Strategische Transformationspfade im Servitizationsprozess von produzierenden Unternehmen

Produzierenden Unternehmen wird seit über zwei Jahrzehnten in Theorie und Praxis empfohlen, einen Servitizationsprozess umzusetzen, um einen zusätzlichen Wert mit und für den Kunden zu schaffen. Dies soll durch das zunehmende Angebot an Services realisiert werden. Die bleibende Aktualität des Themas in der Praxis und Forschung deuten darauf hin, dass die Umsetzung in Unternehmen bisher gering ist und dass Manager Unterstützung beim Entwickeln und Aufset-zen eines Servitizationsprozesses benötigen. Auch die bestehende Marketingliteratur zeigt auf, dass verschiedene Perspektiven auf Servitization nur in einem geringen Maße betrachten, wie der Servitizationsprozess bei produzierenden Unternehmen umgesetzt wird. Die Herleitung und Konzeptionalisierung des Servitizationsprozesses auf Basis einer Pfadperspektive bildet daher den Kern dieser Untersuchung. Im Detail werden basierend auf einer qualitativen Interviewstudie mit Experten und der darauf aufbauenden quantitative Online-Befragung Servitizationspfade identifiziert. Produzierende Unternehmen entwickeln sich bewusst auf einem Kunden-Pfad oder einem Technologie-Pfad, aber auch vereinzelt auf einer Kombination dieser Pfade in Form des Solution-Pfades. Auf diesen Pfaden sind die Unternehmen unterschiedlich weit fortgeschritten. Fokus der Arbeit bildet die Betrachtung des Kunden-Pfades und Technologie-Pfades. Diese beiden Pfade unterscheiden sich nicht nur aufgrund der Ziele, des Service-Empfängers und des Wertversprechens, sondern auch in Herausforderungen und möglicher Auswirkung auf die Performance. Während Unternehmen auf dem Technologie-Pfad vor allem Herausforderungen zum Thema Digitalisierung und interne Akzeptanz im Unternehmen überwinden müssen, ist auf dem Kunden-Pfad die Kundennähe das wesentliche Thema. Der Fortschritt auf dem Technologie-Pfad kann direkt zu einer Steigerung der finanziellen Performance führen. Beim Fortschritt auf dem Kunden-Pfad kann ein Anstieg der finanziellen Performance nur indirekt über die relationale Performance erreicht werden. Der Effekt des Fortschritts auf dem Technologie-Pfad auf die relationale Performance ist hingegen negativ. Unabhängig vom gewählten Pfad werden als Treiber die Nutzung digitaler Technologien und die Relevanz der Offenheit der Kunden und Dauer der Kundenbeziehung für einen erfolgreichen Servitizationsprozess identifiziert

Physikalische und technologische Limitierungen von SNS-Josephson-Kontakten für hochintegrierbare Tieftemperatur-Supraleiterschaltungen

Die vorliegend Arbeit untersucht die physikalischen und technologischen Limitierungen von neuartigen SNS-Josephson- Kontakten in Rampentechnologie. Auf der Basis von interinsisch geshunteten Nb/HfTi/Nb- und Nb/HfTi/Nb/HfTi/Nb-Kontakten konnte eine Fabrikationstechnologie entwickelt werden, die es ermöglicht, reproduzierbar sub-µm Kontakte bis hinab zu Kontaktflächen von A = 0,03 µm2 herzustellen. Es werden die physikalischen Eigenschaften der Kontakte untersucht: Temperatur- und Magnetfeldabhängigkeit der kritischen Stromstärke IC, Einfluß von Mikrowelleneinstrahlung: Shapiro-Stufen, differentieller Widerstand. Zur Realisierung supraleitender digitaler Elektronikschaltungen (SDE) wird die Stromtragfähigkeit von sub-µm Nb-Leiterbahnen gemessen und der Fringe-Faktor bestimmt. Es wird gezeigt, daß sich die neuartigen Josephson-Kontakte zur Herstellung von Serienschaltungen eignen, wie sie in Josephson-Spannungsnormalen zum Einsatz kommen. Weiterhin wird die Einsetzbarkeit der neuartigen Kontakte in supraleitenden digitalen Logikschaltungen in Rapid-Single-Flux-Quantum- (RSFQ) Implementierung verifiziert

Systementwicklung und Optimierung eines hochempfindlichen digitalen Magnetfeldsensors

Measurements of extremely weak magnetic fields in unshielded environments require mobile sensors providing a high dynamic range and slew rate. At present, analog Superconducting Quantum Interference Devices (DC-SQUIDs) are favored for applications necessitating a flux resolution within the fT-range. Due to the periodic voltage-flux characteristics those devices exhibit, a flux locked loop is required to keep the sensor in its operation point. The additional electronics lead to a limitation of the dynamic field change (slew rate) and thus of mobility. The present work deals with the Digital-SQUID as an alternative concept to the analog solutions. The sensor works as a counter of magnetic flux quanta. It is based on a delta modulation scheme thus exhibiting a theoretically infinite dynamic range. During this work, a measurement system was developed embedding the integrated circuit that had been designed by Reich/Ortlepp. The measurement system was evaluated using approaches from signal and system theory. The main focus was put on the analysis and optimization of linearity and dynamic range taking into account the effects of noise and non-linear distortion. The reasons for the practical limitation of the dynamic range could hence be identified. Furthermore, the parameters influencing the required properties as well as their mutual interdependence were derived. The comprehensive experimental part of the work validates the theory on the cause-effect relationships. The knowledge gained was used to derive design rules permitting to optimize the system with regard to the required parameters. In addition, further steps necessary for running the sensor in magnetically unshielded environment were introduced and discussed. First measures were already implemented in an improved circuit design. The results of the presented work make an important contribution to the transfer of a laboratory-based magnetic field sensor concept into a measurement system for mobile applications with extremely high sensitivity in magnetically unshielded environments.Hochauflösende mobile Magnetfeldmessungen im unabgeschirmten Erdmagnetfeld stellen hohe Anforderungen an Bandbreite und Dynamikbereich des verwendeten Sensorsystems. Die in Biomedizin und Geoexploration derzeit eingesetzten supraleitendenQuanteninterferometer (DC-SQUID) erreichen eine Auflösung im fT-Bereich, müssen jedoch aufgrund ihrer periodischen Kennlinie mit Hilfe einer Flussregelschleife in ihrem Arbeitspunkt gehalten werden, was zu einer Begrenzung der maximalen Feldänderung und damit der erlaubten Bewegungsgeschwindigkeit führt. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem alternativen Konzept des Digital-SQUIDs, eines als Flussquantenzähler arbeitenden Magnetfeldsensors, welcher als Delta-Modulator einen theoretisch unbegrenzten Dynamikbereich besitzt. Das von Reich/Ortlepp entwickelte Schaltungskonzept wurde in ein selbst entwickeltes Messsystem eingebettet und unter Zuhilfenahme von Ansätzen aus Systemtheorie und Signalverarbeitung evaluiert. Der Schwerpunkt wurde hierbei auf die Analyse und Optimierung von Linearität und Dynamikbereich unter Berücksichtigung von Rauscheinflüssen und Nichtlinearitäten gelegt. Die Ursachen für die praktische Begrenzung von Auflösung und Dynamikbereich wurden abgeleitet. Des Weiteren wurden die Einflussparameter auf diese Kenngrößen sowie ihre komplexen Wirkzusammenhänge identifiziert und Schlussfolgerungen unter den gegebenen technologischen Rahmenbedingungen gezogen. Der umfangreiche experimentelle Teil der Arbeit bestätigt die erarbeitete Theorie. Aus den gewonnenen Erkenntnissen wurden Entwurfsregeln abgeleitet, welche zur Optimierung des Systems hinsichtlich der geforderten Kenngrößen führen. Darüber hinaus wurden Maßnahmen aufgezeigt und diskutiert, welche für einen Einsatz des Systems im unabgeschirmten Erdmagnetfeld erforderlich sind. Erste Maßnahmen wurden in einem neuen Entwurf bereits implementiert. Das Ergebnis der Arbeit ist ein wichtiger Beitrag zur Überführung des vorliegenden Schaltungskonzepts in ein praktisches hochauflösendes Messsystem zum mobilen Einsatz im Freifeld.Auch im Buchhandel erhältlich: Systementwicklung und Optimierung eines hochempfindlichen digitalen Magnetfeldsensor / Imke Haverkamp Ilmenau : ISLE 2013. -VIII, 120 S. ISBN 978-3-938843-76-

Entwurfsregeln für supraleitende Analog-Digital-Wandler

This Thesis is a contribution for dimensioning aspects of circuits designs in superconductor electronics. Mainly superconductor comparators inclusive Josephson comparators as well as QOJS-Comparators are investigated. Both types were investigated in terms of speed and sensitivity. The influence of the thermal noise on the decision process of the comparators represent in so called gray zone, which is analysed in this thesis. Thereby, different relations between design parameters were derived. A circuit model of the Josephson comparator was verified by experiments. Concepts of superconductor analog-to-digital converters, which are based on above called comparators, were investigated in detail. From the comparator design rules, new rules for AD-converters were derived. Because of the reduced switching energy, the signal to noise ratio (SNR) of the circuits is affected and therefore the reliability of the decision-process is affected. For special applications with very demanding requirements in terms of the speed and accuracy superconductor analog-to-digital converters offer an excellent performance. This thesis provides relations between different design paramenters and shows resulting trade-offs, This method is transparent and easy to transfer to other circuit topologies. As a main result, a highly predictive tool for dimensioning of superconducing ADC's is proved.Die vorliegende Dissertationsschrift liefert einen Beitrag zu Dimensionierungsaspekten des Schaltungsentwurfs in der supraleitender Elektronik. Dazu werden supraleitende Komparatoren, d. h. Josephson-Komparator und QOJS-Komparator bezüglich der Geschwindigkeit und der Empfindlichkeit untersucht. Der Einfluss des thermischen Rauschens auf den Entscheidungsprozess der Komparatoren repräsentiert die so genannte Grauzone. Sie wird in der Arbeit als wichtige Kennzahl ausführlich analysiert. Daraus werden verschiedene Parameterabhängigkeiten dargestellt. Eine Modellierung eines Josephson-Komparator wurde experimentell bestätigt. Darauf aufbauend werden Konzepte von supraleitenden Analog-Digital-Wandlern in der Arbeit untersucht und daraus Entwurfsregeln abgeleitet. Durch die Reduzierung der Schaltenegie wird das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) der Schaltungen und damit die Zuverlässigkeit von Entscheidungsprozessen und Schaltvorgängen beeinflusst. Für Spezialanwendungen mit sehr hohen Anforderungen bezüglich der Geschwindigkeit oder Genauigkeit bieten supraleitende AD-Wandler ausgezeichnete Leistungsmerkmale an. Die Arbeit liefert konkrete Zusammenhänge zwischen den unterschiedlichen Entwurfsparametern und zeigt mögliche Kompromisse auf. Die Methoden sind transparent dargestellt und lassen sich leicht auf andere Schaltungstopologien übertragen. Im Ergebnis wird ein Werkzeug zur objektiven Dimensionierung von supraleitenden AD-Wandlern bereitgestellt

Einfluss mechanischer Deformation auf atomare Tunnelsysteme - untersucht mit Josephson Phasen-Qubits

Ein Ziel der Grundlagenforschung der Festkörperphysik ist das Design quantenmechanischer Zwei-Zustands-Systeme, den sogenannten Qubits, zur Speicherung der Information in künftigen Quantencomputern. In dieser Arbeit konnten durch Kooperation zweier Forschungsbereiche (Tunnelsysteme in amorphen Festkörpern und supraleitende Josephson Qubits) sowohl neue Erkenntnisse über Tunnelsysteme gewonnen werden, als auch ein Werkzeug für die weitere Forschung auf dem Bereich der Qubits demonstriert werden

Kernkraft in der DDR: Zwischen nationaler Industriepolitik und sozialistischer Zusammenarbeit 1963 - 1990

Aus der Einleitung S. 7: „ „Zeitbombe ‚Tschernobyl-Nord‘“ – so lautete 1990 eine Schlagzeile des Spiegel in einem Artikel über das Kernkraftwerk Greifswald. Die Kernkraftwerke der DDR standen nach dem Fall der Mauer im Zentrum der öffentlichen Kritik. In der Presse richtete sich gegen sie nicht nur der Vorwurf mangelnder Sicherheit, sondern sie dienten gleichsam als Paradebeispiel für die Funktionsmängel sozialistischer Staaten insgesamt. So fand das politische und wirtschaftliche Scheitern der DDR scheinbar seine technische Entsprechung in der unzureichenden Bewältigung der Probleme von Risikotechnologie...

Suche nach Makroskopischen Quanteneffekten in maßgeschneiderten 0-κ-Josephsonkontakten

0-κ-Josephsonkontakte sind faszinierende Bauelemente deren experimentelle Realisierung und Untersuchung in den letzten Jahren erst möglich wurde. Diese Arbeit gliedert sich in die Messung des makroskopischen Quantentunnelns der Josephsonphase in einem 0-κ-Kontakt und die Energielevelspektroskopie an solchen Kontakten. Der 0-κ-Josephsonkontakt wird dabei durch einen „gewöhnlichen“ Nb-AlOx-Nb-Kontakt mit einem Strominjektorpaar realisiert. Durch Anlegen eines Injektorstromes lässt sich eine Phasendiskontinuität κ = π einstellen. Dadurch wird das System in einen entarteten Grundzustand gebracht, in dem zwei kritische Ströme Ic± gemessen werden können. Diese beiden kritischen Ströme sind charakteristisch für einen nicht allzu langen 0-κ-Kontakt, dessen räumlich gemittelte Phase zwei Grundzustandswerte ±φ in einem effektiven Doppelmuldenpotenzial annehmen kann. Durch Variieren des Injektorstromes in einem kleinen Bereich um dieses Minimum κ = π ± ε, lässt sich der Abstand der Werte der beiden kritischen Ströme Ic± beliebig einstellen. Für diese beiden kritischen Ströme kann nun der Escapeprozess sowohl im thermischen als auch im quantenmechanischen Regime untersucht werden. Dieser Escapeprozess kann im Bild des Teilchens im gekippten Waschbrettpotenzials beschrieben werden. Das Waschbrettpotenzial wird dabei durch Anlegen eines Biasstromes solange verkippt, bis die Barriere klein genug ist, dass das Teilchen aufgrund thermischer oder quantenmechanischer Fluktuationen über oder durch die Barriere entkommen kann. Die dafür benötigte Energie wird im Falle eines thermischen Escapeprozesses als Aktivierungsenergie bezeichnet und kann mittels Messung der Schaltwahrscheinlichkeit des Kontaktes statistisch bestimmt und mit theoretischen Modellen in verschiedenen Dämpfungsregimes beschrieben werden. Weiterhin wurden Messungen der Temperaturabhängigkeit der Aktivierungsenergie durchgeführt. Unterhalb der Crossover-Temperatur T* vom thermischen ins quantenmechanische Regime, bei diesen Kontakten ist T* ≈ 175mK, wird der Escapeprozess vom makroskopischen Quantentunneln dominiert. Dies spiegelt sich in einer Sättigung der Verteilungsbreite der Schaltstatistikhistogramme wieder und ist ein erster Hinweis auf das Erreichen des quantenmechanischen Regimes. Es wurden weitere Messungen zur Abhängigkeit der Verteilungsbreite vom angelegten Injektorstrom durchgeführt und somit weitere Belege für das makroskopische Quantentunneln gesammelt. Jedoch konnten diese Messungen noch nicht mit den derzeit vorliegenden, theoretischen Vorhersagen in Einklang gebracht werden. Neben den Messungen zum makroskopischen Quantentunneln wurden Spektroskopiemessungen der Energieniveaus, die sich innerhalb der Potenzialmulde ausbilden, durchgeführt. Zunächst wurde die Plasmafrequenz der untersuchten Kontakte experimentell bestimmt und nach parasitären Resonanzen gesucht. Anschließend wurden die Messungen zur Energielevelspektroskopie durchgeführt. In diesen Messungen traten interessante Strukturen auf, die Hinweise für die Anregung der Phase in höhere Energieniveaus innerhalb des Potenzialminimums sind. Da die auftretenden Strukturen weder mit klassischen Simulationen, noch mit dem Auftreten von Störresonanzen erklärbar sind, deutet vieles darauf hin, dass der Escape der Josephsonphase aus dem Grundzustand und höheren, angeregten Zuständen mittels spektroskopischen Untersuchungen nachgewiesen wurde. Deshalb ist ein Vergleich mit quantenmechanischen Simulationen nötig, welcher bisher, aufgrund der fehlenden quantenmechanischen Berechnungen, noch nicht durchgeführt werden konnte. Die in dieser Arbeit vorgestellten Experimente geben erste, klare Hinweise auf das quantenmechanische Verhalten von 0-κ-Josephsonkontakten, konnten jedoch bisher noch nicht mit den theoretischen Modellen zufriedenstellend beschrieben werden. Diese Arbeit konnte dennoch eine Grundlage für weitere Untersuchungen des quantenmechanischen Verhaltens von 0-κ-Josephsonkontakten schaffen.0-κ-Josephson junctions are fascinating electronic devices the experimental realization and investigation of which became possible during the last decade. The present work contains measurements of the macroscopic quantum tunneling and the energy level spectroscopy of the Josephson phase of a 0-κ-junction. The 0-κ-Josephson junction is realized via a conventional Nb-AlOx-Nb-junction with a pair of current injectors. By feeding a current through the injectors a phase discontinuity of κ = π can be adjusted to form a degenerated ground state in which two critical currents Ic± can be measured. These two critical currents are characteristic for a 0-κ-junction of moderate length. The spatially averaged phase has two values ±φ for the ground state in the effective double well potential. By varying the injector current in a small range around the minimum κ = π + ε, the gap between the two critical currents is freely tunable. The escape process in the thermal and quantum regime is investigated. This escape process is described in the picture of a particle in a tilted washboard potential. By applying a bias current the potential can be tilted until the barrier is small enough that the particle can escape from the well due to thermal fluctuations or by tunneling through the barrier. The energy needed for a thermal escape is called activation energy and can be determined via statistical measurements of the switching current. To describe these measurements theoretical models for different damping regimes are available. Furthermore, measurements of the temperature dependence of the activation were performed. Below the crossover temperature T* from the thermal to the quantum regime the escape process is dominated by macroscopic quantum tunneling. A crossover temperature of T*≈175mK was obtained for the measured samples. The crossover to the quantum regime results in a saturation of the width of the measured Ic-histograms and is a first hint that the quantum regime has been reached. To collect more evidence for the macroscopic quantum tunneling measurements of the dependence of the saturation width of the Ic-distribution on the injector current were performed. The results of the measurements could not be brought in line with presently existing theoretical models. Further, spectroscopy measurements of the energy levels forming inside the potential well were performed. First, the Josephson plasma frequency was determined and parasitic resonances were identified. In the energy level spectroscopy measurements some structures appeared hinting to the excitation of the phase to higher energy levels inside the potential minima. These structures could not be explained either by classical simulations or by parasitic resonances and are a clear hint for the escape of the Josephson phase out of the ground state and higher excited states. A comparison with simulations based on quantum mechanical calculations is still missing. The experiments performed in this thesis gave first clear hints on the quantum mechanical behavior of 0-κ-Josephson junctions, although a comparison with theoretical models could not satisfactorily be done so far. However this thesis could establish a basis for future investigations of the quantum mechanical behavior of 0-κ-Josephson junctions

Hochfrequenzverhalten gekoppelter und ungekoppelter Josephson-Kontakte auf der Basis von Hochtemperatur-Supraleitern

The behaviour of HTS Josephson junctions have been investigated experimentally and theoretically with the aim to THz-applications. In the first part the behaviour of intrinsic Josephson junction stacks are measured and the possibility of phase locking is discussed by the theoretical analysis of two different shunt technologies depending on the parameter spread of the junction (up to 15%) and the shunt parameters. In the second part the mixing properties, especially noise, conversion efficiency and saturation behaviour, of HTS bicrystal Josephson junctions as wave guide mixers for 115 and 345 GHz have been investigated. The lowest noise temperatures have been obtained when the E-plane and the backshort tuner generate a resonant coupling to the Josephson junction. At 20 K operating temperature a lowest DSB mixer noise temperature of about 1000 K and a mixer conversion efficiency of ?0.8 dB was obtained with a 345 GHz mixer