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In der modernen Medizintechnik ist die zuverlässige Funktionsweise von Geräten von entscheidender Bedeutung. Diese Bachelorarbeit befasst sich mit dem Zustandsmonitoring von medizinischen Geräten, um die verschiedenen Zustände von medizinischen Geräte zu erfassen.
Das Monitoring hilft dabei, die tatsächliche Nutzungsfrequenz der Geräte zu ermitteln. Ein verbessertes Verständnis der Gerätenutzung kann dazu beitragen, Kosten zu senken und das Gerätemanagement in Krankenhäusern zu optimieren.
Das primäre Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung einer Datenverarbeitungsmethode für das Zustandsmonitoring von Medizingeräten mittels energiesparender Funk-Sensoren. Oftmals werden in Krankenhäusern mehr Geräte angeschafft als benötigt, und dennoch müssen alle Geräte gewartet werden, selbst wenn einige selten in Betrieb sind. Dies resultiert in unnötigen Kosten und Ausfallzeiten.
Für die Untersuchung wurde ein energiesparender Funksensor eingesetzt, der mit einem Stromsensor ausgestattet ist. Dieser erfasst den Stromfluss der angeschlossenen Geräte und kommuniziert online über das IoT. Die erfassten Daten wurden komprimiert und an das TTN (The Things Network) übertragen. Ein KI-Modell wurde mit den gesammelten Daten trainiert, um die verschiedenen Zustände der Geräte zu erkennen.
Die wichtigsten Ergebnisse zeigen, dass die Zustände der Geräte variieren und typischerweise in "AN", "AUS", "Idle-Modus" und "Im Betrieb" kategorisiert werden können. Sobald der Stromfluss einen bestimmten Wert erreicht, kann die KI bestimmen, in welchem Zustand sich das Gerät befindet. Dies bietet eine wertvolle Grundlage für ein verbessertes Management und Wartungssystem in Krankenhäusern.
Diese Arbeit konzentriert sich auf die Erstellung einer umfassenden technischen Dokumentation für ein Medizinprodukt der Klasse IIa gemäß den Anforderungen der Medical Device Regulation (MDR) 2017/745. Das Hauptziel besteht darin, eine konforme Dokumentation zu entwickeln, die alle wesentlichen Aspekte der Produktentwicklung, Herstellung und Verwendung abdeckt. Besonderes Augenmerk wird darauf gelegt, die regulatorischen Anforderungen der MDR zu erfüllen, um die Sicherheit und Wirksamkeit des Produkts zu gewährleisten und eine Zulassung für den europäischen Markt zu ermöglichen. Die verschiedenen Bestandteile der technischen Dokumentation, einschließlich klinischer Bewertungen, Risikomanagement, Validierungstests, Konformitätsbewertungen und Kennzeichnung, werden gründlich untersucht. Es wird eine systematische und strukturierte Herangehensweise präsentiert, um eine erfolgreiche Konformitätsbewertung für das hier beschriebene Medizinprodukt der Klasse IIa zu erreichen. Die Ergebnisse dieser Arbeit tragen dazu bei, die Qualität und Sicherheit des hier bearbeiteten Medizinproduktes der Klasse IIa zu verbessern und somit die Patientensicherheit zu gewährleisten.
This thesis examines the role of economy in the transformation of Japanese energy supply. In 2021, following the Paris Agreement example, the Japanese Government formulates their “6th Energy plan” to realize the country's national energy policy aims to reduce CO2 emissions and secure energy supplies while increasing economic efficiency. This entails an emission reduction target of nearly 50 % compared to 2013 by 2030 and a complete greenhouse gas emission neutrality target by 2050. In order to achieve these Japan plans to reduce traditional combustibles fuels and introduce renewables as main sources, while nuclear energy will be used as support and safety load. The Japanese Government ensures of the necessity of the nuclear technology in spite of the critical effects the Fukushima accident had on the nation.
Japans energy supply depends by majority on fuel imports. The rising prices of fossil fuels, which are due to the Russian aggression, are causing economic hardships in Japan, which the Government is attempting to contain. These hardships are one of the assumed reasons of the sudden changes in the energy policies. Two hypotheses are established. The first one is that the METI is the main contributor of policy making and main force of the energy transfor-mation, therefore economic reasons guide the energy plan. The second one is that the nuclear energy is preferred because of complex external factors, like stakeholder and historical pecu-liarities of the energy sector. Most importantly, climate protection is only of secondary im-portance in the energy transformation. Asserting that economical motives are the main drivers of energy transformation, the Japanese 6th energy strategy is therefore analyzed. The Rational Choice theorem is chosen to be the academic foundation of this thesis. The theory describes a decision-making process which compares alternative paths of action and identifies the most suitable choice. Main elements are the “decision-making rule” and an “environmental-factor”. In the analysis of this thesis a "cost reducing" decision rule is adopted. The analysis consists of two parts in which these elements are analyzed.
The analysis is resulting in the recognition of METI as the most influential political organ. Ad-ditionally, the transformation of Japanese energy supply is heavily influenced by extern parties, especially the industry and businesses. The Keidanren and members of the “nuclear village” are found to be influencers and driving forces for nuclear energy. Furthermore, the analyze underlines the clear preference of METI for nuclear energy. Although different opinions in the midst of Japanese government (first and foremost the MOE) exist, there are no real competitor against METIs policy making. The thesis concludes that as long as METI and its beneficiaries are not willing to change the energy mix, nothing is changing. The academic research has demonstrated that even a more ambitious plan and a greater commitment to renewable ener-gies can achieve base load capability, but the government does not welcome such plans.
Inverter auf Basis der Pulsweitenmodulation dominieren in dem heutigen Stand der Technik. Wie bei den meisten elektronischen Einrichtungen entstehen während ihres Betriebs mehr oder weniger ungewollte Störungen, welche zur Beeinträchtigung der Funktion von anderen Geräten oder elektronischen Schaltungen führen. Die dafür angewandten technischen Gegenmaßnahmen scheinen meist aufwandmäßig hoch zu sein insbesondere bei kritischen elektrischen Einrichtungen. Dank der Resonanzinvertertopologie wird dieser Aufwand zum größten Teil erspart. Der Aufbau und die Funktionsweise der beiden Invertertopologien werden einzeln erläutert. Nach einigen Simulationsdurchführungen, welche unter verschiedenen Betriebsfrequenzen nacheinander erfolgen, werden die beiden Inverter gegenübergestellt und Mithilfe der Simulationsergebnisse verglichen. Aus den allgemeinen Vergleichen stellt sich heraus, dass die Resonanzinvertertopologie insbesondere bei niedrigen Frequenzen im EMV-Aspekt sowie unter Betrachtung der Leistungsfähigkeit den SVPWM-Inverter gewinnt. Während der Resonanzinverter in den niedrigen Frequenzen mehr Störaussendungen als der SVPWM-Inverter produziert, ist das Phänomen bei höheren Frequenzen eher invers.
Entwicklung einer Simulationsumgebung zur Ermittlung der Verluste Moderner Leistungstransistoren
(2023)
In dieser Bachelorarbeit liegt der Fokus auf der Simulation von Leistungselektronikkomponenten, wobei insbesondere MOSFETs und IGBTs im Mittelpunkt stehen. Der Verwendung von modernen Leistungshalbleiterbauteilen in elektrischen Schaltungen kommt eine immer größere Bedeutung zu, da sie die Effizienz und Leistungsfähigkeit von Energiewandlern und Invertern maßgeblich beeinflussen. Um ihre Funktionalität und Leistung unter verschiedenen Bedingungen zu verstehen und optimieren zu können, ist die Simulation ein unverzichtbares Werkzeug.
Ein wesentlicher Schwerpunkt liegt auf dem Vergleich zwischen Silizium (SI) und Siliziumkarbid (SiC) MOSFETs in einem Halbbrücken-Inverter. Hierbei werden Simulationen unter verschiedenen Temperaturen durchgeführt, um die Auswirkungen von Temperaturschwankungen auf das Verhalten dieser Transistoren zu untersuchen. Die Ergebnisse ermöglichen Einblicke in die Leistungsfähigkeit und Vor- und Nachteile der beiden Materialien in unterschiedlichen Anwendungen.
Des Weiteren wird die Simulation eines IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) eingehend untersucht. Dies umfasst die Analyse seiner elektrischen Eigenschaften sowie die Simulation und Darstellung der Einschaltverluste (EON) und Ausschaltverluste (EOFF). Die Simulationen werden mithilfe von LTspice durchgeführt, und die Verluste werden numerisch in MATLAB integriert. Diese Untersuchungen tragen dazu bei, das Verhalten von IGBTs in Schaltungen besser zu verstehen und tragen zur Optimierung von Leistungselektroniksystemen bei.
Die vorliegende Arbeit bietet somit einen umfassenden Einblick in die Simulation und Analyse von Leistungselektronikkomponenten unter verschiedenen Bedingungen und trägt zur Entwicklung effizienterer und zuverlässigerer elektrischer Schaltungen bei.
Für eine Automatisierung des Walzvorgangs von rundem Walzgut muss die Geschwindigkeit bekannt sein. Wegen der gekrümmten Oberfläche von rundem Walzgut können nicht die gleichen Verfahren wie bei flachem Walzgut verwendet werden, ohne negativen Einfluss auf die Toleranz und Sicherheit zu nehmen. Unter Berücksichtigung der Umgebung des Walzwerks wurden zwei Kantendetektoren entwickelt, die einen Puls erzeugen, dessen Dauer der Zeit entspricht, die der Anfang oder das Ende des Walzguts vom ersten bis zum zweiten Kantendetektor benötigt. Durch den bekannten Abstand zwischen der Sensoren kann auf diese Weise über die Zeit die Geschwindigkeit berechnet werden. In dieser Arbeit wurde eine Auswerteelektronik entwickelt, die diese Zeit Intervalle mit einer Auflösung von 5 ns und einer maximalen Abweichung unter 0,002 % messen kann. Sie verwendet einen Synchrongleichrichter, wodurch verrauschte Signale gemessen werden können und einen 32-Bit Timer, der mit einer 200 MHz Taktquelle betrieben wird. Um die Kantendetektoren anzuregen wurde ein DDS implementiert, der 10V Sinussignale bis zu 20 MHz generieren kann. Alle digitalen Schaltungen wurden in einem FPGA implementiert.
In einer Zeit rasanter technologischer Entwicklungen steht die Automobilindustrie, besonders in Deutschland, vor einem Paradigmenwechsel. Die Digitalisierung beeinflusst alle Bereiche des Lebens, und ihre Integration in die Geschäftsprozesse ist unerlässlich geworden, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Innerhalb dieses Kontextes untersucht die vorliegende Arbeit die Möglichkeiten zur Optimierung von Einkaufsprozessen in der Automobilindustrie durch den Einsatz von Industrie 4.0 Technologien. Anhand einer umfassenden Analyse des aktuellen Stands der Technologieintegration wird eruiert, inwiefern diese Technologien bereits Bestandteil der Einkaufsprozesse sind und welches Potenzial sie noch bieten könnten. Ein zentraler Bestandteil der Arbeit ist die Durchführung einer Nutzwertanalyse. Hierbei werden Technologien basierend auf verschiedenen Kriterien, darunter Wirtschaftlichkeit, technologischer Reifegrad, Qualität, Integrationsfähigkeit und sozialen Aspekten, bewertet. Das Ergebnis liefert nicht nur eine klare Bewertung der Eignung jeder Technologie für den Einkaufsprozess, sondern bietet auch konkrete Empfehlungen für deren Implementierung. Abschließend skizziert die Arbeit einen zukunftsfähigen Entwicklungspfad für die Einkaufsprozesse in der Automobilindustrie, der sowohl aktuelle technologische Entwicklungen als auch voraussichtliche Marktveränderungen berücksichtigt. Insgesamt soll diese Arbeit als Leitfaden für Unternehmen der Automobilindustrie dienen, die bestrebt sind, ihre Einkaufsprozesse in der Ära der Digitalisierung zu optimieren.