Mathe-Üben in Studium und Abitur

Fehlende Grundkenntnisse in der Mathematik zählen zu den größten Hindernissen für einen erfolgreichen Start in ein Hochschulstudium. Studienanfänger in einem MINT-Studium bringen inzwischen deutlich unterschiedliche Vorrausetzungen mit: „Mathe-Angst“ gilt als typisches Phänomen und der Übergang in ein selbstbestimmtes Lernverhalten stellt eine große Herausforderung dar. Diese Fall-Studie beschreibt, wie mit Hilfe einer Mathe-App bereits zu Beginn des Studiums aktives Lernen unterstützt und selbstbestimmtes Lernen eingeübt werden kann. Das neue Kurskonzept mit App-Unterstützung stößt an der Hochschule Offenburg auf breite Akzeptanz. Der mobile BYOD-Ansatz ermöglicht Lern-Szenarien, die über PC- bzw.- Laptop-gebundene eLearning-Lösungen nicht realisierbar sind. Der Inhalt des MassMatics-Vorbereitungskurs orientiert sich am Mindestanforderungskatalog des cosh-Arbeitskreises für den Übergang Schule-Hochschule. In der Zwischenzeit wurde der App-gestützte Kurs mit seinen über 500 Aufgaben von mehr als 1000 Studierenden besucht.

Mobile Games for Learning

Today, pupils at the age of 15 have spent their entire life surrounded by and interacting with diverse forms of computers. It is a routine part of their day-to-day life and by now computer-literacy is common at very early age. Over the past five years, technology for teens has become predominantly mobile and ubiquitous within every aspect of their lives. To them, being online is an implicitness. In Germany, 88% of youth aged between 12-19 years own a smartphone and about 20% use the Internet via tablets. Meanwhile, more and more young learners bring their devices into the classroom and pupils increasingly demand for innovative and motivating learning scenarios that strongly respond to their habits of using media. With this development, a shift of paradigm is slowly under way with regard to the use of mobile technology in education. By now, a large body of literature exists, that reports concepts, use-cases and practical studies for effectively using technology in education. Within this field, a steadily growing body of research has developed that especially examines the use of digital games as instructional strategy. The core concern of this thesis is the design of mobile games for learning. The conditions and requirements that are vital in order to make mobile games suitable and effective for learning environments are investigated. The base for exploration is the pattern approach as an established form of templates that provide solutions for recurrent problems. Building on this acknowledged form of exchanging and re-using knowledge, patterns for game design are used to classify the many gameplay rules and mechanisms in existence. This research draws upon pattern descriptions to analyze learning game concepts and to abstract possible relationships between gameplay patterns and learning outcomes. The linkages that surface are the starting bases for a series of game design concepts and their implementations are subsequently evaluated with regard to learning outcomes. The findings and resulting knowledge from this research is made accessible by way of implications and recommendations for future design decisions.

Integration zeitvariabler Energiekosten in die Belastungsorientierte Auftragsfreigabe

In dem vorliegenden Beitrag wird ein Ansatz zur Integration von Energiekosten in bestehende Fertigungssteuerungsverfahren vorgestellt. Das entwickelte Verfahren basiert auf dem Ansatz der Belastungsorientierten Auftragsfreigabe (BOA) und berücksichtigt schwankende Strompreise aufgrund der zunehmenden Einspeisung regenerativer Energien in das Stromnetz. Die Weiterentwicklung ermöglicht besonders kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) die Einsparung von Energiekosten durch organisatorische Maßnahmen der Fertigungssteuerung ohne kapitalintensive Investitionen.

Meta-model for calculating the mean energy demand of automated storage and retrieval systems

Energy efficiency has become an important research topic in intralogistics. Especially in this field the focus is placed on automated storage and retrieval systems (AS/RS) utilizing stacker cranes as these systems are widespread and consume a significant portion of the total energy demand of intralogistical systems. Numerical simulation models were developed to calculate the energy demand rather precisely for discrete single and dual command cycles. Unfortunately these simulation models are not suitable to perform fast calculations to determine a mean energy demand value of a complete storage aisle. For this purpose analytical approaches would be more convenient but until now analytical approaches only deliver results for certain configurations. In particular, for commonly used stacker cranes equipped with an intermediate circuit connection within their drive configuration there is no analytical approach available to calculate the mean energy demand. This article should address this research gap and present a calculation approach which enables planners to quickly calculate the energy demand of these systems.

Robustheit intralogistischer Anlagen

Leistungsverfügbarkeit bewertet den Erfüllungsgrad vorgegebener Anforderungen an intralogistische Anlagen. Für die Gewährleistung der Leistungsfähigkeit bei schwankender Last und Störungen müssen die Anlagen eine hohe Robustheit aufweisen. Der Beitrag beschreibt einen Ansatz zur Bewertung der Robustheit solcher Systeme, insbesondere während verschiedener Phasen der Planung, und liefert damit Ansätze zur Steigerung der Robustheit und folglich zur planbaren Absicherung der Leistungsverfügbarkeit.

Leistungsverfügbarkeit zwischen Theorie und Praxis

Leistungsverfügbarkeit als Kennwert ist in den letzten Jahren in den theoretischen sowie auch praktischen Fokus gerückt. Zielstellung eines theoretischen Ansatzes in diesem Bereich muss die Schaffung von Grundlagen für den praktischen Nutzen sein. Um die bestehende Lücke zwischen den dargestellten Parteien ein Stück weit zu schließen, erläutert der vorliegende Artikel zunächst Forderungen der Praxis aus Sicht von Anlagenplaner und -betreiber und stellt anschließend einen darauf antwortenden theoretischen Ansatz vor, der die Planbarkeit von Leistungsverfügbarkeit ermöglichen soll.

J-Quizmaker

Lehrvideos erfreuen sich dank aktueller Entwicklungen im Bereich der Online-Lehre (Videoplattformen, MOOCs) auf der einen Seite und einer riesigen Auswahl sowie einer einfachen Produktion und Distribution auf der anderen Seite großer Beliebtheit bei der Wissensvermittlung. Trotzdem bringen Videos einen entscheidenden Nachteil mit sich, welcher in der Natur des Datenformats liegt. So sind die Suche nach konkreten Sachverhalten in einem Video sowie die semantische Aufbereitung zur automatisierten Verknüpfung mit weiteren spezifischen Inhalten mit hohem Aufwand verbunden. Daher werden die lernerfolg-orientierte Selektion von Lehrsegmenten und ihr Arrangement zur auf Lernprozesse abgestimmten Steuerung gehemmt. Beim Betrachten des Videos werden unter Umständen bereits bekannte Sachverhalte wiederholt bzw. können nur durch aufwendiges manuelles Spulen übersprungen werden. Selbiges Problem besteht auch bei der gezielten Wiederholung von Videoabschnitten. Als Lösung dieses Problems wird eine Webapplikation vorgestellt, welche die semantische Aufbereitung von Videos hin zu adaptiven Lehrinhalten ermöglicht: mittels Integration von Selbsttestaufgaben mit definierten Folgeaktionen können auf Basis des aktuellen Nutzerwissens Videoabschnitte automatisiert übersprungen oder wiederholt und externe Inhalte verlinkt werden. Der präsentierte Ansatz basiert somit auf einer Erweiterung der behavioristischen Lerntheorie der Verzweigten Lehrprogramme nach Crowder, die auf den Lernverlauf angepasste Sequenzen von Lerneinheiten beinhaltet. Gleichzeitig werden mittels regelmäßig eingeschobener Selbsttestaufgaben Motivation sowie Aufmerksamkeit des Lernenden nach Regeln der Programmierten Unterweisung nach Skinner und Verstärkungstheorie gefördert. Durch explizite Auszeichnung zusammengehöriger Abschnitte in Videos können zusätzlich die enthaltenden Informationen maschinenlesbar gestaltet werden, sodass weitere Möglichkeiten zum Auffinden und Verknüpfen von Lerninhalten geschaffen werden.

Vergleich der umweltrelevanten Faktoren von Holzfurnierlagenverbundwerkstoffen (WVC – Wood Veneer Composite) und metallischen Werkstoffen am Praxisbeispiel eines Skidfördersystems

Für eine Beurteilung von Produkten bzw. Produktsystemen im Maschinenbau spielen neben technischen Kennwerten immer mehr die Umweltauswirkungen der Systeme eine wichtige Rolle. Diese Anforderungen haben die Nachfrage für nachhaltige und umweltfreundliche Konstruktionswerkstoffe im Maschinenbau erhöht. Eine Möglichkeit für solche ökologisch vorteilhaften Werkstoffe stellen ausgewählte Holzwerkstoffe dar. Mit diesen Holzwerkstoffen sollen technische Produkte entwickelt werden, welche den Unternehmen die Möglichkeit eröffnet, ihren unternehmerischen Beitrag zur Nachhaltigkeit zu steigern und wirtschaftliche Vorteile zu erzielen. Durch diesen Ansatz ist ein gewisses Maß an Ressourcen- und Energieeffizienz verbunden, dass sich kurzfristig und / oder langfristig wirtschaftlich lohnt. Ein damit verbundener gesellschaftlicher Imagegewinn erzeugt einen zusätzlichen Nutzen. Als sogenannte GLP (Green Logistics Plant) wird diese Art der Holzkonstruktion gegenwärtig im Bereich der Fördertechnik entwickelt und angewendet. Ein Anwendungsbeispiel innerhalb der GLP stellt das Gestellsystem für einen Skidförderer dar. Um die ökologische Wirkung der Konstruktionswerkstoffe transparent und nachvollziehbar zu untersuchen, werden vordergründig die Kategorien des Treibhauspotenzials und des (Primär-) Energieaufwandes genutzt. Weiterhin werden die Wirkungskategorien Versauerung, Eutrophierung, Sommersmog und Ozonabbau analysiert. Ergänzend zu bestehenden Untersuchungen soll die ökologische Vorteilhaftigkeit von Holzfurnierlagenverbundwerkstoffe (Wood Veneer Composite – WVC), Baustahl, verzinktem Stahl und Aluminiumlegierungen in der Lebensphase Produktion untersucht werden. Anschließend werden die Ergebnisse auf das Gestell eines Skid-Fördersystems aus WVC und Baustahl übertragen.

Bewegungsklassifikation mithilfe mobiler Sensoren

In diesem Beitrag wird eine neue Methode zur Analyse des manuellen Kommissionierprozesses vorgestellt, mit der u. a. die Kommissionierzeitanteile automatisch erfasst werden können. Diese Methode basiert auf einer sensorgestützten Bewegungsklassifikation, wie sie bspw. im Sport oder in der Medizin Anwendung findet. Dabei werden mobile Sensoren genutzt, die fortlaufend Messwerte wie z. B. die Beschleunigung oder die Drehgeschwindigkeit des Kommissionierers aufzeichnen. Auf Basis dieser Daten können Informationen über die ausgeführten Bewegungen und insbesondere über die durchlaufenen Bewegungszustände gewonnen werden. Dieser Ansatz wird im vorliegenden Beitrag auf die Kommissionierung übertragen. Dazu werden zunächst Klassen relevanter Bewegungen identifiziert und anschließend mit Verfahren aus dem maschinellen Lernen verarbeitet. Die Klassifikation erfolgt nach dem Prinzip des überwachten Lernens. Dabei werden durchschnittliche Erkennungsraten von bis zu 78,94 Prozent erzielt.

Einsatz faser- bzw. textilverstärkter Verbundwerkstoffe

Die hohen Leistungsansprüche an moderne Lagersysteme führen zu immer kürzeren Taktzeiten beim Warenumschlag, die auch von Regalbediengeräten (RBG) realisiert werden müssen. Um trotz der kurzen Umschlagzeiten eine schnelle und sichere Gutübergabe zu gewährleisten, muss innerhalb der Ausschwingzeit die Amplitude der Schwingungen des Lastaufnahmemittels vor dem Ein- beziehungsweise Auslagerungsvorgang weitgehend abgeklungen sein. Diese Wartezeiten beeinflussen die Taktzeit und damit die Umschlagleistung des RBG negativ. Ein möglicher Ansatz, die Ausschwingzeiten zu verkürzen, ist der Einsatz hochdämpfender Materialien, wie etwa Verbundwerkstoffe. Durch die erreichte Reduzierung der Schwingungsamplituden bei gleichzeitiger Erhöhung des Leichtbaugrades ist eine deutliche Effizienzsteigerung von RBG zu erwarten.

Lebenszykluskosten von elektrischen Antriebssystemen

Insbesondere bei Antriebssystemen stehen die Energiekosten neben den Anschaffungskosten im Fokus. Jedoch bleiben weitere Folgekosten, die im Laufe des Betriebs eines Antriebssystems in einem Fördermittel entstehen, meist unberücksichtigt. Dieser Artikel beschreibt einen Ansatz, wie sich Lebenszykluskosten von Antriebssystemen in Stetigfördertechnik prognostizieren lassen. Mit Hilfe von allgemein bekannten Normen und Richtlinien kann der Lebenszyklus eines Antriebssystems von der Projektierung über die Herstellung bis zur Entsorgung nach dem Betrieb in Kostenarten eingeteilt und veranschaulicht werden. Unter Verwendung von direkter Verrechnung als auch der Kalkulation mit Prozesskosten wird eine hinreichende Genauigkeit anhand definierter Prozessketten erreicht. Auf Basis dieser Kostenkalkulationen kann ein mehrstufiges Prognosemodell gebildet werden. Somit konnten durch das entwickelnde Modell Anlagenbeispiele untersucht und berechnet werden.