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Die vorliegende Bachelorarbeit „Konzeptionierung eines Unterstützungsangebotes für Frauen im Informatikstudium an der TH Köln“ soll Frauen, die ein Informatikstudium anfangen oder gerade Informatik studieren, helfen, das Studium einfach und erfolgreich zu bewältigen. Dabei soll für die Hochschule ein verwertbares Konzept erstellt werden, in dem bestimmte Unterstützungspunkte entwickelt und herausgearbeitet werden. Der Fokus liegt dabei auf den Bachelorstudiengängen in Informatik an der Technischen Hochschule Köln am Campus Gummersbach.
Die Arbeit wurde im Zeitraum von Februar bis Mai 2022 in Köln verfasst und umfasst ca. 90 Seiten.
Architektur für ein Qualitätsmanagementsystem zur Verbesserung der Relevanz von Suchergebnissen
(2023)
Die Suchfunktion ist in vielen Softwareprodukten eine wichtige Komponente, die häufig zur Navigation in der Anwendung dient. Gerade, wenn große Datenmengen bereitgestellt werden, wie es bei Streamingdiensten (Netflix, Spotify) oder bei E-Commerce-Plattformen (Amazon, Zalando) der Fall ist, ist es wichtig, dass die Suchergebnisse für den Nutzer relevant sind. Eine für den Nutzer effektive Navigation mit der Suchfunktion ist nur möglich, wenn die Suchergebnisse eine ausreichend große Relevanz für den Nutzer bieten. Die Organisationen, welche die oben genannten Dienste betreiben, versuchen daher, die Relevanz ihrer Suchergebnisse zu optimieren. Eine Optimierung auf Relevanz ist zwar für eine spezielle Suche einfach, jedoch können dabei häufig Seiteneffekte auftreten, welche die Relevanz über alle Suchen verschlechtern. In einem E-Commerce-Shop kann das Einfiihren des Synonyms „Birne -> Glühbirne" dafür sorgen, dass Nutzer, die Gliihbirnen kaufen wollen und nach „Birne" suchen nun auch Gliihbirnen finden. Falls Nutzer aber das Obst Birne kaufen möchten, sind die Ergebnisse für diese Gruppe irrelevant. Bei einer Optimierung der Relevanz über alle Suchen können Qualitätsmanagementsysteme unterstützen. Ein Qualitätsmanagementsystem fiir die Relevanz von Suchergebnissen muss nicht nur fachliche und technische, sondern auch organisatorische Anforderungen beachten, um die Optimierungspotenziale vollständig auszuschöpfen. Diese Arbeit erläutert diese Anforderungen und stellt eine Architektur für ein Qualitätsmanagementsystem vor. Die Architektur wird hinsichtlich der Erfüllung der erläuterten Anforderungen analysiert. Desweiteren werden die Vor- und Nachteile fiir die jeweiligen Architekturentscheidungen unter Betrachtung der Anforderungen diskutiert. Das Ziel der Arbeit ist es, die Architektur entsprechend zu erläutern, sodass eine Organisation diese für sich angepasst implementieren kann.
As a customer, it can be frustrating to face an empty shelf in a store. The market does not always realize that a product has been out of stock for a while, as the item is still listed as in stock in the inventory management system. To address this issue, a camera should be used to check for Out-of-Stock (OOS) situations.
This master thesis evaluates different model configurations of Artificial Neural Networks (ANNs) to determine which one best detects OOS situations in the market using images. To create a dataset, 2,712 photos were taken in six stores. The photos clearly show whether there is a gap on the shelf or if the product is in stock. Based on the pre-trained VGG16 model from Keras, two fully connected layers were implemented, with 36 different ANNs differing in the optimization method and activation function pairings. In total, 216 models were generated in this thesis to investigate the effects of three different optimization methods combined with twelve different activation function pairings. An almost balanced ratio of OOS and in-stock data was used to generate these models.
The evaluation of the generated OOS models shows that the FTRL optimization method achieved the least favorable results and is therefore not suitable for this application. Model configurations using the Adam or SGD optimization methods achieve much better results. Of the top six model configurations, five use the Adam optimization method and one uses SGD. They all achieved an accuracy of at least 93% and were able to predict the Recall for the OOS class with at least 91%.
As the data ratio between OOS and in-stock data did not correspond to reality in the previously generated models, the in-stock images were augmented. Including the augmented images, new OOS models were generated for the top six model configurations. The results of these OOS models show no convergences. This suggests that more epochs in the training phase lead to better results. However, the results of the OOS model using the Adam optimization method and the Sigmoid and ReLU activation functions stand out positively. It achieved the best result with an accuracy of 97.91% and a Recall of the OOS class of 87.82%.
Overall, several OOS models have the potential to increase both market sales and customer satisfaction. In a future study, the OOS models should be installed in the market to evaluate their performance under real conditions. The resulting insights can be used for continuous optimization of the model.
Diese Arbeit untersucht verschiedene Ansätze, Daten im Google Cloud Firestore zu strukturieren und deren Auswirkungen auf Kosten, Performance sowie Codequalität. Zunächst folgt eine Aufbereitung des aktuellen Stands der Forschung. Darauf folgt die experimentelle Methodik. Hier dient eine prototypische Implementierung der Szenarien als Grundlage. Im Zuge des Experiments werden in unterschiedlichen Disziplinen Daten erhoben und im Anschluss ausgewertet, um empfehlenswerte Lösungen für definierte Anwendungsfälle zu benennen. Am Ende gibt die Arbeit ein kurzes Fazit zu den gewonnenen Erkenntnissen sowie einen Ausblick auf weitere Optimierungspotenziale ab.
Die nachfolgende Masterarbeit untersucht die Nutzung von DeepFake-Anwendungen bei Personen mit einer Fazialisparese. Dabei handelt es sich um eine Lähmung des Gesichtnervs, wodurch die betroffenden Menschen keine bzw. keine vollständige Mimik im Gesicht haben. Es wird hierbei getestet, ob mithilfe von DeepFake eine möglichst realistische Mimik generiert werden kann. Für die Untersuchung werden zunächst sowohl die theoretischen Grundlagen als auch verschiedene potenzielle Anwendungen vorgestellt. Mithilfe der vorgestellten Anwendungen wird anschließend ein Versuch durchgeführt, in dem die künstliche Intelligenz mit Bildmaterial von Proband:innen trainiert und anschließend manipuliert wird. Die aus dem Versuch resultierenden Ergebnisse werden danach durch eine Umfrage mit Bildern, welche eine originale Mimik zeigen, verglichen. Dadurch soll überprüft werden, wie realistisch die manipulierten Bild- und Videomaterialien sind oder ob die künstliche Intelligenz an eine mögliche Grenze stößt. Abschließend werden weitere Forschungsansätze und Anwendungsmöglichkeiten vorgestellt, in welchem die betrachtete künstliche Intelligenz genutzt werden kann.
The demand for explainable and transparent models increases with the continued success of reinforcement learning. In this article, we explore the potential of generating shallow decision trees (DTs) as simple and transparent surrogate models for opaque deep reinforcement learning (DRL) agents. We investigate three algorithms for generating training data for axis-parallel and oblique DTs with the help of DRL agents (“oracles”) and evaluate these methods on classic control problems from OpenAI Gym. The results show that one of our newly developed algorithms, the iterative training, outperforms traditional sampling algorithms, resulting in well-performing DTs that often even surpass the oracle from which they were trained. Even higher dimensional problems can be solved with surprisingly shallow DTs. We discuss the advantages and disadvantages of different sampling methods and insights into the decision-making process made possible by the transparent nature of DTs. Our work contributes to the development of not only powerful but also explainable RL agents and highlights the potential of DTs as a simple and effective alternative to complex DRL models.
Kategorisierung und Bewertung plattformübergreifender Ansätze für die Auswahl eines Frameworks
(2023)
Die plattformübergreifende Entwicklung ist eine populäre Art der Anwendungsentwicklung, die in der Forschung und Industrie immer weiter an Relevanz gewinnt. Dabei wird eine Codebasis geschrieben, die auf mehreren Betriebssystemen lauffähig ist. Das Ziel dieses Ansatzes ist es unter anderem, die Zeit- und Kosteneffizienz zu optimieren. Es gibt verschiedene Ansätze der plattformübergreifenden Entwicklung. Die einzelnen Frameworks lassen sich wiederum in diese Ansätze einteilen. Durch die steigende Akzeptanz dieser Art der Entwicklung herrscht eine zu große Auswahl an Frameworks, von denen jedes eigene Stärken und Schwächen aufweist. Dies ist ein Problem, da Entwickelnde keine Übersicht und Einordnung der Frameworks für ihre individuellen Bedürfnisse haben. Um diesem Problem entgegen zu wirken, wird in dieser Arbeit ein Verfahren entwickelt, mit dem das passende Framework für die Rahmenbedingungen des jeweiligen Projekts ermittelt werden kann. Dazu werden die Frameworks Kotlin Multiplatform, Flutter, React Native und Vue.js, das zur Umsetzung einer PWA genutzt wird, für eine mobile Anwendung getestet, die auf Android und iOS Geräten laufen soll. Zusätzlich werden 44 Kriterien ermittelt, anhand derer die Frameworks bewertet werden. Mit dem resultierenden Verfahren kann sowohl eine objektive, als auch eine subjektive Auswertung der Frameworks erfolgen, um eine geeignete Auswahl zu treffen.
In dieser Arbeit wird ein System zur Modellierung von IT-Compliance-Anforderun-gen in einer Graph-Datenbank entwickelt. Dabei werden organisationsinterne Com-pliance-Maßnahmen, ihre Umsetzungsdokumentation und die zwischen ihnen entstehenden Beziehungen berücksichtigt. Anschließend werden die Stärken und Schwächen des Systems anhand einer Erprobung mit Anforderungen an ein fiktives IT-Projekt der deutschen Versicherungsbranche herausgestellt und so die Praxistauglichkeit bewertet. Es wird unter anderem aufgezeigt, wie Compliance- Daten in die Datenbank aufgenommen werden können und welche Unterschiede es zu bisher verbreiteten Prozessen in diesem Gebiet gibt.
Durch die stetige Weiterentwicklung und die mediale Präsenz der künstlichen Intelligenz findet die Steigerung der Unternehmenssicherheit in Unternehmen besondere Bedeutung. Insbesondere aus dem Umfeld des Machine Learnings sind kontinuierlich Anwendungen zu verzeichnen, die dazu dienen, eine derartige Maßnahme zu unterstützen.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht, ob eine potenzielle Steigerung der Unternehmenssicherheit durch den Einsatz eines Prototyps für die Objekterkennung basierend auf einem YOLOv5-Algorithmus erreicht werden kann. Es wurden Beispielszenarien definiert und die Wirksamkeit dieses Algorithmus bei der Erkennung und Identifizierung in Bezug auf die Sicherheitsanforderungen in einem Unternehmensumfeld evaluiert.
Die Forschungsmethodik umfasste die Entwicklung und den Aufbau des Prototyps, der auf einem YOLOv5-Algorithmus basiert und auf einem Trainingsdatensatz der Objekterkennung trainiert wurde. Der Prototyp wurde anschließend in einer Laborumgebung implementiert und auf seine Fähigkeit getestet, Objekte nach definierten Sicherheitsanforderungen zu erkennen.
Die Implementierung eines solchen Prototyps konnte dazu beitragen, die Sicherheitsmaßnahmen in Unternehmen zu unterstützen, die Sicherheitsreaktion zu beschleunigen und proaktivere Ansätze zur Gefahrenabwehr zu ermöglichen. Aus diesen Ergebnissen sind weitere Forschungen und praktische Anwendungen im Bereich der Unternehmenssicherheit denkbar.
Cloud Computing ist der zentrale Faktor zur Beschleunigung der Digitalisierung in Deutschland und wird in den kommenden Jahren eine wichtige Rolle in jedem deutschen Unternehmen spielen. Für Unternehmen wird es dabei um die Umsetzung von
Cloud-Strategien und die praktische Einbindung in die täglichen Betriebsprozesse gehen. Zusätzlich müssen Unternehmen ihre bestehende Datenlandschaft in moderne Architekturen zum Datenmanagement in die Cloud migrieren. Dabei können Unternehmen auf eine Vielzahl an unterschiedlichen unternehmensweiten Datenarchitekturen
zurückgreifen. Die vorliegende Masterarbeit gibt eine Einführung in die aktuelle Entwicklung von Cloud Computing und erläutert, mit Data Fabric, Data Lakehouse und Data Mesh, drei unternehmensweite Datenarchitekturen für die Cloud. Data Fabric, Data Lakehouse und Data Mesh bilden dabei aktuell die modernsten Konzepte für unternehmensweite Datenarchitekturen. Zusätzlich werden ein Data Lakehouse und ein Data Mesh in einer ausgewählten Cloud-Umgebungen entworfen, prototypisch aufgebaut und praktisch analysiert. Ziel der Masterarbeit ist es, die unternehmensweiten Datenarchitekturen in der Cloud zu erläutern, konkrete technologische Architekturen zu entwerfen und entsprechende Hinweise zu Aufwandstreibern in Unternehmen zu identifizieren.
Heutzutage ist das Internet, wie die sozialen Netzwerke ein fester Bestandteil unserer So nutzen Unternehmen in dem Kommunikationszeitalter die Netzwerke um in diesen Plattformen mit den Nutzern zu kommunizieren. Hierbei ist das Ziel dieser Bachelorarbeit zu untersuchen in wie weit man eine Erweiterung entwickeln kann um diese Ziele zu erreichen.
Dabei soll im Rahmen dieser Arbeit eine prototypische Implementierung stattfinden, um die Entwicklung eines Multichannel Social Media Marketingtools basierend auf Atlassian Produkten zu ermöglichen.
Die Arbeit gibt zunächst einen Überblick der wichtigsten Grundlagen. Danach wird mit einer Analyse die Anforderungen an den Prototypen erhebt und ausgewertet , sowie eine Marktanalyse durchgeführt. Darauf folgt die Konzeption, wie die Implementierung des Prototyps, was im Anschluss mit einem Test für die Gebrauchstauglichkeit ergänzt wird.
Für EDB, das e-Learning Datenbank Portal der TH Köln, soll im Zuge dieser Arbeit eine Komponente zum Verwalten und Durchführen von Mehrspieler-Livequiz entwickelt werden. Um die Motivation der Nutzer zu erhöhen, soll diese an die unter der Zielgruppe verbreitetsten Nutzertypen des Hexad-Frameworks angepasst werden. Dazu wurde eine Umfrage mit Studierenden der TH Köln durchgeführt. Mithilfe der validen Antworten (N=52) wurde unter anderem die Verteilung der Übereinstimmung mit den sechs Nutzertypen Philanthropist,
Socializer, Free Spitit, Achiever, Player sowie Disruptor ermittelt. Neben der Übereinstimmung mit den Nutzertypen wurden auch verschiedene technische Daten wie Bildschirmauflösungen und verwendete Browser und Betriebssysteme erhoben, welche beim Testen der Anwendung eine optimale Darstellung derselben bei einem möglichst großen Anteil der Zielgruppe bedingen könnten. In mehreren Schritten, von einer Betrachtung etablierter Alternativen bis zur Entwicklung eines Wireframes, wurde eine konzeptuelle
Lösung entwickelt und realisiert. Dabei wurde ein Datenbankschema zur Speicherung der Quiz, Fragen und Antworten mitsamt einer API designt und angelegt. Das Ergebnis ist die Implementation einer Anwendung, welche alle Must-Have und mehrere Nice-To-Have Anforderungen erfüllt. Mit dieser können Quiz mit Fragen und Antworten erstellt, bearbeitet, gelöscht und in Quizräumen von mehreren Personen synchron gelöst werden. Es werden Zwischenergebnisse für die einzelnen Fragen und eine Rangliste mit den Endergebnissen eines Quiz angezeigt. Für eine Weiterentwicklung wurden acht
Verbesserungsansätze erdacht.
Die Digitalisierung hat Auswirkung auf die Entwicklung von Produkten. Die Teams werden agiler, die Kunden haben als Eigentümer eines Produktes Mitspracherecht und bestimmen gemeinsamen mit den Entwicklern, welche Features als Nächstes aus dem vordefinierten Backlog in dem nächsten Sprint als Inkrement eingebaut und ausgeliefert werden. Durch die enge Zusammenarbeit werden die Release-Zyklen eines Produktes kürzer und es werden mehr Features als in der Vergangenheit bei nicht agilen Methoden deployt. Durch die kurzen Release-Zyklen werden viele unterschiedlichen Versionen ausgerollt. Dies hat zur Folge, dass Fehler, die vorher durch das Testen nicht entdeckt worden sind, auf einer produktiven Umgebung ausgerollt werden. Hat der Fehler eine starke Auswirkung auf die Benutzung der Anwendung, dann besteht die Möglichkeit, die Änderung manuell durchzuführen. Diese muss beim nächsten Release eingebaut werden. Wenn die Release-Zyklen länger werden, birgt es die Gefahr, dass viele manuelle Änderungen in der Zeit entstehen. Der ausgerollte Zustand entspricht nach einer bestimmten Zeit nicht mehr dem eingecheckten Zustand im Git-Repository. An der Stelle bietet der GitOps-Ansatz eine mögliche Abhilfe, um den ausgerollten Ist-Zustand durch regelmäßiges Pullen so nah wie möglich an dem im Repository eingecheckten Soll-Zustand zu halten.
Sinkende Mitgliederzahlen, ein wachsendes Aufgabenspektrum und gefährlichere Einsatzlagen bedingen auch in den Feuerwehren eine Digitalisierung, um die aktiven Feuerwehrangehörigen im Einsatz zu entlasten und zu schützen.
In der vorliegenden Bachelorarbeit werden aktuelle und zukünftige Technologien auf ihre Potenziale und Gefahren als Einsatzmittel für die Feuerwehr analysiert. Neben einer Betrachtung dieser Technologien als Ursache eines Feuerwehreinsatzes werden Unterstützungsmöglichkeiten für die Feuerwehrangehörigen aufgezeigt, die aus der Nutzung fremder Technologien oder einer Eigenbeschaffung resultieren. In der Arbeit werden ausschließlich Technologien fokussiert, die als Entwicklung aus dem Internet der Dinge hervorgehen. Ziel der Arbeit ist es, die Technologien auf ihren Unterstützungscharakter zu analysieren, damit die Einsatzkräfte zielgerichtet entlastet und besser geschützt werden.
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines E-Learning Systems, welches als asynchrones und flexibles Online-Format frei zugänglich ist. Nach einer Zusammenfassung der wichtigsten theoretischen und rechtlichen Schulungsthemen, wird das System konzipiert und prototypisch entwickelt. Die Zielgruppe des Systems sind in erster Linie Einzelpersonen und Arbeitnehmer, welche eine Datenschutzschulung aufgrund von Nachweispflichten des Datenschutzgrundgesetzes benötigen.
More and more often, spoken information must and should be available in written form. For this purpose, various transcription programs try to support the user with various conveniences when transcribing the source material. A variety of online services go one step further and provide a ready-to-use, automatically generated transcription for a fee. Since the fees can be very expensive for the individual user and the online services may not always be used for privacy reasons, the goal of this work is to implement an open offline alternative. This alternative should be an open source editor based on the open speech-to-text-engine DeepSpeech and should on one hand provide the user with an offline transcription and on the other hand support him in correcting it. To achieve this goal, first the traditional speech recognition and eventually DeepSpeech will be described. This is followed by the conception and implementation of the editor. Since this project is explicitly intended to be an open source project, the last part will take a closer look at the release.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, das Potenzial der Blockchain-Technologie für eine dezentrale Energieversorgung aufzuzeigen und abzuwägen. Bislang gibt es nur wenig Forschung und Aufmerksamkeit in diesem Bereich. Die Grundlage für die Ausarbeitung waren praxisnahe Studien und durchgeführte Pilotprojekte von Unternehmen. Die Erkenntnisse zeigen, dass es im Bereich Peer-to-Peer Energiehandel, Labeling und Zertifizierung, Asset Management, Elektromobilität und Netzengpassmanagement zukunftsfähiges Potenzial gibt. Die Blockchain-Technologie bietet eine manipulations-sichere und transparente Dokumentation sowie Automatisierung bestimmter Abläufe. Jedoch müssen dafür regulatorische Rahmenbedingungen angepasst und die Skalierbarkeit gewährleistet werden. Die Bachelorarbeit ist sowohl für Unternehmen im Bereich der energiewirtschaft als auch für private Betreiber von Energieanlagen interessant.
Ziel ist die Analyse und die Implementierung eines Datenschutzmanagements, gemäß den geltenden EU-Datenschutzvorschriften, am Beispiel eines mittelständischen Unternehmens. Nach einer Zusammenfassung der wichtigsten theoretischen und rechtlichen Grundlagen, werden geeignete Methoden zur Umsetzung vorgestellt. Anschließend wird der Aufbau des Datenschutzmanagements analysiert und an einem Beispielunternehmen implementiert. Zielgruppe sind in erster Linie Unternehmen, Selbstständige oder Beschäftigte mit Datenschutzaufgaben.
Im vorangegangenen Praxisprojektes »Das Zusammenspiel zwischen Usability und Suchmaschinenoptimierung - Tipps und Methoden für eine verbesserte Sichtbarkeit und Nutzbarkeit von Internetseiten « wurde dem unerfahrenen Content-Erzeuger Grundwissen in der Suchmaschinen- und Usability-Optimierung vermittelt. Ziel dieser wissenschaftlichen Arbeit ist es die vorgestellten Methoden und Techniken des vorangegangenen
Praxisprojektes, am Beispiel der Webseite des Fachbetriebes BSS-Schieh-Schneider technisch umzusetzen und zu bewerten. Der Schwerpunkt des Unternehmens liegt bei der Beratung, Montage und Reparatur von Fenstern, Türen, Rollläden und Markisen. Die Webseiten existieren bereits und geplant ist, die Bereiche Fenster & Türen SEO-Technisch zu verbessern.