Die Anwendung agiler Arbeitsweisen rückt zunehmend in den Interessensfokus unterschiedlicher Bereiche in produzierenden Unternehmen. Eine erhöhte Reaktionsfähigkeit auf unvorhergesehene Veränderungen im Kontext, Steigerung der Transparenz bezüglich Arbeitsinhalt und Auslastung im Entwicklerteam sowie das erschaffen und Vorantreiben einer übergeordneten Teamvision und damit verbundene Performancesteigerungen sind nur einige der positiven Effekte, die hierdurch erzielt werden sollen. Da die genutzten Ansätze jedoch meist auf Best Practices aus der Branche der Softwareentwicklung resultieren, stellen sie die Bereiche in produzierenden Unternehmen vor neue Herausforderungen, wie den Umgang mit Normen und Standards im agilen Arbeiten, Datenschutz bei der Erfassung von Arbeitsaufwänden und den Umgang mit physischen Produkteigenschaften. Damit die Einführung von Agilität in die Abläufe produzierender Unternehmen nachhaltig erfolgt, wurde eine Methodik entwickelt, mittels derer ein individueller Prozess bestehend aus agilen und strukturierenden Elementen abgeleitet werden kann. Im vorliegenden Beitrag soll diese Methodik hinsichtlich ihrer Zweckmäßigkeit untersucht werden, um daraus in zukünftigen Forschungsarbeiten eine Weiterentwicklung dieser Methodik abzuleiten. Dies erfolgt in einem realen Anwendungsfall – dem Änderungsmanagement eines deutschen OEMs in der Automobilindustrie. Hierzu wurde der hier existierende Prozess beobachtet und erfasst, Interviews mit betroffenen Mitarbeitern geführt und Potentiale für eine Prozessverbesserung durch die Integration agiler Elemente definiert. Diese wurden im Anschluss ebenfalls im Zuge der Methodik zur Entwicklung der individuellen agilen Prozesslösung durch eine zum Anwendungsfall passende Gesamtmethode realisiert. Die Evaluation des Vorgehens hat gezeigt, dass der Anspruch der Individualität der entwickelten Gesamtmethode gegeben ist, jedoch noch kleinere Verbesserungspotentiale bestehen.

The work provides an overview of different integrated optical amplifiers. Semiconductor optical amplifiers and fiber amplifiers are described, as well as devices that utilize non-linear effects, nanocrystalline materials, or photonic crystals. Dielectric materials that are doped with rare-earth ions are considered more thoroughly. After a review of the principles of their optical activity the general mechanisms of excitation and emission are described. Materials aspects regarding the spectral range, their fabrication and the solubility of the dopants follow. An erbium-doped alumina waveguide amplifier, reported earlier in the literature, is chosen as an example to demonstrate the feasibility of such components. A theoretical model of the population densities of the energy levels is derived for the simulation. By numerical methods the non-linear system of the rate equations is solved and the stability of the steady state is shown. The simulation of the amplifier demonstrates the dependence of the gain of both the excitation energy and the z-coordinate. Moreover, the superiority of an excitation wavelength of 980 nm compared to 1530 nm is shown. With the model the literature data could be reproduced. / Die Arbeit gibt einen Überblick über verschiedene Möglichkeiten der Realisierung integriert-optischer Wellenleiterverstärker. Ausgehend von optischen Halbleiter- und Faserverstärkern werden einführend ebenso Anordnungen beschrieben, die nichtlineare Effekte sowie nanokristalline Materialien und photonische Kristalle nutzen. Besondere Bedeutung kommt dielektrischen Materialien zu, die mit optisch aktiven Dotanden, bevorzugt Seltenerdionen, versehen sind. Hierbei werden die Ursachen für die optische Aktivität der Lanthanide sowie die generellen Mechanismen der Anregungs- und Emissionsprozesse beschrieben. Aspekte der Materialauswahl, vor allem hinsichtlich des verwendeten Spektralbereiches sowie bezüglich ihrer Herstellung und der Löslichkeit der Dotanden schließen sich an. Anhand eines Literaturbeispiels wird die Realisierbarkeit eines erbiumdotierten Aluminiumoxid-Wellenleiterverstärkers demonstriert. Hierfür wird ein Modell zur Simulation der Besetzungsdichten der angeregten Energieniveaus abgeleitet und mittels numerischer Methoden das sich ergebende, nichtlineare System der Ratengleichungen gelöst, wobei besonders die Stabilität des stationären Besetzungszustandes herausgearbeitet wird. Die Simulation der Verstärkeranordnung zeigt zum einen die Abhängigkeit der Verstärkung von der z-Koordinate sowie der Pumpleistung; zum anderen wird deutlich, dass die Anregung bei 980 nm der Variante bei 1530 nm überlegen ist. Mit dem verwendeten Modell konnten die Literaturdaten reproduziert werden.

Die vorliegende Arbeit behandelt integrierte Hochvolt-Schaltungen für die Ansteuerung elektrostatisch arbeitender Mikroaktoren und Mikroaktorarrays. Im Besonderen wird auf die Gesichtspunkte der Treiberschaltungen von Torsionsspiegelarrays eingegangen. Es werden verschiedene Verstärkerbetriebsarten und Schaltungsvarianten hinsichtlich der Ansteuerung kleiner kapazitiver Lasten beurteilt. Für die hocheffiziente Signalübertragung zwischen Low-Side und High-Side in geschalteten Hochvolt-Verstärkern wird ein neuer dynamischer Level-Shifter vorgestellt. Anhand eines gebondeten Mikroelektronik-Mikromechanik-Aufbaus für ein Hadamard-Transformations-Spektrometer werden die speziellen Aspekte des Elektronikentwurfs für ein System-in-Package aufgezeigt. Als Entwurfsgrundlage wird ein Überblick über die wesentlichen Isolationstechnologien für integrierte Hochvolt-Schaltungen und über die Bauelementemodellierung in einer SOI-Technologie ausgearbeitet. Außerdem werden die Vor- und Nachteile der wichtigsten Antriebsprinzipien von Mikroaktoren zusammengefasst.

Holistic environmental policies, which emerged from a mere combination of technical activities in waste management some 40 years ago, constitute the most advanced level of environmental policies. These approaches to environmental policy, among them the policies in integrated waste management, attempt to guide economic agents to an environment-friendly behaviour. Nevertheless, current holistic policies in waste management, including policies on one-way drinks containers and waste electrical and electronic equipment, and implementations of extended producer responsibility with further applications to waste electrical and electronic equipment, reveal more or less severe deficiencies – despite some positive examples. This article relates these policy failures, which are not necessarily the result of an insufficient compliance with the regulations, to missing constitutive elements of what is going to be called an ‘integrated environmental policy’. This article therefore investigates – mostly from a practical point of view – constitutive elements, which are necessary for a holistic policy to serve as a well-functioning allocation mechanism. As these constitutive elements result from a careful ‘integration’ of the environmental commodities into the economic allocation problems, we refer to these policies as ‘integrated environmental policies’. The article also discusses and illustrates the main steps of designing such a policy – for waste electrical and electronic equipment and a (possible) ban of Glyphosat in agriculture. As these policies are dependent on economic and political stability with environmental awareness sufficiently developed, the article addresses mostly waste management policies in highly industrialised countries.

Der breite Einsatz von Wasserstoff-Brennstoffzellen kann einen nachhaltigen Beitrag zur Minderung des Ausstoßes klima- und gesundheitsschädlicher Emissionen leisten. Allerdings ist der Erfolg dieser wie anderer neuer Technologien maßgeblich von der Akzeptanz durch zukünftige Nutzer abhängig. Daher sollten bei der Technologieentwicklung und -implementierung unbedingt Nutzenvorteile bei Kostenneutralität oder sogar Kostenvorteile gegenüber bestehenden Technologien angestrebt werden. Mit dem Konzept der integrierten Geschäftsmodell- und Technologieentwicklung findet eine Verknüpfung der technologischen Entwicklung mit der Herbeiführung einer ökonomischen Verwertbarkeit statt. Bereits während der Technologieentwicklung werden, eng mit dieser verzahnt, Geschäftsmodelle entwickelt, die eine erfolgreiche Verwertung ermöglichen sollen. Aus den Geschäftsmodell(ide)en resultierende ökonomische Steuerungsimpulse sollen zur Auswahl alternativer Technologie- bzw. Systemvarianten genutzt und in Anforderungen umgesetzt werden, um die Technologieentwicklung gezielt so früh wie möglich auf Anwenderbedürfnisse und wirtschaftliche Kriterien ausrichten, Risiken verringern und eine erfolgreiche Verwertung herbeiführen zu können. Ein Element des Konzepts stellt eine Integrierte Technologie-, Anwender- und Marktanalyse dar, mit deren Hilfe Szenarien erarbeitet werden können, die eine Basis für die Technologie- und Geschäftsmodellentwicklung (einschließlich der Ableitung von Anforderungen) darstellen. Hinzu kommt eine Bewertungsmethodik für Geschäftsmodelle, die monetäre und nicht-monetäre (ökonomische, soziale und ökologische) Zielkriterien einbezieht. Des Weiteren sollen mittels Kostenanalysen und -prognosen sowie der Ableitung von Zielkosten für Komponenten und Fertigungsprozesse Steuerungsimpulse erzeugt werden, die eine effektive, auf den Geschäftsmodellerfolg gerichtete Technologie(weiter)entwicklung erlauben.

Der Focus dieser Arbeit liegt auf den strategischen Reaktionen deutscher Städte (insbesondere Stadtpolitik und Stadtverwaltung) auf den demographischen Wandel als ein gesamtdeutsches gesellschaftliches Phänomen, welches sich räumlich differenziert darstellt. Was sind vor diesem Hintergrund die wahrgenommenen Probleme und wie gehen die Städte damit um? Was sind handlungsleitende Strategien? Im Rahmen des Dissertationsvorhabens wurden 122 Städte bezüglich der Fragestellungen untersucht (Auswertung der demographischen Daten, Recherche auf den Homepages der Städte, Analyse der Neujahrsansprachen der Oberbürgermeister, Untersuchung der explizit artikulierten Strategien der Städte in Form von Stadtentwicklungs- und Integrationskonzepten). Die breite Auswahl empirischer Ergebnisse in der Art eines Surveys ergänzt die auf Fallstudien basierenden Forschungen zum demographischen Wandel in Deutschland. Die demographischen Veränderungen werden im Allgemeinen von den Städten als Herausforderung erkannt und auch thematisiert (in 50 von 104 Neujahrsansprachen explizit erwähnt). Die Städte stellen sich der Herausforderung, wollen aktiv in das Geschehen eingreifen: einerseits am Verteilungskampf um Bevölkerung teilhaben/den Trend umkehren und sich aktiv um Bevölkerungszuwanderung bemühen; andererseits die mit dem Wandel einhergehenden Probleme bewältigen und gegebenenfalls die Strukturen an die neue Situation anpassen. 60 von 122 Städten verzeichnen schon jetzt einen Rückgang ihrer Bevölkerung, 62 haben noch Bevölkerungswachstum. Wahrgenommene Probleme bezüglich des Bevölkerungsrückganges sind in erster Linie Leerstände im Wohnbereich, der geringere Anteil an jüngeren Menschen, unterausgelastete soziale und technische Infrastruktur sowie eine steigende Pro-Kopf-Verschuldung der Einwohner. Strategien der Städte im Umgang mit dem Bevölkerungsrückgang sind in erster Linie eine aktivierende Familienpolitik (z.B. Familienfreundliche Stadt, Bauland für Familien, Bündnis für Familie, Familienpass, bessere Vereinbarkeit von Beruf und Familie), der Ausbau der Bildungs- und Betreuungseinrichtungen (z.B. Ganztagsschulen, Betriebskindergärten, Krippen, etc.) sowie der Stadtumbau zur Anpassung der Strukturen an die sich ändernden Rahmenbedingungen. Bei 58 von 122 Städten findet sich das Thema Alterung auf den Internetseiten der Städte wieder. In diesem Zusammenhang werden besonders die Herausforderungen im Umgang mit der Bereitstellung einer altersgerechten Infrastruktur und einer optimalen Gesundheitsversorgung herausgestellt. Bezüglich der Strategien überwiegen Ansätze zur Verbesserung der Pflegesituation und des seniorengerechten Wohnens (z.B. betreutes Wohnen, Mehrgenerationenhaus), aber auch der Wissenstransfer von Alt zu Jung soll gefördert werden. Desweiteren werden in 111 von 122 Städten die Belange der älteren Mitbürger von sogenannten Seniorenbeiräten vertreten. Dass der Teilaspekt der Heterogenisierung einen zentralen Aspekt darstellt, zeigen die Ergebnisse der Interneterhebung – bei 108 von 122 Städten fanden sich Treffer zum Thema Integration. Der Ausländeranteil in den untersuchten Städten liegt zwischen 1,4 Prozent in Gera und 25,1 Prozent in Offenbach. Trotz der Integrationsbemühungen vieler Städte zeigen sich doch vielschichtige Probleme – Sprachprobleme, geringe berufliche Qualifizierung, Rückzug der Migranten in Nischenwelten (Segregation, Herausbildung von Parallelgesellschaften), hohe Arbeitslosigkeit, kein Wahrnehmen der Integrationsangebote (z.B. Integrationskurse) und auch Ausländerfeindlichkeit und Rechtsextremismus. Dem allen versuchen die Städte zu begegnen – in erster Linie in ihrer Sprache, indem sie sich als weltoffen und tolerant bezeichnen. Desweiteren setzen sich für die Belange der ausländischen Mitbürger in 90 Städten sogenannte Aus-länderbeiräte oder auch Integrationsbeiräte ein. In 25 Städten gibt es anstelle eines Beirates - oder zusätzlich - einen Integrationsbeauftragten. 14 von 122 Städten besitzen weder einen Beirat noch einen Integrationsbeauftragten. 50 Städte weisen schon explizit artikulierte Strategien in Form von Integrationskonzepten auf. Bei 28 weiteren Städten ist ein solches Konzept in Arbeit. Die Sprachförderung wird in den meisten Konzepten als Schlüssel zu Bildung und Integration angesehen. Weitere Strategien sind die Förderung der Arbeitsmarktintegration, die interkulturelle Öffnung und die Partizipation am öffentlichen Leben. Bei der Zusammenführung der sektoralen Strategien der Fachämter in eine übergeordnete für die Gesamtstadt geltende Strategie, leisten ‚Integrierte Stadtentwicklungskonzepte‘ bereits in 70 Städten einen wichtigen Beitrag. Durch ein abgestimmtes Vorgehen können aufgrund der geringeren Finanzausstattung der Kommunen Prioritäten gesetzt und Handlungsschwerpunkte festgelegt werden. Nur ein solch integrierter Ansatz wird es den Städten in Zukunft ermöglichen, ihre Handlungsfähigkeit zu bewahren.:1 Einleitung 3 1.1 Demographischer Wandel und Strategien der Stadtentwicklung – Stand der Diskussion 3 1.2 Problemstellung und Forschungsfragen 8 1.3 Allgemeiner Bezugsrahmen der Arbeit 9 1.4 Empirischer Bezugsrahmen 10 1.4.1 Untersuchungsgegenstand 10 1.4.2 Erhebungsmethoden 12 1.5 Aufbau der Arbeit 16 2 Die Stadt im Kontext des demographischen Wandels 17 2.1 Die Stadt 17 2.1.1 Akteure, Akteurskonstellationen und institutioneller Rahmen 17 2.1.2 Organisation 22 2.1.3 Aufgaben 23 2.2 Der demographische Wandel und die Theorie der zweiten demographischen Transformation 25 2.3 Stadt und Bevölkerungsrückgang – „die schrumpfende Stadt baut um“ 28 2.3.1 Wir werden „Weniger“ 28 2.3.2 Probleme, Folgen und räumliche Auswirkungen 31 2.3.3 Strategien und Handlungsansätze 38 2.4 Stadt und Alterung – „die alternde Stadt zieht um“ 48 2.4.1 Wir werden „Älter“ 48 2.4.2 Probleme, Folgen und räumliche Auswirkungen 54 2.4.3 Strategien und Handlungsansätze 55 2.5 Stadt und Internationalisierung – „die bunte Stadt denkt um“ 59 2.5.1 Wir werden „Bunter“ 59 2.5.2 Probleme, Folgen und räumliche Auswirkungen 61 2.5.3 Strategien und Handlungsansätze 63 2.6 Reurbanisierung – die Lösung für die schrumpfende, alternde und weltoffene Stadt 65 3 Pläne, Strategien und der Beitrag integrierter Stadtentwicklungskonzepte 67 3.1 Strategische Planung oder Planung mit Strategien? 68 3.2 Strategische Planung im Umgang mit dem demographischen Wandel 73 4 Reaktionen deutscher Städte 75 4.1 Wir werden weniger, älter und bunter 76 4.2 Problemwahrnehmung der Städte – aktuelle Herausforderungen 79 4.2.1 Die Herausforderung des demographischen Wandels 81 4.2.2 Bevölkerungsrückgang ist keine Chance 81 4.2.3 Wir werden älter – ein Traum wird wahr? 84 4.2.4 Kulturelle Vielfalt ist nicht nur eine Bereicherung 86 4.3 Handlungsleitende Strategien – Pläne und Konzepte im Umgang mit dem demographischen Wandel 88 4.3.1 Die Kinder- und familienfreundliche Stadt 94 4.3.1.1 Bessere Vereinbarkeit von Familie und Beruf 97 4.3.1.2 Attraktives Wohnen in der Stadt 100 4.3.1.3 Sprachrohre für Kinder und Familien 103 4.3.1.4 Städtische Hilfen 106 4.3.2 Die seniorenfreundliche Stadt 108 4.3.2.1 Lebenslanges Lernen, die Potentiale der Alten und das Ehrenamt 109 4.3.2.2 Wohnen im Alter 111 4.3.2.3 Sprachrohre für Senioren 113 4.3.2.4 Angebote und Hilfen für Senioren 114 4.3.3 Die ausländerfreundliche und weltoffene Stadt 117 4.3.3.1 Sprache als Schlüssel zu Bildung und Arbeit 122 4.3.3.2 Wohnen und Migranten – Integration auf Stadtteilebene 125 4.3.3.3 Sprachrohre und Hilfen für Migranten 129 4.3.4 Die Stadtumbaustadt – nicht mehr nur ein ostdeutsches Phänomen 133 4.3.4.1 Chancen für die Städte 134 4.3.4.2 Rückbau- und Anpassungstrategien – Entwicklung findet ‚Innenstadt‘ 135 4.3.5 Strategische Stadtplanung – ein Hilfsmittel im Wandel? 140 4.3.5.1 Wir brauchen Strategien 140 4.3.5.2 Die Entwicklung von Strategien – Vorgehen nach Plan 141 4.3.5.3 Der Beitrag integrierter Stadtentwicklungskonzepte 146 5 Zusammenfassende Schlussfolgerungen und Perspektiven 155 6 Quellenverzeichnis 167 6.1 Literatur 167 6.2 Dokumente 186 6.2.1 Reden der Oberbürgermeister/innen 186 6.2.2 Stadtentwicklungskonzepte 198 6.2.3 Integrationskonzepte 201 6.3 Internetseiten der Städte 204 6.4 Telefoninterviews 206 7 Abbildungsverzeichnis 212 / The focus of this work lies on strategic reactions of German cities (in particular city politics and city council) to the phenomenon of demographic change, which appears spatially differentiated. What are the problems perceived in the recent past? How do cities deal with these problems? What are the strategies pursued? Answers to these questions will be given based on an empirical research of 122 mostly large and medium-sized county-free cities in Germany (analysis and interpretation of demographic data, internet research on city homepages, content analysis of New year’s speeches of city mayors, content analysis of established strategies in the form of city development concepts and concepts dealing with the integration of immigrants). The broad range of empirical findings in the manner of a survey complements demographic research in Germany that is mainly based on case studies. Most of the German cities recognize demographic change as the main challenge in the near and further future and pick it out as a central theme in city development (in 50 out of 104 New Year’s speeches it was explicitly mentioned). The cities rise to that challenge and are willing to do everything within their power: On the one hand they try to gain population by striving immigration (especially young families), on the other hand they want to deal with the problems that come along with populations loss, ageing and a high percentage of foreigners and adjust city structures to the new developments. 60 out of 122 cities are already affected by population loss, 62 still have a growing population. Perceived problems regarding this matter are primarily the high vacancy rates on the housing market, the small share of young people, less utilization of social and technical infrastructure and the increasing per-capita debt (fewer inhabitants lead to less income and less allocation of funds from the German federation and Länder).To become or to be child and family-friendly is one of the main pursued strategies of cities to confront population decline and ageing. In detail cities follow an activating family policy: they provide beneficial land for building for families, participate in the national program ‘Alliance for Families’, and give benefits concerning leisure activities. Further strategies concern the development of the urban social infrastructure as fulltime schools, day care and nursery schools to provide a better support in reconciliation of work and family life. For the adjustment of a city’s social and technical infrastructure as well as the housing market, funds for urban redevelopment are widely used. On 58 out of 122 city homepages the issue of ageing has been picked out as an important theme. In this regard especially the challenges concerning an age-appropriate infrastructure and health care have been emphasized. So cities strive for a better health care provision for older people (outpatient care, home care, new forms of foster homes) as well as senior-friendly housing (e.g. assisted living, ‘Multi-Generational Homes’) and the knowledge transfer between different generations (e.g. the elderly and the young). Besides those strategies 111 cities have an elected advisory council for senior citizens that stand up for the concerns of older people. Looking at the aspect of integration of immigrants it can be seen that this issue really concerns city officials. Not only that issue-related hits could be found on 108 city homepages, but also the number of perceived problems and developed concepts makes integration an important aspect in dealing with the consequences of demographic change. The share of immigrants in German cities shows significant differences between East and West Germany – it varies between 1.4 percent in the City of Gera and 25.1 percent in the City of Offenbach. Despite numerous integration efforts cities are confronted with severe and complex problems – like language problems, low professional qualification levels and little career opportunities, high unemployment rates of immigrants, development of parallel societies/immigrant communities (segregation), missing acceptation of integration offers (language courses etc.) and xenophobia. Dealing with these problems cities firstly want to be seen as cosmopolitan, multi cultural and tolerant. Secondly numerous cities (90) established an advisory board for foreigners or so called integration agents (25) that regard the interests and suggestions of immigrants. Thirdly the cities developed (50) or are still working on concepts (28) dealing with the integration of immigrants. The promotion of language skills is in most concepts seen as ‘the key’ to education and integration. Further strategies are employment promotion and integration in the local labor market, cross-cultural communication and competence and the participation in public life. For the integration of all kinds of sectoral strategies in an overall strategy for the entire city, city development processes and concepts have been a big help in dealing with demographic change in 70 cities. Due to the financial crisis, the coordination of interests enables city officials to assign priorities and key aspects of activity. This approach will be necessary, if German cities want to keep their capacity to act in the future.:1 Einleitung 3 1.1 Demographischer Wandel und Strategien der Stadtentwicklung – Stand der Diskussion 3 1.2 Problemstellung und Forschungsfragen 8 1.3 Allgemeiner Bezugsrahmen der Arbeit 9 1.4 Empirischer Bezugsrahmen 10 1.4.1 Untersuchungsgegenstand 10 1.4.2 Erhebungsmethoden 12 1.5 Aufbau der Arbeit 16 2 Die Stadt im Kontext des demographischen Wandels 17 2.1 Die Stadt 17 2.1.1 Akteure, Akteurskonstellationen und institutioneller Rahmen 17 2.1.2 Organisation 22 2.1.3 Aufgaben 23 2.2 Der demographische Wandel und die Theorie der zweiten demographischen Transformation 25 2.3 Stadt und Bevölkerungsrückgang – „die schrumpfende Stadt baut um“ 28 2.3.1 Wir werden „Weniger“ 28 2.3.2 Probleme, Folgen und räumliche Auswirkungen 31 2.3.3 Strategien und Handlungsansätze 38 2.4 Stadt und Alterung – „die alternde Stadt zieht um“ 48 2.4.1 Wir werden „Älter“ 48 2.4.2 Probleme, Folgen und räumliche Auswirkungen 54 2.4.3 Strategien und Handlungsansätze 55 2.5 Stadt und Internationalisierung – „die bunte Stadt denkt um“ 59 2.5.1 Wir werden „Bunter“ 59 2.5.2 Probleme, Folgen und räumliche Auswirkungen 61 2.5.3 Strategien und Handlungsansätze 63 2.6 Reurbanisierung – die Lösung für die schrumpfende, alternde und weltoffene Stadt 65 3 Pläne, Strategien und der Beitrag integrierter Stadtentwicklungskonzepte 67 3.1 Strategische Planung oder Planung mit Strategien? 68 3.2 Strategische Planung im Umgang mit dem demographischen Wandel 73 4 Reaktionen deutscher Städte 75 4.1 Wir werden weniger, älter und bunter 76 4.2 Problemwahrnehmung der Städte – aktuelle Herausforderungen 79 4.2.1 Die Herausforderung des demographischen Wandels 81 4.2.2 Bevölkerungsrückgang ist keine Chance 81 4.2.3 Wir werden älter – ein Traum wird wahr? 84 4.2.4 Kulturelle Vielfalt ist nicht nur eine Bereicherung 86 4.3 Handlungsleitende Strategien – Pläne und Konzepte im Umgang mit dem demographischen Wandel 88 4.3.1 Die Kinder- und familienfreundliche Stadt 94 4.3.1.1 Bessere Vereinbarkeit von Familie und Beruf 97 4.3.1.2 Attraktives Wohnen in der Stadt 100 4.3.1.3 Sprachrohre für Kinder und Familien 103 4.3.1.4 Städtische Hilfen 106 4.3.2 Die seniorenfreundliche Stadt 108 4.3.2.1 Lebenslanges Lernen, die Potentiale der Alten und das Ehrenamt 109 4.3.2.2 Wohnen im Alter 111 4.3.2.3 Sprachrohre für Senioren 113 4.3.2.4 Angebote und Hilfen für Senioren 114 4.3.3 Die ausländerfreundliche und weltoffene Stadt 117 4.3.3.1 Sprache als Schlüssel zu Bildung und Arbeit 122 4.3.3.2 Wohnen und Migranten – Integration auf Stadtteilebene 125 4.3.3.3 Sprachrohre und Hilfen für Migranten 129 4.3.4 Die Stadtumbaustadt – nicht mehr nur ein ostdeutsches Phänomen 133 4.3.4.1 Chancen für die Städte 134 4.3.4.2 Rückbau- und Anpassungstrategien – Entwicklung findet ‚Innenstadt‘ 135 4.3.5 Strategische Stadtplanung – ein Hilfsmittel im Wandel? 140 4.3.5.1 Wir brauchen Strategien 140 4.3.5.2 Die Entwicklung von Strategien – Vorgehen nach Plan 141 4.3.5.3 Der Beitrag integrierter Stadtentwicklungskonzepte 146 5 Zusammenfassende Schlussfolgerungen und Perspektiven 155 6 Quellenverzeichnis 167 6.1 Literatur 167 6.2 Dokumente 186 6.2.1 Reden der Oberbürgermeister/innen 186 6.2.2 Stadtentwicklungskonzepte 198 6.2.3 Integrationskonzepte 201 6.3 Internetseiten der Städte 204 6.4 Telefoninterviews 206 7 Abbildungsverzeichnis 212

Die gemeinsame Integration von Bildsensor und analoger hochparalleler Verarbeitungseinheit stellt eine Möglichkeit zur Realisierung von leistungsfähigen ein-chip Bildaufnahmesystemen dar. Die vorliegende Arbeit liefert Beiträge zum systematischen Entwurf von derartigen Systemen und analysiert bekannte und neuartige Schaltungstechniken bezüglich ihrer Eignung für deren Implementierung. Anhand des vom Autor mitentwickelten CMOS-Bildsensors mit hochparalleler analoger Bildverarbeitungseinheit werden die vorgestellten Methoden und Schaltungstechniken demonstriert. Die Problematik beim Entwurf hochparalleler analoger Systeme besteht in der im Vergleich zu digitalen Systemen geringen Automatisierbarkeit. Es ist kein top-down-Entwurf möglich, da nicht jede beliebige Funktion mit beliebiger Genauigkeit realisierbar ist. Um die jeweilige Genauigkeit der Funktionsblöcke bei der Analyse des hochparallelen Systems berücksichtigen zu können, sind rechenaufwendige Simulationen nötig. Um diesen Rechenaufwand zu senken, wird vorgeschlagen, für die Simulation des Gesamtsystems einen angepaßten Simulator und für die Analyse der schaltungstechnischen Realisierung der Funktionsblöcke konventionelleWerkzeuge für elektrische Netzwerke zu verwenden. Die beiden Simulationsdomänen werden mit Hilfe von numerischen Verhaltensmodellen verbunden. Durch diese Trennung wird die Simulation des Gesamtsystems als Bestandteil des Entwurfsflusses praktikabel. Für die Bewertung, inwieweit die zufälligen Schwankungen der Bauelementeparameter das Verhalten von Baublöcken beeinflussen, wird die Varianzanalyse als Alternative zur konventionellen Monte-Carlo-Analyse vorgeschlagen. Die Varianzanalyse ist wesentlich weniger rechenaufwendig und liefert genaue Resultate für alle Schaltungseigenschaften mit hinreichend glatten Parameterabhängigkeiten, wenn die Bauelementeparameter als normalverteilt und statistisch unabhängig angenommen werden können. Sie hat darüberhinaus den Vorteil, das Schaltungsverständnis für den Entwerfer zu erhöhen, da sofort die Bauelementeparameter mit dem größten Einfluß auf das Schaltungsverhalten identifiziert werden können. Der Vergleich verschiedener Schaltungstechniken hat gezeigt, daß zeitdiskrete wertkontinuierliche Verfahren, bei denen die Information als Strom repräsentiert wird, für die Realisierung von hochparallelen analogen Systemen besonders geeignet sind. Als besonderer Vorteil ist die weitestgehende Unabhängigkeit des Verhaltens derartiger Schaltungen von Bauelementeparametern hervorzuheben.Weitere Schaltungstechniken, deren Verhalten von zufälligen Parameterabweichungen nur wenig beeinflußt werden, sind in einer Taxonomie zusammengefaßt. Es wurde ein CMOS-Bildsensor mit hochparalleler analoger Bildverarbeitungseinheit und digitaler Ausgabe realisiert. Der current-mode-Bildsensor ist separat von der Verarbeitungseinheit angeordnet. Es wurden vier verschiedene Realisierungsmöglichkeiten untersucht und eine konventionelle integrierende voltage-mode Pixelzelle mit nachfolgendem differentiellen Spannungs- Strom-Wandler realisiert. Das Rechenfeld ist für die räumliche Faltung oder lineare Transformation von Bilddaten mit digital bereitzustellenden Koeffizienten ausgelegt. Dessen Operation basiert auf einer bit-weisen analogen Verarbeitung. Der Schaltkreis wurde erfolgreich getestet. Die nachgewiesene Bildqualität deckt sich in guter Näherung mit den bei der Simulation des Gesamtsystems getroffenen Vorhersagen / The joined implementation of an image sensor and a highly parallel analog processing unit is an advantageous approach for realizing efficient single-chip vision systems. This thesis proposes a design flow for the development of such systems. Moreover known and novel circuit techniques are analysed with respect for their suitability for the implementation of highly parallel systems. The presented methodologies and circuit techniques are demonstrated at the example of a CMOS image sensor with an embedded highly parallel analog image processing unit in whose design the author was involved. One of the major problems in designing highly parallel analog circuits is the low automation compared to the design of digital circuits. As not every function can be realized with arbitrary accuracy top-down-design is not feasible. So, when analysing the system behaviour the respective precision of each function block has to be considered. As this is a very demanding task in terms of computing power, it is proposed to use a dedicated tool for the simulation of the system and conventional network analysis tools for the inspection of the circuit realizations. Both simulation domains are combined by means of numerical behavioural models. By using separate tools system-simulations of highly parallel analog systems as a part of the design flow become practicable. Variance analysis basing on parameter sensitivities is proposed as an alternative to the conventional Monte-Carlo-analysis for investigating the influence of random device parameter variations on the system behaviour. Variance analysis requires much less computational effort while providing accurate results for all circuit properties with sufficiently smooth parameter dependencies if the random parameters can be assumed normally distributed and statistically independent. Additionally, variance analysis increases the designer’s knowledge about the circuit, as the device parameters with the highest influence on the circuit performance can immediately be identified. The comparison of various circuit techniques has shown, that sampled-time continuous-valued current-mode principles are the best choice for realizing highly parallel analog systems. A distinctive advantage of such circuits is their almost independence from device parameters. A selection of further circuit techniques with low sensitivity to random device parameter variations are summarized in a taxonomy. A CMOS image sensor with embedded highly parallel analog image processing unit has been implemented. The image sensor provides a current-mode output and is arranged separate from the processing unit. Four different possibilities for realizing an image sensor have been analysed. A conventional integrating voltage-mode pixel cell with a succeeding differential voltage- to-current-converter has been selected. The processing unit is designed for performing spatial convolution and linear transformation with externally provided digital kernels. It operates in bit-wise analog manner. The chip has been tested successfully. The measured image quality in good approximation corresponds with the estimations made with system simulations.

Oscillating positive displacement pumps are used in many industrial sectors. Mechanical stroke generators / drives such as crank drive, spring-cam drive etc have reached a high technological level, but to which are set mechanical limits. Especially in the smallest dosing range <1 l/h at a pressure range from 100 … 400 bar considerable optimisation is still required with regard to precision and continuity / control range of the dosing flow. In order to expand the current application possibilities for the diaphragm metering pump technology, it is necessary to use new drive systems such as linear motor technology. A linear motor is an electric drive unit which transmits the oscillating delivery movement of the dosing pumps directly to the displacer (hydraulic piston, diaphragm, etc.) without any mechanics, so that highly dynamic movements can be carried out with maximum precision, an individual kinematic profile and a control range of 1:200. The examples of gas odorization and filling processes show how the linear motor drive can be used to technologically solve and even optimize the customer's process requirements. The linear motor pump can realize an integrated 3-parameter control and is therefore suitable for almost any kinematically solvable dosing task.

The following article describes the development, validation and series introduction of a novel highly integrated smart electrohydraulic 4-quadrant displacement machine. Starting in 2012, an unique unit consisting of a hydraulic internal gear machine combined with a newly developed electric machine with integrated electronic unit was created. The developed unit aims at the application in fully active automotive chassis in combination with hydraulic shock absorbers. The very special requirements of this application resulted in a new development with numerous detailed solutions which are described below. Parallel and interacting with the product development, all new series assembly and testing devices tailored to this product was developed.

The great popularity of portable, wearable, and implantable smart electronics has intensively boosted the development of flexible miniaturized power supplies. Owing to the fast charge/discharge capability, high power delivery, long cycling lifetime, easy fabrication and integration, flexible in-plane micro-supercapacitors (FPMSCs) are of significance as the micropower sources for the next-generation flexible on-chip electronics. In this review, we provide a comprehensive overview about FPMSCs and discuss the recent advances in their fabrication and applications. Particular emphasis is put on the emergent device fabrication technologies of FPMSCs, including deposition techniques, coating strategies, etching methods, and printing technologies. Moreover, we highlight the unique applications of FPMSCs in constructing smart responses and self-powered integrated systems in terms of multifunctional operation modes. Finally, the remaining challenges regarding flexibility, performance improvement, smart response, and microdevice integration of FPMSCs are discussed, which will stimulate further research in this thriving field.