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Aktuelles
Publikation im Journal of Space Safety Engineering
In der aktuellen Ausgabe des Journal of Space Safety Engineering ist ein Artikel mit dem Titel A lunar surface scenario simulation applying adaptive operating systems (revised version) erschienen. Der Artikel von Larissa Perlitz und Uwe Kay Rakowsky beschreibt das kooperative Zusammenarbeiten von Robotern auf der Mondoberfläche, die ihre Leistung entsprechend ihrer geschätzten verbleibenden Dauer bis zum Ausfall koordiniert anpassen. Darüber hinaus berücksichtigen die Roboter die Belegung einer gemeinsam genutzten Instandhaltungseinheit. Dazu passend zeigt das Titelbild des Journals ein Foto des Mondes vom Erkundungsflug Artemis 1.
Die Veröffentlichung ergänzt den Beitrag zur IAC-Konferenz (siehe unten) um zusätzliche Aspekte und fasst die Forschungsarbeiten von Larissa Perlitz zusammen, die sie in ihrer Zeit als wissenschaftliche Mitarbeiterin an der HRW durchgeführt hat. Larissa Perlitz hat einen Bachelor-Abschluss in Sicherheitstechnik und einen Master-Abschluss in Systemtechnik mit dem Schwerpunkt Sicherheitstechnik – beide von der HRW. Sie war von 2018 bis 2022 wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut Naturwissenschaften, dort in der Gruppe Sicherheitstechnik. Im Jahr 2022 wechselte sie zum Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Abteilung Sichere Systeme und System Engineering am Standort Braunschweig.
Link zum Artikel
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2468896722001409
Neuer Forschungsschwerpunkt MARTA
Das Präsidium hat in seiner Sitzung vom 09.03.2022 der Einrichtung des neuen mathematischen Forschungsschwerpunkts MARTA am Institut Naturwissenschaften zugestimmt. Der FPS Marta startet offiziell am 01.04.2022. Die Abkürzung MARTA steht dabei für Mathematical Research for Technical Applications.
Die beteiligten Professor:inn:en haben sich zusammengeschlossen um ihre Forschungsarbeiten zu bündeln und stärker unter dem Fokus des Transfers mathematischen und überwiegend numerischen Knowhows in konkrete technische Anwendungen voranzutreiben. Besonders hervorzuheben ist hier das Initialprojekt INDIGO-M, das im Rahmen des NRW-Förderprogramms FFHAW finanziert wird. Diese Förderlinie unterstützt insbesondere den Aufbau attraktiver Forschungsschwerpunkte an Hochschulen für Angewandte Wissenschaften (HAW).
Hauptaufgabe der an MARTA beteiligten Professor:inn:en und Mitarbeitenden ist die Einwerbung von Forschungsmitteln für Projekte sowie deren Bearbeitung im Bereich der hoheitlichen Forschung, aber auch der Auftragsforschung. Dabei geht es im Wesentlichen um die korrekte und elegante mathematische Beschreibung technischer und/oder physikalischer Kontexte sowie der Verwendung und Entwicklung numerischer Verfahren und Algorithmen im konkreten Anwendungskontext technischer Entwicklungen. Es findet zum einen der Transfer eher abstrakter mathematischer Verfahren in den konkreten technischen Kontext statt, zum anderen ein Methodentransfer von der Hochschule in die Wirtschaft.
Die drei Leitthemen der HRW, Ressourcen und Energie, Versorgung und Gesundheit sowie Digitalisierung und Vernetzung werden alle gleichermaßen in diesem FSP berücksichtigt und auch schon durch derzeitige Projekte adressiert.
Betrachtet man die wichtige Besonderheit, dass an der HRW im Gegensatz zu den meisten anderen HAW in Deutschland, alle Mathematiker:innen an einem eigenen Institut konzentriert und dennoch eng mit den diversen technischen (und wirtschaftlichen) Instituten verbunden sind , so ergänzt und konsolidiert der Forschungsschwerpunkt MARTA diese Konstruktion optimal.
Konferenzbesuch und Publikationen zum Thema zuverlässigkeitsadaptive Systeme
Larissa Perlitz (M. Sc.), wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut Naturwissenschaften in der Gruppe Sicherheitstechnik, besuchte in diesem Jahr erfolgreich zwei Konferenzen, um die gemeinsam mit Uwe Kay Rakowsky (Prof. Dr.-Ing.) erstellten Publikationen zum Thema zuverlässigkeitsadaptive Systeme vorzustellen.
Bei der ESREL 2022, der European Conference on Safety and Reliability, die vom 28. August bis 01. September 2022 in Dublin stattfand, stellte sie das erste Paper mit dem Titel „Simulation of a multi-system scenario comparing non-derating versus reliability-adaptive systems“, vor. Präsentiert wird eine Multi-System Szenario Simulation, bei der sechs Roboter und eine Instandhaltungseinheit auf der Mondoberfläche eingesetzt werden. Die Daten der Simulation basieren auf der Ausfallrate von Bohrern, mit denen die Roboter das Mondgestein abtragen. Um Instandhaltungsstrategien in diesem Prozess zu optimieren wird der Reliability-Adaptive Systems Ansatz mit konventionell-arbeitenden Systemen verglichen. Durch die Prognose der verbleibenden Lebensdauern (Remaining Useful Life) und die Anpassung der Roboter Performances in den zuverlässigkeitsadaptiven Szenarien, können Instandhaltungskonflikte reduziert werden. Dies hat den Effekt, die Lebensdauern der einzelnen Systeme zu verlängern und somit die Effizienz dieser Systeme gegenüber konventionellen Systemen zu steigern.
Die ESREL ist das jährliche Key Event für Meetings und Wissensaustausch im Bereich Risikobewertung, Risikomanagement und der Optimierung der Performance soziotechnischer Systeme in Europa und eines der wichtigsten international. (https://www.esrel2022.com/)
Während dem IAC Paris 2022, dem 73rd International Astronautical Congress, der vom 18. bis zum 22. September 2022 stattfand, präsentierte sie das zweite Paper mit dem Titel „A lunar surface scenario simulation applying adaptive operating systems“. Als Weiterführung der vorherigen Simulation mit autonom betriebenen Rover werden die unvorhersehbaren Bedingungen des Mondes miteinbezogen. Dabei werden ansteigende Ausfallraten, statt der zuvor konstanten Ausfallraten, für die Betrachtung des Bohrer Verschleißes ergänzt. Die ansteigenden Ausfallraten repräsentieren die pessimistische Annahme, dass die Dichte des Mondgesteins mit fortschreitender Bohrtiefe ansteigt. Herausgestellt werden die Auswirkungen der ansteigenden Ausfallraten auf die simulierten Szenarien im Vergleich von konventionellen und zuverlässigkeitsadaptiven Systemen.
Der IAC ist die weltweit wichtigste Veranstaltung zum Thema Raumfahrt. Der einzige Ort und Zeitpunkt im Jahr, an dem alle globalen Raumfahrtakteure zusammenkommen. (https://iac2022.org/)
Auszeichnung für Artikel von Dekan Christian Weiß
Bereits im Februar ist der Artikel Systems of Rank One, Explicit Rokhlin Towers, and Covering Numbers von Dekan Prof. Weiß in der mathematischen Fachzeitschrift Archiv der Mathematik erschienen. Nun wurde dieser von den Editoren des Journals ausgezeichnet. Die Würdigung soll auch die wissenschaftliche Sichtbarkeit der Forschungsleistung erhöhen.
In seinem Artikel befasst sich Prof. Weiß mit den geometrischen Eigenschaften von Rotationen. Er stellt dabei die Frage in den Vordergrund, welcher Anteil eines Kreises durch Intervalle überdeckt werden kann, wenn diese nur um einen festen Winkel gedreht werden und sich nicht überlappen sollen. Dabei fand Prof. Weiß heraus, dass der überdeckte Anteil ausschließlich mithilfe der zahlentheoretischen Eigenschaften des Winkels (Kettenbruchzerlegung) berechnet werden kann. Sein Resultat kann als eine Art Verallgemeinerung des berühmten Three Gap Theorems (https://en.wikipedia.org/wiki/Three-gap_theorem) betrachtet werden, welches die Geometrie der Anordnung von Blütenblättern von Pflanzen mathematisch erklärt.
Auf die Ergebnisse sind nun die Editoren des Journals, wo die Arbeit veröffentlich wurde, aufmerksam geworden und zeichneten den Artikel als distinguished article aus. „Viele Kolleginnen und Kollegen am Institut Naturwissenschaften haben mittlerweile eine sehr gute wissenschaftliche Sichtbarkeit. Natürlich freue ich mich auch persönlich über diese Auszeichnung, weil sie zeigt, dass wir an der HRW sehr gute Forschungsbedingungen haben,“ so Prof. Weiß. Eine derartige Würdigung ist nur einer kleinen Anzahl vor Artikeln eines Journals vorbehalten, weil diese damit kostenfrei als Open Access der wissenschaftlichen Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt werden. Normalerweise muss für diese Form der Veröffentlichung eine Gebühr von mehreren hundert Euro beglichen werden und andernfalls ist der Artikel nur für Abonnementen des Journals verfügbar.
Mark Kiermayer im HRW Podcast
Der HRW Podcast dient dazu unsere Professor:innen und Mitarbeiter:innen besser kennen zu lernen. In der Episode 2 der 2. Staffel redet Mark Kiermayer mit Olaf Brinkman über seine Forschung, die HRW und was er mit dem HRW Claim „Never stop growing“ verbindet. Insbesondere geht es auch um Machine Learning und Deep Learning, wie diese Techniken Einsatz im Versicherungswesen finden können und warum die Anwendung dieser Techniken auch für Versicherte positiv sein kann.
Der HRW Podcast, der Wissen schafft | HRW Folgen | Hochschule Ruhr West (hochschule-ruhr-west.de)
Mark Kiermayer an der Elektrotechnischen Universität St. Petersburg
Mit dem Ziel der Internationalisierung und dem internationalen, akademischen Austausch befindet sich Mark Kiermayer, wissenschaftlicher Mitarbeiter, derzeit an der Elektrotechnischen Universität St. Petersburg (LETI). Vom 20. September bis zum 20. November bearbeitet er dort gemeinsam mit dem Ass. Prof. Dmitry Klionskiy ein Projekt zur Signalverarbeitung mit EMD und Klassifizierung. Neben den akademischen Herausforderungen bietet der Aufenthalt ebenso die Chance intensiv eine andere Kultur sowie Land und Leute kennenzulernen. Insbesondere das international Office der LETI ist eine große Unterstützung.
Artikel zum Volunteer-Programm der LETI inklusive Bilder und Statement von Mark Kiermayer ist hier zu finden.
Christian Weiß vertritt HRW in der Deutschen Mathematiker Vereinigung
Prof. Dr. Christian Weiß, Dekan des Fachbereichs 4 und Leiter der Instituts Naturwissenschaften der HRW, wurde in das erweiterte Führungsgremium der Deutschen Mathematiker Vereinigung (DMV) aufgenommen. Ab sofort ist er – gemeinsam mit Moritz Kaßmann (Universität Bielefeld) und Anita Schöbel (Universität Kaiserslautern) – Beauftragter für Unternehmens- und Industriekontakte. Gemeinsam wollen sie die Kontakte zu Industrie- und Unternehmenspartnern intensivieren und neugestalten, zum Beispiel Kaminabende initiieren. Ihr Ziel: die Anerkennung von industrieller mathematischer Forschung, wie sie vor allem an Hochschulen für Angewandte Wissenschaften betrieben wird, in der Mathematik Community in Deutschland stärken. Für Prof. Weiß ist es „eine Ehre, dass ich die Fahne der Fachhochschulen in dieser wichtigen Vertretung hochhalten darf“. Weiß ist derzeit der einzige Vertreter der Fachhochschulen in der DMV.
Die Deutsche Mathematiker-Vereinigung (DMV) setzt sich seit 1890 für alle Belange der Mathematik ein. Sie fördert Forschung, Lehre und Anwendungen der Mathematik sowie den nationalen und internationalen Erfahrungsaustausch. Sie vertritt die Interessen der Mathematik in Gesellschaft, Schule, Hochschule und Bildungspolitik. https://www.mathematik.de/
Sarah Schwarzer gewinnt "Best Paper Award" (Forschungsgruppe Sicherheitstechnik)
Mülheim an der Ruhr, August 2021: Sarah Schwarz (M.Sc.) gewann mit ihrem Beitrag "A Proposal for Improvement of Smoke Detectors" bei der internationalen Konferenz CPS&C 2021 (International Conference on Cyber-Physical Systems and Control) in St. Petersburg den "Best Paper Award". Die Konferenz wurde von der Polytech University of St. Petersburg in Kooperation mit der University of Londen und der Leibniz Universität Hannover durchgeführt und fand in diesem Jahr aufgrund der Corona-Pandemie digital statt.
In ihrer Forschungsarbeit befasste sich die Absolventin des Bachelorstudiengangs Sicherheitstechnik und des Masterstudiengangs Systemtechnik mit einem innovativen Konzept für Rauchmelder, welche nach dem Streulichtprinzip arbeiten. Bei dieser Art von Rauchmeldern wird innerhalb des Melders von einer Infrarot-LED Licht ausgesendet, welches im Falle eines Brandes an Rauchpartikeln gestreut wird und dann von einer Foto-LED detektiert werden kann. Dieses Prinzip wird in der Praxis sehr häufig bei der Realisierung von Rauchmeldern angewendet. Problematisch ist jedoch, dass mögliche Bauteilfehler einerseits zu Fehlalarmen oder andererseits zu einem Versagen des Rauchmelders und damit zum Ausbleiben des Alarms im Brandfall führen können. Ersteres führt in der Regel zu unnötigen Feuerwehreinsätzen und damit verbundenen hohen Kosten, Letzteres kann im schlimmsten Fall Menschenleben kosten.
Bereits in ihrer Bachelorarbeit, betreut von Prof. David Schepers, entwarf Sarah Schwarzer einen einfachen Prototypen für einen Rauchmelder nach dem Streulichtprinzip, welcher unter Berücksichtigung der Methoden der Funktionalen Sicherheit auf Grundlage der internationalen Norm IEC 61508 durch die Anwendungen eines intelligenten Prinzips zur Fehlerdiagnose sowohl die Zuverlässigkeit der Meldefunktion erhöht als auch die Wahrscheinlichkeit für Fehlalarme deutlich reduziert. Für diese Arbeit erhielt sie bereits den Förderpreis des VDI-Ruhrbezirksvereins. Mit ihrer Veröffentlichung auf der CPS&C 2021 lieferte die wissenschaftliche Mitarbeiterin im HRW Institut Naturwissenschaften jetzt zusätzlich durch Berechnungen den theoretischen Nachweis, dass das von ihr vorgestellte Konzept hinsichtlich Ausfallwahrscheinlichkeit und Wahrscheinlichkeit für Fehlalarme aktuell verwendeten Standard-Rauchmeldern deutlich überlegen ist. Zusätzlich untersuchte sie andere mögliche Sicherheitsstrukturen, um einen möglichst guten Kompromiss zwischen Zuverlässigkeit der Meldefunktion und Kosten für die Herstellung des Melders zu finden. Mit dieser Arbeit konnte sie die Jury der CPS&C 2021 überzeugen und daher darf sich Sarah Schwarzer über den "Best Paper Award" freuen.
Kontakt: Sarah Schwarzer
Vorstudie zur Digitalisierung von Worked-Examples als Binnendifferenzierungsmaßnahme
TANDEM-FELLOWSHIPS FÜR INNOVATIONEN IN DER DIGITALEN HOCHSCHULLEHRE 2021
Mülheim an der Ruhr, Juli 2021: Um der Heterogenität der Studierendenschaft gerecht zu werden, verlangen besonders Grundlagenveranstaltungen zum Studieneinstieg ein Lehrkonzept, das eine Binnendifferenzierung im Sinne individueller Lernpfade ermöglicht. Mit diesem Ziel sollen im Rahmen des Fellowships digitalisierte Übungszettel als E-Self-Assessment-Tool erstellt werden. Somit kann sowohl umfassend zur Konzeptbildung in der Physik beitragen werden, als auch gleichzeitig die Diversität der Studierendenschaft und ihres Lernverhaltens berücksichtigt werden. Die digitale Adaption verfolgt dabei das Ziel, eine explizite Vertiefung der konzeptuellen Erarbeitung physikalischer Fachinhalte zu ermöglichen. Einerseits werden dabei klassische Physikaufgaben mittels des Math-Web-Autorentools konstruiert (Prof. François Deuber). Andererseits werden Worked-Examples, die im Rahmen des Promotionsvorhabens von Katja Plicht konzipiert wurden, in verschiedene H5P-Formate überführt (Katja Plicht). Die Worked-Examples stellen dabei Aufgaben dar, die aus Aufgabenstamm, ausführlicher Lösung mit Beschreibung des Lösungsvorgehens sowie Aufgaben zur Selbsterklärung bestehen. Diese Selbsterklärung der zuvor präsentierten Aufgabenlösung eignet sich zur Ausschärfung des konzeptuellen Verständnisses sowie zur effektiven Vorbereitung des selbstständigen Problemlösens. Die Übungszettel werden im Rahmen des Projekts in ein für den jeweiligen Aufgabentyp spezifisches und geeignetes digitales Format überführt. Durch die digitale Adaption erhalten die Studierenden die Möglichkeit, sich ein unmittelbares Feedback zu ihrem Lernfortschritt einzuholen. Langfristig bilden diese Übungszettel die Basis für ein binnendifferenziertes Selbstlernsystem, welches im Anschluss an das vorliegende Projekt durch eine Ergänzung mit einem intelligenten Feedback-System entstehen soll.
Prof. Dr. Klaus Giebermann entwickelt COIL-Projekt
Mülheim an der Ruhr, Juni 2021: Mit ihrer Internationalisierungsstrategie entwickelt und führt die Hochschule Ruhr West mehrere Collaborative Online International Learning (COIL)-Projekte aus verschiedenen an der HRW gelehrten Disziplinen durch.
Prof. Dr. Giebermann entwickelt zusammen mit Dr. María A. Villar Fernández vom International Office das COIL-Projekt „Boosting Mathematical Reasoning across Borders“. Dieses Projekt richtet sich an Studierende der Ingenieurwissenschaften und verwandter Disziplinen, die grundlegende mathematische Kenntnisse erwerben müssen. Sie wollen damit den internationalen Austausch von Studierenden im ersten Studienjahr fördern. Insbesondere zielt das Projekt darauf ab, neben dem Erwerb fachlicher Kompetenzen auch interkulturelle und digitale Kompetenzen zu entwickeln. Momentan werden ausländische Partneruniversitäten gesucht, mit denen das Projekt gemeinsam durchgeführt werden kann.
Forschungsgruppe Sicherheitstechnik auf der Tagung Technische Zuverlässigkeit
Mülheim an der Ruhr, April 2021: Die beiden Professoren Dr.-Ing. David Schepers und Dr. Andreas Braasch sowie der wissenschaftliche Mitarbeiter Lauri Bodenröder vertraten das HRW Institut Naturwissenschaften auf der diesjährigen VDI Fachtagung „Technische Zuverlässigkeit“.
Schepers stellt dabei Forschungsergebnisse mit dem Kooperationspartner SEW-Eurodrive zum Thema „Simulation und Analyse mechanischer Bremsschocks an Elektromotoren“ vor. Braasch referierte in Zusammenarbeit mit der Allianz Global Corporate & Speciality (Allianz) zum Thema Zuverlässigkeitsmanagement und Haftungsfragen.
Bei der VDI TTZ handelt es sich um die renommierteste, deutschsprachige Tagung zum Thema Sicherheit und Zuverlässigkeit, so dass der Studiengang Sicherheitstechnik einem breiten und fachkundigen Publikum vorgestellt werden kann.
Weitere Infos zur TTZ: https://www.vdi-wissensforum.de/weiterbildung-maschinenbau/technische-zuverlaessigkeit/
Prof. Dr. Andreas Braasch reicht Patente zum Autonomen Fahren ein
Mülheim an der Ruhr, März 2021: Prof. Dr. Andreas Braasch hat in Kooperation mit der Volkswagen AG zwei weltweite Patente zum Thema Sicherheit in autonomen Fahrfunktionen eingereicht, die nun erfolgreich veröffentlicht wurden. Diese Patente sind die Belohnung für eine mehrjährige Kooperation mit der Volkswagen Konzernforschung sowie dem Institut für Qualitäts- und Zuverlässigkeitsmanagement (IQZ) in Wuppertal, welches von Braasch mit gegründet wurde.
Die beiden Patente schützen ein Verfahren, welches auf Basis eines FDIR-Prozesses (Fault, Detection, Isolation, Recovery) aus der Luft- und Raumfahrttechnik, eine schrittweise Rekonfiguration von Software Applikationen für autonome Fahrzeuge (Level 4 und 5) ermöglicht. Mit diesem Verfahren können redundante, sich selbst rekonfigurierende Systeme aufgebaut werden, die einen hohen Sicherheits- und Verfügbarkeitslevel erreichen. Weitere Patente mit der Volkswagen AG sind bereits eingereicht und warten auf die Veröffentlichung. Alle Patente sind von Volkswagen vertraglich zur Verwendung in der Wissenschaft freigegeben.
