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As Digital Twins gain more traction and their adoption in industry increases, there is a need to integrate such technology with machine learning features to enhance functionality and enable decision making tasks. This has lead to the emergence of a concept known as Digital Triplet; an enhancement of Digital Twin technology through the addition of an ’intelligent activity layer’. This is a relatively new technology in Industrie 4.0 and research efforts are geared towards exploring its applicability, development and testing of means for implementation and quick adoption. This paper presents the design and implementation of a Digital Triplet for a three-floor elevator system. It demonstrates the integration of a machine learning (ML) object detection model and the system Digital Twin. This was done to introduce an additional security feature that enabled the system to make a decision, based on objects detected and take preliminary security measures. The virtual model was designed in Siemens NX and programmed via Total Integrated Automation (TIA) portal software. The corresponding physical model was fabricated and controlled using a Programmable Logic Controller (PLC) S7 1200. A control program was developed to mimic the general operations of a typical elevator system used in a commercial building setting. Communication, between the physical and virtual models, was enabled using the OPC-Unified Architecture (OPC-UA) protocol. Object recognition using “You only look once” (YOLOV3) based machine learning algorithm was incorporated. The Digital Triplet’s functionality was tested, ensuring the virtual system duplicated actual operations of the physical counterpart through the use of sensor data. Performance testing was done to determine the impact of the ML module on the real-time functionality aspect of the system. Experiment results showed the object recognition contributed an average of 1.083s to an overall signal travel time of 1.338 s.

Campylobacter spp. are one of the most important food-borne pathogens, which are quite susceptible to environmental or technological stressors compared to other zoonotic bacteria. This might be due to the lack of many stress response mechanisms described in other bacteria. Nevertheless, Campylobacter is able to survive in the environment and food products. Although some aspects of the heat stress response in Campylobacter jejuni are already known, information about the stress response in other Campylobacter species are still scarce. In this study, the stress response of Campylobacter coli and Campylobacter lari to elevated temperatures (46°C) was investigated by survival assays and whole transcriptome analysis. None of the strains survived at 46°C for more than 8 h and approximately 20% of the genes of C. coli RM2228 and C. lari RM2100 were differentially expressed. The transcriptomic profiles showed enhanced gene expression of several chaperones like dnaK, groES, groEL, and clpB in both strains, indicating a general involvement in the heat stress response within the Campylobacter species. However, the pronounced differences in the expression pattern between C. coli and C. lari suggest that stress response mechanisms described for one Campylobacter species might be not necessarily transferable to other Campylobacter species.

Notrufnummern dienen als einfaches Kommunikationsmittel aller Hilfeersuchen der Bevölkerung in Notfällen. Es ist eine optimale Nutzung der Rettungsinstanzen sicherzustellen. Daher ist es notwendig herauszuarbeiten, inwieweit die Bevölkerung, zur Nutzung der Rufnummer des ärztlichen Bereitschaftsdienstes 116117, sensibilisiert ist. Sie stellt eine Entlastung des Regelrettungsdienstes dar. Um ein Meinungsbild der Bevölkerung hinsichtlich Rufnummernpräferenzen zu erhalten, wird eine Umfrage mit konkreten Beispielen analysiert. Es werden Handlungsempfehlungen genannt, um die Bevölkerung auf den ärztlichen Bereitschaftsdienst aufmerksam zu machen.

In dieser Arbeit wurde eine Machbarkeitsstudie zur Speicherung von Wasserstoff in Liquid organic hydrogen carriers (LOHCs) anhand eines gewählten Stoffsystems, Dibenzyltoluen, durchgeführt. Die Arbeit umfasst Bilanzierungen und Auslegungen für eine reversible Hydrierung und Dehydrierung in zwei getrennten Anlagen. Eine class 4-Kostenschätzung bildet die Grundlage für eine Wirtschaftlichkeitsberechnung. So konnten die Technologieziele hinsichtlich der Speicherfähigkeiten nicht realisiert werden. Dennoch zeigen die ermittelten Produktionskosten die Wettbewerbsfähigkeit dieses Ansatzes. Kontakt: Fabian.Piehl@outlook.com

Krankenhäuser stellen eine wichtige Kritische Infrastruktur im Bereich des Gesundheitssektors dar, deren Funktionsfähigkeit bei allen Gefahrenlagen erhalten bleiben muss. Durch Interdependenzen mit anderen Kritischen Infrastrukturen, wie der Trinkwasserversorgung, kann ein Ausfall einer der Infrastrukturen zu einer Beeinträchtigung der jeweils anderen führen. Trinkwasser ist für den Menschen lebensnotwendig und muss daher überall in ausreichender Quantität und Qualität bereitgestellt werden (öffentlichen Daseinsvorsorge). Die Trinkwasserversorgung stellt eines der kritischsten Infrastrukturelemente in Krankenhäusern dar, deren Ausfall zu einer Gefährdung der quantitativen und qualitativen Gesundheitsversorgung führt. Die Vergangenheit hat gezeigt, dass Trinkwasserausfälle in Krankenhäusern keine Seltenheit darstellen und zu weitreichenden Beeinträchtigungen führen. Bei Großstörungen bzw. Großschadenslagen oder Katastrophenfällen, ist daher die kommunale Gefahrenabwehr/ der Katastrophenschutz in der Pflicht, zusammen mit anderen Akteuren Krisenmanagement- bzw. Maßnahmenplanungen zu erarbeiten. Dennoch existieren zurzeit fast keine adäquaten Krisenmanagementplanungen für die Herstellung einer Ersatztrinkwasserversorgung für Krankenhäuser. Dies gilt sowohl für die Krankenhäuser im Rahmen der Krankenhausalarm- und Einsatzplanung, als auch die kommunale Gefahrenabwehr bzw. den Katastrophenschutz und Wasserversorgungsunternehmen (WVU). In dieser Master-Thesis, die im Sommersemester 2018 an der TH Köln erarbeitet wurde, sollte durch eine umfassende Risikoanalyse, unter Zuhilfenahme von Experteninterviews und Dokumentenanalysen das Risiko und die Folgen eines vollständigen Trinkwasserausfalles in einem Krankenhaus dargestellt und der aktuelle Stand der geplanten Bewältigungs- bzw. Krisenmanagementplanungen von Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS), dem örtlichen WVU und des Krankenhauses für eine solche Schadenslage erhoben werden. Wurden die geplante Krisenmanagementplanungen als unzureichend oder nicht existent identifiziert, so sollten, wenn möglich, Vorschläge für neue Krisenmanagementkonzepte und Kapitel für den Krankenhauseinsatzplan erstellt werden, wofür ungenutzte Ressourcen für die Etablierung einer Ersatztrinkwasserversorgung ermittelt wurden. Die Analyse erfolgte durch eine Einzelfalluntersuchung anhand des Hauptgebäudes des Krankenhauses Merheim in Köln mit dem Szenario einer lokalen Lage, die nicht durch Kontamination des Wassers induziert ist und deren genaue Ursache nicht betrachtet wird. Um mögliche zukünftige Maßnahmen erarbeiten zu können, musste im Rahmen der Analyse der minimale Trinkwasserbedarf des Untersuchungsgebietes bzw. der einzelnen Funktionsbereiche erhoben und Kriterien für die Geeignetheit von Maßnahmen zur Ersatztrinkwasserversorgung erarbeitet werden. Diese Kriterien sind: Vorlaufzeit, Einhaltung der Trinkwasserverordnung, Versorgungskapazität und Verfügbarkeit von Versorgungsquellen. Für die Berechnung der Kritikalität wurde eine eigene Berechnungsmethode erarbeitet, die im Rahmen der Schutzzieldefinition eine Kritikalitätsanalyse ermöglicht, welche die Bedeutung des Gesamtobjektes und der einzelnen Prozessbausteine einbezieht. Das hier hergeleitete Schutzziel lautet: Verhinderung von Todesfällen bei Patienten durch die angenommene Gefahr und durch das ausfallbedingte Unterlassen von Behandlungsmaßahmen, die nicht anderweitig, durch z.B. Abmeldung von der örtlichen Notfallversorgung oder einer Evakuierung und Verlegung der Patienten, kompensierbar sind. Das übergeordnete Ziel dieser Arbeit ist zusammengefasst die Identifikation der geplanten Maßnahmen zu Ersatztrinkwasserversorgung des Krankenhauses Merheim bzw. ggf. nicht vorhandenen Maßnahmen und somit die Feststellung, ob die Problematik des angenommenen Szenarios von allen Akteuren ausreichend betrachtet wird. Es soll das Bewusstsein für die Notwendigkeit und die Verantwortlichkeiten bzw. Zuständigkeiten von Krisenmanagementplanungen inkl. der Schnittstellenproblematik erhöht werden. Auf Grundlage dieser Arbeit können die Feuerwehr, Hilfsorganisationen, das Technisches Hilfswerk, der Wasserversorger und das Krankenhaus zukünftige Planungen begründen und die Ergebnisse für die Planung einer Ersatztrinkwasserversorgung für das Krankenhaus Merheim nutzen. Das Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe, das diese Arbeit ebenfalls betreut hat, möchte diese Arbeit zudem dafür verwenden, weiterführende Konzepte und Leitfäden zu entwickeln. Hinsichtlich der Erfüllung des Schutzzieles wurde das Krankenhaus Merheim an sich und als Prozessbausteine insbesondere die Intensivstationen als sehr verwundbar identifiziert, was im Rahmen der Analyse zu einem sehr hohen Gesamtrisiko führte. Weitere Prozessbausteine mit sehr hohen Risikowerten sind die Reinstwasseraufbereitungsanlage, die Zentralwäscherei, das Zentrallabor, die Zentralsterilisation und die Anästhesiologie. Durch die sehr hohen Risikowerte und den maximalen Trinkwasserbedarf des Krankenhauses von 150m³/h (eine Ermittlung des minimalen Bedarfes war nicht möglich) lässt sich ein hoher Handlungsbedarf für Krisenmanagementplanungen für den Fall eines Trinkwasserausfalles in dem Krankenhaus ableiten. Die Analyse der Krisenmanagementplanungen hat ergeben, dass keine Maßnahmen zur Krisenbewältigung eines Trinkwasserausfalles im Krankenhaus Merheim existieren. Dies betrifft alle einbezogenen Akteure. Auch eine Einspeisestelle für eine Ersatztrinkwasserversorgung und andere Redundanzsysteme sind im Krankenhaus Merheim nicht vorhanden. Die redundante Ausgestaltung der Trinkwassereinspeisung aus dem öffentlichen Netz in das Privatnetz des Krankenhauses ist dabei nur bei einem Versorgungsausfall auf Seiten des öffentlichen Trinkwassernetzes wirkungsvoll. Eine Ersatztrinkwasserversorgung wäre mit den in der Stadt Köln vorhandenen Ressourcen ausreichend gestaltbar. Verfügbare und geeignete Kapazitäten sind bei der Feuerwehr Köln, privaten Firmen mit Tanklastzügen, der Bundespolizei und Hilfsorganisationen identifiziert worden. Bei den durchgeführten Interviews wurde von fast allen Akteuren eine hohe Relevanz des Themas und der hohe Bedarf an Planungen bestätigt. Jedoch ist durch die bestehende Mangelplanung und der Vernachlässigung von Übungen zur Not- und Ersatztrinkwasserversorgung (z.B. Inbetriebnahme Trinkwassernotbrunnen) davon auszugehen, dass bisher ein mangelndes Problembewusstsein und Unstimmigkeiten bezüglich der Zuständigkeiten bei den verantwortlichen Stellen vorlag. Die Kommune (bzw. hier die Stadt Köln) sollte daher alle Beteiligten zusammenbringen, über die Verantwortlichkeiten bzw. Zuständigkeiten aufklären und einen kooperativen Planungsprozess initiieren. Eine eigene Planung, im Rahmen dieser Arbeit, in Form eines Kapitels für den Krankenhauseinsatzplan und Krisenmanagementplänen für die Gefahrenabwehr bzw. den Wasserversorger konnte durch das Fehlen einer Trinkwassereinspeisestelle in das Krankenhaus nicht erstellt werden. Jedoch war es möglich ein kurzes Kapitel für den Krankenhauseinsatzplan zu erstellen, das auf die weitreichenden Folgen eines Trinkwasserausfalles aufmerksam macht und Anweisungen zum schnelleren Übergang zu einer Evakuierung/Räumung liefert. Durch das so erreichte schnellere Handeln, könnten zumindest viele weitere Folgeschäden bei den Patienten verhindert werden. Überlegungen dahingehend, ob eher präventive oder zur Selbsthilfe befähigende Maßnahmen statt Bewältigungsplanungen in Betracht gezogen werden sollten, sind durchzuführen.