Arbeitsberichte des Competence Center for the Assessment of Railway Diagnostic and Monitoring Technologies (CCRDMT)
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18-004
Grundlagen der Systemtheorie zur Anwendung transdisziplinärer Verfahren der Technikfolgenabschätzung
(2020)
Der technische Fortschritt ist in besonderem Maß dafür verantwortlich wie Menschen den Alltag bestreiten. Durch technische Innovationen ergeben sich Gestaltungsmöglichkeiten in allen Lebensbereichen, wodurch Menschen einem kontinuierlichen Anpassungsprozess an neue Produkte, Verfahren und Rahmenbedingungen unterliegen. Dieser Umstand wird im heutigen Zeitalter der zunehmenden Umstellung analoger Verfahren auf digitale Prozesse besonders deutlich. Dabei ist nicht zuverlässig vorhersehbar, ob die technischen Neuerungen nur Chancen aufzeigen oder auch Risiken mit sich bringen. Im Forschungsbereich der Technikfolgenabschätzung wird untersucht, welchen Einfluss technische Neuerungen auf die Gesellschaft haben. Erwünschte und unerwünschte Folgen der Technik sollen zuverlässig prognostiziert werden, sodass eine frühzeitige Reaktion ermöglicht wird. Im Kern dieser Arbeit wird die projektbasierte Vorgehensweise nach MITRE für die Technikfolgenabschätzung erörtert. Gleichzeitig wird untersucht, ob und wie die Ansätze der Systemtheorie für eine Verbesserung der Prognosen in der Technikfolgenabschätzung eingesetzt werden können. Damit wird der Frage nachgegangen, wie sicher Prognosen in diesem Kontext sein können und ob durch den adäquaten Einsatz systemtheoretischer Denkweisen ein Mehrwert in Form zuverlässigerer Prognosen geschaffen werden kann. Als methodische Vorgehensweise wurde eine Literaturanalyse durchgeführt. Zusätzlich wurde ein Experte in einem Interview und weitere per E-Mail befragt, sodass ein Einblick in die praktische Arbeitsweise erlangt werden konnte. Aufbauend auf der erarbeiteten Projektstruktur wurde in den Projektteilen überprüft, ob durch den bewussten Einsatz systemtheoretischer Grundgedanken signifikante Erkenntnisse erlangt werden können. Durch die Analysen in dieser Arbeit hat sich gezeigt, dass die Ergebnisse einer Technikfolgenabschätzung einen höheren Sicherheitsgehalt aufweisen können als eine Untersuchung ohne Berücksichtigung systemtheoretischer Denkweisen. Insbesondere das Erlangen eines Systemverständnisses in der Konzeptionsphase kann maßgeblich für eine erfolgreiche Technikfolgenabschätzung sein. Diese Masterarbeit stellt die theoretische Bearbeitung des Themenkomplexes einer Kombination aus Technikfolgenabschätzung und Systemtheorie dar. Eine Anwendungsprüfung der Resultate in der praktischen Arbeit der Technikfolgenabschätzung wird empfohlen.
18-003
Die Instandhaltungsstrategie Predictive Maintenance, welche sich durch das Treffen von Vorhersagen zum Ausfallverhalten technischer Einheiten auf Basis von moderner Sensortechnik auszeichnet, nimmt vor dem Hintergrund einer Industrie 4.0 eine Schlüsselrolle in Smart Factories ein. In der vorliegenden Arbeit wird der gegenwärtige Forschungsstand zur Strategie evaluiert und ein Überblick der bisherigen Einsatzgebiete gegeben. Mithilfe einer qualitativen Videoanalyse wird die Realisierung in den involvierten Branchen und Unternehmensbereichen sowie die Art der überwachten Güter untersucht. Die analysierten Videoclips wurden von verschiedenen Unternehmen, welche unterschiedliche Blickwinkel auf Predictive Maintenance einnehmen, auf der Plattform YouTube beispielsweise zu Marketingzwecken hochgeladen. Anhand eines vorab festgelegten Kodierplans wurde im Rahmen der Videoanalyse die Kodierung des Videomaterials vorgenommen. Die Ergebnisse zeigen eine überwiegende Anwendung im produzierenden Gewerbe, in dem Predictive Maintenance zur Überwachung von Anlagen und Maschinen, welche an den Produktionsprozessen beteiligt sind, eingesetzt wird. Zudem wird die Strategie in hohem Maße zur Überwachung von Verkehrsmitteln eingesetzt, welche der Güter- und Personenbeförderung auf verschiedenen Verkehrswegen dienen. Resultierend aus der Videoanalyse wird der gegenwärtig hohe Erklärungsbedarf zu Predictive Maintenance sichtbar. Durch die Betrachtung dieser Erklärungen lassen sich die Besonderheiten in Abgrenzung zu anderen Instandhaltungsstrategien erkennen.
17-002
Railway safety is a topic which gains the public attention only if major railway accidents happen. This is because railway is considered as a safe mode of travel by the public. However, to ensure the safety of the railway system railway companies as well as universities conduct a broad spectrum of research. An overview of this research has not yet been provided in the scholarly literature. Therefore, this thesis follows two objectives. First an overview and ranking of railway safety research universities should be provided. Second, based on these universities, it should be identified which are the most relevant and influential research topics. The ranking is based on the research method “literature review” which forms the methodical basis for this thesis. To evaluate the universities based on a measurable and objective criterion, the number of citations of the researchers from each university is gathered. As a result, the University of Leuven for the civil engineering, Milan Politechnico for mechanical enginering and the University of Loughborough for electrical engineering are identified as the leading university in their field of railway safety research. The top universities for each discipline are distributed all over Europe, North America and Asia. However, a clear focus on the US and British universities is observed. For identification of the most relevant and influential topics the keywords from the publications which are considered in the ranking procedure are analyzed. Focus areas among these keywords are revealed by calculating the count of each keyword. High-speed trains as well as maintenance are recognized as the highly relevant topics in both civil and mechanical engineering. Furthermore, the topic of railway dynamics for mechanical engineering and noise and vibration for civil engineering are identified as the leading topics in the respective discipline. Achieving both research goals required exploratory approaches. Therefore, this thesis leaves open space for future research to deepen the individual topics which are approached in each section. A validation of the results through experts interviews as well as a deepening of the analysis through increasing the number of analyzed universities as well as applying statistical methods is recommended.
17-001
Unfälle verursachen jährlich einen hohen volkswirtschaftlichen Schaden für die betroffenen Personen, die Unternehmen und den Staat. Die genaue Bezifferung der Höhe des Schadens stellt ein großes Problem dar, weil die wissenschaftlichen Studien mit ihren unterschiedlichen Berechnungsmodellen stark voneinander abweichen. Angesichts der geringen Unfallhäufigkeiten im Schienenverkehr ist die Kostenberechnung in wenigen wissenschaftlichen Untersuchungen von Bedeutung. Das Ziel dieser Arbeit ist, einen Überblick über die Vorgehensweisen bei der Berechnung von Unfallkosten zu geben und die auftretenden Probleme herauszustellen. Grundsätzlich teilen sich die Unfallkosten in Personen- und Sachschäden auf. Bei den Personenschäden werden neben den materiellen Schäden, die immateriellen Schäden mitbetrachtet. Dies führt zu Schwierigkeiten in der Bewertung, weil die Verluste schwer zu beziffern sind. Zu den Hauptkomponenten der Personenschäden zählen in Unfallkostenmodellen die Schäden für den Ausfall der menschlichen Arbeitskraft, die Kosten für die medizinische Versorgung und die Kosten zur Wiederherstellung der Rechtslage. Ein Modell zur Berechnung von Personenschäden im Schienenverkehr, das ausschließlich die Schäden in Deutschland einbezieht, liegt zum jetzigen Stand der Forschung nicht vor. Vom Bundesamt für Straßenwesen (BASt) wurde ein umfangreiches Kostenmodell zur Berechnung von Unfallkosten entwickelt. Das Ergebnis dieses Modells ist, dass der Kostensatz für einen Getöteten 1,1 Millionen Euro, für einen Schwerverletzten 106.000 Euro und für einen Leichtverletzten 5.000 Euro beträgt. In dieser Arbeit wird aufgezeigt, dass dieses Modell in vielen Bereichen für den Schienenverkehr von Bedeutung ist und in diesem Kontext angewendet werden kann. Neben diesem Modell, welches auf statistisch erhobenen Kennzahlen beruht, werden verschiedene Ansätze untersucht, die den Wert eines menschlichen Lebens beschreiben. Die untersuchten Modelle unterscheiden sich in ihrer Berechnungsweise und Ergebnisse weichen voneinander ab. Bei der Berechnung der Sachschäden sind die Anschaffungskosten eines Objekts entscheidend. Zur Eingrenzung der Sachschäden liegt der Fokus in dieser Arbeit auf den Beschädigungen an der Infrastruktur und am Zugmaterial. Mithilfe des Kostenkennwertekatalogs der Deutschen Bahn AG können die Anschaffungskosten für bestimmte Infrastrukturkomponenten ermittelt werden und bilden die Grundlage für die Schadensberechnung.
16-003
Das Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, Modelle zur Kalkulation von Personenschäden für die Eisenbahnunfallkostenberechnung zu ermitteln und diese auf die Eignung zur Anwendung auf eine Eisenbahnunfalldatenbank auszuwerten. Die in dieser Arbeit betrachteten Kalkulationsmodelle für verletzte Unfallopfer wurden im Rahmen einer Literaturrecherche ermittelt und mithilfe von Durchschnitts- und Beispielwerten auf ihre Anwendbarkeit im Kontext der Eisenbahnunfalldatenbank überprüft. Für die Untersuchung zu getöteten Unfallopfern wurden Werte aus zwei bestehenden Literaturrecherchen kombiniert und mit den Werten aus der Eisenbahnunfalldatenbank verglichen. Dabei wurde festgestellt, dass für die Kategorie der schwerverletzten Unfallopfer eine Kalkulation durchgeführt werden kann, welche mit spezifischeren Daten über die Unfallopfer exaktere Ergebnisse als die in der Unfalldatenbank verwendete Kalkulation liefert. Die Kalkulation von leichtverletzten Unfallopfern kann dagegen nicht durch reine Personenschadenskalkulation erfolgen, da der Anteil dieser an der durch den Verursacher zu tragenden Summe einen zu kleinen Anteil aufweist. Bei der Kalkulation zu getöteten Unfallopfern kam es zu Problemen durch die Methodik der meisten Studien.
16-002
In dieser Bachelorarbeit wird eine Datenbank für weltweite Eisenbahn-Unfalluntersuchungsstellen erstellt. Sie beinhaltet Kontaktdaten zu jenen Behörden als auch Angaben zu öffentlich gestellten Unfalluntersuchungsberichten. Die Datenbank soll als Grundlage zur Informations- und Datenbeschaffung von Eisenbahnunfällen dienen. Die Angaben, die aus Untersuchungsberichten entnommen werden können, sind wichtige Bestandteile für eine mögliche Bewertung der Wirtschaftlichkeit und Effizienz von Sicherheitstechnologien. Neben den Grundlagen zu Untersuchungsstellen, Untersuchungsberichten und der Effizienzberechnung von Sicherheitstechnologien wird in dieser Arbeit auch eine Auswertung der in der Datenbank vorhandenen Untersuchungsstellen und den gefundenen Untersuchungsberichten präsentiert. Ebenfalls wird der Nutzen der Datenbank von Unfalluntersuchungsstellen erläutert und die möglichen Auswirkungen auf die Eisenbahnsicherheit näher gebracht.
16-001
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, einen Überblick über das Vorgehen, den Aufbau und die Methodenvielfalt im Bereich der Technologiefrüherkennung zu bieten, einen Einblick in das Umfeld der Railways Diagnostics and Monitoring Technologies (RDMT), deren Technologiemanagement und den branchenspezifischen Anforderungen an die Technologiefrüherkennung (insbesondere im Bereich von KMU) zu geben. Kombinierend daraus wird eine Handlungsempfehlung zur konkreten Nutzung der Forschungsergebnisse in Unternehmen dieser Größenordnung und Branche gegeben. Dazu wurden Literaturrecherchen im Bereich des Innovationsmanagements und des Railway Umfelds betrieben und ein Experte eines mittelständigen Technologieherstellers der RDMT-Branche interviewt. Die wichtigste Erkenntnis dabei ist, dass eine einzelne Methode den Anforderungen nicht gerecht wird, und eine Kombination von Methoden und Organisationsformen für eine effektive Technologiefrüherkennung notwendig ist.
