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Auch kleine und mittlere Unternehmen müssen aktive Öffentlichkeitsarbeit betreiben. Nur wenige können einen Profi einstellen, der diese Funktion übernimmt. Also muss jemand im Betrieb einspringen, Pläne entwickeln, die Pressemitteilungen schreiben und vergleichbare Aufgaben wahrnehmen. Dazu geben die Autoren praktische Hilfe mit vielen Checklisten. Sie zeigen Wege für den erfolgreichen Auftritt in der Öffentlichkeit und vor der Presse, führen in die aktuellen Themen der Öffentlichkeitsarbeit ein (Konzepte, Pressearbeit, interne Information, Krisen sowie Konflikte) und verzichten dabei auf allen Ballast, der in der Praxis des Klein- und Mittelbetriebs nicht interessiert.

Viele erwachsene Deutsche sind keine guten und geübten Leser. Sachtexte führen deswegen zu Unklarheiten, Fehlentscheidungen und Nachfragen. Diese Konzequenz stellt sich auch bei geübten aber fachfremden Lesern ein. Nur eine sprachliche Anpassung an Leser kann das ändern. Der Aufsatz vergleicht dazu zwei Ansätze, Einfache Sprache und Leichte Sprache. Der Autor vertritt die Auffassung, dass nur eine einfache Sprache als Lösung des genannten Dilemmas taugt. Leichte Sprache ist gegenwärtig das einzige Instrument, um Menschen mit neuronalen Schädigungen einen Inhalt zu übermitteln. Doch auch dafür nutzt sie nur eingeschränkt. Die Wissenschaft wird an diesen Themen arbeiten müssen. Sie steht erst am Anfang.

Quartz-crystal microbalances (QCMs) are commercially available mass sensors which mainly consist of a quartz resonator that oscillates at a characteristic frequency, which shifts when mass changes due to surface binding of molecules. In addition to mass changes, the viscosity of gases or liquids in contact with the sensor also shifts the resonance but also influences the quality factor (Q-factor). Typical biosensor applications demand operation in liquid environments leading to viscous damping strongly lowering Q-factors. For obtaining reliable measurements in liquid environments, excellent resonator control and signal processing are essential but standard resonator circuits like the Pierce and Colpitts oscillator fail to establish stable resonances. Here we present a lowcost, compact and robust oscillator circuit comprising of state-of-the-art commercially available surface-mount technology components which stimulates the QCMs oscillation, while it also establishes a control loop regulating the applied voltage. Thereby an increased energy dissipation by strong viscous damping in liquid solutions can be compensated and oscillations are stabilized. The presented circuit is suitable to be used in compact biosensor systems using custom-made miniaturized QCMs in microfluidic environments. As a proof of concept we used this circuit in combination with a customized microfabricated QCM in a microfluidic environment to measure the concentration of C-reactive protein (CRP) in buffer (PBS) down to concentrations as low as 5 μgmL -1.

Bei diesem Werk handelt es sich um eine Einführung in die Zustandsregelung nach Ackermann mit Vorfilter und PI-Zustandsreglerüberlagerung samt Steuerbarkeitsanalyse im linearen Fall.

Es wird die Beobachtbarkeitsanalyse unter Zuhilfenahme der Methoden von Kalman, Hautus und Gilbert vorgestellt und anhand von Beispielen vertieft.

In dem Beitrag werden die wichtigsten Anforderungen an die Antriebsauslegung elektrischer Antriebe dargestellt. Eine Checkliste für Auswahl und Bemessung von drehzahlveränderbaren elektrischen Antrieben mit Stromrichtern erleichtert die Arbeit.

Es wird der Fall des reinen Internverkehrs zwischen endlich vielen Teilnehmern bei voller Erreichbarkeit der Verbindungswege an einem einfachen Modell behandelt. Die Verkehrsgrößen werden berechnet. Der Verlust wird nach seinen verschiedenen möglichen Entstehungsursachen spezifiziert. Die entsprechenden Verlustwahrscheinlichkeiten werden exakt berechnet. Für die numerische Berechnung werden Rekursionsformeln abgeleitet. Unter den genannten Voraussetzungen sind die angegebenen Beziehungen auch für kleinste Teilnehmeranzahlen gültig. Ein aktueller Anwendungsfall liegt bei der Bemessung der Sprechkreisanzahl in einem Nachrichtensystem mit dezentraler Vermittlungstechnik und Vielfachzugriff zu den vorhandenen Sprechkreisen vor.

An important part of computed tomography is the calculation of a three-dimensional reconstruction of an object from series of X-ray images. Unfortunately, some applications do not provide sufficient X-ray images. Then, the reconstructed objects no longer truly represent the original. Inside of the volumes, the accuracy seems to vary unpredictably. In this paper, we introduce a novel method to evaluate any reconstruction, voxel by voxel. The evaluation is based on a sophisticated probabilistic handling of the measured X-rays, as well as the inclusion of a priori knowledge about the materials that the object receiving the X-ray examination consists of. For each voxel, the proposed method outputs a numerical value that represents the probability of existence of a predefined material at the position of the voxel while doing X-ray. Such a probabilistic quality measure was lacking so far. In our experiment, false reconstructed areas get detected by their low probability. In exact reconstructed areas, a high probability predominates. Receiver Operating Characteristics not only confirm the reliability of our quality measure but also demonstrate that existing methods are less suitable for evaluating a reconstruction.

Dieser Band ist eine Festschrift zum 68. Geburtstag von Klaus Schubert, der seit 30 Jahren – zunächst an der Fachhochschule Flensburg, dann an der Universität Hildesheim – als Professor im Bereich der Fachkommunikationswissenschaft starke Impulse gesetzt und das Fach nachhaltig geprägt hat. Nicht nur durch sein Modell der vier Dimensionen der Fachkommunikation, sondern auch durch umfassende Publikationstätigkeit, unerschöpfliche Einsatzbereitschaft in der Lehre und herausragendes Engagement für die Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses hat Klaus Schubert die eigenständige Disziplin der Fachkommunikationswissenschaft begründet, bekannt gemacht und fortentwickelt. Seine Studierenden, Promovierenden und Fachkolleginnen und -kollegen sind dadurch nachhaltig geprägt worden. „Fachkommunikationswissenschaft gestern, heute, morgen“ versammelt Beiträge von Klaus Schuberts ehemaligen und aktuellen Doktorandinnen und Doktoranden, Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern und Weggefährtinnen und Weggefährten, in denen die große Diversität der Fachkommunikationswissenschaft zum Ausdruck kommt.

In dieser Arbeit werden Verfahren zur visuellen Beurteilung von Stabilitätseigenschaften nichtlinearer, zeitdiskreter Systeme und mögliche Anwendungen vorgestellt. Ausgehend von den erforderlichen Grundbegriffen der Chaostheorie werden verschiedene Maße zur Detektion, Beschreibung und Visualisierung chaotischen Systemverhaltens motiviert, mathematisch definiert, physikalisch interpretiert und gedeutet: der Lyapunov Exponent, die Entropie, das Fourierspektrum und die Korrelation. Als erste Anwendung basierend auf diesen Gütemaßen wird das Verhalten von linearen und nichtlinearen rekursiven Systemen visualisiert und verglichen. Es zeigt sich, dass bei rekursiven linearen Systemen der Übergang von einem stabilen in einen instabilen oder chaotischen Zustand kontinuierlich erfolgt, während dieser Übergang bei nicht linearen Systemen häufig abrupt auftritt. Unter Verwendung der vorgestellten Visualisierung lässt sich sehr genau nachvollziehen, welche Parameter und insbesondere welche Parameterübergänge dabei kritisch sind. Diese Kenntnis ist sehr wichtig für eine störfreie Systemparametrierung und eine erforderliche Arbeitspunktsuche. In einer zweiten Anwendung wird chaotisches Systemverhalten als Generator optimal orthogonaler Signalfunktionen eingesetzt. Dazu wird die Rekursionsfolge in einem chaotischen Arbeitspunkt eines nichtlinearen rekursiven Systems als Musterfunktion eines statistischen Zufallsprozesses interpretiert: Je chaotischer das Systemverhalten und je kleiner die Varianz des Korrelationsmaßes desto besser können orthogonale Signalfolgen modelliert werden. Solche Signalfolgen sind von großer Bedeutung, wenn digitale Nachrichten über einen gestörten Kanal mit minimalem Daten- und Energieaufwand übertragen werden sollen. Als abschließendes Beispiel wird die fraktale Bildcodierung vorgestellt. Sie beruht nicht wie die klassischen Verfahren der Bildcodierung (Prädiktion, Transformation) auf statistischen Eigenschaften des Bildsignals sondern ausschließlich auf Selbstähnlichkeit. Die Bildpunkte eines Bildblockes werden nicht durch deren Grauwerte sondern durch ein Fraktal beschrieben, wobei dieses Fraktal durch eine kontraktive, affine Abbildung der Grauwertinformation dargestellt wird. Dieses Fraktal, d.h. diese Abbildungsvorschrift oder Gesetzmäßigkeit beschreibt die vollständige Information des Bildes. Durch die Anwendung dieser fraktalen Darstellung wird das codierte Bild aus beliebigen Bildern gleicher Größe generiert.

Ein universell verwendbares Mehrzweckschutzrelais (MZR)wird vorgestellt, dessen Schutzfunktionen ausschließlich durch Software bestimmt sind. Mit dem MZR wird nachgewiesen, daß die vorhandene Typenvielfalt von Schutzrelais für Mittelspannungsnetze auf einen Grundtypus reduziert werden kann. Das MZR kann in Stationsleitsysteme eingebunden werden. Die Schutzfunktionen des MZR sind Überstromschutz (MZR-I), Distanzschutz (MZR-Z) und Differentialschutz (MZR-D). Ergänzend werden ausgeführt thermisches Abbild, Erdschlußerkennung, Erdschlußrichtungsbestimmung, Kurzunterbrechung und Betriebsmeßtechnik. Für jede Schutzfunktion wurde ein spezielles Programmsegment erstellt. Je nach Komplexität der Schutzaufgabe übernimmt ein Signalprozessor bestimmte Aufgaben im MZR, wie z.B. digitale Filterung der Meßsignale, Impedanzbestimmung, Diskrete Fouriertransformation, Bestimmung des Mitsystems nach dem Verfahren der symmetrischen Komponenten. Die von der Schutzfunktion unabhängigen Programmbestandteile sind zu einem echtzeitfähigen Multitask-Betriebssystem zusammengefaßt. Ein kostengünstiges MZR-Modul zur Speicherung von Störungsereignissen wird als Erweiterung gegenüber konventionellen Schutzrelais vorgestellt. Hiermit können vom MZR erkannte Störungen achtkanalig erfaßt und mit Echtzeitmarken versehen auf Disketten im standardisierten AufZeichnungsformat gespeichert werden. Ein neues Verfahren zur Simulation des Meßverhaltens der erstellten MZR-Varianten mit dem Programm "EMTP" auf einem Personalcomputer der AT—Klasse wurde entwickelt.

Die technische Betreuung von Produktionsanlagen durch den Anlagenhersteller oder einen Dienstleister ist in der Industrie häufig anzutreffen. Die Durchführung solcher Wartungsarbeiten erfolgt zum Großteil vor Ort an der jeweiligen Anlage. Mit der Fernwartung gibt es jedoch die Möglichkeit, die jeweiligen Arbeiten aus der Ferne durchzuführen. Unternehmen stellen sich bei der Einrichtung einer Fernwartungslösung die Frage, wie ein solches System zu planen ist. Der vorliegende Artikel beleuchtet daher, welche Anforderungen an Fernwartungssysteme zu stellen sind, welche Fernwartungskonzepte es gibt, was allgemein bei dem Einsatz eines Fernwartungssystems insbesondere aus Sicht der OT-Security zu beachten ist und wie die NOA Verification of Request bei der Fernwartung einzusetzen ist.

This document concerns IT security in production facilities. It is intended for small and medium-sized enterprises that are looking for a simple procedural model for ensuring IT security in production areas. In order to raise readers’ awareness of IT security in production facilities, security incidents are presented in section 2. It is clear that cyber attacks on production facilities in this day and age are not random, but are instead based on a targeted process. An overview of the most important standards and recommendations on the topic of “IT security in production” then follows in section 3. Section 4 develops a concept for setting up an IT security system for small and medium-sized enterprises (SMEs) on the basis of a ten-point plan. The focus is not only on technical measures, but also in particular on the most frequently neglected organizational measures. Section 5 then describes the outlook for future requirements and solutions in the context of Industry 4.0.

Das Thema Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) ist noch immer ein wesentlicher Aspekt bei der Planung, bei der Installation und beim Betrieb von Automatisierungssystemen. Kommunikationsnetzwerke wie zum Beispiel PROFIBUS und PROFINET sind als robuste und zuverlässige Übertragungssysteme bekannt. Dennoch ist für deren Funktion die Beachtung einiger grundlegender Prinzipien wichtig, um einen störungsfreien Betrieb über ein langes Anlagenleben zu gewährleisten. Der Beitrag beschreibt zunächst einige Grundlagen der EMV. Basierend auf diesen Grundlagen werden dann sechs Handlungsempfehlungen abgeleitet, die bei der Planung eines Automatisierungssystems für den Einsatz in der Fertigungsindustrie zu beachten sind. Abschließend wird ein Ausblick auf die weiterführenden Arbeiten für Anlagen der Prozessindustrie gegeben.

The topic of electromagnetic compatibility (EMC) remains an important aspect during the planning, installation and operation of automation systems. Communication networks, such as PROFIBUS and PROFINET, are known to be robust and reliable transmission systems. Nevertheless, it is important that a number of fundamental principles needs to be observed to ensure fault-free operation over a long plant lifetime. This paper first describes a number of principles of EMC. On the basis of these principles, six recommendations for action are then developed which are to be observed during the planning of an automation system for use in the manufacturing industry. Finally, an overview is provided of future work for systems in the process industry.

Planer und Betreiber von Produktionsanlagen stehen vor der Frage, welche Normen für die IT-Sicherheitskonzepte und ggf. auch für eine Auditierung dieser Anlagen anzuwenden sind. Da die Verantwortlichkeit in Bezug auf die IT-Sicherheit für die Operational Technology (OT) oft in anderen Händen liegt, als die für Information Technology (IT), gibt es hier gelegentlich abweichende Auffassungen darüber welche Normen zu Grunde zu legen sind. Personen aus dem IT-Umfeld fokussieren in der Regel auf die Normreihe ISO 27001, während Personen aus dem OT-Umfeld eher die Normreihe IEC 62443 favorisieren. Dieser Beitrag beschreibt die Grundlagen und Ausrichtung der beiden Normreihen und gibt Anregungen, in welchem Kontext welche die Normen sinnvoll und ggf. auch kombiniert nutzbar sind. Das Dokument schließt mit einer Empfehlung für ein Vorgehen im Bereich von Produktionsanlagen für die Fertigungs- und Prozessindustrie (OT-Security). Abschließend wird im Anhang noch am Beispiel einer Abwasserbehandlungsanlage die Anwendbarkeit der Normen diskutiert.

The impact of vertical and horizontal integration in the context of Industry 4.0 requires new concepts for the security of industrial Ethernet protocols. The defense in depth concept, basing on the combination of several measures, especially separation and segmentation, needs to be complimented by integrated protection measures for industrial real-time protocols. To cover this challenge, existing protocols need to be equipped with additional functionality to ensure the integrity and availability of the network communication, even in environments, where possible attackers can be present. In order to show a possible way to upgrade an existing protocol, this paper describes a security concept for the industrial Ethernet protocol PROFINET.

Network convergence is an increasing trend in the automation domain. More and more plant owners strive for a unification of networks in their plants. This yields a seamless network structure, simplified supervision, and reduced training effort for the personnel, as only one unified network technology needs to be handled. Ethernet-APL is one piece of the puzzle for such a converged network, supporting various real time protocols like PROFINET, EtherNet, HART-IP as well as the middleware protocol OPC UA. This paper gives an overview on the impact of Ethernet-APL field devices to OT security and proposes how to ensure OT security for them.

Operators of production plants are increasingly emphasizing secure communication, including real-time communication, such as PROFINET, within their control systems. This trend is further advanced by standards like IEC 62443, which demand the protection of realtime communication in the field. PROFIBUS and PROFINET International (PI) is working on the specification of the security extensions for PROFINET (“PROFINET Security”), which shall fulfill the requirements of secure communication in the field. This paper discusses the matter in three parts. First, the roles and responsibilities of the plant owner, the system integrator, and the component provider regarding security, and the basics of the IEC 62443 will be described. Second, a conceptual overview of PROFINET Security, as well as a status update about the PI specification work will be given. Third, the article will describe how PROFINET Security can contribute to the defense-in-depth approach, and what the expected operating environment is. We will evaluate how PROFINET Security contributes to fulfilling the IEC 62443-4-2 standard for automation components. Two of the authors are members of the PI Working Group CB/PG10 Security.

Bei der Übermittlung von Nachrichtensignalen in Kommunikationsnetzen treten neben der physikalischen Laufzeit weitere Verzögerungen auf, welche durch technische Bearbeitungsvorgänge (Quellencodierung, Verschlüsselung, Kanalcodierung, Leitungscodierung, Bedienungsvorgänge, Vermittlungsvorgänge) verursacht werden. In dieser Arbeit wird die mittlere EndezuEndeDurchlaufverzögerung zwischen zwei Endgeräten in Abhängigkeit von den Eigenschaften und Parametern der Endgeräte und des paketbasierten Kommunikationsnetzes allgemein berechnet. Insbesondere wird der Mindestwert der mittleren Verzögerung in einem paketbasierten Kommunikationsnetz für Sprache (Voice over Internet Protocol, VoIP) und Daten analysiert. Die Wirkung einer Priorisierung der Sprachpakete wird untersucht. Zur Berechnung der Verzögerungen in einem Vermittlungsknoten wird das Bedienungsmodell M / G / 1 / ∞ mit Priorisierung verwendet. Die Anwendung der theoretischen Ergebnisse erfolgt auf ein stark vereinfachtes ModellNetz mit typischen Parametern für die Netzkanten und Netzknoten. Dessen mittlere EndezuEndeDurchlaufverzögerung für Sprachsignale wird unter verschiedenen Randbedingungen (eine oder zwei Verkehrsklassen, mit oder ohne Priorisierung, unterschiedliche Parameter des Datenverkehrs) numerisch berechnet und graphisch veranschaulicht.

A new operating principle for a digital time division multiplex communication network with decentralized switching technology is proposed. Compared to other systems with decentralized switching technology the bandwidth requirement is greatly reduced. Any branched network structures are possible.

In Zeitmultiplex-Vielfachzugriff-(TDMA-)Durchschalte-Vermittlungsnetzen mit verteilter Steuerung können Kollisionen von Zugriffsvorgängen auftreten. Es wird unterstellt, daß die den kollidierenden Zugriffsvorgängen zugehörigen Verbindungswünsche nicht weiterbehandelt werden und deshalb wegen Kollision zu Verlust gehen. Die zugehörige Verlustwahrscheinlichkeit -genannt Kollisionsverlust BK - wird allgemein berechnet. Die numerische Auswertung zeigt, daß für Fernsprechverkehr diese - gegenüber Systemen mit konzentrierter Steuerung - zusätzlichen Kollisionsverluste vernachlässigt werden können gegenüber den üblichen Planungsverlusten wegen Abnehmermangels.

Diese kurze Einführung zu Bedienungssystemen konzentriert sich auf grundlegende Gesetzmäßigkeiten für Bedienungssysteme im stationären Zustand (Flusserhaltung, Little-Theorem), die wesentlichen Kenngrößen (Angebot, Belastung, Restverkehr, Wartebelastung, Wartewahrscheinlichkeit, mittlere Bediendauer, mittlere Wartedauer, mittlere Durchlaufdauer) eines Bedienungssystems werden anschaulich eingeführt. Die Erlang-Formel und die Khintchine-Pollaczek-Formel werden diskutiert. Die Einführung ergänzt das Buch "Digitale Kommunikationssysteme 2 - Grundlagen der Vermittlungstechnik" des Verfassers, ist aber völlig eigenständig lesbar.

Das Kapitel von 2007 ist ein zusätzliches Kapitel zum Buch "Digitale Kommunikationssysteme" von (vgl. Quelle) und beschäftigt sich mit dem Thema Quantisierung.

Für ein baumförmiges Zeitmultiplex-Durchschalte-Vermittlungsnetz mit Vielfachzugriff wird ein neues Funktionsprinzip vorgestellt. Dessen wesentliches Merkmal ist der geringe Bandbreitenbedarf. Die in solchen Vermittlungsnetzen bei verteilter Steuerung durch Zugriffskonflikte auftretenden Verluste an Verbindungswünschen werden berechnet. Außerdem werden die Einsatzmöglichkeiten solcher Vermittlungsnetze sowie deren verkehrstheoretische Bemessung bei Internverkehr untersucht.

- Fourieranalyse - Fouriersynthese - digitale Signalsynthese - mikrocomputergesteuerter Generator.

Der PC als Meßgerät findet weiter zunehmende Verbreitung und wird als ernstzunehmender Bestandteil des Entwicklungslabors von Firmen wie Siemens, HP usw. angeboten. Dieser Beitrag dringt einmal in das Innere eines rechnergesteuerten Signalgenerators vor und zeigt Hard- und Software.

Das Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, ein einfach verständliches Simulationsmodell zur Darstellung der Wirkung von Kabelschirmen bei Betrachtung verschiedener Schirmauflageverfahren zu entwickeln. Die erarbeiteten Ergebnisse decken sich mit der allgemein vertretenen Meinung, dass die beste Schirmwirkung durch eine beidseitige und flächige Schirmauflage erzielt wird. Zuerst werden Grundlagen erklärt, wobei sich auf relevante Literatur bezogen wird. Daraus wird das Simulationsmodell hergeleitet, dessen Ergebnisse anhand von theoretischen Überlegungen und praktischen Messungen überprüft werden. Die vorliegende Arbeit ist interessant für Ingenieurinnen und Ingenieure der Automatisierungstechnik in der Prozess- und Fertigungsindustrie, die ein grundlegendes Verständnis für relevante Effekte der Kabelschirmung bilden wollen.

In this study, the potential of the so-called black-box optimisation (BBO) to increase the efficiency of simulation studies in power engineering is evaluated. Three algorithms ("Multilevel Coordinate Search"(MCS) and "Stable Noisy Optimization by Branch and Fit"(SNOBFIT) by Huyer and Neumaier and "blackbox: A Procedure for Parallel Optimization of Expensive Black-box Functions"(blackbox) by Knysh and Korkolis) are implemented in MATLAB and compared for solving two use cases: the analysis of the maximum rotational speed of a gas turbine after a load rejection and the identification of transfer function parameters by measurements. The first use case has a high computational cost, whereas the second use case is computationally cheap. For each run of the algorithms, the accuracy of the found solution and the number of simulations or function evaluations needed to determine the optimum and the overall runtime are used to identify the potential of the algorithms in comparison to currently used methods. All methods provide solutions for potential optima that are at least 99.8% accurate compared to the reference methods. The number of evaluations of the objective functions differs significantly but cannot be directly compared as only the SNOBFIT algorithm does stop when the found solution does not improve further, whereas the other algorithms use a predefined number of function evaluations. Therefore, SNOBFIT has the shortest runtime for both examples. For computationally expensive simulations, it is shown that parallelisation of the function evaluations (SNOBFIT and blackbox) and quantisation of the input variables (SNOBFIT) are essential for the algorithmic performance. For the gas turbine overspeed analysis, only SNOBFIT can compete with the reference procedure concerning the runtime. Further studies will have to investigate whether the quantisation of input variables can be applied to other algorithms and whether the BBO algorithms can outperform the reference methods for problems with a higher dimensionality.

In the area of manufacturing and process automation in industrial applications, technical energy management systems are mainly used to measure, collect, store, analyze and display energy data. In addition, PLC programs on the control level are required to obtain the energy data from the field level. If the measured data is available in a PLC as a raw value, it still has to be processed by the PLC, so that it can be passed on to the higher layers in a suitable format, e.g. via OPC UA. In plants with heterogeneous field device installations, a high engineering effort is required for the creation of corresponding PLC programs. This paper describes a concept for a code generator that can be used to reduce this engineering effort.

Das Projekt SEC_PRO verfolgte die Möglichkeit der Erarbeitung einer neuartigen IT-Sicherheitslösung für Automatisierungssysteme. Die Ermittlung des Stands der Technik zeigte, dass die IT-Sicherheit in der Automatisierungstechnik von Lösungen der Standard-IT in Büronetzwerken geprägt ist, ohne auf spezielle Anforderungen der Automatisierungstechnik einzugehen. Eine Anforderungsanalyse erbrachte, dass IT-Sicherheitslösungen benötigt werden, die sich mit dem zunehmenden Vernetzungsgrad von Automatisierungssystemen in Einklang bringen lassen. Dazu ist eine IT-Sicherheitsschicht für das PROFINET-Protokoll konzipiert und implementiert worden, die einen integrierten Schutz der Kommunikation und der Komponenten selbst ermöglicht. Dabei kommen gezielt Security Token Technologien zum Einsatz. Eine Evaluierung der kryptografischen Funktionen zeigte, dass deren Verwendung unter gewissen Voraussetzungen möglich ist. Mit Hilfe eines Demonstrators ist konnte die Echtzeitfähigkeit der IT-Sicherheitsschicht validiert und dessen Schutzwirkung nachgewiesen werden. SEC_PRO kann als Ausgangspunkt für weitere Vorhaben bezüglich integrierter IT-Sicherheitsmaßnahmen gesehen werden, die auf eine Anwendung der Kryptografie in der Automatisierungstechnik abzielen.

With the use of an energy management system in an industrial company according to ISO 50001, a step-by-step increase in energy efficiency can be achieved. The realization of energy monitoring and load management functions requires programs on edge devices or PLCs to acquire the data, adapt the data type or scale the values of the energy information. In addition, the energy information must be mapped to communication interfaces (e.g. based on OPC UA) in order to convey this energy information to the energy management application. The development of these energy management programs is associated with a high engineering effort, because the field devices from the heterogeneous field level do not provide the energy information in standardized semantics. To mitigate this engineering effort, a universal energy data information model (UEIM) is developed and presented in this paper.

Die Problematik der aktuell batteriebetriebenen Elektrofahrzeuge liegt in der geringen Reichweite, einem geringen Fahrtgastkomfort, sowie den langen Ladezeiten und einer nicht ausreichenden Ladeinfrastruktur. Diese Tatsachen stellen für die Nutzer eine Hürde für den Umstieg zu batteriebetriebenen Fahrzeugen dar. Eine schon heute verfügbare Brückentechnologie ist der Range Extender. Diese, meist im Fahrzeug integrierten Einheiten, liefern zusätzliche Reichweite, bei einer elektrischen Leistung von meist über 15 kWel und einem durchschnittlichen Anlagenwirkungsgrad von Ƞ RE ≈ 29 %. In dieser Arbeit wird ein modulares Konzept eines erweiterten Range Extenders untersucht, welches die Funktion der Kraft-Wärme-Kopplung und Kraft-Kälte-Kopplung nutzt. Diese Hilfseinheit soll zum einen den Nachteil der geringen Reichweite aufgrund der eingeschränkten Batteriekapazitäten, zum anderen den geringen thermischen Innenraumkomfort von batteriebetriebenen Fahrzeugen ausgleichen. Das Konzept einer Kraftwärme/-kältekopplung zur Klimatisierung von BEV wird in der vorliegenden Arbeit mit Hilfe eines Versuchsaufbaus messtechnisch und theoretisch mittels Simulation untersucht, sowie anhand der ermittelten Kennfelder beurteilt. Die Simulation basiert dabei auf empirisch ermittelten Daten. In den gewählten Fahrzeugklassen Kleinstwagen, Kompakt- und Mittelklasse wird der mittlere Gesamtwirkungsgrad der Anlagenkomponenten in Abhängigkeit von Klimadaten (Wetterdaten) bestimmt. Dieser ermittelte Wirkungsgrad ist abhängig von äußeren thermischen Anforderungen und der Ausnutzung der Anlagenkomponenten. Der modulierbare Leistungsbereich des mikro Blockheizkraftwerks mit Kraft-Kälte-Kopplung hat zum Heizen einen thermischen Leistungsbereich von 5,7 – 13,0 kWthh. Der mechanische Leistungsbereich von 2,0 - 14,5 kWme wird in zwei Bereiche aufgeteilt. Zur Kühlung wird ein thermischer Bereich von 1,0 – 7,0 kWthk und zur elektrischen Stromerzeugung ein Leistungsbereich von 1,0 – 6,0 kWel verwendet. Basierend auf den in dieser Arbeit experimentell ermittelten Kennfeldern, die unter Berücksichtigung der lokalen klimatischen Bedingungen in Deutschland berechnet wurden, kann der Anlagenwirkungsgrad für Kleinstwagen mit Ƞ Kl = 58,9 ± 3,5 %, für die Kompaktklasse mit Ƞ Ko = 62,2 ± 5,5 % und für die Mittelklasse mit durchschnittlich Ƞ Mk = 65,2 ± 4,8 % ermittelt werden. Die zusätzlich gewonnenen Reichweiten, die durch Einsparung von batterieelektrischer Energie für die Klimatisierung und durch Einspeisung von erzeugter elektrischer Energie erreicht werden, liegen bei den Kleinstwagen bei 246 ± 31 km, in der Kompaktklasse bei 296 ± 103 km und in der Mittelklasse bei 314 ± 104 km. Eine Abtrennung des Klimakompressors von der Verbrennungskraftmaschine führt dabei zusätzlich zu einer teilweisen Verbesserung der ermittelten Werte. Im Vergleich dazu, lässt sich ein durchschnittlicher Reichweitenzuwachs von 103 km, ohne den Einsatz eines Kraftstoffes, nur durch Nutzung eines effizienteren Systems erreichen, wenn eine Wärmepumpe eingesetzt wird. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass der Einsatz der Kraftwärme -Kältekopplung zur Klimatisierung von Elektrofahrzeugen nachhaltig und sinnvoller erscheint, als der Einsatz eines konventionellen Range Extender, denn der Einsatz eines zusätzlichen Kraftstoffes sollte so effizient wie möglich genutzt werden.

Ziel des Projektes war es, nominative Grundlagen für die Kriterien eines Performace-Quality-Labels (PQL) für LED-Leuchten zu erarbeiten. Unter dem PQL wird ein Qualitäts- und Energielabel verstanden, das für LED-Produkte auf Grundlage der aktuellen und sich entwickelnden Normensituation erarbeitet werden soll. Durch das Bestimmen der für eine gute Produktqualität erforderlichen Faktoren, soll durch die beteiligten Forschungseinrichtungen ein Katalog von Mindestanforderungen für LED-Leuchten entwickelt werden. Auf der anderen Seite sollen der Leuchtenindustrie konkrete Hinweise für die Entwicklung und Optimierung von LED-Leuchten bezüglich der im Projekt geforderten Werte zur Verfügung gestellt werden. Ergebnis: Es wurde die Alterung von Hoch- und Mittelleistungs-LEDs bei verschiedenen Strömen und Boardtemperaturen hinsichtlich Lichtstrom, Farbort, Spektren und Änderung des thermischen Widerstands untersucht, um die Lebensdauer der LEDs durch eine Extrapolation herstellerunabhängig ermitteln und den Leuchtenherstellern verfügbar zu machen. Durch umfangreiche Untersuchungen zu ESD und EMV-Eigenschaften sowie Temperatur- und Stromverhalten der LEDs, war eine thermische und elektrische Modellierung möglich. Ziel: ein korrektes Datenblatt für die LEDs seitens der LED-Hersteller zu erarbeiten sowie ein relevantes Binning-Schema mit Beurteilungskriterien für die verschiedenen Binning-Klassen zu erstellen. Zudem lassen sich Hinweise ableiten, wie zukünftige LED-Leuchten mit RGB- und weißen LEDs auf Farbort- und Lichtstromkonstanz bei verschiedenen Temperatur- und Stromänderungen geregelt werden können. Durch die Vergleichsmessungen von mehr als 70 LED-Leuchten konnten die Schwachstellen und Unzulänglichkeiten in der qualitätssicherenden Kette ermittelt und mit den Firmen besprochen werden. Die Auswertung der an der TU Darmstadt gealteten LED-Leuchten konnte der Leuchtenindustrie konkrete Hinweise über Alterungsmechanismen, thermisches Management bei verschiedenen Betriebstemperaturen und die Restwelligkeit der LED-Ströme geben. Zudem wurden Faktoren erarbeitet, wie die LED-Leuchte durch Materialauswahl (Wärmeleitpasten, Dichtungsring), durch konstruktive Kabelführung und Elektronik-Auswahl an Zuverlässigkeit gewinnen kann. Eine Datenbank mit einer Typisierung der LED-Fehler, Entstehungsorte, Ursachen und wirtschaftlicher Folge konnte erstellt und mit der Leuchtenindustrie und professionellen Anwendern ausgetauscht und gepflegt werden. Die Grundlage für die Akzeptanz der LED-Beleuchtung durch die professionellen und privaten Anwender kann nur geschaffen werden, wenn die Licht- und Farbqualität untersucht und deren Mindestwerte für hochqualitive LED-Produkte definiert werden können. An Hand der Untersuchung der Farbwiedergabeskalierung konnte gezeigt werden, dass LED-Systeme mit guter Farbwiedergabe eine Ra-Wert von 86 und R9 für gesättigte rote Farben von mehr als 45 aufweisen sollten. Um die Detektierbarkeit der stroboskopischen Erscheinungen von PQWM-betriebenen LEDs zu minimieren sollte die Pulsfrequenz nicht weniger als als 350 Hz – 400 Hz betragen. Alle gewonnenen optischen, lichttechnischen, thermischen und elektrischen Erkenntnisse und Erfahrungen wurden während der Projektarbeit systematisch zusammengestellt und mit Zielwerten bzw. Grenzwerten versehen, so dass sie über die Qualitätsmerkmale (Performance Quality Label) in drei Vorträgen der Leuchtenindustrie präsentiert werden konnten. Die Ziele des Projekts konnten im vollen Umfang erfüllt werden. Die Erkenntnisse vom Projekt konnten durch sechs reguläre Treffen, zwei Sonderworkshops, drei VDE/ZVEI Workshops und zahlreiche Publikationen, Buchbeiträge und Konferenzbeiträge an die Lichtindustrie, Lichtplaner und weitere Interessierte transferiert werden. Das IGF-Vorhaben 14 LBG der Forschungsvereinigung Elektrotechnik wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Das Forschungsprojekt „Herbar Digital” startete 2007 mit dem Ziel der Digitalisierung des Bestands von mehr als 3,5 Millionen getrockneter Pflanzen bzw. Pflanzenteile auf Papierbögen (Herbarbelege) des Botanischen Museums Berlin. Die Aufgabe des Autors ist die Analyse der hochaufgelösten Bilder mit 10400 Zeilen und 7500 Spalten. Die Herbarbelege können außerdem unterschiedliche Objekte enthalten wie Umschläge mit zusätzlichen Pflanzenteilen, gedruckte oder handgeschriebene Etiketten, Farbtabellen, Maßstäbe, Stempel, Barcodes, farbige „Typus-Etiketten“ und handschriftliche Anmerkungen direkt auf dem Beleg. Die schriftlichen Anmerkungen, insbesondere in Handschrift, sind von besonderem Interesse. Kommerzielle OCR-Software kann oftmals Schrift in komplexen Umgebungen nicht lokalisieren, wie sie häufig auf den Herbarbelegen vorliegt, auf denen Schrift zwischen Blättern, Wurzeln und anderen Objekten angeordnet ist. Im folgenden wird eine Methode vorgestellt, die es ermöglicht, Schriftpassagen im Bild automatisch zu finden.

Die vorliegende Arbeit untersucht den möglichen Einsatz kommerzieller Software im Projekt Herbar Digital. Dabei werden zwei Kategorien unterschieden: OCR-Software und Barcodesoftware. Von der ersten Kategorie gibt es eine Vielzahl käuflicher Programme auf dem Markt sowie auch einige kostenlose Freewareprogramme. Die Qualität ist jedoch sehr unterschiedlich, insbesondere fallen die Freewareprogramme stark ab. Es kristallisieren sich vier hochqualitative Programme heraus, die genau untersucht werden. Von diesen eignen sich zwei für das Projekt, wobei Omnipage 16 der Vorzug gegeben wird. In der Kategorie der Barcodesoftware fiel die Wahl auf QS-Barcode 4.0, da sich OCR-Programme für das Lesen von Barcodes als ungeeignet erwiesen. Die anfängliche Erkennungsrate von 90% konnte durch eigene Verfahren zur Bildvorverarbeitung auf 100% gesteigert werden.

The research project "Herbar Digital" was started in 2007 with the aim to digitize 3.5 million dried plants on paper sheets belonging to the Botanic Museum Berlin in Germany. Frequently the collector of the plant is unknown, so a procedure had to be developed in order to determine the writer of the handwriting on the sheet. In the present work the static character was transformed into a dynamic form. This was done with the model of an inert ball which was rolled along the written character. During this off-line writer recognition, different mathematical procedures were used such as the reproduction of the write line of individual characters by Legendre polynomials. When only one character was used, a recognition rate of about 40% was obtained. By combining multiple characters, the recognition rate rose considerably and reached 98.7% with 13 characters and 93 writers (chosen randomly from the international IAM-database [3]). A global statistical approach using the whole handwritten text resulted in a similar recognition rate. By combining local and global methods, a recognition rate of 99.5% was achieved.

The growing importance of renewable generation connected to distribution grids requires an increased coordination between transmission system operators (TSOs) and distribution system operators (DSOs) for reactive power management. This work proposes a practical and effective interaction method based on sequential optimizations to evaluate the reactive flexibility potential of distribution networks and to dispatch them along with traditional synchronous generators, keeping to a minimum the information exchange. A modular optimal power flow (OPF) tool featuring multi-objective optimization is developed for this purpose. The proposed method is evaluated for a model of a real German 110 kV grid with 1.6 GW of installed wind power capacity and a reduced order model of the surrounding transmission system. Simulations show the benefit of involving wind farms in reactive power support reducing losses both at distribution and transmission level. Different types of setpoints are investigated, showing the feasibility for the DSO to fulfill also individual voltage and reactive power targets over multiple connection points. Finally, some suggestions are presented to achieve a fair coordination, combining both TSO and DSO requirements.

Industrial Control Systems (ICS) succumb to an ever evolving variety of threats. Additionally, threats are increasing in number and get more complex. This requires a holistic and up-to-date security concept for ICS as a whole. Usually security concepts are applied and updated based on regularly performed ICS security assessments. Such ICS security assessments require high effort and extensive knowledge about ICS and its security. This is often a problem for small and mediumsized enterprises (SME), which do not have sufficient respective sufficiently skilled human resources. This paper defines in a first step requirements on the knowledge needed to perform an ICS security assessment and the life cycle of this knowledge. Afterwards the ICS security knowledge and its life cycle are developed and discussed considering the requirements and related work.

Big-Data-Datenplattformen werden immer beliebter, um große Datenmengen bei Bedarf analysieren zu können. Zu den fünf gängigsten Big-Data-Verarbeitungsframeworks gehören Apache Hadoop, Apache Storm, Apache Samza, Apache Spark, und Apache Flink. Zwar unterstützen alle fünf Plattformen die Verarbeitung großer Datenmengen, doch unterscheiden sich diese Frameworks in ihren Anwendungsbereichen und der zugrunde liegenden Architektur. Eine Reihe von Studien hat sich bereits mit dem Vergleich dieser Big-Data-Frameworks befasst, indem sie sie anhand eines bestimmten Leistungsindikators bewertet haben. Die IT-Sicherheit dieser Frameworks wurde dabei jedoch nicht betrachtet. In diesem Beitrag werden zunächst allgemeine Anforderungen und Anforderungen an die IT-Sicherheit der Datenplattformen definiert. Anschließend werden die Datenplattform-Konzepte unter Berücksichtigung der aufgestellten Anforderungen analysiert und gegenübergestellt.

Zum Abschluss des dreijährigen Forschungsprojektes "Flexible Plattform für Energiesammelsysteme für die Gebäudeautomation – MEH", gefördert durch das BMBF, wurde ein nachhaltiges Energiekonzept realisiert. Durch Nutzung unterschiedlicher energetischer Quellen, u.a. Rundfunkwellen (RF) und Solarstrahlung, können Aktoren und Sensoren der Gebäudeautomation autonom ohne zusätzliche Batterien umweltfreundlich und wartungsfrei betrieben werden.

Die Verfasser beschreiben die physikalischen Vorgänge bei der Übertragung der Leistung auf einem dreiphasigen Koaxialkabel mit elementaren Gleichungen und dem Poynting-Vektor. Bisher nicht in Lehrbüchern behandelt ist die Erkenntnis, dass dabei eine zirkulierende Wirkleistung auftreten kann.

Bei der Integration technischer Energiemanagementsysteme (tEnMS) in Automatisierungsanlagen fällt ein hoher Engineering-Aufwand an, besonders für die Steuerungsprogrammierung. Dieser Engineering-Aufwand ist für industrielle Anwender der Hauptgrund, integrierte tEnMS nicht einzusetzen. Im Rahmen des Forschungsprojektes „Integriertes Anlagenengineering zur Erhöhung der Energieeffizienz (IAE4)“ (Förderkennzeichen: ZN2948; Forschungsprofessur des Landes Niedersachsen/Volkswagenstiftung) wurde untersucht, wie sich dieser Engineering-Aufwand reduzieren lässt. Hierzu wurde ein Software-Werkzeug entwickelt, das die benötigten Steuerungsprogramme automatisch aus Engineering-Daten und Gerätebeschreibungsdateien generiert. Dieser Beitrag stellt die Ergebnisse des IAE4-Projektes vor.

Das Forschungscluster Energie – Mobilität – Prozesse stellt in acht Beiträgen aktuelle Ergebnisse aus laufenden Forschungsprojekten vor. Es werden Aspekte der Urbanen Logistik, der Automatisierung von Energiemanagementsystemen, der Effizienz von neuen Kältemaschinen, der Entsäuerung von Kulturgütern, der Auslastung von Pedelec-Vermietsystemen und der Reichweite von Elektrofahrzeugen behandelt. Zusätzlich werden relevante Daten in Form von 17 Diagrammen kompakt zusammengestellt.