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Icing mitigation by mems-fabricated surface dielectric barrier discharge
Avoiding ice accumulation on aerodynamic components is of enormous importance to flight safety. Novel approaches utilizing surface dielectric barrier discharges (SDBDs) are expected to be more efficient and effective than conventional solutions for preventing ice accretion on aerodynamic components. In this work, the realization of SDBDs based on thin-film substrates by means of micro-electro-mechanical-systems (MEMS) technology is presented. The anti-icing performance of the MEMS SDBDs is presented and compared to SDBDs manufactured by printed circuit board (PCB) technology. It was observed that the 35 µm thick electrodes of the PCB SDBDs favor surface icing with an initial accumulation of supercooled water droplets at the electrode impact edges. This effect was not observed for 0.3 µm thick MEMS-fabricated electrodes indicating a clear advantage for MEMS-technology SDBDs for anti-icing applications. Titanium was identified as the most suitable material for MEMS electrodes. In addition, an optimization of the MEMS-SDBDs with respect to the dielectric materials as well as SDBD design is discussed
Entscheidungsdiagramme zur Verifikation der Datenkonsistenz in der Automobilproduktion
The automotive manufacturing domain of these days is faced with several challenges.
According to Maslow's hierarchy of needs (American psychologist, 1908-1970), the desire for
individuality will steadily increase along with the growing prosperity of people. This is
why the concept of mass customization has been evolving since the 1990s, i.e. "producing
goods and services to meet individual customer’s needs with near mass production efficiency".
Adding to this comes the progressing globalization which involves new competitors and
saturated markets, especially in Europe and Northern America. In turn, car manufacturers
have not only continuously developed their product range but also reduced the time to
market (TTM).
To achieve this, the simultaneous engineering (SE) paradigm for the development cycles
of cars was adopted. On that score, well-performing flows of information are considered
to be among the fundamental prerequisites. In order to implement them, a high degree of
standardization is required. As a side effect, many companies struggling for markets suffered
a loss of flexibility—but flexibility is essential to efficiently react to both rapidly changing
framework conditions and the fast technological progress.
The multitude of different concepts established by various business units is usually
reflected by a high complexity within the underlying data structure. Due to this and
the limited technical options regarding the design of information technology (IT) systems
that prevailed in the past, in many cases a truly diverse and interlaced system topology
has been evolving. While the flows of information keep getting more complex and non-
transparent, the consolidation of IT system architecture is becoming ever more difficult.
Nevertheless, the interdependence of business processes and IT systems is continuously
growing as well. As a result, the influence of data w.r.t. decision-making and process
coordination is steadily rising, thus leading to a new relevance of data quality (DQ). This is
why diverse methods and management approaches to ensure high DQ were developed. But
due to the application-oriented nature of many DQ problems, these methods often remained
abstract and theoretical.
Faced with these circumstances, the AUDI AG started a project to replace the paper-
based human-machine interfaces (HMIs) controlling the assembly process of cars by an IT
system. Its big advantage is given by the reduction of complexity for the operators. Still a
problem is that the new system heavily relies on correct input data. Being aware of that,
the AUDI AG established this doctoral research study to ensure high quality of the involved
data.
In the course of this thesis, a new technique is introduced focusing on the verification of
consistency within the different data sources. For this, a formal model of the data including
a set of consistency requirements will be developed. Based on that, multi-valued decision
diagrams (MDDs) will be deployed, on the one hand to encode large sets of configurations
(also: customer orders), and, on the other hand, to efficiently carry out set operations which
are the basis for the verification process. The verification method requires an MDD-based
representation of the feasible design space, i.e. the set of all valid configurations. But the
compilation of the configuration problems of highly customizable cars leads to high memory
consumption—determined by the number of nodes. The latter, in turn, can be influenced by
the variable ordering, i.e. the arrangement of levels within the diagram. Therefore, both
well-known and new variable ordering approaches will be applied to keep the size of the
MDDs practicable.
In addition to that, during the compilation of the configuration problems, the sequence
of processing the constraints determines the dynamics of memory consumption. In order to
keep the growth of memory consumption low, two new algorithms will be introduced. It will
be demonstrated that the combined application of the presented methods allows to construct
the MDD representation of the feasible design space of all investigated products.
The results of the MDD-based verification technique will be validated by using a SAT-
based technique (from 'Boolean satisfiability problem') which also allows to compare the
performance of both approaches.Die Automobilbranche der heutigen Zeit steht einer Reihe von Herausforderungen gegenĂĽber.
Der Wunsch nach Individualität wird gemäß Maslow's Bedürfnispyramide (Amerikanischer
Psychologe, 1908-1970) mit zunehmendem Wohlstand steigen. Deswegen hat sich seit den
1990er-Jahren das Konzept der 'mass customization' entwickelt, d.h. die "Bereitstellung
kundenindividueller Produkte oder Dienstleistungen mit einer Effizienz, die ähnlich hoch ist
wie in der GroĂźserienfertigung". Weiterhin fĂĽhrt die fortschreitende
Globalisierung zu neuen Wettbewerbern und gesättigten Märkten, vor allem in Nordamerika
und Europa. Darauf reagierten Automobilhersteller einerseits mit der Erweiterung der
Produktpalette und andererseits mit der VerkĂĽrzung der MarkteinfĂĽhrungszeit.
Zu deren Verwirklichung wird während der Entwicklung von neuen Produkten der
'simultaneous engineering' (SE)-Ansatz verfolgt, d.h. "verteilte gleichzeitige Entwicklung".
In diesem Zusammenhang sind gut funktionierende InformationsflĂĽsse
als wesentliche Voraussetzung zu nennen. Um diese zu realisieren, ist jedoch ein hoher Grad
an Standardisierung erforderlich. Im Zuge dessen erleiden viele Firmen, die um Marktanteile
kämpfen, einen Flexibilitätsverlust. Flexibilität ist jedoch unentbehrlich angesichts der sich
stetig verändernden Rahmenbedingungen und des schnellen technologischen Fortschritts.
Die Vielschichtigkeit der Begriffswelten unterschiedlicher Geschäftsbereiche wird häufig
durch eine hohe Komplexität innerhalb der zugrundeliegenden Datenstrukturen widergespiegelt.
Dies und die in der Vergangenheit vorherrschenden, begrenzten Möglichkeiten bei
der Gestaltung von Informationssystemen trugen in vielen Fällen zur Entwicklung einer
stark heterogenen und verflochtenen Systemlandschaft bei. Während die Konsolidierung
der Systemlandschaft immer schwieriger wird, sind die InformationsflĂĽsse von zunehmend
komplexer und undurchschaubarer Gestalt. Nichtsdestotrotz nehmen die Wechselbeziehungen
zwischen Geschäftsprozessen und Informationssystemen, und somit der Einfluss von Daten
auf Entscheidungsprozesse zu und bedingen so einen erhöhten Anspruch an die Datenqualität
(DQ). Deswegen wurden verschiedene Methoden und Managementansätze entwickelt, um
eine hohe DQ zu gewährleisten. Viele DQ-Probleme stehen jedoch in einem starken Bezug
zur jeweiligen Anwendung, deswegen sind diese Methoden häufig abstrakt und theoretisch.
Vor diesem Hintergrund startete die AUDI AG ein Projekt mit dem Ziel, die papierbasierten
Mensch-Maschine-Schnittstellen zur Steuerung der Montage durch ein IT-basiertes
(engl. information technology, IT) System zu ersetzen. Der groĂźe Vorteil liegt in der
Komplexitätsreduktion für die Werker, allerdings ist das neue System auf korrekte Eingabedaten
angewiesen. Angesichts dieser Tatsachen hat die AUDI AG das vorliegende Forschungsprojekt
zur Absicherung der DQ ins Leben gerufen.
Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wird ein neues Verfahren zur Verifikation von
Konsistenz innerhalb der Eingabedaten entwickelt. Hierfür wird zunächst ein formales
Modell der Daten hergeleitet und auf dessen Basis verschiedene Konsistenzkriterien formuliert.
Dies stellt die Grundlage zur Verwendung mehrwertiger Entscheidungsdiagramme (engl.:
multi-valued decision diagrams, MDDs) dar, da sich diese besonders gut eignen, um groĂźe
Mengen von Produktkonfigurationen (auch: Kundenaufträge) zu repräsentieren. Außerdem
können mithilfe dieser Struktur Mengenoperationen, welche die Basis für die Überprüfung
der Konsistenzregeln darstellen, effizient durchgefĂĽhrt werden. Die Verifikation beruht
auf einer MDD-basierten Darstellung des zulässigen Entwurfsraums (d.h. die Menge aller
zulässigen Produktkonfigurationen). Die Verarbeitung der Restriktionen (engl. constraints)
der Konfigurationsprobleme hochgradig konfigurierbarer Autos bedingt jedoch einen hohen
Speicherbedarf, welcher durch die Menge der Knoten bestimmt wird. Deren Zahl lässt sich
durch die Variablenordnung, d.h. die Anordnung der Ebenen im Diagramm, beeinflussen.
Damit die Größe der Diagramme praktikabel bleibt, werden sowohl bekannte als auch neue
Ansätze zur Bestimmung guter Variablenordnungen angewendet und untersucht.
Während der Konstruktion des zulässigen Entwurfsraums wird die Dynamik des Speicherbedarfs
durch die Reihenfolge der Constraint-Verarbeitung bestimmt. Um das Anwachsen
des Speicherbedarfs zu verringern, werden zwei neue Methoden vorgestellt. Es wird gezeigt,
dass durch die kombinierte Anwendung der neuen Methoden die MDD-Darstellung des
zulässigen Entwurfsraums aller untersuchten Produkte erfolgreich konstruiert werden kann.
Die Ergebnisse der MDD-basierten Verifikation werden mithilfe eines SAT-Solvers
validiert, außerdem werden die Laufzeiten der beiden Ansätze verglichen
Der Faktor Alter beim Spracherwerb: EinfĂĽhrung in den Themenschwerpunkt
Die Erforschung des Zusammenhangs zwischen Alter und Spracherwerb ist ein wichtiges Arbeitsgebiet der internationalen Spracherwerbsforschung, der Neurowissenschaften und auch der Sprachlehr- und -lernforschung. Es
werden dabei Antworten u.a. auf die folgenden Fragen gesucht:
1. Gibt es altersbedingte Unterschiede in der Schnelligkeit, mit der eine Zweitsprache und/oder eine Fremdsprache erworben werden?
2. Unterscheiden sich Lernende verschiedener Altersstufen in den Prozessen, mit denen sie eine Zweitsprache und/oder eine Fremdsprache erwerben bzw. verarbeiten?
3. Welches Kompetenzprofil können Erwachsene beim Erwerb einer Zweitsprache und/oder beim Lernen
einer Fremdsprache erreichen
Learning Residual Alternating Automata
Residuality plays an essential role for learning finite automata. While residual deterministic and non-deterministic automata have been understood quite well, fundamental questions concerning alternating automata (AFA) remain open. Recently, Angluin, Eisenstat, and Fisman (2015) have initiated a systematic study of residual AFAs and proposed an algorithm called AL* – an extension of the popular L* algorithm – to learn AFAs. Based on computer experiments they have conjectured that AL* produces residual AFAs, but have not been able to give a proof. In this paper we disprove this conjecture by constructing a counterexample. As our main positive result we design an efficient learning algorithm, named AL** and give a proof that it outputs residual AFAs only. In addition, we investigate the succinctness of these different FA types in more detail
A hand-guided flexible laser-scanner for generating photorealistically textured 3D data
Abstract. In this work we focus on a new technique for digitizing complex free-form surfaces. Our approach is based on a flexible multi-axial laser scanning device and corresponding software algorithms, which allows us to generate textured 3D models of nearly arbitrary objects. The most important advantage compared to conventional reverse engineering methods is that both, the 3D geometry and the surface texture are captured with high spatial resolution. The proposed technique is applicable for a variety of common measuring tasks, for instance in the fields of quality assurance, cultural heritage, and medical imaging. The feasibility of the system is shown at the example of different objects from the real world