Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, wie ein Gebäude- und Anlagensimulationsprogramm mit bekannten Optimierungsalgorithmen gekoppelt und zur theoretischen Lösung optimaler Steuer- und Regelprobleme in der Gebäudetechnik eingesetzt werden kann. Theoretische Optimallösungen erlauben im Sinne eines optimalen Vergleichsprozesses die Bewertung praktisch anderweitig umsetzbarer Steuerungs- und Regelungsmechanismen. Die im Hinblick auf ein gewähltes Gütekriterium erforderliche Notwendigkeit zur Verbesserung von vorhandenen Steuerungs- und Regelungsszenarien sowie die theoretisch maximal erreichbaren Extremwerte lassen sich leicht abschätzen.

Originally presented as the author's Thesis--Technische Universität Berlin, 2007. / Includes bibliographical references.

Als Ergebnis der vorliegenden Arbeit wurde ein nützliches Hilfsmittel auf der Basis der kognitiven Herangehensweise zur Verbesserung der Effizienz der Managemententscheidungen für die Gussausschussverringerung und Qualitätsverbesserung in den Gießereien entwickelt. Das Werkzeug hilft dem Technologen, den Mechanismus des Gussfehlerentstehungsprozesses aufzudecken, die Logik der Gussfehlerentstehung zu verstehen und die präventiven Maßnahmen zu testen. Man kann das Werkzeug täglich im Betrieb benutzen, um die strategischen und operativen Entscheidungen rasch und ohne Durchführung der kostspieligen und komplizierten Versuche zu treffen. Auf diese Weise können Kosten und Zeit eingespart werden.

Um den Kostendruck in medizinischen Versorgungseinrichtungen, getrieben von den Forderungen aus SGB V und DRG, bei gleichzeitiger Patientenzufriedenheit und Behandlungsqualität im komplexen Rahmen gerecht zu werden, ist die Identifizierung von Optimierungspotentialen und deren Realisierung ein wesentlicher Hebel für das Überleben von Krankenhäusern am medizinischen Markt. Der Patientenpfad, der den Kernprozess der Wertschöpfung der medizinischen Dienstleistung im Krankenhaus darstellt, bildet gleichzeitig die "Logistische Kette an medizinische und sozialen Dienstleistungen". Zur Darstellung der komplexen Struktur des Zusammenwirkens von Prozessen und Schnittstellen entwickelt der Autor das Phasenmodell "Gesundheitsversorgungsprozess" (GVP), bestehend aus seinen drei Hauptprozessen prästationärer-, stationärer- und poststationärer Prozess, die durch deren medizinische, logistische, ökonomische und humansoziale Interdisziplinarität charakterisiert werden. Dieses Modell erweist sich als ein tragfähiger Ansatz für die Analyse zur Optimierung von Behandlungspfaden im klinischen Bereich der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie (MKG). Im Ergebnis wird ein Vorschlag erarbeitet, der 7 elektive Krankheitsbilder und deren heterogene Prozessstrukturen in einen standardisierten Behandlungspfad MKG überführt. Ausgehend von der Herleitung standardisierter Behandlungspfade und der Definition sogenannter "Standard Operating Procedures" (SOP´s) wird ein Baukastensystem für die medizinische Behandlung bereitgestellt, welches eine konfigurierbare Individualisierung des Behandlungsprozesses für den Patienten garantiert. Mit der detaillierten Analyse und Ableitung der Sollstrukturen klinischer Behandlungspfade am Beispiel der MKG am Uniklinikum Dresden und dern Verknüpfung zu Interdisziplinaritäten unter dem prozessualen Aspekt liefert die Arbeit einen Beitrag zur Prozessoptimierung im Krankenhaus und bildet gleichzeitig einen Beitrag zur Modellierung für ein modellgestütztes, evidenzbasiertes Prozessmanagement. / To meet the cost pressures in medical care facillities, driven by the demands of the volume V of the German Social Code and DRG, while patient satisfaction and quality of care in complex organizational requirements, the identification of optimization potentials and its realization is an essential lever for the survival of hospitals on the medical market. The patient pathway, which is the core process of the value added chain of medical services at the hospital, froms the "Logistical chain for medical and social services" at the same time. To illustrate the complexity of the interaction of processes and interfacesthe author develops the phase madel "Health Care Process" (HCP) consisting of its three madical and care main processes pre-clinical; clinical and post-clinical process, characterized by their medical, logistical, economic and human social interdisciplinary. This model proves to be a viable approach for the analysis for the optimization of tretment pathways in the clinical field of oral and maxillofacial surgery (OMS). As a result a proposal is being developed which converts 7 elective medical pattern and the heterogeneous processstructures in a standardized treatment pathway OMS. Based on the derivation of standardized treatment pathways and the definition of so-called "Standard Operating Procedures" (SOPs) a modular system for medical treatment is provided which guarantees a configurable individualization of the treatmet process for the patient. Based on the detailed analysis and derivation of target structures for clinical pathways on the example of OMS at the University Medical Center Dresden and their linkage to interdisciplinarities under the procedural aspect this bachelor graduation paper-work makes a contribution to process optimization in the hospital and at the same time forms a contribution to the modeling of a model-aided, evidence-based process management.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit rohstofflichen und verfahrenstechnischen Einflussfaktoren bei der Biomassepyrolyse. Ausgehend von der Entwicklung einer kleintechnischen Festbettpyrolyseapparatur, erfolgten experimentelle Untersuchungen an 26 biogenen Einsatzstoffen unter verschiedenen Prozessbedingungen. Die Apparatur erlaubt eine vollständige Bilanzierung und Gewinnung aller Produkte, zudem können Einflüsse durch sekundäre Reaktionen in der Gasphase minimiert werden. Die Einsatzstoffe, welche u. a. auch Zellstoff, Xylan und Alkali-Lignin einschließen, wurden hinsichtlich brennstofftechnischer und physikalischer Eigenschaften sowie der Stoffgruppenzusammensetzung charakterisiert. Sie repräsentieren eine große Bandbreite möglicher Zusammensetzungen. Bei den Prozessparametern wurde die Pyrolysetemperatur im Bereich von 200 bis 750 °C, die Aufheizrate zwischen 5 und 100 K/min, die Feststoffverweilzeit von 0 bis 30 min sowie die Partikelgröße (0 bis 5 mm) variiert. Aus den Untersuchungen zum Einfluss der Prozessparameter für die verschiedenen Einsatzstoffe wurden unter Anwendung einer geeigneten Bilanzierungsmethodik geschlossene Masse- und Elementbilanzen für jeden Versuchspunkt aufgestellt. Unter den Prozessvariablen konnte die Temperatur erwartungsgemäß als wichtigste Einflussgröße identifiziert werden. Der zweistufige Zersetzungsverlauf der Biomassen ermöglicht die mathematische Beschreibung der temperaturabhängigen Ausbeuten mittels der zweistufigen Boltzmann-Funktion für den gesamten Temperaturbereich mit hohen Bestimmtheitsmaßen. Die rohstofflichen Einflussgrößen wurden unter Anwendung der Rangkorrelationsmethode nach Spearman und der Produkt-Moment-Korrelation nach Pearson mit den definierten Zielgrößen (Ausbeuten, Produktzusammensetzung, Kokseigenschaften, Heizwerte, Energieeinbindung) bei verschiedenen Pyrolysetemperaturen korreliert. Neben der Stoffgruppenzusammensetzung konnten bei den rohstofflichen Einflussfaktoren die Gehalte an Alkalien sowie der Gesamtgehalt an potentiell katalytisch aktiven Bestandteilen (Na, K, Mg, Ca, Fe) als Haupteinflussgrößen identifiziert werden. Korrelationen ergeben sich auch für brennstofftechnische Eigenschaften, wobei neben dem Flüchtigen- und dem Aschegehalt, das O/C-Verhältnis signifikant ist. Die gefundenen statistischen Zusammenhänge können weitestgehend mechanistisch begründet werden. Zur Quantifizierung der ermittelten Zusammenhänge für die Zielgrößen wurden multiple Regressionsmodelle erstellt und anhand von Bestimmtheitsmaß, Informationskriterium und mittleren Modellfehlern bewertet. Somit konnten 42 Regressionsgleichungen für die Produktausbeuten bei verschiedenen Pyrolysetemperaturen entwickelt werden, die auf den Gehalten verschiedener Stoffgruppen und dem Gesamtgehalt an katalytisch aktiven Elementen basieren. Weitere 56 Regressionsgleichungen stehen für die Berechnung von Teer/Öl-Elementarzusammensetzung, Kokszusammensetzung, Teer/Öl-Heizwert sowie Energieeinbindung im Koks bei verschiedenen Pyrolysetemperaturen zur Verfügung. Die Prognoseeignung der Gleichungen wurde anhand eines weiteren Datensatzes für Apfeltrester überprüft. Für die Koks-, die Gas- und die Kondensatausbeute sowie die genannten Produkteigenschaften ergab sich eine gute Vorhersagequalität, die jedoch stark von der verwendeten Gleichung abhängt. Die Validierung mit Literaturdaten konnte aufgrund fehlender Datensätze, die sowohl die notwendigen Rohstoffparameter als auch Produktausbeuten und -eigenschaften enthalten, nur anhand der Koksausbeute erfolgen. Für verschiedene Biomassen und biogene Reststoffe führte dies zu einer guten Anpassung. Die mathematische Beschreibung der Ausbeuten und bestimmter Produkteigenschaften über Regressionsgleichungen auf Grundlage von Rohstoffparametern stellt einen vielversprechenden Ansatz für die Vorhersage der maximalen Ausbeuten bei bestimmten Bedingungen dar. Dies ermöglicht eine Abschätzung zur Einsatzeignung von Biomassen bzw. biogenen Reststoffen für verschiedene Anwendungszwecke. Bisher existiert kein derartiges Modell zur Vorhersage der definierten Zielgrößen. Grundsätzlich wäre die Entwicklung einfacher Gleichungen mit wenigen, einfach bestimmbaren und standardisierten Parametern erstrebenswert. Die Ergebnisse haben jedoch gezeigt, dass Ein-Variablen-Modelle die Trends zwischen den Biomassen aufgrund der komplexen Zusammenhänge zwischen Pyrolyseverhalten und Rohstoffparametern häufig nicht richtig wiedergeben können. Für robuste Modelle sind somit mindestens zwei unabhängige Modellparameter mit idealerweise gegensätzlichem Einfluss notwendig. / The intention of this work was an intensive study of the influence of feedstock properties and process variables on biomass pyrolysis. Due to a lack in consistent data sets, including various feedstock parameters as well as product yields, compositions, and further properties, a laboratory fixed bed reactor was developed to overcome this problem. The pyrolysis reactor was used for experiments with 26 biogenous feedstock under variable process conditions. The reactor is suitable to assure nearly closed mass balances and a complete product recovery. Furthermore, it allows the minimization of secondary reactions. The used feedstock, which include cellulose, xylan, and lignin amongst others, represent a broad range of possible compositions and were intensively characterized by determination of fuel and physical properties as well as biopolymer composition. The varied process parameters are: temperature between 200 and 700 °C, heating rate in the range of 5 to 100 K/min, solid residence time from 0 to 30 min, and particle size up to 5 mm. Closed mass and element balances were done for every set of parameters. As expected, amongst process variables the temperature was identified as the main factor influencing biomass pyrolysis. The temperature depending products yields could be fitted well by the double boltzmann approach due to the two-stage pyrolytic decomposition of biomass. Correlation of feedstock properties with different target parameters, including yields, product composition, heating values, remaining energy content in char, and char properties, was done by Spearman´s rank correlation and Pearson´s correlation for different temperatures. Biopolymer composition as well as alkaline content and total content of potential catalytic elements (Na, K, Ca, Mg, Fe) were identified as main factors influencing biomass pyrolysis product yields and compositions. Further correlations arise with fuel properties like volatile matter and ash content besides O/C atomic ratio. The obtained correlations can be mainly related to pyrolysis mechanisms. The received relationships were quantified by means of multiple regression models. Model evaluation was done by coefficient of determination, information criteria and mean squared errors. 42 regression models, based on different biopolymer contents and the total content of catalytic elements, were provided for the mathematical description of product yields for different process temperatures. Another 56 equations are suitable for the calculation of product properties like tar/oil and char composition, tar/oil heating value, and remaining energy content in the char at different temperatures. The predictability of the regression models was proved using another data set for apple pomace. The yields of char, gas, and condensate as well as the aforementioned product properties can be predicted very well, although, the predictability varies with the applied equation. Validation of the models by literature data was only possible for the char yield, because of the mentioned lack in suitable and complete data sets. Application of regression model to fixed bed char yields for different biomass and biogenous residues from literature resulted in a good predictability. Mathematical description of pyrolysis product yields and properties by means of regression models based on feedstock parameters is a promising approach to predict maximum yields at defined conditions and, therefore, to make an estimation of suitability of the biomass to different applications. Up to now such models do not exist. In general, the development of simple equations based on a few standardized parameters which are easy to determine is worthwhile. Hence, the results showed that the overall trend between different biomass feeds was often not predicted correctly using one-parameter models. This is due to the complex relationships between pyrolysis behavior and feedstock properties. Consequently, at least two parameter models, where the variables show the opposite trends, were most appropriate.

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Die Herausforderungen des globalisierten Marktes und der verkürzten Produktlebenszyklen bei zunehmender Teilevielfalt erfordern von kleinen und mittleren Unternehmen, alle Verbesserungspotenziale in den Wertschöpfungsprozessen auszuschöpfen, um so die Erfüllung der Kundenanforderungen an Produkte und Leistungen unter Beachtung von Zeit und Kosten sicherzustellen. Eine entscheidende Bedeutung kommt dabei dem Einsatz effizienter Kontroll- und Steuerungswerkzeuge und der planmäßigen Anwendung des Erfahrungswissens qualifizierter Mitarbeiter als ''viertem Produktionsfaktor'' zu. In der Arbeit wird hierzu ein entscheidungsunterstützendes Softwaresystem konzipiert, dessen rechentechnische Umsetzung mitgestaltet sowie die Einführung und der praktische Einsatz in KMUs vorbereitet. Das System verbindet das logistische Kennzahlencontrolling mit der Wis-sensverarbeitung zur Diagnose- und Therapieunterstützung sowie mit der Simulation zur Prognose künftiger Prozessabläufe und Bewertung von Steuerungsentscheidungen. Für die Systemeinführung werden unterstützende Methoden und Werkzeugen ausgewählt. An einem Praxisbeispiel wird die Anwendbarkeit des Konzepts verifiziert. Teillösungen der Arbeit sind Konzepte zur organisatorischen und rechentechnischen Integration der Lösungskomponenten sowie ein Konzept zur mehrkriteriellen Bewertung der Prozessqualität, die Erstellung einzelner Software-Prototypen und der Entwurf der Datenbankstrukturen der Datenbasen sowie der Syntax einer Wissensbeschreibungssprache.

Die steigende Anzahl an Verfahren, in denen eine Filtration und eine Aufreinigung des gebildeten Filterkuchens durch Waschung notwendig ist, und die Steigerung deren Effizienz und Wirtschaftlichkeit verlangen nach einer Optimierung der Prozesse. Die Erarbeitung eines grundlegenden Verständnisses der Verdrängungsprozesse zwischen polaren und unpolaren Flüssigkeiten in einem Haufwerk schafft Erkenntnisse, die bei der Auswahl der verwendeten Lösungsmittel/Feststoffkombinationen während des Syntheseweges hilfreich sind. Durch die Verwendung von Silanen als Beschichtung kann die Oberflächeneigenschaft der Partikel variiert werden, während granulometrische Eigenschaften konstant bleiben. So dienen die Partikelsysteme als Basis der Untersuchungen zum Einfluss der Benetzungseigenschaften auf die Waschung unter Ausschluss anderer prozessbestimmender Variablen. Bei der Waschung der Partikelsysteme muss die Bedeutung der sich ausbildenden Phasengrenze herausgestellt werden. Sind Wasch- und Porenflüssigkeit nicht mischbar, bestimmt die auftretende Flüssig/Flüssig-Phasengrenze die Phänomenologie und die Effizienz des Prozesses. Das Auftreten einer Phasengrenze zwischen beiden Flüssigkeiten erlaubt die Aufnahme einer Flüssig/Flüssig-Kapillardruckkurve, die als Grenzkurve die zu erwartenden technischen Waschergebnisse darstellt. So kann eine Aussage darüber getroffen werden, welche Austauschverhältnisse und Restgehalte an Verunreinigung im Kuchen bei der Auswaschung mit nichtmischbaren Flüssigkeiten maximal zu erwarten ist.:ABBILDUNGSVERZEICHNIS SYMBOLVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG 2 GRUNDLAGEN 2.1 FILTRATION 2.1.1 Kuchenbildung 2.1.2 Entfeuchtung 2.2 FILTERKUCHENWASCHUNG 2.3 SYSTEMEIGENSCHAFTEN 2.3.1 Feststoffe 2.3.2 Flüssigkeiten 2.3.3 Suspension 2.3.4 Haufwerk- und Kuchenstruktur 2.4 GRENZFLÄCHEN UND BENETZUNG DISPERSER SYSTEME 2.4.1 Oberflächenenergie 2.4.2 Benetzung 2.4.3 Kapillarität 2.5 BENETZUNG UND KAPILLARITÄT IN BEZUG ZUR FILTRATION 2.5.1 Die Kapillardruckkurve 2.5.2 Zusammenspiel von Benetzung und Filtration 2.5.3 Die Umnetzungskurve 2.6 SILANE – AUFBAU UND FUNKTION 3 MATERIALIEN UND METHODEN 3.1 STOFFSYSTEME 3.1.1 Partikelsystem 3.1.2 Flüssigkeiten 3.1.3 Silane 3.2 SILANISIERUNG ZUR VARIATION ZUR BENETZUNG 3.3 FESTSTOFFCHARAKTERISIERUNG 3.3.1 Laserbeugung 3.3.2 Statische Bildanalyse 3.3.3 Rasterelektronenmikroskopie 3.3.4 Energiedispersive Röntgenspektroskopie 3.3.5 Stickstoffadsorption 3.3.6 Thermogravimetrische Analyse 3.3.7 Ellipsometrie 3.3.8 Goniometrie 3.4 PROZESSRELEVANTE FLUID- UND SUSPENSIONSCHARAKTERISIERUNG 3.4.1 Tensiometrie 3.4.2 Grenzflächenrheometrie 3.4.3 Sedimentations- und Kompressionsmessung 3.5 VERSUCHSDURCHFÜHRUNG 3.5.1 Filtration 3.5.2 Waschung 3.5.3 Bestimmung Filtrat- und Retentatkonzentration 3.5.4 Kapillardruckkurve 3.5.5 Umnetzungskurve 4 OBERFLÄCHENKONFIGURATION DER PARTIKELSYSTEME MITTELS SILANEN 4.1 VARIATION DER OBERFLÄCHENENERGIE 4.2 AUSBILDUNG DER SILANSCHICHT 4.3 KONSISTENZ DER DISPERSEN FESTSTOFFEIGENSCHAFTEN 5 BENETZUNGSEFFEKTE BEI DER WASCHUNG VON FILTERKUCHEN 5.1 STRUKTURBILDUNG BEI DER FILTRATION 5.1.1 Sedimentationseigenschaften 5.1.2 Filterkuchenbildung 5.2 KUCHENWASCHUNG 5.2.1 Kuchenwaschung mit mischbaren Systemen 5.2.2 Kuchenwaschung mit nichtmischbaren Systemen 5.2.3 Viskositätsdifferenz 5.2.4 Nachweis der aufgestellten Theorien 6 DARSTELLUNG DES WASCHUNGSGLEICHGEWICHTES ÜBER EINE UMNETZUNGSKURVE 6.1 MESSTECHNISCHE ERFASSUNG 6.1.1 Technische Methode 6.1.2 Druckmethode 6.2 HAUPTEINFLUSSPARAMETER AUF DIE UMNETZUNGSKURVE 6.2.1 Variation der Benetzung 6.2.2 Variation der Partikelform 6.2.3 Variation der Partikelgröße 6.3 VERGLEICH: UMNETZUNGS- UND KAPILLARDRUCKKURVEN 7 SCHLUSSWORT LITERATURVERZEICHNIS ANHANG

Motivation - Einsatz gezogener, passiver Werkzeuge als Universalgeräte zur Bodenbearbeitung Probleme: - Zugkraftbedarf - Verschleiß - Verfahrenssicherheit

Als Ergebnis der vorliegenden Arbeit wurde ein nützliches Hilfsmittel auf der Basis der kognitiven Herangehensweise zur Verbesserung der Effizienz der Managemententscheidungen für die Gussausschussverringerung und Qualitätsverbesserung in den Gießereien entwickelt. Das Werkzeug hilft dem Technologen, den Mechanismus des Gussfehlerentstehungsprozesses aufzudecken, die Logik der Gussfehlerentstehung zu verstehen und die präventiven Maßnahmen zu testen. Man kann das Werkzeug täglich im Betrieb benutzen, um die strategischen und operativen Entscheidungen rasch und ohne Durchführung der kostspieligen und komplizierten Versuche zu treffen. Auf diese Weise können Kosten und Zeit eingespart werden.