Modellierung und automatische Validierung von Anschauungsmodellen für die buildingSMART „BIM-Klassen der Verkehrswege“ mit card_1

Die Bachelorarbeit untersucht die praktische Umsetzung des buildingSMART-Klassenkatalogs „BIM-Klassen der Verkehrswege“ in der Software card_1 und dessen Exportmöglichkeiten im IFC-Format. Es wird gezeigt, wie ein fiktives Anschauungsmodell einer Kreuzungsszene erstellt und mithilfe des Klassenkatalogs klassifiziert wird. Zusätzlich wurde eine Kommandozeilenanwendung entwickelt, die die mit card_1 erstellten IFC-Dateien validiert, um die korrekte Zuordnung der Klassifikationen zu überprüfen. Der Modellierungsprozess wurde in einem Modellierungshandbuch dokumentiert, das die verwendeten Methoden und Werkzeuge detailliert beschreibt. Die Ergebnisse zeigen, dass card_1 IFC-Exporte nach IFC 4 und IFC 4x1 unterstützt, jedoch nicht alle Objekte mit Geometrie versehen sind. Trotz der fehlenden Geometrie werden diese Objekte semantisch im IFC-Schema abgebildet.:1. Einleitung 2. Stand der Forschung und Technik 2.1. BIM 2.1.1. Ansätze 2.1.2. BIM im Infrastrukturbau 2.2. Klassenkatalog „BIM-Klassen der Verkehrswege 2.0“ 2.2.1. Anforderungen 2.2.2. Vorgehensweise der Ausarbeitung 2.2.3. Inhalt und Struktur 2.3. IFC 2.3.1. Aufbau und Struktur 2.3.2. Versionen 2.3.3. Attributierungs- und Klassifizierungsmöglichkeiten 2.4. Modellierungssoftware card_1 2.4.1. Programmphilosophie 2.4.2. Neuer Straßenentwurf (NSE) und Fachobjektstruktur 3. Methodik 3.1. Modellierungshandbuch 3.2. Modellierung mit card_1 3.2.1. Wissensbeschaffung 3.2.2. Auswahl der Klassen 3.2.3. Datenbeschaffung 3.2.4. Modellierungsvorlage 3.2.5. Modellierung 3.2.6. Attributierung 3.2.7. Verwendete Klassen 3.2.8. IFC Export 3.3. Programmierung 4. Praktische Umsetzung 4.1. Klassifizierung und Attributierung in card_1 4.2. IFC-Exportmöglichkeiten von card_1 5. Entwicklung der Kommandozeilenapplikation 5.1. Anforderungen 5.2. Programmierung und Implementierung 5.2.1. Modellstruktur des card_1 IFC Modells 5.2.2. Genutzte Bibliotheken 5.2.3. Programmablauf 6. Ergebnisse 6.1. Anschauungsmodell in card_1 6.2. Anschauungsmodell in IFC 6.3. Herausforderungen und Limitationen 6.4. Kommandozeilenapplikation 7. Zusammenfassung und Ausblick 7.1. card_1 7.2. card_1 Modell 7.3. Erweiterung der Kommandozeilenapplikation 7.4. Klassenkatalog 8. Fazit A. Anhang B. Verzeichnis der digitalen AnlagenThe bachelor thesis examines the practical implementation of the buildingSMART class catalog “BIM-Klassen der Verkehrswege” in the card_1 software and its export options to the IFC format. It is shown how a fictive model of an intersection scene is created and classified using the class catalog. In addition, a command line application was developed that validates the IFC files created with card_1 in order to check the correct assignment of the classifications. The modeling process was documented in a modeling guide that describes the methods and tools used in detail. The results show that card_1 supports IFC exports to IFC 4 and IFC 4x1, but not all objects are provided with geometry. Despite the lack of geometry, these objects are semantically mapped in the IFC schema.:1. Einleitung 2. Stand der Forschung und Technik 2.1. BIM 2.1.1. Ansätze 2.1.2. BIM im Infrastrukturbau 2.2. Klassenkatalog „BIM-Klassen der Verkehrswege 2.0“ 2.2.1. Anforderungen 2.2.2. Vorgehensweise der Ausarbeitung 2.2.3. Inhalt und Struktur 2.3. IFC 2.3.1. Aufbau und Struktur 2.3.2. Versionen 2.3.3. Attributierungs- und Klassifizierungsmöglichkeiten 2.4. Modellierungssoftware card_1 2.4.1. Programmphilosophie 2.4.2. Neuer Straßenentwurf (NSE) und Fachobjektstruktur 3. Methodik 3.1. Modellierungshandbuch 3.2. Modellierung mit card_1 3.2.1. Wissensbeschaffung 3.2.2. Auswahl der Klassen 3.2.3. Datenbeschaffung 3.2.4. Modellierungsvorlage 3.2.5. Modellierung 3.2.6. Attributierung 3.2.7. Verwendete Klassen 3.2.8. IFC Export 3.3. Programmierung 4. Praktische Umsetzung 4.1. Klassifizierung und Attributierung in card_1 4.2. IFC-Exportmöglichkeiten von card_1 5. Entwicklung der Kommandozeilenapplikation 5.1. Anforderungen 5.2. Programmierung und Implementierung 5.2.1. Modellstruktur des card_1 IFC Modells 5.2.2. Genutzte Bibliotheken 5.2.3. Programmablauf 6. Ergebnisse 6.1. Anschauungsmodell in card_1 6.2. Anschauungsmodell in IFC 6.3. Herausforderungen und Limitationen 6.4. Kommandozeilenapplikation 7. Zusammenfassung und Ausblick 7.1. card_1 7.2. card_1 Modell 7.3. Erweiterung der Kommandozeilenapplikation 7.4. Klassenkatalog 8. Fazit A. Anhang B. Verzeichnis der digitalen Anlage

Philosophische Probleme und soziale Auswirkungen der künstlichen Intelligenz

Die Begriffe der künstlichen Intelligenz und ihrer zentralen Komponente, der Wissensverarbeitung, werden aus der Sicht eines Informatikers der 1980er Jahre konzeptionell beschrieben. Nach dem Aufzeigen prinzipieller Möglichkeiten und Grenzen der Technologie erfolgt die Diskussion zu Fragestellungen im weltanschaulichen und gesellschaftlichen Kontext.:1. Einleitung 2. Was ist künstliche Intelligenz? 3. Wissensverarbeitung als Grundlage der künstlichen Intelligenz 4. Möglichkeiten und Grenzen der Wissensverarbeitung 5. Philosophische Probleme und soziale Auswirkungen der künstlichen Intelligenz 6. Schlussbemerkunge

Proceedings of the 26th Bilateral Student Workshop CTU Prague and HTW Dresden - User Interfaces & Visualization

This technical report publishes the proceedings of the 26th Bilateral Student Workshop CTU Prague and HTW Dresden - User Interfaces & Visualization -, which was held on the 1st and 2nd December 2023. The workshop offers a possibility for young scientists to present their current research work in the fields of computer graphics, human-computer-interaction, robotics and usability. The workshop is intended to be a platform to bring together researchers from both the Czech Technical University in Prague (CTU) and the University of Applied Sciences Dresden (HTW). The German Academic Exchange Service offers its financial support to allow student participants the bilateral exchange between Prague and Dresden.:1) Václav Pavlovec: Multi-Boundary Labeling, pp. 2–5 2) Philipp Ballin: Influence of Speed, Direction, and Intensity of Vibrotactile Animations onto Emotional Level, pp. 6–14 3) Niklas Maximilian Kothe, Leon Kolosov: Errors In Pictures, pp. 15–21 4) Jan Trávníček: Automatic Sports Equipment Rental Service, pp. 22–26 5) Jimmy Orawetz, Felix Mühlberg: Capturing and Reproducing Atmospheres, pp. 27–32 6) Vojtěch Leischner: Time Based Audio-movement Graph, pp. 33–37 7) Markéta Machová: Balancing Exercises for Seniors in VR with Interactive Elements, pp. 38–41 8) Radka Olyšarová: MediaPipe Based Leg Tracking Method for Sensorimotor Walking Exercise for Elderly in VR, pp. 42–46 9) Vojtěch Radakulan: Application of Diegetic and Non-Diegetic Navigation in Virtual Reality, pp. 47–51Dieser Tagungsband enthält die Beiträge des 26. Bilateralen Studentenworkshops der CTU Prag und der HTW Dresden zu User Interfaces & Visualization, der am 1. und 2. Dezember 2023 stattfand. Der Workshop bietet jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern die Möglichkeit, ihre aktuellen Forschungsarbeiten in den Bereichen Computergrafik, Mensch-Computer-Interaktion, Robotik und Usability zu präsentieren. Der Workshop soll eine Plattform sein, um Forschende der Tschechischen Technischen Universität Prag (CTU) und der Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (HTW) zusammenzubringen. Der Deutsche Akademische Austauschdienst stellt die finanzielle Unterstützung bereit, um den studentischen Teilnehmenden den bilateralen Austausch zwischen Prag und Dresden zu ermöglichen.:1) Václav Pavlovec: Multi-Boundary Labeling, pp. 2–5 2) Philipp Ballin: Influence of Speed, Direction, and Intensity of Vibrotactile Animations onto Emotional Level, pp. 6–14 3) Niklas Maximilian Kothe, Leon Kolosov: Errors In Pictures, pp. 15–21 4) Jan Trávníček: Automatic Sports Equipment Rental Service, pp. 22–26 5) Jimmy Orawetz, Felix Mühlberg: Capturing and Reproducing Atmospheres, pp. 27–32 6) Vojtěch Leischner: Time Based Audio-movement Graph, pp. 33–37 7) Markéta Machová: Balancing Exercises for Seniors in VR with Interactive Elements, pp. 38–41 8) Radka Olyšarová: MediaPipe Based Leg Tracking Method for Sensorimotor Walking Exercise for Elderly in VR, pp. 42–46 9) Vojtěch Radakulan: Application of Diegetic and Non-Diegetic Navigation in Virtual Reality, pp. 47–5

Momentum work and the energetic foundations of physics: II. The ideal gas law derived via processes

In Paper I of this series, the elastic collision was described via simultaneous processes, where the energy is conserved at any moment. In this paper, we critically review the kinetic theory of gases, which was developed based on Newtonian mechanics, and show that it violates the principle of the conservation of energy. By placing the energy conservation at the beginning of the deductive formalism, we derive the ideal gas law via equally strong simultaneous counter-processes at the walls, namely, momentum work and volume work. Several new insights into the state variables of an ideal gas are obtained: (i) pressure cannot be expressed via the kinetic energy of an ideal gas, and (ii) temperature can be interpreted as a particle-related (microscopic) state variable. The historical choice to set a zero point of the potential energy for a confined ideal gas needs to be corrected, and the internal energy of an ideal gas turns out to include more forms of energy than specified in the kinetic theory of gases. Finally, and importantly, we show that the process approach to an ideal gas and thus to collisions is experimentally confirmed

High performance drive for electric vehicles – System comparison between three and six phase permanent magnet synchronous machines

In this paper, three different system topologies for a high performance electric vehicle drive are compared to each other. Next to the classical three phase permanent magnet synchronous machine in different connection schemes, also one topology containing a six phase machine has been included into the study. Suitable inverter topologies are discussed as well as the design of the multiphase winding of the six phase machine. For each of the topologies under investigation, identical types of power semiconductor devices available on the market have been defined as well as an identical active volume of the inverter. The three system topologies (three phase single star machine with parallel inverters, three phase machine in H-bridge / six leg connection, six phase double star machine) have been compared to each other regarding their performance as well as their active short circuit and no-load characteristics. It has been shown by means of simulation that the six phase PSM structure offers some remarkable advantages with regard to its three phase counterparts which makes it adequate for high performance electric vehicle drive applications.:I. Introduction II. Inverter Topologies II.a) Three Phase, Single Star with Parallel Inverter (m3) II.b) Three Phase, H-bridge (m3h) II.c) Six Phase, Double Star (m6) III. Design of Electrical Machine IV. Simulation Results IV.a) Peak Performance IV.b) Induced Back-e.m.f. IV.c) Stationary Short Circuit Condition V. System Comparison VI. Conclusio

Knowledge-Based Analysis and Synthesis of Complex Graphic Objects

A software concept is described combining computer graphics and artificial intelligence to support practical graphic systems to check, correct or generate their spatiotemporal objects with the help of knowledge-based inferences. The unified approach is demonstrated at four quite different applications.Ein Softwarekonzept wird beschrieben, das Computergrafik und Künstliche Intelligenz kombiniert, um praktische Grafiksysteme beim Überprüfen, Korrigieren oder Generieren ihrer raumzeitlichen Objekte mit Hilfe von wissensbasierten Inferenzen zu unterstützen. Das einheitliche Verfahren wird an vier ganz unterschiedlichen Anwendungen demonstriert

Laying performance characteristics, egg quality, and integument condition of Saxonian chickens and German Langshan bantams in a free-range system

Indigenous poultry breeds represent an important animal genetic resource. However, their characteristics in respect of performance, product quality, and integument condition are often poorly investigated. Therefore, the local breeds Saxonian chickens (SaChi) and German Langshan bantam chickens (GLB) of different plumage colors were characterized. The high-performing hybrid strain of Lohmann brown chickens (LB) served as the control group. For each group, 60 hens and 6 roosters were studied in an extensive free-range system from 21 to 80 wk of life. The plumage and foot pad quality were scored on 9 distinct observation dates and the measurements of the egg quality were performed at 7 different time periods. The number of eggs per hen housed in the first laying year was significantly lower in the SaChi (146.4 ± 30.8) and the GLB chickens (107.8 ± 20.4) when compared to the LB chickens (295.0 ± 16.8) (P < 0.001). Regarding laying performance, we detected effects of plumage color within both local breeds (P < 0.001). Within 4/7 plumage colors, effects of the breeder were also found (P ≤ 0.037). The eggs of the local chicken breeds showed lower egg weights (P < 0.001), shell breaking strength (P ≤ 0.041), albumen consistency (P < 0.001), and a lower egg shape index (P < 0.001), but higher proportions of yolk (P < 0.001) when compared to the eggs of the LB chickens. The logistic regression models for the plumage and footpad condition demonstrated that the SaChi and GLB hens underwent less plumage loss and footpad swelling than the LB hens (P < 0.001). Overall, this study shows that the laying performance of the local breeds was significantly lower, but there were noticeable advantages in terms of egg composition and animal welfare indicators when compared to a high-performing hybrid strain. In further studies and the use in extensive production systems, the observed performance differences between plumage colors and breeders should be taken into account

Systematic Approach for Investigating Temporal Variability in Production Systems to Improve Production Planning and Control

Including the inherent temporal variability in a production system in planning and control processes can ensure the fulfillment of the production schedule and increase key performance indica- tors. This benefits the sustainable and efficient use of the system. The current lack of consideration of this inherent temporal variability in production planning leads to optimistic estimates and calcu- lations of planned values that cannot be met. To complete this information, the inherent temporal variability in a production system is investigated using a systematic approach. This approach detects, identifies, and quantifies inherent temporal variability and is applied to a data base created via an automated, event-driven procedure. The approach is tested in a smart factory laboratory. The results to date on improving production planning and control are promising as key performance indicators have been increased. There is still a need for action to ensure the fulfillment of the production schedule. Concluding, work on this topic has just begun, as can be seen from the discussion section. More data need to be collected and aggregated for future research. This publication is intended to motivate researchers to address this issue and better manage the existing uncertainty in production through the use of data

Heterogeneous Visualization of Complex Traffic Data and Knowledge

A software concept is described allowing the generation of graphic presentations of data and knowledge occurring in real traffic applications. Inputs coming from different sources are transformed into unified structures building the basis for a variety of final visualizations.Ein Softwarekonzept wird beschrieben, das die Erzeugung grafischer Darstellungen von Daten und Wissen auftretend in realen Verkehrsanwendungen erlaubt. Eingaben aus unterschiedlichen Quellen werden in einheitliche Strukturen überführt, die als Basis für eine Vielzahl von finalen Visualisierungen dienen

Entwicklung und Evaluierung eines Rahmenkonzepts zum Programmierenlernen an Hochschulen

Entwicklung und Erprobung eines Rahmenkonzepts zum Programmierenlernen an Hochschulen. Das Programmierenlernen ist bereits seit den 1980er Jahren Gegenstand der allgemeinen Hochschullehre. Dennoch besitzt es auch nach über vierzig Jahren eine hohe Aktualität für die Forschung im Bereich des Lehrens und Lernens. Robins (2019) gibt einen umfassenden Überblick zum aktuellen Stand der Forschung auf diesem Gebiet. Darin wird deutlich, dass es unter den Lehrenden für Grundlagenkurse zum Programmierenlernen kaum Übereinstimmung bezüglich der Methodik, zu allgemein akzeptierten Lehrinhalten und zur Diagnostik der Erreichung von Lernzielen gibt. Konsenz besteht darin, dass für das Programmierenlernen komplexe kognitive Anforderungen in den Teilbereichen des Programmverstehens und des Programmschreibens bestehen, da beim Programmieren dynamische Abläufe generischer Problemlöseprozesse mit den Mitteln formaler Programmiersprachen zu beschreiben sind. Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, ein lernpsychologisch fundiertes Rahmenmodell zum Programmierenlernen zu entwerfen und dieses im realen Lehrbetrieb an einer Hochschule zu erproben.:1. Problemstellung und Ziele 2. Programmierenlernen unter Nutzung einer aufgabenbasierten Methodik 2.1. Die Spezifika des Programmierenlernens 2.2. Methodiken aufgabenbasierten Lernens 2.3. Lernhandlungen zum Programmierenlernen 3. Die Gestaltung von Aufgabenfolgen zum Programmierenlernen 3.1. Strukturierung der Lernziele 3.2. Entwicklung von Lernaufgaben 3.3. Dokumentation von Aufgabensets 3.4. Implementierung der Aufgabenfolgen mit Hilfe von Jupyter Notebook 3.5. Diagnose des Lernfortschritts unter Nutzung eines kognitiven Modells zur Abbildung der Kompetenzaspekte 4. Begleitende Untersuchungen des Programmierkurses im Lehrbetrieb der Hochschule 4.1. Machbarkeitsstudie zur Erfassung der Programmierkompetenz unter Nutzung des 5-S-Modells 4.2. Machbarkeitsstudie zur Zuverlässigkeit der angeleiteten Selbstbewertung von Lernstandserhebungen 4.3. Machbarkeitsstudie zur Erfassung der produktiven Grundeinstellung unter Nutzung von Skalen aus Bildungsstudien 4.4. Ergebnisse der Lernstandserhebungen im Kontext der Lehr-Lern-Situation 4.5. Interviews mit Studierenden und Lehrkräften als Retrospektive zur Lehrveranstaltung 4.6. Zusammenfassung 5. Zusammenfassung und Ausblick 5.1. Das kombinierte Rahmenmodell zum Programmierenlernen 5.2. Gestaltung von Aufgabenfolgen zum Programmierenlernen 5.3. Modellbasierte Diagnose des Lernstandes als Bestandteil eines Feedback-Prozesses 5.4. Themen weiterführender Forschung 5.5. Reflektion dieser Arbeit unter Nutzung der IOOI-Methode 5.6. Fazi