Cyber Security vs. Digital Innovation: A Trade-off for Logistics Companies?

Digital innovations are essential for companies in the 21st century. However, due to their reliance on (new) technologies, they are associated with cybersecurity risks. As the reduction of these can negatively affect an organization’s innovation capability, a trade-off might result. This trade-off has, to our knowledge, not yet been sufficiently researched. Our paper contributes to closing this research gap using semi-structured interviews with 14 digital innovation and cybersecurity experts in the German logistics industry. Findings from these interviews suggest that there are different types of tensions between digital innovation and cybersecurity capabilities detrimentally influencing innovations in three ways: by slowing down (temporally), requiring more resources (economically), or restricting innovative freedom (functionally). Furthermore, we were able to identify triggering and resolving factors. Thereby, our paper offers valuable contributions from both a theoretical as well as practical perspective

Appendix

This appendix contains data for the six research reports of the first issue of the Kiel Journal of Consumer Studies (KJCS)

Editorial

Editorial of the first issue of the newly established Kiel Journal of Consumer Studies

Grid-adaptive control and active-filter functionality of grid-connected PWM converters in renewable energy generation

Die hohe Durchdringung öffentlicher Energienetze mit zumeist leistungselektronisch angebundenen regenerativen Energieerzeugungsanlagen (kurz: EZAs) führt zu einem Wandel der Energieerzeugung. Die Netzimpedanz stellt dabei einen Schlüsselparameter bei der Erzeugung und Verteilung elektrischer Energie dar. In dieser Arbeit wird ein Gesamtkonzept für die Erweiterung der Regelung eines Netzpulsstromrichters einer dezentralen EZA um die Adaption variierender ohmsch-induktiver Netzimpedanzen (kurz: netzadaptive Regelung) und einer zusätzlichen Aktiv-Filter Funktionalität (kurz: AFF) entwickelt, untersucht und unter Laborbedingungen validiert. Für die Detektion der äquivalenten Netzparameter werden zwei Verfahren berücksichtigt: (1) Die Messung der Netzimpedanz durch die Einspeisung eines interharmonischen Oberschwingungsstromes und (2) die Schätzung der Netzimpedanz mittels eines Erweiterten Kalman-Filters. Die Analysen dieser Detektionsverfahren zeigen, dass sich die Messung der Netzimpedanz durch eine hohe Detektionsgenauigkeit und die Schätzung der Netzimpedanz durch eine hohe Detektionsgeschwindigkeit auszeichnet. Diese Erkenntnis führt zu der Entwicklung eines kombinierten Identifikationskonzeptes, welches die Detektion der Netzparameter in Echtzeit und mit minimaler Systemanregung ermöglicht. Das kombinierte Identifikationskonzept dient als Grundlage für die Entwicklung eines netzadaptiven Regelungskonzeptes eines Netzpulsstromrichters mit netzseitigem LCL-Filter. Auf der Grundlage einer detaillierten Modellierung der Regelstrecke in einem rotierenden (dq) Koordinatensystem wird ein zeitdiskreter Stromregler mit idealerweise vollständiger Entkopplung der nieder- und hochfrequenten Verkopplungsdynamiken von LCL-Filtern entworfen. Es wird ein auf einer Sollwertfilterung basierendes aktives Dämpfungsnetzwerk entwickelt und um eine Adaption variierender Netzparameter erweitert. Die experimentellen Untersuchungen zeigen, dass die entwickelte netzadaptive Regelung insbesondere bei sprunghaften Änderungen der Netzimpedanz zu einer Erhöhung des Stabilitätsbereiches führt ohne die Dynamik der gesamten Stromregelung reduzieren zu müssen. Zudem wird die netzadaptive Regelung um eine AFF erweitert. Die zusätzliche AFF führt zu einer Reduzierung bzw. vollständigen Kompensation von Spannungsunsymmetrien und -oberschwingungen am Anschlusspunkt des Netzpulsstromrichters einer dezentralen EZA. Die theorischen und praktischen Analysen zu der AFF offenbaren, dass eine lastadaptive Betriebsführung für die Ausnutzung der maximalen Betriebsgrenzen eines Netzpulsstromrichters zielführend ist. Hierfür wird ein lastadaptiver Begrenzungsregler entwickelt. Das neu entwickelte lastadaptive Regelungskonzept zur Umsetzung der AFF führt zu einer deutlichen Verbesserung der Spannungsqualität am Anschlusspunkt einer regenerativen und denzentralen EZA.The high penetration of public energy distribution networks with distributed energy production units mainly connected through power electronic converters leads to a high utilization of the existing grid structures. This trend is mainly driven by the efforts to push electrical power generation toward green and sustainable energy production. In this context the grid impedance is a key parameter for the generation and distribution of electrical energy. In this work an overall control concept for the grid impedance adaptive control and an additional active-filter functionality of grid-connected PWM converters is proposed, developed and validated with experimental results. The detection of equivalent grid parameters is examined using two different methods: (1) the measurement of the grid impedance by means of inter-harmonic current injection and (2) the estimation of the grid impedance using an Extended Kalman-Filter. The analysis of these two methods reveals that measurement of the grid impedance leads to a high detection precision whereas the estimation of the grid impedance leads to high detection dynamics. This insight motivates the development of a combined identification method that is able to detect the grid impedance conditions in a real-time manner with minimal system excitation. The combined identification method is the basis for the development of a grid impedance adaptive control concept for grid connected PWM converters with LCL-filters. The control is based on a detailed model of the control plant in the rotating (dq) reference frame whereas a discrete current controller with improved decoupling dynamics of both low and high frequency coupling dynamics of a LCL-filter is proposed. An active damping of the LCL-filter resonance is achieved using a grid impedance adaptive reference value filter. The measurement analysis shows that the proposed grid impedance adaptive control is able to guarantee stable converter operation with high control performance in the presence of step-wise grid impedance changes without the need of decreasing the current control dynamics. In addition to high performance current control and grid impedance detection capability, the grid impedance adaptive control is superimposed with an active-filter functionality. The active-filter functionality leads to a mitigation or compensation of voltage-unbalances and lower-order voltage-harmonics at the grid-connection point of the renewable energy system. The analysis of the active-filter functionality motivated the development of the load adaptive operation point controller to utilize the maximum capability limits of the grid-connected converter. A measurement analysis validates the proposed control concept and demonstrates that a considerable voltage quality improvement is achieved by the additional active-filter functionality

Stabilization of nitriliumphosphane ylide complexes: synthesis and reactions of functionalized 2H-1,2-azaphosphole complexes

Ziel dieser Arbeit war die Stabilisierung bzw. Isolierung von Nitrilium-Betainen des Typs der Nitriliumphosphan-Ylid-Metallkomplexe mittels elektronisch gut donierender Nitrile, wie z.B. Iminophosphorane und Wittig-Ylide. Durch die Stabilisierung dieses 1,3-Dipols gelang es erstmals, mittels Abfangreaktion mit Alkinen, P und C5 funktionalisierte 2H-1,2-Azaphosphol-Wolframkomplexe darzustellen, sowie die Isolierung einiger P,N,C-Käfig-Verbindungen. Als Phosphandiyl-Precursor wurden hier der 2H-Azaphosphiren-Metallkomplex und der 7-Phosphanorbornadien-Metallkomplex verwendet. Des Weiteren konnte das erste freie 2H-1,2-Azaphosphol isoliert, sowie einige Reaktionen zur Koordinationschemie durchgeführt werden. Durch die Darstellung der P-funktionalisierten 2H-1,2-Azaphosphol-Komplexe gelang es ebenfalls erstmals 1,2-Azaphospholide bzw. 1,3,2-Diazaphospholide darzustellen und ihre Folgeprodukte zu isolieren.Purpose of this work was the stabilization and/or synthesis of nitrilium-betaines, the nitriliumphosphane ylide complexes, with nitriles having a electron donating group such as the iminophosphoranes or Wittig-ylides. Stabilizing the 1,3-dipole lead to the first P and C5 functionalized 2H-1,2-azaphosphole-complexes and to some novel P,C,N-cage compounds. Whereby 7-phosphanorbornadiene and 2H-azaphosphirene-complexes were used as phosphandiyl-complex precursors. Synthesis of the first 2H-1,2-azaphosphole was established. Investigations on coordination chemistry of this novel P-ligand were also done. The synthesis of P-functionalized complexes lead to first derivatives of 1,2-azaphospholide and 1,3,2-diazaphospholide complexes

Computational methods for high-throughput metabolomics

Hoffmann N. Computational methods for high-throughput metabolomics. Bielefeld: Universität Bielefeld; 2014.The advent of analytical technologies being broadly and routinely applied in biology and biochemistry for the analysis and characterization of small molecules in biological organisms has brought with it the need to process, analyze, compare, and evaluate large amounts of experimental data in a highly automated fashion. The most prominent methods used in these fields are chromatographic methods capable of separating complex mixtures of chemical compounds by properties like size or charge, coupled to mass spectrometry detectors that measure the mass and intensity of a compound's ion or its fragments eluting from the chromatographic separation system. One major problem in these high-throughput applications is the automatic extraction of features quantifying the compounds contained in the measured results and their reliable association among multiple measurements for quantification and statistical analysis. The main goal of this thesis is the creation of scalable and robust methods for highly automated processing of large numbers of samples. Of special importance is the comparison of different samples in order to find similarities and differences in the context of metabolomics, the study of small chemical compounds in biological organisms. We herein describe novel algorithms for retention time alignment of peak and chromatogram data from one- and two-dimensional gas chromatography-mass spectrometry experiments in the application area of metabolomics. We also perform a comprehensive evaluation of each method against other state-of-the-art methods on publicly available datasets with genuine biological backgrounds. In addition to these methods, we also describe the underlying software framework Maltcms and the accompanying graphical user interface Maui, and demonstrate their use on instructive application examples

Entwicklung eines mit Hilfe von CFD Simulationen trainiertenAutoencoders zwecks schneller Vorhersage aerodyamischerDaten für Flügelprofile

Während sich die numerische Strömungssimulation durch Computational Fluid Dynamics (CFD)als mächtiges Werkzeug in der Flugzeugentwicklung erwiesen hat, ist diese für dieEvaluierung aller notwendigen Strömungsbedingungen zu rechenaufwendig. Datengetriebeneaerodynamische Ersatzmodelle, welche auf vollständigen CFD Lösungen basieren, könnenVorhersagen für Strömungsbedingungen treffen, für welche keine CFD Berechnungen vorliegen. Die SMARTy Toolbox implementiert solche Erstzmodelle welche auf einer Dimensionsreduzierung der Trainingsdaten durch POD mit anschließender Interpolation auf dem dadurcherzeugen Unterraum basieren. Dabei kann es allerdings zu abweichenden Vorhersagen unter nichtlinearen, transsonischen Strömungsbedingungen kommen. In dieser Arbeit wurden Autoencodernetzwerke evaluiert, welche die POD Methode ersetzen und eine nichtlineareDimensionsreduzierung ermöglichen. Diese wurden erneut mit TPS Interpolation kombiniertund konnten für die getesteten Oberflächendruckverteilungen auf einem zweidimensionalen Flügelprofil genauere Vorhersageergebnisse liefern. Dabei erwiesen sich vor allem Convolu-tional Autoencoder als geeignet. In allen Modellen konnten die, gegenüber POD genaueren Vorhersagen, durch eine für die Interpolation geeignete Einbettung im Unterraum erreichtwerden. Während die Methode gegenüber POD zwar über deutlich höhere Offlinekosten verfügt, sind die Onlinekosten für eine Strömungsvorhersage vergleichbar gebliebe

Measuring cellular traction forces on non-planar substrates

Animal cells use traction forces to sense the mechanics and geometry of their environment. Measuring these traction forces requires a workflow combining cell experiments, image processing and force reconstruction based on elasticity theory. Such procedures have been established before mainly for planar substrates, in which case one can use the Green's function formalism. Here we introduce a worksflow to measure traction forces of cardiac myofibroblasts on non-planar elastic substrates. Soft elastic substrates with a wave-like topology were micromolded from polydimethylsiloxane (PDMS) and fluorescent marker beads were distributed homogeneously in the substrate. Using feature vector based tracking of these marker beads, we first constructed a hexahedral mesh for the substrate. We then solved the direct elastic boundary volume problem on this mesh using the finite element method (FEM). Using data simulations, we show that the traction forces can be reconstructed from the substrate deformations by solving the corresponding inverse problem with a L1-norm for the residue and a L2-norm for 0th order Tikhonov regularization. Applying this procedure to the experimental data, we find that cardiac myofibroblast cells tend to align both their shapes and their forces with the long axis of the deformable wavy substrate.Comment: 34 pages, 9 figure