Eliminierung negativer Effekte autokorrelierter Prozesse an Zusammenführungen

Im Kern der vorliegenden Arbeit wird eine neue Vorfahrtstrategie zur Steuerung von Materialflüssen an Zusammenführungen vorgestellt. Das Hauptanwendungsgebiet stellen innerbetriebliche Transportsysteme dar, wobei die Erkenntnisse auf beliebige Transport- bzw. Bediensysteme übertragbar sind. Die Arbeit grenzt sich mit der Annahme autokorrelierter Ankunftsprozesse von bisheriger Forschung und Entwicklung ab. Bis dato werden stets unkorrelierte Ströme angenommen bzw. findet keine spezielle Beachtung autokorrelierter Ströme bei der Vorfahrtsteuerung statt. Untersuchungen zeigen aber, dass zum einen mit hoher Konfidenz mit autokorrelierten Materialflüssen zu rechnen ist und in diesem Fall zum anderen von einem erheblichen Einfluss auf die Systemleistung ausgegangen werden muss. Zusammengefasst konnten im Rahmen der vorliegenden Arbeit 68 Realdatensätze verschiedener Unternehmen untersucht werden, mit dem Ergebnis, dass ca. 95% der Materialflüsse Autokorrelation aufweisen. Ferner wird hergeleitet, dass Autokorrelation intrinsisch in Materialflusssystemen entsteht. Die Folgen autokorrelierter Prozesse bestehen dabei in längeren Durchlaufzeiten, einem volatileren Systemverhalten und höheren Wahrscheinlichkeiten von Systemblockaden. Um die genannten Effekte an Zusammenführungen zu eliminieren, stellt die Arbeit eine neue Vorfahrtstrategie HAFI – Highest Autocorrelated First vor. Diese priorisiert die Ankunftsprozesse anhand deren Autokorrelation. Konkret wird die Vorfahrt zunächst so lange nach dem Prinzip First Come First Served gewährt, bis richtungsweise eine spezifische Warteschlangenlänge überschritten wird. Der jeweilige Wert ergibt sich aus der Höhe der Autokorrelation der Ankunftsprozesse. Vorfahrt bekommt der Strom mit der höchsten Überschreitung seines Grenzwertes. Die Arbeit stellt ferner eine Heuristik DyDeT zur automatischen Bestimmung und dynamischen Anpassung der Grenzwerte vor. Mit einer Simulationsstudie wird gezeigt, dass HAFI mit Anwendung von DyDeT die Vorzüge der etablierten Vorfahrtstrategien First Come First Served und Longest Queue First vereint. Dabei wird auch deutlich, dass die zwei letztgenannten Strategien den besonderen Herausforderungen autokorrelierter Ankunftsprozesse nicht gerecht werden. Bei einer Anwendung von HAFI zur Vorfahrtsteuerung können Durchlaufzeiten und Warteschlangenlängen auf dem Niveau von First Come First Served erreicht werden, wobei dieses ca. 10% unter dem von Longest Queue First liegt. Gleichzeitig ermöglicht HAFI, im Gegensatz zu First Come First Served, eine ähnlich gute Lastbalancierung wie Longest Queue First. Die Ergebnisse stellen sich robust gegenüber Änderungen der Auslastung sowie der Höhe der Autokorrelation dar. Gleichzeitig sind die Erkenntnisse unabhängig der Analyse einer isolierten Zusammenführung und der Anordnung mehrerer Zusammenführungen in einem Netzwerk.:1 Einleitung 1 1.1 Motivation 1 1.2 Zielsetzung, wissenschaftlicher Beitrag 4 1.3 Konzeption 5 2 Grundlagen 7 2.1 Automatisierung, Steuern, Regeln 7 2.2 System, Modell 10 2.3 Stochastik, Statistik 14 2.3.1 Wahrscheinlichkeitsverteilungen 14 2.3.2 Zufallszahlengeneratoren 21 2.3.3 Autokorrelation als Ähnlichkeits- bzw. Abhängigkeitsmaß 24 2.4 Simulation 29 2.5 Warteschlangentheorie und -modelle 32 2.6 Materialflusssystem 35 2.7 Materialflusssteuerung 37 2.7.1 Steuerungssysteme 37 2.7.2 Steuerungsstrategien 40 2.8 Materialflusssystem charakterisierende Kennzahlen 46 3 Stand der Forschung und Technik 51 3.1 Erzeugung autokorrelierter Zufallszahlen 51 3.1.1 Autoregressive Prozesse nach der Box-Jenkins-Methode 52 3.1.2 Distorsions-Methoden 54 3.1.3 Copulae 56 3.1.4 Markovian Arrival Processes 58 3.1.5 Autoregressive Prozesse mit beliebiger Randverteilung 61 3.1.6 Weitere Verfahren 64 3.1.7 Bewertung der Verfahren und Werkzeuge zur Generierung 65 3.2 Wirken von Autokorrelation in Bediensystemen 68 3.3 Fallstudien über Autokorrelation in logistischen Systemen 75 3.4 Ursachen von Autokorrelation in logistischen Systemen 89 3.5 Steuerung von Ankunftsprozessen an Zusammenführungen 96 3.6 Steuerung autokorrelierter Ankunftsprozesse 100 4 Steuerung autokorrelierter Ankunftsprozesse an Zusammenführungen 105 4.1 Modellannahmen, Methodenauswahl, Vorbetrachtungen 106 4.2 First Come First Served und Longest Queue First 114 4.3 Highest Autocorrelated First 117 4.3.1 Grundprinzip 117 4.3.2 Bestimmung der Grenzwerte 127 4.3.3 Dynamische Bestimmung der Grenzwerte mittels „DyDeT“ 133 4.4 Highest Autocorrelated First in Netzwerken 150 4.5 Abschließende Bewertung und Diskussion 161 5 Zusammenfassung und Ausblick 167 Primärliteratur 172 Normen und Standards 194 Abbildungsverzeichnis 197 Tabellenverzeichnis 199 Pseudocodeverzeichnis 201 Abkürzungsverzeichnis 203 Symbolverzeichnis 205 Erklärung an Eides statt 209The work at hand presents a novel strategy to control arrival processes at merges. The main fields of application are intralogistics transport systems. Nevertheless, the findings can be adapted to any queuing system. In contrast to further research and development the thesis assumes autocorrelated arrival processes. Up until now, arrivals are usually assumed to be uncorrelated and there are no special treatments for autocorrelated arrivals in the context of merge controlling. However, surveys show with high reliability the existence of autocorrelated arrivals, resulting in some major impacts on the systems\' performance. In detail, 68 real-world datasets of different companies have been tested in the scope of this work, and in 95% of the cases arrival processes significantly show autocorrelations. Furthermore, the research shows that autocorrelation comes from the system itself. As a direct consequence it was observed that there were longer cycle times, more volatile system behavior, and a higher likelihood of deadlocks. In order to eliminate these effects at merges, this thesis introduces a new priority rule called HAFI-Highest Autocorrelated First. It assesses the arrivals\' priority in accordance to their autocorrelation. More concretely, priority initially is given in accordance to the First Come First Served scheme as long as specific direction-wise queue lengths are not exceeded. The particular thresholds are determined by the arrival processes\' autocorrelation, wherein the process with the highest volume gets priority. Furthermore, the thesis introduces a heuristic to automatically and dynamically determine the specific thresholds of HAFI-so called DyDeT. With a simulation study it can be shown that HAFI in connection with DyDeT, combines the advantages of the well-established priority rules First Come First Served and Longest Queue First. It also becomes obvious that the latter ones are not able to deal with the challenges of autocorrelated arrival processes. By applying HAFI cycling times and mean queue lengths on the level of First Come First Served can be achieved. These are about 10% lower than for Longest Queue First. Concomitantly and in contrast to First Come First Served, HAFI also shows well balanced queues like Longest Queue First. The results are robust against different levels of throughput and autocorrelation, respectively. Furthermore, the findings are independent from analyzing a single instance of a merge or several merges in a network.:1 Einleitung 1 1.1 Motivation 1 1.2 Zielsetzung, wissenschaftlicher Beitrag 4 1.3 Konzeption 5 2 Grundlagen 7 2.1 Automatisierung, Steuern, Regeln 7 2.2 System, Modell 10 2.3 Stochastik, Statistik 14 2.3.1 Wahrscheinlichkeitsverteilungen 14 2.3.2 Zufallszahlengeneratoren 21 2.3.3 Autokorrelation als Ähnlichkeits- bzw. Abhängigkeitsmaß 24 2.4 Simulation 29 2.5 Warteschlangentheorie und -modelle 32 2.6 Materialflusssystem 35 2.7 Materialflusssteuerung 37 2.7.1 Steuerungssysteme 37 2.7.2 Steuerungsstrategien 40 2.8 Materialflusssystem charakterisierende Kennzahlen 46 3 Stand der Forschung und Technik 51 3.1 Erzeugung autokorrelierter Zufallszahlen 51 3.1.1 Autoregressive Prozesse nach der Box-Jenkins-Methode 52 3.1.2 Distorsions-Methoden 54 3.1.3 Copulae 56 3.1.4 Markovian Arrival Processes 58 3.1.5 Autoregressive Prozesse mit beliebiger Randverteilung 61 3.1.6 Weitere Verfahren 64 3.1.7 Bewertung der Verfahren und Werkzeuge zur Generierung 65 3.2 Wirken von Autokorrelation in Bediensystemen 68 3.3 Fallstudien über Autokorrelation in logistischen Systemen 75 3.4 Ursachen von Autokorrelation in logistischen Systemen 89 3.5 Steuerung von Ankunftsprozessen an Zusammenführungen 96 3.6 Steuerung autokorrelierter Ankunftsprozesse 100 4 Steuerung autokorrelierter Ankunftsprozesse an Zusammenführungen 105 4.1 Modellannahmen, Methodenauswahl, Vorbetrachtungen 106 4.2 First Come First Served und Longest Queue First 114 4.3 Highest Autocorrelated First 117 4.3.1 Grundprinzip 117 4.3.2 Bestimmung der Grenzwerte 127 4.3.3 Dynamische Bestimmung der Grenzwerte mittels „DyDeT“ 133 4.4 Highest Autocorrelated First in Netzwerken 150 4.5 Abschließende Bewertung und Diskussion 161 5 Zusammenfassung und Ausblick 167 Primärliteratur 172 Normen und Standards 194 Abbildungsverzeichnis 197 Tabellenverzeichnis 199 Pseudocodeverzeichnis 201 Abkürzungsverzeichnis 203 Symbolverzeichnis 205 Erklärung an Eides statt 20

Simulation in der Computer-Chip-Produktion – Möglichkeiten und Grenzen

Der Beitrag führt zuerst in die Halbleiterfertigung und die damit verbundene innerbetriebliche Logistik, dabei vor allem das Transport- und Handhabungssystem, ein. Bei der Planung und Steuerung solcher Anlagen stellen sich sehr anspruchsvolle Aufgaben, die nur mithilfe der Simulation zu lösen sind. Hierzu wird dargestellt, wie sich der Simulationseinsatz in der Halbleiterproduktion und -logistik gestaltet. Mit der Komplexität der Prozesse und Systeme wächst natürlich auch die Komplexität der eingesetzten Simulationsmodelle – auf die Frage nach einem angemessenen Abstraktionsgrad gibt es bislang jedoch keine befriedigende Antwort. Der Beitrag stellt dazu Lösungsansätze vor und zeigt, worauf künftige Forschungsarbeiten fokussieren sollten

Fast and cost effective fabrication of microlens arrays for enhancing light out-coupling of organic light-emitting diodes

The efficiency of organic light-emitting diodes (OLEDs) deposited on flat substrates is strongly limited by the total internal reflection at the air-substrate interface. An effective strategy to reduce the amount of substrate modes and enhance the light out-coupling into the air is attaching a microlens array (MLA) on the external surface of OLEDs. In this study, polymeric MLA with periods between 1.2 µm and 2.0 µm are patterned by plate-to-plate nano-imprint lithography using metallic stamps structured by direct laser interference patterning. When MLA with a spatial period of 2.0 µm and a structure depth of 200 nm are employed on red, green and blue OLEDs, the external quantum efficiency is increased to 11.4%, 6.6% and 12.7%, respectively, due to a reduction of internally reflected radiation at the air-MLA-glass interfaces.Fil: Stellmacher, Andre. Technische Universität Dresden; AlemaniaFil: Liu, Yuan. Technische Universität Dresden; AlemaniaFil: Soldera, Marcos Maximiliano. Technische Universität Dresden; Alemania. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; ArgentinaFil: Rank, Andreas. Technische Universität Dresden; AlemaniaFil: Reineke, Sebastian. Technische Universität Dresden; AlemaniaFil: Lasagni, Andrés Fabián. Technische Universität Dresden; Alemani

Beherrschung stark korrelierter Logistik- und Produktions-Prozesse: Schlussbericht zu dem IGF-Vorhaben Beherrschung stark korrelierter Logistik- und Produktions-Prozesse (Autokorrelierte Auftragsstroeme)

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde das Wirken von Autokorrelation auf das Verhalten von Materialflusssystemen anhand von Realdaten analysiert. Hintergrund waren theoretische Untersuchungen, die einen deutlichen Einfluss von abhängigen Ereignissen auf die Leistung von Materialflusssystemen erkennen lassen. Mit Hilfe der Projektpartner konnte eine große Menge von Echtdaten zusammengetragen werden. Insgesamt wurden 52 Datensätze auf zeitliche Abhängigkeiten der Ereignisse untersucht. Dabei bestätigte sich die Vermutung, dass Autokorrelation durch z. B. Batchbildung oder Prioritätsregeln allgegenwärtig in Erscheinung tritt. In ca. 95 % aller Datensätze konnte signifikant Autokorrelation nachgewiesen werden. Im Rahmen der Untersuchung konnten eine Reihe unterschiedlicher Korrelationsstrukturen nachgewiesen werden. Diese unterschieden sich sowohl in der Stärke, in der Ausprägung (positiv oder negativ) als auch im Abklingverhalten. Der größte Einfluss auf das Systemverhalten geht von der Stärke und der Ausprägung der Autokorrelationskoefizienten aus. Im Rahmen des Projektes konnten unterschiedliche Verfahren zur Erzeugung autokorrelierter Ereignisse identifiziert und bewertet werden. Beispielhaft zu erwähnen ist die TES-Methode, der Minification- bzw. Maxification-Ansatz oder spezielle Markov-Ketten. Als am besten geeignet hat sich der sog. ARTA-Ansatz herausgestellt. Der ARTA-Ansatz wurde in einer Java-basierenden Software-Bibliothek namens „JARTA“ umgesetzt. Diese ist frei verfügbar sowie variabel und einfach einsetzbar. Durch das Forschungsvorhaben wurde das Bewusstsein um das Auftreten und Wirken von Autokorrelation in logistischen Systemen geschärft. Projektpartner bestätigen, dass durch gezielte Untersuchung auf Abhängigkeiten Fehler bei der Systementwicklung und beim Systembetrieb verringert werden konnten

Circulating lymphocytes reflect the local immune response in patients with colorectal carcinoma

Tumor-infiltrating lymphocytes (TILs) correlate with the number and size of the surrounding lymph nodes in patients with colorectal carcinoma (CRC) and reflect the quality of the antitumor immune response. In this prospective study, we analyzed whether this response correlated with the circulating lymphocytes in peripheral blood (PB). In 47 patients with newly diagnosed CRC, flow cytometry was performed to analyze the B cells, T cells, NK cells, and a variety of their subsets in PB. The results were correlated with TILs in the resected tumor and with the number and size of the surrounding lymph nodes in nodal negative (N- patients (LN5: number of lymph nodes measuring ≥5 mm) and the metastasis-to-lymph node size ratio (MSR) in nodal positive patients (N+). Differences between the number of TILs could be seen between N+ and N- patients, dependent on the LN5 and MSR categories, with higher values in N- cases and in patients with a higher LN5 category or a lower MSR. Additionally, higher values of various circulating lymphocyte subgroups were observed in these patients. For the total PB lymphocytes, CD8 cells, and some of their subgroups, a positive correlation with the TILs was found. This study shows that circulating lymphocytes—in particular, cytotoxic T cells—correlate with the local antitumor immune response displayed by TILs and lymph node activation. Our findings indicate that local and generalized antitumor immune responses are concordant with their different components

Production and Selectivity of Key Fusarubins from Fusarium solani due to Media Composition

Natural products display a large structural variation and different uses within a broad spectrum of industries. In this study, we investigate the influence of carbohydrates and nitrogen sources on the production and selectivity of production of four different polyketides produced by Fusarium solani, fusarubin, javanicin, bostrycoidin and anhydrofusarubin. We introduce four different carbohydrates and two types of nitrogen sources. Hereafter, a full factorial design was applied using combinations of three levels of sucrose and three levels of the two types of nitrogen. Each combination displayed different selectivity and production yields for all the compounds of interest. Response surface design was utilized to investigate possible maximum yields for the surrounding combinations of media. It was also shown that the maximum yields were not always the ones illustrating high selectivity, which is an important factor for making purification steps easier. We visualized the production over time for one of the media types, illustrating high yields and selectivity

Targeting of the Tumor Suppressor GRHL3 by a miR-21-Dependent Proto-Oncogenic Network Results in PTEN Loss and Tumorigenesis

SummaryDespite its prevalence, the molecular basis of squamous cell carcinoma (SCC) remains poorly understood. Here, we identify the developmental transcription factor Grhl3 as a potent tumor suppressor of SCC in mice, and demonstrate that targeting of Grhl3 by a miR-21-dependent proto-oncogenic network underpins SCC in humans. Deletion of Grhl3 in adult epidermis evokes loss of expression of PTEN, a direct GRHL3 target, resulting in aggressive SCC induced by activation of PI3K/AKT/mTOR signaling. Restoration of Pten expression completely abrogates SCC formation. Reduced levels of GRHL3 and PTEN are evident in human skin, and head and neck SCC, associated with increased expression of miR-21, which targets both tumor suppressors. Our data define the GRHL3-PTEN axis as a critical tumor suppressor pathway in SCC

Speed dating for enzymes! Finding the perfect phosphopantetheinyl transferase partner for your polyketide synthase

The biosynthetic pathways for the fungal polyketides bikaverin and bostrycoidin, from Fusarium verticillioides and Fusarium solani respectively, were reconstructed and heterologously expressed in S. cerevisiae alongside seven different phosphopantetheinyl transferases (PPTases) from a variety of origins spanning bacterial, yeast and fungal origins. In order to gauge the efficiency of the interaction between the ACP-domains of the polyketide synthases (PKS) and PPTases, each were co-expressed individually and the resulting production of target polyketides were determined after 48 h of growth. In co-expression with both biosynthetic pathways, the PPTase from Fusarium verticillioides (FvPPT1) proved most efficient at producing both bikaverin and bostrycoidin, at 1.4 mg/L and 5.9 mg/L respectively. Furthermore, the remaining PPTases showed the ability to interact with both PKS’s, except for a single PKS-PPTase combination. The results indicate that it is possible to boost the production of a target polyketide, simply by utilizing a more optimal PPTase partner, instead of the commonly used PPTases; NpgA, Gsp and Sfp, from Aspergillus nidulans, Brevibacillus brevis and Bacillus subtilis respectively. SUPPLEMENTARY INFORMATION: The online version contains supplementary material available at 10.1186/s12934-021-01734-9

The C-terminal domain of p53 orchestrates the interplay between non-covalent and covalent poly(ADP-ribosyl)ation of p53 by PARP1

The post-translational modification poly(ADPribosyl)ation (PARylation) plays key roles in genome maintenance and transcription. Both non-covalent poly(ADP-ribose) binding and covalent PARylation control protein functions, however, it is unknown how the two modes of modification crosstalk mechanistically. Employing the tumor suppressor p53 as a model substrate, this study provides detailed insights into the interplay between noncovalent and covalent PARylation and unravels its functional significance in the regulation of p53. We reveal that the multifunctional Cterminal domain (CTD) of p53 acts as the central hub in the PARylation-dependent regulation of p53. Specifically, p53 bound to auto-PARylated PARP1 via highly specific non–covalent PAR-CTD interaction, which conveyed target specificity for its covalent PARylation by PARP1. Strikingly, fusing the p53-CTD to a protein that is normally not PARylated, renders this a target for covalent PARylation as well. Functional studies revealed that the p53–PAR interaction had substantial implications on molecular and cellular levels. Thus, PAR significantly influenced the complex p53–DNA binding properties and controlled p53 functions, with major implications on the p53-dependent interactome, transcription, and replication-associated recombination. Remarkably, this mechanism potentially also applies to other PARylation targets, since a bioinformatics analysis revealed that CTD-like regions are highly enriched in the PARylated proteome