Simulation als Methode zur Konzipierung vernetzter, getakteter Montagesysteme für variantenreiche Produkte

Die Montage von Produkten in getakteten Fließstraßen als Alternative zu ortsfesten Varianten führt in der Regel zur Verbesserung der logistischen Zielerfüllung. Das volle Potential dieser Organisationsart wird jedoch weitgehend nur für standardisierte Produkte mit hohen Stückzahlen erschlossen. Hindernisse zur Produktion variantenreicher Großerzeugnisse mit volatilen Arbeitsinhalten in einer Fließstraße bestehen vor allem in der Beherrschung der Komplexität in Bezug auf dazu erforderliche flexible Arbeitszeitmodelle, optimierte Produktreihenfolgen sowie operative Taktzeitvariationen. Sollen mehrere Fließstraßen mit differenzierten Produktionsparametern gekoppelt werden, steigt der Anspruch noch einmal erheblich. Bei der Konzipierung und Erprobung geeigneter Organisationsmodelle auf Basis diverser Produktionsszenarien kann auf den Einsatz der Simulationstechnik nicht verzichtet werden.

Simulationsbasierte Frühwarnsysteme zur Unterstützung der operativen Produktionssteuerung und -planung in der Automobilindustrie

Material flow simulation, Simulation-based Early Warning System, Discrete Event Simulation, Production Planning and Control, Automotive Industry, Forecast of Future System States, Monitoring Systems

Simulationsbasierte Entwicklung energieeffizienter Steuerungsstrategien für Materialflusssysteme

Die Kosten für die Energieversorgung eines Materialflusssystems übersteigen die Investitionskosten oft schon nach wenigen Jahren. Mit steigenden Energiepreisen wird dieser Zeitraum kürzer. Bei der Bewertung der Lebenszykluskosten eines Materialflusssystems rücken deshalb die Energiekosten immer mehr in den Vordergrund. Viele Möglichkeiten zur Energieeffizienz-Steigerung sind zwar bereits bekannt, jedoch wird davon meist nur punktuell, nicht aber systematisch Gebrauch gemacht. Dies gilt insbesondere für die Ebene der Anlagen- bzw. Systemsteuerung. Die Bemühungen um eine Steigerung der Energieeffizienz in der Intralogistik fokussieren bislang auf die Optimierung fördertechnischer Komponenten (Leichtbau, Antriebe). Damit wird jedoch nur das Symptom behandelt, nicht aber die Ursache: Der energetische Aufwand für Transportvorgänge – das Symptom – muss zweifellos reduziert werden. Das geschieht auch bereits. Zugleich ist aber sicherzustellen, dass zur Lösung einer konkreten logistischen Aufgabenstellung – der Ursache – Transporte nur im tatsächlich erforderlichen Umfang und in der richtigen Weise durchgeführt werden. Dafür Sorge zu tragen, ist Aufgabe einer energieeffizienten Anlagensteuerung. Die Forschungsarbeiten an der TU Dresden verfolgen drei Ziele: (a) Der Zusammenhang zwischen der mechanischen Leistung und dem elektrischen Energieverbrauch typischer Fördertechnik-Komponenten soll allgemeingültig beschrieben werden. (b) Es sollen Routinen entwickelt werden, mit denen in der ereignisdiskreten Simulation die mechanische Leistung einer Anlage und der resultierende elektrische Energieverbrauch bestimmt wird. (c) Mithilfe der Simulation soll gezeigt werden, wie und in welchem Umfang optimierte Steuerungsstrategien die Energieeffizienz von Materialflusssystemen steigern.

Evolutionäres Personal- und Organisationsentwicklungssystem (EPOS)

Im Rahmen des Programms Lernkulturentwicklung hat die Arbeitsgemeinschaft berufliche Weiterbildungsforschung (ABWF) das Schulzentrum/Akademie Silberburg (AKAS) für zunächst zwei Jahre (2001-2002) gefördert, mit dem Ziel neuartige Wege zu einem umfassenden Lernkulturwandel zu erproben. Mit der Konzipierung und wiss. Begleitung wurden die Projektgruppe Zukunftsmoderation der Universität Kassel unter Leitung von Prof. Dr. Olaf-Axel Burow beauftragt. Nachfolgend geben wir einen Einblick in erste Erfahrungen mit dem Projekt und skizzieren einige Elemente unseres "Evolutionären Personal- und Organisationsentwicklungssystems" (EPOS). Schulentwicklung - so unsere These - ist dann besonders folgenreich, wenn - auf freiwilliger Basis - ein evolutionärer Prozess der integrierten Personal- und Organisationsentwicklung eingeleitet wird. Dieser Prozess muss von Lehrer/innen, Schüler/innen, der Geschäftsleitung sowie des sonstigen Personals getragen werden. Aufgabe der Berater/innen ist es, bedarfsorientiert Möglichkeitsräume und Trainingsangebote zur Verfügung zu stellen, um den evolutionären Prozess anzustoßen und zu unterstützen. Als besonders fruchtbar haben sich dabei Verfahren der prozessorientierten Zukunfsmoderation sowie des Biographischen Lernens erwiesen.

Evaluation von SINUS-Hessen 2005 - 2007

Unter dem Namen SINUS werden seit über 10 Jahren bundesweit erfolgreiche Projekte zur Weiterentwicklung des mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterrichts durchgeführt. Das Projekt SINUS-Quest, dessen Abschlussbericht hier vorgelegt wird, entstand aus dem Anliegen der Projektleitung von SINUS-Hessen, eine eigene Evaluation des hessischen Projektes SINUS-Transfer (2005 – 2007) durchzuführen. Die Evaluation sollte nicht nur summativ sein, sondern den SINUS-Prozess selber mit beeinflussen. Dazu sollten schulspezifische Befragungsergebnisse an die einzelnen Schulen zurückgemeldet werden, und zwar unter Bezugnahme auf den hessischen Durchschnitt, um die Stärken und den Entwicklungsbedarf einzelner Schulteams gezielt identifizieren und bei der Weiterentwicklung berücksichtigen zu können. Im Jahre 2005 wurde die Projektgruppe SINUS-Quest für die Konzipierung und die Durchführung des Evaluationsprojektes gegründet, und zwar als Kooperationsprojekt zwischen der SINUS-Projektleitung, dem Institut für Qualitätsentwicklung (IQ) in Wiesbaden, vertreten durch die Arbeitseinheit für „Empirische Fundierung der Schulentwicklung und Qualitätssicherung der Evaluation“ und der mathematikdidaktischen Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Rolf Biehler an der Universität Kassel. An der Vorbefragung haben ca. 2000 hessische Lehrerinnen und Lehrer teilgenommen, an der Nachbefragung ca. 1200. Ihnen allen sei an dieser Stelle für die aktive Mitarbeit herzlich gedankt. Wir bedanken uns besonders herzlich bei den Set-Koordinatoren und Koordinatorinnen und den SINUS-Schulprojektleitungen, ohne die der sehr gute Rücklauf unserer Fragebögen nicht zustande gekommen wäre. Ein herzlicher Dank geht auch an das Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften (IPN) in Kiel, das als SINUS-Projektträger SINUS-Quest finanziell gefördert hat. Kassel, im September 2009 Rolf Biehler, Pascal Fischer, Christoph Maitzen, Carmen Maxara, Tanja Nieder

Chemische Zusammensetzung der Aerosole : Design und Datenauswertung eines Einzelpartikel-Laserablationsmassenspektrometers

Atmosphärische Aerosolpartikel wirken in vielerlei Hinsicht auf die Menschen und die Umwelt ein. Eine genaue Charakterisierung der Partikel hilft deren Wirken zu verstehen und dessen Folgen einzuschätzen. Partikel können hinsichtlich ihrer Größe, ihrer Form und ihrer chemischen Zusammensetzung charakterisiert werden. Mit der Laserablationsmassenspektrometrie ist es möglich die Größe und die chemische Zusammensetzung einzelner Aerosolpartikel zu bestimmen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das SPLAT (Single Particle Laser Ablation Time-of-flight mass spectrometer) zur besseren Analyse insbesondere von atmosphärischen Aerosolpartikeln weiterentwickelt. Der Aerosoleinlass wurde dahingehend optimiert, einen möglichst weiten Partikelgrößenbereich (80 nm - 3 µm) in das SPLAT zu transferieren und zu einem feinen Strahl zu bündeln. Eine neue Beschreibung für die Beziehung der Partikelgröße zu ihrer Geschwindigkeit im Vakuum wurde gefunden. Die Justage des Einlasses wurde mithilfe von Schrittmotoren automatisiert. Die optische Detektion der Partikel wurde so verbessert, dass Partikel mit einer Größe < 100 nm erfasst werden können. Aufbauend auf der optischen Detektion und der automatischen Verkippung des Einlasses wurde eine neue Methode zur Charakterisierung des Partikelstrahls entwickelt. Die Steuerelektronik des SPLAT wurde verbessert, so dass die maximale Analysefrequenz nur durch den Ablationslaser begrenzt wird, der höchsten mit etwa 10 Hz ablatieren kann. Durch eine Optimierung des Vakuumsystems wurde der Ionenverlust im Massenspektrometer um den Faktor 4 verringert.rnrnNeben den hardwareseitigen Weiterentwicklungen des SPLAT bestand ein Großteil dieser Arbeit in der Konzipierung und Implementierung einer Softwarelösung zur Analyse der mit dem SPLAT gewonnenen Rohdaten. CRISP (Concise Retrieval of Information from Single Particles) ist ein auf IGOR PRO (Wavemetrics, USA) aufbauendes Softwarepaket, das die effiziente Auswertung der Einzelpartikel Rohdaten erlaubt. CRISP enthält einen neu entwickelten Algorithmus zur automatischen Massenkalibration jedes einzelnen Massenspektrums, inklusive der Unterdrückung von Rauschen und von Problemen mit Signalen die ein intensives Tailing aufweisen. CRISP stellt Methoden zur automatischen Klassifizierung der Partikel zur Verfügung. Implementiert sind k-means, fuzzy-c-means und eine Form der hierarchischen Einteilung auf Basis eines minimal aufspannenden Baumes. CRISP bietet die Möglichkeit die Daten vorzubehandeln, damit die automatische Einteilung der Partikel schneller abläuft und die Ergebnisse eine höhere Qualität aufweisen. Daneben kann CRISP auf einfache Art und Weise Partikel anhand vorgebener Kriterien sortieren. Die CRISP zugrundeliegende Daten- und Infrastruktur wurde in Hinblick auf Wartung und Erweiterbarkeit erstellt. rnrnIm Rahmen der Arbeit wurde das SPLAT in mehreren Kampagnen erfolgreich eingesetzt und die Fähigkeiten von CRISP konnten anhand der gewonnen Datensätze gezeigt werden.rnrnDas SPLAT ist nun in der Lage effizient im Feldeinsatz zur Charakterisierung des atmosphärischen Aerosols betrieben zu werden, während CRISP eine schnelle und gezielte Auswertung der Daten ermöglicht.

Anpassung des Metamodells PerPot an den ausdauerorientierten Laufsport zur Trainings- und Wettkampfoptimierung

Schon seit einigen Jahrzehnten wird die Sportwissenschaft durch computergestützte Methoden in ihrer Arbeit unterstützt. Mit der stetigen Weiterentwicklung der Technik kann seit einigen Jahren auch zunehmend die Sportpraxis von deren Einsatz profitieren. Mathematische und informatische Modelle sowie Algorithmen werden zur Leistungsoptimierung sowohl im Mannschafts- als auch im Individualsport genutzt. In der vorliegenden Arbeit wird das von Prof. Perl im Jahr 2000 entwickelte Metamodell PerPot an den ausdauerorientierten Laufsport angepasst. Die Änderungen betreffen sowohl die interne Modellstruktur als auch die Art der Ermittlung der Modellparameter. Damit das Modell in der Sportpraxis eingesetzt werden kann, wurde ein Kalibrierungs-Test entwickelt, mit dem die spezifischen Modellparameter an den jeweiligen Sportler individuell angepasst werden. Mit dem angepassten Modell ist es möglich, aus gegebenen Geschwindigkeitsprofilen die korrespondierenden Herzfrequenzverläufe abzubilden. Mit dem auf den Athleten eingestellten Modell können anschliessend Simulationen von Läufen durch die Eingabe von Geschwindigkeitsprofilen durchgeführt werden. Die Simulationen können in der Praxis zur Optimierung des Trainings und der Wettkämpfe verwendet werden. Das Training kann durch die Ermittlung einer simulativ bestimmten individuellen anaeroben Schwellenherzfrequenz optimal gesteuert werden. Die statistische Auswertung der PerPot-Schwelle zeigt signifikante Übereinstimmungen mit den in der Sportpraxis üblichen invasiv bestimmten Laktatschwellen. Die Wettkämpfe können durch die Ermittlung eines optimalen Geschwindigkeitsprofils durch verschiedene simulationsbasierte Optimierungsverfahren unterstützt werden. Bei der neuesten Methode erhält der Athlet sogar im Laufe des Wettkampfs aktuelle Prognosen, die auf den Geschwindigkeits- und Herzfrequenzdaten basieren, die während des Wettkampfs gemessen werden. Die mit PerPot optimierten Wettkampfzielzeiten für die Athleten zeigen eine hohe Prognosegüte im Vergleich zu den tatsächlich erreichten Zielzeiten.

Partnerschaft in der zweiten Lebenshälfte – Herausforderungen, Verluste und Gewinne: Studiendesign und methodisches Vorgehen

Die Forschungsarbeit greift ein wissenschaftlich wie praktisch relevantes Thema auf. Im Zentrum dieser Langzeitstudie steht die bisher kaum erforschte Vielfalt der Partnerschaften in der zweiten Lebenshälfte. Das vorliegende Forschungsdossier will Einblick geben in die methodische Konzipierung und Durchführung der Studie. Wie daraus ersichtlich wurde, stellen die grosse Stichprobe sowie die Vielfalt der erhobenen Variablen stellen eine gute Grundlage dar, um aussagekräftige und generalisierbare Resultate zu erhalten. Wie die hohe Rücklaufquote bei der 2. Befragung zeigt, ist das Committment der Studienteilnehmenden hoch. Die Untersuchung verschiedener Verlaufskurven von Vulnerabilität und Wachstum nach kritischen Lebensereignissen, welche indirekt oder direkt mit der Partnerschaft zusammenhängen, schliesst einige Forschungslücken über die Bedeutung der Zeit, der Persönlichkeit und des sozialen Kontextes auf die psychische Adaptation von Personen im mittleren und hohen Alter. Die bislang durchgeführten Analysen erbrachten in der Tat spannende Ergebnisse, die in hochrangigen wissenschaftlichen Journals publiziert wurden ( z.B. Perrig-Chiello, Hutchison & Morselli, 2014; Spahni et al., 2015; Perrig-Chiello, Knöpfli & Gloor, 2013) – viele Artikel sind in Vorbereitung oder eingereicht. Daneben stiessen die Ergebnisse auch auf grosses mediales Interesse. Dies alles sind gute Perspektiven für die 2. Phase des Projektes (2015-2018). Die erste Zielsetzung umfasst die Fortführung Langzeiterhebung mit einer dritten Befragung 2016. Eine besondere Stärke dieses Projekts stellt beachtliche Anzahl Personen (N=620) dar, welche zum Zeitpunkt der 1. Welle kurz nach einem kritischen Lebensereignis befanden (Trennung oder Tod des Partners in den letzten 12 Monaten). Daraus ergibt sich die Möglichkeit, die Verläufe der psychologischen Anpassung unmittelbar nach einem kritischen Lebensereignis zu verfolgen. Ab 2015 ist nicht nur die Weiterführung der Fragebogenerhebung, sondern auch die Implementierung einer kontrollierten online Interventionsstudie für Personen mit einer komplizierten Trauer geplant.

Entwicklung und Implementierung von Modellen für ein Skills-Training-Parcours für internistische Assistenzärzte

„Entwicklung und Implementierung von Modellen für ein Skills-Training-Parcours für internistische Assistenzärzte “ V. Maier1 - K. Schnabel2 1 Universitätslinik für Allgemeine Innere Medizin, Inselspital, Bern 2 Berner interdisziplinäres Skills- und Schauspielpatientenzentrum (BiSS), Institut für Medizinische Lehre (IML), Abteilung für Unterricht und Medien (AUM) Einleitung: Im klinischen Alltag sind praktische Fertigkeiten gefordert, um Patienten sicher zu behandeln. Auch in der Schweizer Fachgesellschaft FMH kam es zu einer stärkeren Gewichtung der praktischen Fertigkeiten und müssen jetzt ein Logbuch über Art und Zeitpunkt der Intervention führen [1]. Am Inselspital Bern wurde dafür ein Skillsparcours etabliert, da in vielen Bereichen simulationsbasierte Ausbildungen traditionellen Methoden überlegen ist [2]. Der Skillsparcours besteht aus einem Nachmittag mit 4 nicht-invasiven Prozeduren und einem Nachmittag mit 5 invasiven Prozeduren. Eigens dafür wurden drei Modelle entwickelt und deren Tauglichkeit evaluiert. Fragestellung: Bilden die selbst gefertigten Modelle die Realität ausreichend ab? Material und Methoden: Innerhalb der 9 Posten (5 invasiv und 4 nichtinvasiv) wurden für die 5 invasiven Posten zwei Modelle aus dem Skillslab (BiSS) genutzt (Lumbalpunktion (LP) und Blasenkatheter (BK)) und drei Modelle neu entwickelt (Pleura-(PP), Aszites-(AP) und Knochenmarks-Punktion (KMP)). Die Modelle wurden mit Materialien aus dem Baumarkt entwickelt (Material ca. CHF 50/Stück). Der Aufbau der Modelle soll auf der Tagung demonstriert werden. Die Teilnehmer (N=12) und Dozenten (N=5) wurden zu der Qualität mittels Fragebogen befragt. Dabei wurde die individuelle Vorerfahrung und die Einschätzung der Teilnehmer erfragt. Die Frage zur Eignung des Modells war: „Das Modell war zum Üben geeignet“. Als Skala wurde eine Likert-Skala von 0 bis 5 (1=sehr ungeeignet, 5=sehr geeignet) benutzt. Ergebnisse: Die Assistenzärzte beurteilten die Modelleignung wie folgt (Median (Min;Max)): LP: 5 (4;5) KMP: 4.5 (3;5), PP: 4 (3;5), AP: 4.5 (2;5), BK-Einlage: 4.5 (4;6). Die Oberärzte, die jeweils nur das Modell bewerteten, an welchem sie den Kurs durchführten, beurteilten die Modelleignung wie folgt: LP 5.0, KMP: 5.0, PP 5.0, AP: 4.0, BK-Einlage: 3.0. Diskussion: Alle Modelle wurden sowohl von den Oberärzten als auch von den Assistenzärzten als zum Üben tauglich eingeschätzt. Zwischen den selbst hergestellten Low-Fidelity Modellen und den High-Fidelity Modellen gab es hierein keinen signifikanten Unterschied. Als am wenigsten tauglich wurde von den Oberärzten mit der Simulation der Blasenkatheter-Einlage ein High-Fidelity-Modell bewertet. Schlussfolgerungen: Alle Modelle für die Simulation der Punktionstechniken haben gut bis sehr gut funktioniert. Die selbst hergestellten Modelle bilden die Wirklich zum Üben der Techniken hinreichend gut und nicht schlechter als die High-Fidelity-Modelle ab. Selbst gebaute Modelle mit Materialien aus dem Baumarkt können das sonst sehr materialaufwändige Training mit Simulatoren genauso effektiv aber wesentlich effizienter durchführbar machen. Literatur bei den Autoren (1) Weiterbildungsordnung FMH 2014 (letzte Revision 4. September 2014). www.fmh.ch/files/pdf15/wbo_d.pdf (2) McGaghie WC, Issenberg SB, Cohen ER, Barsuk JH, Wayne DB (2011) Does simulation-based medical education with deliberate practice yield better results than traditional clinical education? A meta-analytic comparative review of the evidence. Acad Med. 2011 Jun;86(6):706-11