Development of an ArcGIS extension to model urban climate factors

The possibility to develop automatically running models which can capture some of the most important factors driving the urban climate would be very useful for many planning aspects. With the help of these modulated climate data, the creation of the typically used “Urban Climate Maps” (UCM) will be accelerated and facilitated. This work describes the development of a special ArcGIS software extension, along with two support databases to achieve this functionality. At the present time, lacking comparability between different UCMs and imprecise planning advices going along with the significant technical problems of manually creating conventional maps are central issues. Also inflexibility and static behaviour are reducing the maps’ practicality. From experi-ence, planning processes are formed more productively, namely to implant new planning parameters directly via the existing work surface to map the impact of the data change immediately, if pos-sible. In addition to the direct climate figures, information of other planning areas (like regional characteristics / developments etc.) have to be taken into account to create the UCM as well. Taking all these requirements into consideration, an automated calculation process of urban climate impact parameters will serve to increase the creation of homogenous UCMs efficiently.

Efficient Characterisation and Optimal Control of Open Quantum Systems - Mathematical Foundations and Physical Applications

Since no physical system can ever be completely isolated from its environment, the study of open quantum systems is pivotal to reliably and accurately control complex quantum systems. In practice, reliability of the control field needs to be confirmed via certification of the target evolution while accuracy requires the derivation of high-fidelity control schemes in the presence of decoherence. In the first part of this thesis an algebraic framework is presented that allows to determine the minimal requirements on the unique characterisation of arbitrary unitary gates in open quantum systems, independent on the particular physical implementation of the employed quantum device. To this end, a set of theorems is devised that can be used to assess whether a given set of input states on a quantum channel is sufficient to judge whether a desired unitary gate is realised. This allows to determine the minimal input for such a task, which proves to be, quite remarkably, independent of system size. These results allow to elucidate the fundamental limits regarding certification and tomography of open quantum systems. The combination of these insights with state-of-the-art Monte Carlo process certification techniques permits a significant improvement of the scaling when certifying arbitrary unitary gates. This improvement is not only restricted to quantum information devices where the basic information carrier is the qubit but it also extends to systems where the fundamental informational entities can be of arbitary dimensionality, the so-called qudits. The second part of this thesis concerns the impact of these findings from the point of view of Optimal Control Theory (OCT). OCT for quantum systems utilises concepts from engineering such as feedback and optimisation to engineer constructive and destructive interferences in order to steer a physical process in a desired direction. It turns out that the aforementioned mathematical findings allow to deduce novel optimisation functionals that significantly reduce not only the required memory for numerical control algorithms but also the total CPU time required to obtain a certain fidelity for the optimised process. The thesis concludes by discussing two problems of fundamental interest in quantum information processing from the point of view of optimal control - the preparation of pure states and the implementation of unitary gates in open quantum systems. For both cases specific physical examples are considered: for the former the vibrational cooling of molecules via optical pumping and for the latter a superconducting phase qudit implementation. In particular, it is illustrated how features of the environment can be exploited to reach the desired targets.

Optimierung von Betriebsstrategien für elektrifizierte Antriebskonzepte

Im Rahmen dieser Arbeit wird eine gemeinsame Optimierung der Hybrid-Betriebsstrategie und des Verhaltens des Verbrennungsmotors vorgestellt. Die Übernahme von den im Steuergerät verwendeten Funktionsmodulen in die Simulationsumgebung für Fahrzeuglängsdynamik stellt eine effiziente Applikationsmöglichkeit der Originalparametrierung dar. Gleichzeitig ist es notwendig, das Verhalten des Verbrennungsmotors derart nachzubilden, dass das stationäre und das dynamische Verhalten, inklusive aller relevanten Einflussmöglichkeiten, wiedergegeben werden kann. Das entwickelte Werkzeug zur Übertragung der in Ascet definierten Steurgerätefunktionen in die Simulink-Simulationsumgebung ermöglicht nicht nur die Simulation der relevanten Funktionsmodule, sondern es erfüllt auch weitere wichtige Eigenschaften. Eine erhöhte Flexibilität bezüglich der Daten- und Funktionsstandänderungen, sowie die Parametrierbarkeit der Funktionsmodule sind Verbesserungen die an dieser Stelle zu nennen sind. Bei der Modellierung des stationären Systemverhaltens des Verbrennungsmotors erfolgt der Einsatz von künstlichen neuronalen Netzen. Die Auswahl der optimalen Neuronenanzahl erfolgt durch die Betrachtung des SSE für die Trainings- und die Verifikationsdaten. Falls notwendig, wird zur Sicherstellung der angestrebten Modellqualität, das Interpolationsverhalten durch Hinzunahme von Gauß-Prozess-Modellen verbessert. Mit den Gauß-Prozess-Modellen werden hierbei zusätzliche Stützpunkte erzeugt und mit einer verminderten Priorität in die Modellierung eingebunden. Für die Modellierung des dynamischen Systemverhaltens werden lineare Übertragungsfunktionen verwendet. Bei der Minimierung der Abweichung zwischen dem Modellausgang und den Messergebnissen wird zusätzlich zum SSE das 2σ-Intervall der relativen Fehlerverteilung betrachtet. Die Implementierung der Steuergerätefunktionsmodule und der erstellten Steller-Sensor-Streckenmodelle in der Simulationsumgebung für Fahrzeuglängsdynamik führt zum Anstieg der Simulationszeit und einer Vergrößerung des Parameterraums. Das aus Regelungstechnik bekannte Verfahren der Gütevektoroptimierung trägt entscheidend zu einer systematischen Betrachtung und Optimierung der Zielgrößen bei. Das Ergebnis des Verfahrens ist durch das Optimum der Paretofront der einzelnen Entwurfsspezifikationen gekennzeichnet. Die steigenden Simulationszeiten benachteiligen Minimumsuchverfahren, die eine Vielzahl an Iterationen benötigen. Um die Verwendung einer Zufallsvariablen, die maßgeblich zur Steigerung der Iterationanzahl beiträgt, zu vermeiden und gleichzeitig eine Globalisierung der Suche im Parameterraum zu ermöglichen wird die entwickelte Methode DelaunaySearch eingesetzt. Im Gegensatz zu den bekannten Algorithmen, wie die Partikelschwarmoptimierung oder die evolutionären Algorithmen, setzt die neu entwickelte Methode bei der Suche nach dem Minimum einer Kostenfunktion auf eine systematische Analyse der durchgeführten Simulationsergebnisse. Mit Hilfe der bei der Analyse gewonnenen Informationen werden Bereiche mit den bestmöglichen Voraussetzungen für ein Minimum identifiziert. Somit verzichtet das iterative Verfahren bei der Bestimmung des nächsten Iterationsschrittes auf die Verwendung einer Zufallsvariable. Als Ergebnis der Berechnungen steht ein gut gewählter Startwert für eine lokale Optimierung zur Verfügung. Aufbauend auf der Simulation der Fahrzeuglängsdynamik, der Steuergerätefunktionen und der Steller-Sensor-Streckenmodelle in einer Simulationsumgebung wird die Hybrid-Betriebsstrategie gemeinsam mit der Steuerung des Verbrennungsmotors optimiert. Mit der Entwicklung und Implementierung einer neuen Funktion wird weiterhin die Verbindung zwischen der Betriebsstrategie und der Motorsteuerung erweitert. Die vorgestellten Werkzeuge ermöglichten hierbei nicht nur einen Test der neuen Funktionalitäten, sondern auch eine Abschätzung der Verbesserungspotentiale beim Verbrauch und Abgasemissionen. Insgesamt konnte eine effiziente Testumgebung für eine gemeinsame Optimierung der Betriebsstrategie und des Verbrennungsmotorverhaltens eines Hybridfahrzeugs realisiert werden.

Inverse Metabolic Engineering of Synechocystis PCC 6803 for Improved Growth Rate and Poly-3-hydroxybutyrate Production

Synechocystis PCC 6803 is a photosynthetic bacterium that has the potential to make bioproducts from carbon dioxide and light. Biochemical production from photosynthetic organisms is attractive because it replaces the typical bioprocessing steps of crop growth, milling, and fermentation, with a one-step photosynthetic process. However, low yields and slow growth rates limit the economic potential of such endeavors. Rational metabolic engineering methods are hindered by limited cellular knowledge and inadequate models of Synechocystis. Instead, inverse metabolic engineering, a scheme based on combinatorial gene searches which does not require detailed cellular models, but can exploit sequence data and existing molecular biological techniques, was used to find genes that (1) improve the production of the biopolymer poly-3-hydroxybutyrate (PHB) and (2) increase the growth rate. A fluorescence activated cell sorting assay was developed to screen for high PHB producing clones. Separately, serial sub-culturing was used to select clones that improve growth rate. Novel gene knock-outs were identified that increase PHB production and others that increase the specific growth rate. These improvements make this system more attractive for industrial use and demonstrate the power of inverse metabolic engineering to identify novel phenotype-associated genes in poorly understood systems.

A process-based cost estimating tool for ship structural designs

by John M. Barentine.

Resource dimensioning aspect of heterogeneous traffic with different service requirements: Integration versus segregation

In this paper, we consider the ATM networks in which the virtual path concept is implemented. The question of how to multiplex two or more diverse traffic classes while providing different quality of service requirements is a very complicated open problem. Two distinct options are available: integration and segregation. In an integration approach all the traffic from different connections are multiplexed onto one VP. This implies that the most restrictive QOS requirements must be applied to all services. Therefore, link utilization will be decreased because unnecessarily stringent QOS is provided to all connections. With the segregation approach the problem can be much simplified if different types of traffic are separated by assigning a VP with dedicated resources (buffers and links). Therefore, resources may not be efficiently utilized because no sharing of bandwidth can take place across the VP. The probability that the bandwidth required by the accepted connections exceeds the capacity of the link is evaluated with the probability of congestion (PC). Since the PC can be expressed as the CLP, we shall simply carry out bandwidth allocation using the PC. We first focus on the influence of some parameters (CLP, bit rate and burstiness) on the capacity required by a VP supporting a single traffic class using the new convolution approach. Numerical results are presented both to compare the required capacity and to observe which conditions under each approach are preferred

Fast calculation of the CAC convolution algorithm using the multinomial distribution function

The authors focus on one of the methods for connection acceptance control (CAC) in an ATM network: the convolution approach. With the aim of reducing the cost in terms of calculation and storage requirements, they propose the use of the multinomial distribution function. This permits direct computation of the associated probabilities of the instantaneous bandwidth requirements. This in turn makes possible a simple deconvolution process. Moreover, under certain conditions additional improvements may be achieved

Abstracting qualitative information for process supervision

Supervisory systems evolution makes the obtaining of significant information from processes more important in the way that the supervision systems' particular tasks are simplified. So, having signal treatment tools capable of obtaining elaborate information from the process data is important. In this paper, a tool that obtains qualitative data about the trends and oscillation of signals is presented. An application of this tool is presented as well. In this case, the tool, implemented in a computer-aided control systems design (CACSD) environment, is used in order to give to an expert system for fault detection in a laboratory plant

Requirements Capture: Using UML Use Cases

This is a presentation for our year one INFO1008 course of Computational Systems. It covers the need for requirements capture and the difficulty of building a specification based on user information. We present UML Use Cases and Use Case diagrams as a way of capturing requirements from the users point of view in a semi-structured way.

Software Development Life Cycles and Process Models

This presentation describes the evolution of Software Development Lifecycles (SDLCs) from the first formally proposed linear models including, the Waterfall (Royce 1970) through to iterative prototyping models (Spiral and Win-Win Spiral) and incremental, iterative models used in Agile Methods. We discuss the problems iinherent in each prpoosal and how successive models attempt to solve them.

TIDT's Development Process

This presentation gives an overview of TIDT's development process at time of writitng in March 2016. We were and still are developing our process. It is an agile process based on DSDM and Scrum.

El trabajo en equipo en el Proceso Administrativo y de Compras en OPL Carga de Bucaramanga

El proceso administrativo y de compras de OPL Carga tiene algunas falencias entre ellas: fallas en la Comunicación entre el personal operativo, no se realizan llamadas internas usando con frecuencia el email, produciendo la saturación de solicitudes las cuales terminan sin ser resueltas en cuanto a roles se refiere, no hay enfoque de procesos en vista que no se tiene claras las tareas de cada cargo, adicionalmente no hay claridad en los subprocesos, perjudicando el proceso con el aumento de costos, pérdida de tiempo, las responsabilidades de los funcionario no todas las veces se ejecutan en el tiempo asignado, el liderazgo compartido presenta ambigüedades. Objetivos: Definir el trabajo en equipo en el proceso administrativo y de compras en OPL carga de Bucaramanga. La investigación que a realizar es de tipo descriptivo, busca descubrir las falencias o características que permiten diseñar y desarrollar un modelo de solución para los problemas del equipo de OPL Carga S.A.S. Materiales y métodos: La investigación efectuada es de tipo descriptivo, el objetivo es definir el modelo del trabajo en equipo y describir las falencias en el proceso administrativo y de compras en OPL carga de Bucaramanga, que permitan obtener un diagnóstico integral que conlleve a la implementación de estrategias de solución. Resultados: Se identificaron las falencias en los siguientes aspectos: Variable comunicación, rendimiento, destrezas complementarias, propósito significativo y meta específicas de los funcionarios en OPL carga sección administrativa. Conclusiones: El modelo de trabajo en equipo que OPL aplica es jerárquico, en el que se ofrece estabilidad, seguridad, se toman decisiones en forma piramidal, mediante la planeación de tareas, la colaboración, igualdad y respeto por los miembros, trabajando en pro de la solución de problemas. Se construyó un plano conceptual que permitió exponer la interpretación que la estudiante tiene de las teorías, investigaciones y antecedentes válidos para la comprensión del problema investigado. Área comunicacional: Coordinar acciones tendientes para que los funcionarios respondan a tiempo los emails atenientes a su trabajo. Área condiciones de trabajo: Clarificar y diseñar las reglas de comportamiento al interior de los equipos de trabajo que redunden en el mejoramiento del mismo y la búsqueda de soluciones oportunas. Área metas específicas: Procurar mediante auditorías el cumplimiento de las metas y objetivos propuestos por cada equipo de trabajo.

El Outsourcing en la dinámica de sistemas hacia mercados extranjeros

Este trabajo recopila literatura académica relevante sobre estrategias de entrada y metodologías para la toma de decisión sobre la contratación de servicios de Outsourcing para el caso de empresas que planean expandirse hacia mercados extranjeros. La manera en que una empresa planifica su entrada a un mercado extranjero, y realiza la consideración y evaluación de información relevante y el diseño de la estrategia, determina el éxito o no de la misma. De otro lado, las metodologías consideradas se concentran en el nivel estratégico de la pirámide organizacional. Se parte de métodos simples para llegar a aquellos basados en la Teoría de Decisión Multicriterio, tanto individuales como híbridos. Finalmente, se presenta la Dinámica de Sistemas como herramienta valiosa en el proceso, por cuanto puede combinarse con métodos multicriterio.

Resiliencia organizacional y capital psicológico

Desde la noción universal sobre la empresa como un sistema de interacción con un entorno determinado para alcanzar un objetivo, de manera planificada y en función de satisfacer las demandas de un mercado mediante la actividad económica, su viabilidad, sostenibilidad y crecimiento dependerán, por supuesto, de una serie de estrategias adecuadas no solo para tales fines, sino también para enfrentar diversidad de agentes endógenos y exógenos que puedan afectar el normal desempeño de su gestión. Estamos hablando de la importancia de la resiliencia organizacional y del Capital Psicológico. En un escenario tan impredecible como el de la economía mundial, donde la constante son los cambios en su comportamiento —unos propios de su dinámica e interdependencia, naturales de fenómenos como la globalización, y otros derivados de eventos disruptivos— hoy más que nunca es necesario implementar el modelo de la empresa resiliente, que es aquella entidad capaz de adaptarse y recuperarse frente a una perturbación. Al mismo tiempo, más allá de su tamaño, naturaleza u objeto social, es indispensable reconocer básicamente que toda organización está constituida por personas, lo cual implica la trascendencia que para su funcionamiento tiene el factor humano-dependiente, y por lo tanto se crea la necesidad de promover el Capital Psicológico y la resiliencia a nivel de las organizaciones a través de una cultura empresarial.

Gestión de la cadena de suministros desde la dinámica de sistemas. Aproximación al mejoramiento de la toma de decisiones

El objetivo de este trabajo es hacer un estudio sobre la cadena de suministros en organizaciones empresariales desde la Dinámica de Sistemas y como esta puede aportar al desempeño y el control de las cadenas de suministros. Se buscará Abordar el cocimiento sobre tres perspectivas de Supply Chain y su relación con la dinámica de sistemas. También se buscará identificar los tipos de integración en las actividades de la gestión en la cadena de suministros y sus horizontes de planeación. Por último, se pretende analizar las aplicaciones de Supply Chain Management que se han basado en el uso de la metodología de dinámica de sistemas. Para esto, la investigación empezará por definir la problemática alrededor de unir estas dos áreas y definirá el marco teórico que fundan estas dos disciplinas. Luego se abordará la metodología usada por la Dinámica de Sistemas y los diferentes aspectos de la cadena de suministros. Se Ahondará en el acercamiento de las dos disciplinas y como convergen ayudando la SD a la SCM (Supply Chain Management). En este punto también se describirán los trabajos en los diferentes enfoques que se han hecho a partir de uso de la dinámica de sistemas. Por último, presentaremos las correspondientes conclusiones y comentarios acerca de este campo de investigación y su pertinencia en el campo de la Supply Chain. Esta investigación abarca dos grandes corrientes de pensamiento, una sistémica, a través de la metodología de dinámica de sistemas y la otra, lógico analítica la cual es usada en Supply Chain. Se realizó una revisión de la literatura sobre las aplicaciones de dinámica de sistemas (SD) en el área de Supply Chain, sus puntos en común y se documentaron importantes empleos de esta metodología que se han hecho en la gestión de la cadena de suministros.