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- Fakultät 12 / Institute for Technology and Resources Management in the Tropics and Subtropics (2)
- Fakultät 07 / Institut für Nachrichtentechnik (1)
Der anthropogene Klimawandel erfordert drastische Maßnahmen zur Reduzierung von Treib-hausgasemissionen, insbesondere im Verkehrssektor. Alternative Antriebe wie batterieelektri-sche Fahrzeuge sind vielversprechend, auch für den Rettungsdienst, der derzeit überwiegend Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren nutzt. Ein Hindernis für die Einführung von batterie-elektrischen Rettungswagen ist die begrenzte Reichweite. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Methodik zur Ermittlung, ob und welche konventionell betriebenen Rettungswagen unter welchen ladeinfrastrukturellen Voraussetzungen durch batterieelektrische Rettungswagen er-setzt werden können. Konkret wird untersucht, welche der neun im Ilm-Kreis stationierten Ret-tungswagen durch das Modell „WAS 500 E-Ambulanz“ ersetzt werden können und welche Ladeinfrastruktur dafür notwendig ist.
Die Analyse basiert auf Einsatzfahrtdaten der Rettungswagen im Ilm-Kreis aus dem Jahr 2022. Fehlende Daten wurden durch Imputation ergänzt. Die Methodik umfasst die Entwicklung ma-thematisch-physikalischer Modelle zur Simulation des Ladezustands der batterieelektrischen Rettungswagen unter den zwei Szenarien: „Ladeinfrastruktur nur an Rettungswachen“ und „Ladeinfrastruktur an Rettungswachen und Krankenhäusern“. Herausforderungen bestehen in den Datenlücken und der Qualität der vorhandenen Daten. Die Modellierung weist Einschrän-kungen aufgrund der Datenqualität und Vereinfachungen realer Bedingungen auf. Eine Mo-dellvalidierung war nur grundlegend möglich. Die Methodik kann auf andere Untersuchungs-gebiete übertragen werden, sofern die Parameter angepasst werden und eine ausreichende Datenqualität gewährleistet ist. Zielgruppe sind Entscheidungsträger im Rettungsdienst und bei der Fahrzeugbeschaffung.
Die Simulation zeigt, dass keiner der Rettungswagen im Ilm-Kreis einschränkungslos ersetzt werden kann. Hauptursachen sind aufeinanderfolgende Einsatzfahrten ohne ausreichende Zwischenladung und Einsätze mit Gesamtverbräuchen über der maximalen Batteriekapazität. Im Szenario „Ladeinfrastruktur nur an Rettungswachen“ liegt die Ausfallrate zwischen 1,71 % und 4,9 %, während sie im Szenario „Ladeinfrastruktur an Rettungswachen und Krankenhäu-sern“ auf 0,14 % bis 0,91 % sinkt. Unter der Voraussetzung der Einhaltung bestimmter Ein-schränkungen ist es möglich, im Rahmen des Szenarios „Ladeinfrastruktur an Rettungswa-chen und Krankenhäusern“ vier Rettungswagen durch batterieelektrische Rettungswagen zu ersetzen. Die Einschränkungen umfassen eine Anpassung der Dispositionsstrategie sowie die fortlaufende Vorhaltung konventioneller Rettungswagen an anderen Standorten. Weitere For-schung ist notwendig, um die Modellgenauigkeit zu verbessern und die genauen Auswirkun-gen angepasster Dispositionsstrategien zu untersuchen. Zukünftige Praxistests und Wirt-schaftlichkeitsanalysen sind erforderlich, um die umfassende Eignung von batterieelektrischen Rettungswagen sicherzustellen.
Diese Arbeit wertet Leistellendaten von zwei Landkreisen aus und untersucht dabei, welche Veränderung hinsichtlich der mittleren Anzahl und Dauer von Rettungsdiensteinsätzen im Zeitraum der COVID-19-Pandemie aufgeteilt nach Stunden- und Tageskategorien besteht. Anschließend werden die Veränderungen von Anzahl und Dauer beider Landkreise verglichen, um diese auf Unterschiede zu prüfen. Da in der aktuellen Literatur unzureichend dargelegt ist, wie Veränderungen des Einsatzanzahl oder -dauer im Rettungsdienst zwischen Kreisen sowie über die Tage und Tagesstunden verteilt sind, trägt diese Untersuchung dazu bei diese Forschungslücke zu schließen. Die statistische Auswertung der Leitstellendaten umfasst mehrere Schritte, sodass zuerst eine Aufbereitung durchgeführt wird, bevor die mittlere Einsatzanzahl und -dauer für vier Zeiträume sowie die prozentuale Veränderung zwischen einem Zeitraum vor und drei Zeiträumen während der Pandemie ermittelt werden. Im Anschluss wird die Veränderung mittels Kruskal-Wallis-Test beziehungsweise Varianzanalyse nach Welch auf Signifikanz überprüft. Abschließend erfolgt ein qualitativer Vergleich zwischen den Kreisen. Die Untersuchung zeigt, dass hinsichtlich Einsatzanzahl und -dauer zu allen drei Zeitraumen in der Pandemie Zu- und Abnahmen auftreten. Die Anzahl nimmt zum ersten Zeitraum in beiden Kreisen überwiegend ab, sowie zum vierten Zeitraum mehrheitlich zu, während zum zweiten Zeitraum im Lahn-Dill-Kreis eine häufigere Abnahme und im Main-Taunus-Kreis eine geringfügig überwiegende Zunahme vorliegt. Die Einsatzdauer unterliegt zum zweiten Zeitraum im Lahn-Dill-Kreis einer überwiegenden Zunahme und im Main-Taunus-Kreis einer überwiegenden Abnahme, während zum dritten sowie vierten Zeitraum in beiden Kreisen einer Steigerung stattfindet. Im Vergleich beider Gebietskörperschaften zeigen bei der Einsatzanzahl die Veränderungen zum zweiten und vierten Zeitraum und bei der Dauer die Veränderungen zum dritten und vierten Zeitraum mit der Mehrheit der Stundenkategorien Gemeinsamkeiten. Das Pandemiegeschehens sowie die nichtpharmazeutischen Interventionen sowie deren Folgen stellen Faktoren für die Veränderung von Einsatzanzahl und -dauer dar. Die geografische Lage sowie die lokale Ausgestaltung von Rettungsdienst und Krankentransport begründen, zusätzlich zu den oben genannten Aspekten, Unterschiede zwischen den Kreisen.
Mangrove forests have been studied broadly in the recent three decades for their outstanding ability to sequester carbon in the beneath soil and other beneficial ecosystem services. Endeavors to conserve and regenerate mangrove cover are still increasing worldwide as a mechanism to include them in NDCs and carbon markets. Therefore, decision-makers in the private and public sectors require identify possible areas for conservation and restoration prior to blue carbon project investment. Thus, an integral assessment of potential mangrove carbon reservoirs in a landscape scale, considering environmental and socioeconomic factors was performed. This study was aimed to determine areas with the highest blue carbon sequestration potential in the Gulf of Guayaquil through the construction of a Blue Carbon Potential Index (BCPI) based on Spatial Multicriteria Analysis (SMCA). A narrative integrative literature review was employed to select indicators of mangrove carbon sequestration gains and losses. These indicators were pondered following the Analytical Hierarchy Process (AHP) with the judgments of two experts and reclassified in four potential categories based on their thresholds. Since no consensus was achieved in the indicator importance hierarchization, a comparative of equal weighting method and AHP weighting was implemented. The linear combination rule was used to integrate these factors into a unique-scaled index supported by a geographic Information System (GIS). The results showed that 15.82% and 16.21% of the study area belonged to high and moderate potential of blue carbon sequestration respectively. Moreover, no significant differences were found between the two weighting methods applied. The BCPI provides a comprehensive understanding of spatial distribution of blue carbon potential reservoirs and grants a quantification of this potential to prioritize conservation and restoration areas.
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.
This bachelor thesis addresses the issue of how school resilience can be measured and assessed quantitatively. Schools as social infrastructures have a significant value for society. Yet, on a global scale, they, and therefore the respective community as well, are continuously endangered by a variety of threats such as natural disasters or violence and mental abuse affecting students, parents and school staff. However, these threats differ greatly depending on climatic and geographical conditions as well as on the socio-cultural context of the corresponding community. To strengthen school resilience against potential threats and to ensure education continuity despite the occurrence of these disruptions, a methodology is developed to measure and assess school resilience in conjunction with its specific circumstances. Initially, qualitative and quantitative (composite) indicators are identified and categorised with the help of a Systematic Literature Review and Mayring's Qualitative Content Analysis. These are subsequently developed into a Comprehensive Index for School Resilience (CISR). Building on this, a pre-existing assessment methodology, which uses Likert-Scales arranged in questionnaires to assign quantitative values to the composite indicators, is adapted to operationalise the CISR and by an exemplary application at Europaschule Troisdorf, the methodology is adapted to the socio-cultural conditions in Germany using an expert’s operational and contextual knowledge. The results obtained show that the methodologies and techniques described in current international research can, after an appropriate adaptation, successfully be applied to schools in Germany as well. Nevertheless, by identifying research limitations and errors as well as potential improvements, it is evident that further research and development is needed to provide stakeholders with a decision-making tool to strengthen the resilience of schools in the future, such as an exhaustive supplement to the CISR or the integration of more precise quantification methodologies and techniques.
Vergangene Ereignisse haben gezeigt, dass es trotz gesetzlicher Vorgaben und technischer Regeln, welche die Notstromversorgung von Krankenhäusern bestimmen, zu Vorfällen mit menschlichen Verlusten als Folge von Stromausfällen kam. Deshalb befasst sich diese Masterthesis mit der Entwicklung einer Bewertungsmethode für die Notfallplanung von deutschen Krankenhäusern im Bereich der Energieversorgung unter Berücksichtigung von technischen und organisatorischen Anforderungen. Sie soll in der Krankenhausalarm- und Einsatzplanung Anwendung finden.
Das Ziel ist es, eine Methode zu entwickeln, welche von Anwender:innen mit unterschiedlicher Ausprägung der Fachexpertise in der Krankenhausalarm- und Einsatzplanung sowie Risikoanalyse genutzt werden kann. Über zwei Scoping Reviews für die Krankenhausalarm- und Einsatzplanung sowie zur Energieversorgung von Krankenhäusern werden bestehende Vorgaben und Konzepte sowie Anforderungen an die Methode ermittelt. Basierend auf diesen Informationen wird ein gestuftes Bewertungsmodell vorgeschlagen. Es setzt sich aus einer Synthese eines Verfahrens des Bundesamts für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe zur Vulnerabilitätsanalyse mit Methoden der multikriteriellen Entscheidungsunterstützung (Satisfizierungsverfahren und Analytic Network Process) zusammen. Anhand einer exemplarischen Durchführung erfolgte eine empirische Validierung. Des Weiteren wurden der Praxisbezug und die Anwendbarkeit mit Expert:innen-Gesprächen untersucht.
Als Ergebnis kann festgehalten werden, dass sich das gestufte Bewertungsmodell als Planungsmodell für die Bewertung der Energienotversorgung von Krankenhäusern eignet. Es ist in eine Einsteiger-, Fortgeschrittenen- und Expertenstufe unterteilt, um für alle Anwender:innen unabhängig von ihrer Fachexpertise nutzbar zu sein. Es sind weitere Arbeiten unter enger Einbindung von Krankenhausbetreibenden erforderlich, um anhand des Modells priorisierte Checklisten mit allgemeinen technischen und organisatorischen Anforderungen für die Fortgeschrittenenstufe zu entwickeln. Durch die exemplarische Durchführung hat sich herausgestellt, dass das gestufte Bewertungsmodell zudem zur Identifizierung von Abhängigkeiten und Kritikalität des untersuchten Systems genutzt werden kann.
Als Herausforderung stellte sich die Übertragung des Analytic Network Process zu einem Bewertungs- und Priorisierungssystem der technischen und organisatorischen Anforderungen in Verbindung mit der Vulnerabilität heraus. Die Anwendungsgrenzen werden durch die Stufung des Bewertungsmodells gering gehalten. Es sind jedoch weitere Arbeiten, wie die Erstellung eines Leitfadens, notwendig, um die praktische Umsetzung zu ermöglichen.
A test tool for Langton's ant-based algorithms is created. Among other things, it can create test files for the NIST-Statistical-Test-Suite. The test tool is used to investigate the invertibility, ring formation and randomness of 7 created models which are extensions of Langton’s ant. The models are examined to possibly use them as pseudo-random generator (PRG) or block cipher. All models use memories which are based on tori. This property is central, because this is how rings are formed in the first place and in addition the behavior of all models at the physical boundaries of the memory is clearly defined in this way. The different models have special properties which are also investigated. These include variable color sets, discrete convolution, multidimensionality, and the use of multiple ants, which are arranged fractal hierarchically and influence each other. The extensions convolution, multidimensional scalable and multidimensional scalable fractal ant colony are presented here for the first time. It is shown that well-chosen color sets and high-dimensional tori are particularly well suited as a basis for Langton's ant based PRGs. In addition, it is shown that a block cipher can be generated on this basis.
In nahezu jedem Rettungsdienstbereich lässt sich ein Anstieg an Notfalleinsätzen und damit einhergehend ein höherer Bedarf an Rettungsmitteln beobachten. Daraus resultieren Einsatzspitzen, die durch den Regelrettungsdienst nicht abgedeckt werden können, und es entsteht eine Unterdeckung. Dies wird auch als Risikofall bezeichnet und birgt die Gefahr, dass ein Rettungsmittel nicht innerhalb der vorgeschriebenen Hilfsfrist am Notfallort eintreffen kann. Um einen potenziellen Risikofall im Vorfeld absehen und einsatztaktische Ausgleichsmaßnahmen innerhalb eines Rettungsdienstbereiches ergreifen zu können, soll deshalb die Einsatznachfrage in stündlicher Auflösung prognostiziert werden. Dazu wurde die Einsatz-Zeit-Reihe 2017 der hochfrequentierten Feuer- und Rettungswache 1 in der Kölner Innenstadt analysiert und ein saisonales ARIMA-Modell sowie ein Erwartungswert-Modell auf die Einsatz-Zeit-Reihe des Folgejahres 2018 angewandt. Gezeigt werden konnte, dass sich die Einsatz-Zeit-Reihe mit einer mittleren absoluten Abweichung von etwas mehr als einem Einsatz prognostizieren lässt. Außerdem konnte mit einer Skalierung der Prognose über die Anzahl einsatzbereiter Rettungs-wagen jeder Risikofall in einem einwöchigen Anwendungstest vorhergesagt werden. Dabei zeigte sich, dass nicht die Prognosegüte in der Stunde der Einsatzspitze relevant ist, sondern die Prognosegüte in der Folgestunde. Die Prognosen haben somit, wenn sie skaliert werden, eine hohe einsatztaktische Relevanz und ermöglichen kurz-fristige Ausgleichsmaßnahmen im Tagesgang.
Die vorliegende Masterarbeit behandelt die Bewertung der eingegangenen Unternehmensrisiken im Rahmen der Lebensversicherung und die hiervon abgeleiteten Auswirkungen zur Unternehmenssteuerung.
Dabei wird einerseits die Angemessenheit der sog. „Standardformel“ nach Solvency II überprüft, die in den europäischen Mitgliedsstaaten einen weitestgehend einheitlichen Ansatz bei der Bewertung der Risiken von Versicherungsunternehmen verwendet. Andererseits werden unter ökonomischen Überlegungen versicherungsmathematische Methoden vorgestellt, wie ein Lebensversicherer seine Risiken unternehmensindividueller ermitteln und damit seinen tatsächlichen Risikokapitalbedarf bestimmen kann.
Zur Quantifizierung der Ergebnisse werden die Berechnungsvorgaben der Standardformel für ausgewählte Risikomodule nachgebildet und mit den in dieser Arbeit vorgestellten unternehmensindividuellen Berechnungen verglichen und analysiert. Es zeigt sich, dass trotz der Komplexität des Solvency II-Modells eine noch differenziertere Herangehensweise notwendig ist, damit ein einzelnes Unternehmen seine Risiken adäquat und möglichst individuell bestimmen kann. Zur Gewährleistung einer nicht bestandsgefährdenden Unternehmensfortführung müssen die Versicherungsunternehmen bei Betrachtung ihrer Risiken mithilfe des EU-weiten Aufsichtssystems Solvency II in der Lage sein, die korrekten Rückschlüsse zur Unternehmenssteuerung zu ziehen. Die in dieser Arbeit vorgestellten versicherungsmathematischen Ansätze können dabei den Prozess zur unternehmenseigenen Risiko- und Solvabilitätsbeurteilung (ORSA) unterstützen.
Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit war es, Technologietrends von Enterprise-Resource-Planning (ERP) Systemen zu definieren und anhand eines modernen Produktes vorzustellen. Ein ERP-System unterstützt Unternehmen in der Organisation und Durchführung von sämtlichen Geschäftsprozessen. Zur Untersuchung der wünschenswerten Eigenschaften eines ERP-Systems wurden anhand von Literaturarbeit Anforderungen definiert. Dabei wurde deutlich, dass die Verarbeitung von sämtlichen Geschäftsdaten in Echtzeit einen hohen Stellenwert hat. Hierfür bietet das ERP-System S/4HANA mit verschieden Technologien eine Lösung auf dem Datenbanksystem an. So zeigt ein direkter Performancevergleich zwischen den Datenbanksystemen von S/4HANA und einem aktuellen Konkurrenzprodukt, dass das Verarbeiten von großen Datenmengen in kürzester Zeit möglich ist. Diese Arbeit ist an Fachkreise der Wirtschaftsinformatik und Personengruppen mit Interesse an ERP und Datenbanken Systemen gerichtet.