DTEC.bw

Das Fab City Hamburg Playbook fasst Erkenntnisse aus dem transdisziplinären Projekt „Fab City: Dezentrale digitale Produktion für die urbane Wertschöpfung“ zusammen, dass unter der Leitung des New Production Institute an der Helmut-Schmidt-Universität durchgeführt wird. Im Rahmen des Projektes wurde seit 2020 ein umfangreiches Reallabor in Hamburg aufgebaut, dass Forschende unterschiedlicher Disziplinen, Institutionen aus dem öffentlichen und privaten Sektor und Nutzerinnen zusammenbringt, um gemeinsam an Lösungen für die produktive Stadt der Zukunft zu arbeiten. Im Fokus steht die Transformation städtischer Produktions- und Konsumptionsmuster hin zu einer urbanen Kreislaufwirtschaft, und die Frage was und wie wir lokal produzieren können, um den Weg zu nachhaltigen und resilienten Produktionssystemen zu ebnen. Das Playbook richtet sich an ein breites Publikum aus Praktikern, Forschenden und interessierten Hamburger Bürgerinnen. Es erzählt und dokumentiert aus dem Projekt erwachsene Stadtgeschichten von erfolgreichen Prototypen und kreativen Köpfen, die als Wegbereitende der Transformation den Wandel gestalten. Es hält konkret und praxisbezogen unsere Erfahrungen im Reallabor Hamburg fest und soll als Informations- und Inspirationsquelle dienen.

The Job Demands-Resources (JDR) model provides a well-established framework for examining workplace antecedents and outcomes. This dissertation extends the JDR model by investigating how personal resources interact with work location in hybrid and remote settings. Four empirical studies explore whether remote work serves as a resource or a demand and how personal resources, both stable traits and daily states, moderate this relationship. Part A focuses on core self-evaluations (CSE) and remote work intensity among hybrid leaders (N = 370), showing that remote work can enhance health outcomes over time, particularly for those with lower personal resources. However, no effect on work-life balance was found. Part B comprises two diary studies (N = 63 and N = 98) on daily character strength application, demonstrating its benefits for performance and self-efficacy. These effects were stronger on office days, indicating a potential enhancement role of the office environment for state-like personal resources. Part C validates the German version of the “Thriving from Work” (TfW) questionnaire using item response theory (N = 567), establishing a reliable short form for future diary research. Part D uses this measure in a five-day diary study (N = 408), revealing that daily remote work is associated with higher daily thriving. Findings underscore the complex role of remote work within the JDR model: it can act as both a resource and a demand, depending on the individual’s personal resources and context. This dissertation advances the theoretical understanding of hybrid work and offers practical implications for supporting employee well-being and performance in flexible work environments.

The transition of power grids towards open, dynamic, and automated systems requires advanced network security monitoring approaches that comprehensively address emerging threats. These threats can range from targeted attacks on control systems to large-scale disruptions of critical energy infrastructure. The consequences of such attacks can be severe, leading to power outages, compromised energy supply stability, and threats to public safety. This concept paper proposes a decentralized network security monitoring approach designed explicitly for networked microgrids. Our solution monitors microgrids regarding communication networks and power infrastructure, combining information from all microgrid subsystems to detect threats early and automatically initiate countermeasures (e.g., isolating or shutting down the subsystem causing the attack). Furthermore, our approach facilitates the sharing of threat intelligence among microgrids, enhancing the resilience of individual microgrids and the overall power grid.

Ausgangssituation: Der zunehmende Fachkräftemangel, dessen Intensität durch den demografischen Wandel noch verstärkt wird, übt bereits jetzt einen maßgeblichen Einfluss auf die Produktions- und Fertigungslandschaft in Deutschland aus. Der Mangel an Fachkräften mit entsprechender Ausbildung, die zur Bedienung von Werkzeugmaschinen in der Lage sind, wird immer größer. Als Konsequenz wird vermehrt auf ungelerntes Personal zurückgegriffen. Dies führt zu einer erhöhten Nachfrage nach Maschinen, welche eine einfache und intuitive Bedienbarkeit aufweisen und somit auch durch ungelerntes Personal gehandhabt werden können. Gleichzeitig ist eine fortlaufende Intensivierung von Automatisierung und Digitalisierung auch im Bereich der Werkzeugmaschinen zu beobachten. Der Anteil integrierter Sensorik und Aktorik in Maschinen nimmt zu, sei es zur Überwachung, Steuerung oder Optimierung von Prozessen. Dadurch werden die Maschinen immer komplexer, was sich wiederum auf die Bedienbarkeit auswirkt, die ebenfalls immer anspruchsvoller wird. Einerseits wird also nach einfach bedienbaren Maschinen verlangt, andererseits stellt die Bedienung der immer komplexeren Maschinen wiederum auch höhere Anforderungen an die Nutzer:innen. Diese Entwicklung führt zu einer Diskrepanz, mit der sowohl Entwickler:innen, Nutzer:innen als auch Ausbilder:innen konfrontiert sind. Forschungsbedarf: Für die Zukunft des Fertigungsstandortes Deutschland ist es essenziell, diese Problematiken anzugehen. Dies erfordert jedoch zunächst ein umfassendes Verständnis der Bedienbarkeit von Werkzeugmaschinen. Trotz aktueller Forschungsarbeiten, die auf die Optimierung von Prozessen und die Steigerung der Effizienz von Werkzeugmaschinen und Produktionsprozessen abzielen, fehlt es häufig an einer ganzheitlichen Betrachtung des Phänomens. Die vorliegende Arbeit verfolgt das Ziel, die Bedienbarkeit von Werkzeugmaschinen aus verschiedenen Perspektiven grundlegend zu untersuchen. Dabei werden die Sichtweisen von Nutzer:innen, Entwickler:innen und Ausbilder:innen einbezogen, um die Bedienbarkeit von Werkzeugmaschinen im Hinblick auf Mensch, Maschine und Organisation zu beleuchten. Methodologie: Im Rahmen dieser Studie wurde ein qualitativer, explorativer Forschungsansatz gewählt. Diese Vorgehensweise erweist sich insbesondere dann als zielführend, wenn Forschungsgegenstände, wie im vorliegenden Fall, von Grund auf erschlossen und erfasst werden sollen. Diese Forschungsarbeit wurde unter Anwendung der Grounded Theory Methodologie nach Glaser und Strauss konzipiert und durchgeführt. In diesem Kontext wurden semi-strukturierte Interviews mit Entwickler:innen und Ausbilder:innen von Werkzeugmaschinen sowohl aus der Industrie, als auch dem Open-Source Bereich durchgeführt. Zusätzlich wurden teilnehmende Beobachtungen bei den Anwendern:innen während der Benutzung der Werkzeugmaschinen durchgeführt. Auf diese Weise wurde eine umfangreiche Primärdatenbasis generiert, die anschließend mittels der Grounded Theory Methodologie einer systematischen Analyse unterzogen wurde. Erkenntnisse: Auf Basis dieser Analyse konnten weiterführende, holistische Erkenntnisse hinsichtlich der Bedienbarkeit von Werkzeugmaschinen abgeleitet werden. In einem ersten Schritt wurde das Konstrukt der Bedienbarkeit von Werkzeugmaschinen als mehrdimensionales Phänomen mit einer physischen, einer kognitiven und einer affektiven Dimension erarbeitet. Darauf aufbauend wurde der Regelkreis der Bedienbarkeit erarbeitet sowie ein dynamisches Modell entworfen, das Nutzer:innen in den Fokus der Betrachtung stellt. In der Folge wurden zudem praxisorientierte Handlungsfelder identifiziert und definiert, welche in einer Maßnahmensystematik, die bewusst offen gestaltet wurde, kategorisiert und systematisiert wurden. Eine zentrale Erkenntnis dieser Untersuchung ist, dass die Bedienbarkeit von Werkzeugmaschinen als ein Konstrukt aufgefasst wird, das sich aus verschiedenen Dimensionen zusammensetzt: der affektiven, der kognitiven und der physischen Dimension. Eine weitere grundlegende Erkenntnis ist, dass jegliche Interaktion mit der Maschine stets durch die Nutzer:innen definiert wird. Die Bedienbarkeit einer Werkzeugmaschine ist daher maßgeblich davon abhängig, ob es gelingt, die Nutzer:innen und deren Bedürfnisse hinreichend zu verstehen und sie zur Handhabung der Maschine zu befähigen. In dieser Arbeit konnte somit die Bedienbarkeit von Werkzeugmaschinen mit Hilfe der entwickelten grundlegenden Modelle eingehend erfasst und dargestellt werden. Ausblick: In der vorliegenden Arbeit wird die Bedienbarkeit von Werkzeugmaschinen grundlegend erforscht und beschrieben und trägt dazu bei, das wenig deterministische Feld der Bedienbarkeit technischer Produktionseinrichtungen greifbar und beherrschbar zu gestalten und entsprechende Modellierungsmethoden und Systematiken vorzustellen. Die präsentierten Ansätze und Modelle haben zum Ziel, das Phänomen der Bedienbarkeit von Werkzeugmaschinen in seiner Ganzheit zu erfassen. Daraus folgend werden praxisorientierte Maßnahmen erörtert, die für Fachkräfte von Nutzen sein können. Diese Arbeit bildet somit eine fundierte Grundlage für die weitere wissenschaftliche Auseinandersetzung mit dem Thema. Eine Weiterentwicklung und Vertiefung der hier vorgestellten theoretischen Ansätze ist insbesondere im Rahmen quantitativer Forschungsdesigns zu empfehlen, um die hier vorgestellten qualitativen Ansätze zu verfeinern.

Over the past years, the potential benefits and risks of educational technologies (EdTech) in schools have been increasingly debated. At the same time, research has only started to develop a more nuanced understanding of the manifold pedagogical effects of these technologies in school and classroom practice. Within the broader context of the dtec.bw project SMASCH (Smart Schools), which aims at supporting schools in their digital transformation, this chapter focuses on concrete manifestations and effects of automated evaluation practices on teachers' work. More specifically, the study analysed the screen recordings of ten digital tests from the moment of their creation to their archiving and is equally based on interviews with teachers about their evaluative practices. The findings of the study indicate different and ambivalent processes that reconfigure the relations between teachers and technology, which we exemplify using two cases – when teachers make digital tests for later automation, and when teachers supervise the machine's actual grading and feedback provision practices. Our findings not only offer important conclusions regarding how automated evaluation can, and should, be more strongly framed in a pedagogical manner, but they can also inform the need for a careful response to the more recent rise of GenAI technologies.

This paper serves as an overview of the current progress concerning the DNeD (Digitalized, legally safe and low-emission airborNe inspection and grid data acquisition using automated Drones) project. DNeD aims to provide a full solution of an intelligent current sensor, integrable inside a dedicated drone-embedded sensor box. The research began with a brief survey of non-invasive current sensing technologies as a guide for the selection of the optimum current sensing physics. Afterwards, an all-optical sensor (MICATU RG235) was tested under laboratory conditions. The results from these tests were systematically tabulated. Concurrently, a study on magnetic field-based current sensing was performed using Finite Element Analysis (FEA) in COMSOL. This dual approach allows for a comprehensive evaluation of different sensing technologies. Ultimately, the study concludes that magnetic-based sensing, utilizing Hall effect sensors (e.g. DRV5055), is by far the most suitable approach. Additionally, the design of the sensor-box housing considered crucial mechanical factors such as robustness and weight. The design process utilized CAD models developed in SolidWorks, which form the backbone for real sensor-box manufacturing. Overall, the circuitry suggestions consisted of the development of analogue modulation electronic circuits, incorporating low pass filters, voltage dividers, and additional protective circuitry to ensure the reliability and accuracy of the sensor data. A prototype was developed, featuring Bluetooth as the communication protocol between the sensor-box and a remote system running MATLAB. Preliminary results indicate that the prototype effectively transfers dummy analogue voltage signals over distances up to 30 metres, demonstrating the feasibility of the design for practical applications. This comprehensive study not only addresses the mechanical and physical design aspects of embedding an intelligent sensor in a drone but also explores various current sensing technologies and their practical implementation. The findings provide a robust framework for future development and optimization of intelligent sensor systems in aerial applications.

The Digi-HyPro (Digitalized Hydrogen Process Chain for the Energy Transition) project's conceptual development of the SET-Unit investigates and facilitates the connection between the electric, gas, and mobility grid. This application report describes the experimental design of the Smart Energy Transition unit (SET-Unit), contemplating the bottom-up and top-down approaches. For the bottom-up approach, the design of core devices such as metal hydride-based hydrogen storage (MHS) and compressor (MHC) systems are shown. The gas separation system (GSS) concept is based on a hybrid process composed of membrane and pressure swing adsorption (PSA) for the gas grid coupling. Commercial anion exchange membrane electrolyzer (AEM-EL) and polymer exchange membrane fuel cell (PEM-FC) are assembled for the power grid connection. For the top-down approach, the first experimental SET-Unit composed of AEM-EL–MHS–PEM-FC in the nominal power range between 5 and 10 kWel and its control strategy for the optimal hydrogen and heat coupling is presented. All experimental development is carried out in the facilities of the Helmholtz-Zentrum Hereon in the frame of a cooperation agreement with the Helmut Schmidt University/University of the Federal Armed Forces.

Der vorliegende Beitrag skizziert die Entwicklung und den Aufbau eines digitalen Förderprogramms zur modularen Lerntherapie im Bereich Mathematik für Kinder mit Rechenschwierigkeiten. Darüber hinaus werden die Ergebnisse aus der Erprobung der ersten vorläufigen Version in den Jahrgangsstufen 2 bis 6 präsentiert. Basierend auf bisherigen empirischen Erkenntnissen wurden 15 verschiedene Aufgaben konzipiert, welche sich fünf zentralen Inhaltsbereichen der frühen mathematischen Kernkompetenzen zuordnen lassen: Mengenverständnis, Zählfertigkeiten und Zahlenkonzept, allgemeine Rechenfertigkeiten, visuell-räumliches Vorstellungsvermögen sowie Sachaufgaben und arithmetisches Faktenwissen. Des Weiteren wurde bei der Konzeption des Spiels auf eine adäquate methodische Darstellung sowie ein angemessenes Game-Design geachtet, welches sich an den spezifischen Bedürfnissen der Zielgruppe orientiert. Die Ergebnisse zeigen, dass das Spieldesign von den teilnehmenden Kindern positiv wahrgenommen wird. Zudem lassen sich mit der vorläufigen Version, bestehend aus drei Aufgaben, erste Hinweise auf die erwarteten Schwierigkeitsniveaus innerhalb der Aufgabenbereiche abbilden. Die ersten Ergebnisse erlauben zudem Aussagen bezüglich der potenziellen Umsetzbarkeit in der Praxis sowie der bevorstehenden Evaluation.