical for today’s mining sites. Only 2 species were found here: Micraphorura absoloni and Entomobrya corticalis. For the endogaeic community, data is even more based on statistical evidence. Succession of the endogaeic community is more dependent on soil parameters and succession of microflora. Generally, succession is from Mesaphorura atlantica on acidic sites and Proisotoma minuta on sites with higher pH to a Mesaphorura macrochaeta community, followed by a Parisotoma notabilis dominated community. Older afforested sites are dominated by Isotomiella minor and old oak forest on undisturbed sites by Folsomia penicula. Duration of the single successional stages depends on parameters like pH, moisture, vegetational structure and availability of certain fungi as basic food resource.
In einigen Einsatzbereichen digitaler Systeme sind die Anforderungen an die Verarbeitungsgeschwindigkeit bei gleichzeitig niedrigem Platz- und Stromverbrauch so hoch, dass sie nur durch die Verwendung spezialisierter Hardware erfüllt werden können. Zugleich sind bereits vor Beginn des Entwurfs solcher Systeme die von ihnen besonders effizient abzuarbeitenden zeitkritischen Algorithmen fest vorgegeben. Eine Hardwarelösung für jeden Algorithmus bietet daher im Allgemeinen die höchste Ausführungsgeschwindigkeit, ist aber unflexibel und sehr zeitintensiv in der Realisierung. Das steht im Widerspruch zu den geforderten kurzen Entwicklungszeiten. Zudem sind bei einer Hardwarelösung kleinere Modifikationen an den Algorithmen in einer späteren Entwurfsphase des Systems kaum noch möglich. Anwendungsspezifische Prozessoren (ASPs) bieten in dieser Hinsicht einen guten Kompromiss zwischen Flexibilität und Ausführungsgeschwindigkeit, da sie durch eine Anpassung an die zeitkritischen Algorithmen diese sehr effizient abarbeiten können und gleichzeitig in der Lage sind, leicht modifizierte Varianten und andere zeitunkritische Teile der Anwendung abzuarbeiten. In dieser Arbeit wird ein methodisches Vorgehen (DESCOMP - Design By Compilation) und die dafür benötigten Techniken vorgestellt, so dass für ein fest vorgegebenes Spektrum an Algorithmen und zugehörigen Zeitschranken die Anpassung der Parameter eines konfigurierbaren ASPs vollständig automatisiert durchgeführt werden kann und der angepasste Prozessor die Algorithmen innerhalb der Zeitschranken abarbeiten kann. Dabei wird der Platz- und Stromverbrauch des Prozessors minimiert. Schwerpunkt bildet die Anpassung an datenflussdominierte Algorithmen. Daher wird während der Design-Space-Exploration (DSE) insbesondere die verfügbare Parallelität auf Instruktionsebene optimiert. Als Basisarchitektur dient ein heterogener geclusterter VLIW-Prozessor. Dessen anzupassende Parameter umfassen die Clusteranzahl, die Art und Anzahl der funktionalen Einheiten (FUs) in jedem Cluster sowie die Kapazität des Verbindungsnetzwerkes zwischen den Clustern. Bereits bekannte Verfahren zur DSE weisen eine hohe Komplexität bei der Anpassung dieser Parameter auf, da die gegebene Anwendung mit einem Compiler für eine Architektur mit festen Parametern übersetzt wird. Die Parameter der Architektur sowie der Compiler werden bei diesen Ansätzen in einem iterativen Prozess modifiziert, weswegen eine große Anzahl von Konfigurationen zu untersuchen ist. Bei DESCOMP dagegen, werden die Algorithmen wie mit einem Compiler übersetzt, jedoch ohne dass die genauen Parameter der Zielarchitektur bekannt sind. Aus dem so erzeugten Zielcode, der hinsichtlich des Platz- und Stromverbrauchs der für seine Abarbeitung erforderlichen Hardware optimiert wurde, werden dann die Parameter des ASPs abgeleitet. Grundlage von DESCOMP bildet die Einteilung der DSE in eine lokale und globale Optimierungsphase. Für die lokale Optimierungsphase wurden zeitbeschränkte heuristische Planungstechniken aus der High-Level-Synthese modifiziert, um optimierte geclusterte Ablaufpläne unterschiedlicher Länge für dieselben Basisblöcke zu erzeugen. Dabei wird die Kombination verschiedener Operatoren in derselben FU bereits berücksichtigt. Das trägt neben der Clusterung zur Reduzierung der erforderlichen Parallelität in den Clustern bei. Ein neu entwickelter Clusterungsalgorithmus, der mit der Planung gekoppelt ist, erlaubt es, in einem iterativen Vorgehen die gegenseitigen Wechselwirkungen von Clusterung und Ablaufplanung zu berücksichtigen sowie vollständig automatisch eine geeignete Clusteranzahl zu bestimmen. Aus den verschiedenen geclusterten Ablaufplänen, die zu einem Basisblock erzeugt wurden, wird in der globalen Optimierungsphase jeweils ein Ablaufplan für jeden Basisblock ausgewählt, so dass die ausgewählten Ablaufpläne ähnliche Anforderungen an den Prozessor stellen und dieser in der Lage ist, die zuvor festgelegten Zeitschranken bei der Abarbeitung einzuhalten. Für die Auswahl werden Informationen aus der lokalen Optimierungsphase genutzt. Es wird berücksichtigt, dass mit steigender Parallelität in den Clustern die maximal mögliche Taktfrequenz des Prozessors sinkt. Mit den vorgestellten Verfahren zur lokalen Optimierung wurden Architekturen für verschiedene Benchmarkprogramme erzeugt und mit den Ergebnissen aus der Dissertation von Victor Lapinskii hinsichtlich der erforderlichen Parallelität verglichen. Es zeigte sich, dass bei gleicher Abarbeitungsgeschwindigkeit mit dem DESCOMP-Ansatz im Durchschnitt ca. 20 Prozent weniger Parallelität in den Architekturen erforderlich ist, was zu einer deutlichen Verringerung des Platz- bzw. Stromverbrauchs führt und gleichzeitig eine höhere Taktfrequenz zulässt. Die Anwendbarkeit der globalen Optimierungsstrategie wurde anhand der Kombination kleinerer Signalverarbeitungsalgorithmen demonstriert.
Auf Basis von 174 Profilaufschlüssen und unter Einbeziehung von vielen tausend Datensätzen aus weiteren Projekten des Freistaates Thüringen werden Hintergrundgehalte für Schwermetalle und Arsen in Thüringer Böden und Substraten erarbeitet und entsprechende Hintergrundwerte für Oberböden abgeleitet. Die Hintergrundgehalte wurden unter geologisch - lithologischen Gesichtspunkten systematisiert, da sich im Verlauf der Arbeiten herausstellte, dass diese in ihrem Einfluss auf den Schwermetallgehalt gegenüber weiteren den Schwermetallgehalt von Böden prägenden Faktoren wie bodenphysikalische / bodenchemische Eigenschaften (Ton, pH, organische Substanz) oder Siedlungsdichte dominieren. Die Arbeit zeigt für den Freistaat Thüringen, dass sich die Schwermetallgehalte des geologischen Materials und der daraus gebildeten Böden gut in das für viele andere Bundesländer gewonnene Bild einordnen. Gleichzeitig gibt sie einen Überblick über die vor allem geogen bedingte aber deutlich anthropogen überprägte Vielfalt der Schwermetallausstattung Thüringer Böden und daraus ableitbarer tolerierbarer Zusatzbelastungen. Von 10 flächenmäßig bedeutungsvollen Substratgruppen Thüringens sind die Oberböden aus Löß und aus Sandsteinen des Buntsandstein generell gering mit Schwermetallen belastet. Alle anderen sind demgegenüber erhöht, unterschreiten aber in der Regel mit dem 90er Perzentil die Vorsorgewerte der BBodSchV wobei diese elementspezifisch in unterschiedlichem Maße ausgeschöpft werden. Es muss bei der Beurteilung von Bodenuntersuchungsergebnissen jedoch immer beachtet werden, dass kleinräumig in Thüringen lithostratigraphische Einheiten mit sehr hohen Schwermetallkonzentrationen ausstreichen können.
Groundwater has been identified as the best source for rural water supply in most rural communities in the Northern region of Ghana because it eliminates the problems of water borne diseases which have affected communities in the region over the years. The guinea worm disease is presently not totally eradicated in the area and there are signals that its occurrence will be increasing in the near future if adequate measures are not implemented to curtail the problem. Adequate groundwater exploration and management appears to be the key to ensure that potable and safe water is available for the entire population of the region and that its availability on a sustainable basis is guaranteed. Groundwater facilities being provided in the area include; engineered hand dug wells, boreholes fitted with hand pumps and mechanised small towns’ piped schemes. Groundwater exploration programs implemented have however resulted in low success rates of borehole drilling because of the lack of a systematic and methodological approach. The available conventional geophysical techniques; one dimensional (1-D) electrical resistivity profiling and sounding as well as the electromagnetic (EM) methods have not been able to efficiently select suitable sites for successful borehole drilling because of their inability to successfully demarcate areas which are likely aquifer potential zones for successful groundwater abstraction. Current borehole drilling success rates especially in the Voltain rock formation are very low. The complex geological setting of groundwater systems in the area gives cause for the adoption and application of a systematic methodological approach in groundwater exploration utilising effective geophysical techniques. Available geophysical techniques which have been considered in this research work include; two dimensional (2-D) multi-electrode electrical resistivity survey, electro kinetic survey (EKS) and the radon survey.
Mit der Altholz-Verordnung wurden bundesweit einheitliche Anforderungen an die Entsorgung von Altholz und verbindliche ökologische Standards vorgegeben. Altholz soll in Abhängigkeit von der Belastung mit Schadstoffen in eine von vier Kategorien eingeteilt werden, von A I (naturbelassenes oder nur mechanisch bearbeitetes Altholz) bis zu A IV (mit Holzschutzmitteln behandeltes Altholz). Diese Altholzkategorien werden bestimmten zulässigen Verwertungsverfahren zugeordnet. Die Handhabung von Altholzabfällen ist jedoch nicht nur Gegenstand des Gesetzes zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und Sicherung der umweltverträglichen Beseitigung von Abfällen (KrW-/AbfG), sondern auch des Gesetzes zum Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch Luftverunreinigungen, Geräusche, Erschütterungen und ähnliche Vorgänge (BImSchG). Dies gilt sowohl für die stoffliche Verwertung als auch für die energetische Verwertung von Altholzabfällen. Solche Anlagen unterliegen den Vorschriften nach Abschnitt Nr. 8 des Anhangs der Vierten Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes – Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlagen – (4. BImSchV). Im Fall der energetische Verwertung von Altholzabfällen gilt dies in Verbindung mit Bestimmungen der Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft), der Dreizehnten Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes – Verordnung über Großfeuerungsanlagen – (13. BImSchV) oder der Siebzehnten Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes – Verordnung über Verbrennungsanlagen für Abfälle und ähnliche Stoffe – (17. BImSchV). Folge davon ist: Bestimmungen der Altholz-Verordnung unterscheiden sich vom Bundes-Immissionsschutzgesetz z. B. im Hinblick auf Schadstoffgrenzen. In Feuerungsanlagen, die nicht für alle Altholzkategorien zugelassen sind, kann eine energetische Verwertung von Altholzabfällen nach den Bestimmungen der AltholzV erfolgen, soweit der Anteil höherer Altholzkategorien 2 % nicht übersteigt. Emissionen z. B. an Halogenwasserstoffen (HCl, HF) der energetischen Verwertung von Altholzabfällen mit typischerweise höheren Belastungen, werden durch die Art der Feuerung nur bedingt beeinflusst. Sie ist überwiegend brennstoffbedingt. Emissionen der erheblich z. B. mit chlor- und flourhaltigen Stoffen belasteten Altholzabfälle können in der Regel nur durch technische Minderungsmaßnahmen herabgesetzt werden. Vernachlässigt wird jedoch, dass genehmigungsbedürftige Anlagen zum Zweck der energetischen Verwertung von Altholzabfällen stets nur für Regelbrennstoffe zugelassen sind. Sie sind somit nicht für Altholzabfälle höherer Kategorien zugelassen, auch nicht bis zu 2 %. Denn diese Feuerungsanlagen verfügen dann nicht über geeignete technische Minderungsmaßnahmen. Die Verbrennung von Alternativbrennstoffen oder höherer Altholzkategorien, die nicht als Regelbrennstoffe zugelassen sind, ist nicht von der Genehmigung erfasst. Dieser immissionsschutzrechtliche Grundgedanke dient dem Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen und erheblicher Nachteile oder erheblicher Belästigungen der Allgemeinheit oder Nachbarschaft. Im Vergleich mit der Altholz-Verordnung besteht damit aus immissionsschutzrechtlicher Sicht eine deutliche Missbrauchsanfälligkeit. Die Missbrauchsanfälligkeit kann zu strafrechtlichen und zivilrechtlichen Konsequenzen führen. Die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit besteht im Aufzeigen der Missbrauchsanfälligkeit zum einen. Zum anderen ist die Zielsetzung mit Maßnahmen ihrer Vermeidung verbunden. Dies erfolgt anhand von grundlegenden juristischen und technischen Sachverhalten.
Four column reactors working as a Submerged Fixed Bed Reactor were studied under laboratory conditions in order to stimulate conditions affecting the bioremediation of diesel and gasoline. The objective was to adapt the processes of bioremediation of diesel and gasoline in a Fixed Bed column reactor to the specific conditions of groundwater contamination that are present in Mexico (Refinery of Salamanca) in order to obtain drinking water. The method consists of the constant monitoring of diesel biodegradation inside a reactor filled with an organic material working in parallel with recirculation. After degrading organic pollutants, concentration should either be undetectable or, if detectable, below the limits established as safe or acceptable by international law appropriated to Mexico. The results show that the concentrations required by the German Law of drinking water were met with 0.1 mg/L for total hydrocarbons and 0.001 mg/L for Benzene.