Fakultät I - Elektro- und Informationstechnik
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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.
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.
Organisation der ITSicherheit in der Produktion : in zehn Schritten zur sicheren Produktionsanlage
(2018)
Der folgende Beitrag befasst sich mit der IT-Sicherheit von Produktionsanlagen aus Betreibersicht. Hierbei liegt der Fokus auf den organisatorischen Aspekten der IT-Sicherheit. In einer Bestandsaufnahme werden zunächst die Probleme herausgearbeitet, die entstehen, sofern sich eine Organisation im Wesentlichen auf technische Aspekte der IT-Sicherheit konzentriert. Daraus wird die Notwendigkeit organisatorischer Maßnahmen abgeleitet. Eine Betrachtung von Normen und Standards, die sich mit den organisatorischen Aspekten der IT-Sicherheit in der Produktion befassen, liefert das Grundgerüst für die Ableitung eines Maßnahmenplans. Der daraus resultierende 10-Punkte-Plan zur Umsetzung der IT-Sicherheit in der Produktion schließt den Beitrag ab.
Toward a service-based workflow for automated information extraction from herbarium specimens
(2018)
Over the past years, herbarium collections worldwide have started to digitize millions of specimens on an industrial scale. Although the imaging costs are steadily falling, capturing the accompanying label information is still predominantly done manually and develops into the principal cost factor. In order to streamline the process of capturing herbarium specimen metadata, we specified a formal extensible workflow integrating a wide range of automated specimen image analysis services. We implemented the workflow on the basis of OpenRefine together with a plugin for handling service calls and responses. The evolving system presently covers the generation of optical character recognition (OCR) from specimen images, the identification of regions of interest in images and the extraction of meaningful information items from OCR. These implementations were developed as part of the Deutsche Forschungsgemeinschaft funded a standardised and optimised process for data acquisition from digital images of herbarium specimens (StanDAP-Herb) Project.
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.
Die Digitalisierung birgt sowohl für den Unternehmer, als auch für den Kunden diverse Vorteile. Als Instrument zur Veranschaulichung dieser Vorteile dienen vor allem Service-Apps, welche bereits von großen Unternehmen beispielsweise zur Produktnachverfolgung etabliert wurden. Das Mittelstand 4.0 – Kompetenzzentrum Hannover legt den Fokus auf kleine und mittelständische Produktionsbetriebe und vermittelt das Potenzial der Digitalisierung im Rahmen von Industrie 4.0. Dies geschieht anhand einer Produktionslinie personalisierter Kugelschreiber und einer zu Demonstrationszwecken entwickelten App für mobile Endgeräte. Konzeptionierung, Entwicklung und Umsetzung dieser App werden genauestens aufgeführt und erläutert. Die App wurde unter dem Betriebssystem Android entwickelt und gliedert sich in sieben Phasen, beginnend mit der Anforderungsanalyse bis hin zur Veröffentlichung im Google Play Store. Während der Unternehmer die Möglichkeit geboten bekommt, Rückschlüsse als Entscheidungshilfe zur effizienteren Gestaltung der Produktion zu nutzen, ist der Kunde in der Lage, seine Aufträge echtzeitnah in der Produktion nachzuverfolgen und gegebenenfalls Änderungen vorzunehmen.
Die Studie gibt einen Überblick über Energiemanagementfunktionen und deren Integration in Automatisierungssysteme. Sie besteht aus den folgenden Teilen:
1.) Bestandsaufnahme und Marktübersicht von Energiemanagementsystemen, insbesondere von den an der Studie beteiligten Firmen und zwei weitere Produkte als Referenz.
2.) Anwenderinterviews mit Anwendern aus verschiedenen Schlüsselindustrien der Prozess- und Fertigungsautomatisierung zur Evaluierung künftiger Anforderungen und Erwartungen an ein Energiemanagement insbesondere auch im Hinblick auf die Integration in Automatisierungssysteme.
3.) Bedeutung des Energiemanagements in der Zukunft und daraus abzuleitende Maßnahmen.
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.
Dieses Dokument befasst sich mit der IT-Sicherheit von Produktionsanlagen. Es richtet sich an kleine und mittlere Unternehmen, welche auf der Suche nach einem einfachen Vorgehensmodell für die Sicherstellung der IT-Sicherheit im Produktionsbereich sind.
Um Leser für die Notwendigkeit der IT-Sicherheit von Produktionsanlagen zu sensibilisieren, werden in Kapitel 2 Sicherheitsvorfälle dargestellt. Es zeigt sich, dass Cyber-Angriffe auf Produktionsanlagen heute kein Zufall mehr sind, sondern auf einem gezielten Vorgehen beruhen.
Danach folgt in Kapitel 3 ein Überblick über die wichtigsten Normen und Empfehlungen zum Themenfeld „IT-Sicherheit in der Produktion“.
Kapitel 4 entwickelt an Hand eines Zehn-Punkte-Plans ein Konzept für den Aufbau eines IT-Sicherheitssystems für kleine und mittlere Unternehmen (KMU). Dabei liegt der Schwerpunkt nicht nur auf den technischen, sondern insbesondere auch auf den häufig vernachlässigten organisatorischen Maßnahmen.
Abschließend gibt Kapitel 5 einen Ausblick auf künftige Anforderungen und Lösungen im Kontext von Industrie 4.0
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.
