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Verbrennungen sind wichtige Prozesse, die sowohl großen Nutzen, aber auch das Potenzial für große Schäden haben. Dementsprechend ist es von entscheidender Rolle, die Mechanismen der Verbrennung besser zu verstehen. Da dem Holz eine bedeutende Stellung in Bränden zukommt, wurden in dieser Arbeit die Brandzersetzungsprodukte von sauerstoffhaltigen Polymeren untersucht. Die Generierung der Brandzersetzungsproben erfolgte über einen VCI-Verbrennungsofen und die Analyse über Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Kopplung. Der Einfluss der Verbrennungstemperaturen auf die jeweiligen Zersetzungsprodukte wurde untersucht und detaillierte Abhängigkeiten der Ausbeuten zur Temperatur abgleitet. Dabei führten geringe Verbrennungstemperaturen zu einer hohen Ausbeute von Furanen und sauerstoffhaltigen Aromaten. Dementgegen ergab das Ansteigen der Temperatur eine Zunahme von aromatischen Kohlenwasserstoffen. Temperaturen über 700 °C bedingten die Bildung von Benzol und polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen mit den höchsten Gehalten. Wobei für alle anderen Stoffe ein starker Rückgang der Ausbeuten zu beobachten war. Zum Vergleich des Kiefernholzes mit weiteren Strukturen wurde die thermische Zersetzung von Polystyrol, Polyethylen, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, PEEK, Monomeren von Cellulose, Hemicellulose, Lignin, Fichten- und Buchenholz betrachtet. Es konnte festgestellt werden, dass die nicht-sauerstoffhaltigen Polymere einen größeren Gehalt an aromatischen Kohlenwasserstoffen ergaben, während die sauerstoffhaltigen Polymere nicht zwangsläufig eine größere Ausbeute an sauerstoffhaltigen Aromaten erzeugten. Stoffe, die sich direkt aus den Grundeinheiten des Holzes ableiten lassen, konnten identifiziert werden. Jedoch kann ein großer Anteil dieser Verbindungen auch durch die thermische Zersetzung von synthetischen Polymeren erfolgen. Somit verlieren qualitative Unterschiede an Bedeutung zur Differenzierung der Materialien und quantitative Unterschiede liefern einen wesentlich höheren Beitrag., Combustion is an important process that has ample benefits, but also the potential for great harm. Accordingly, it is crucial to get a better understanding of the mechanisms of combustion. Since wood plays an important role in fires, the decomposition products of oxygen-containing polymers were investigated in this work. The fire decomposition samples were generated using a VCI-combustion oven and the analysis was carried out by using gas chromatography-mass spectrometry. The influence of the combustion temperatures on the respective decomposition products were investigated and detailed dependencies of the yields on the temperature were derived. Low combustion temperatures led to high yields of furans and oxygen-containing aromatic compounds. On the other hand, the increase in temperature resulted in a rise of aromatic hydrocarbons. Temperatures above 700 °C caused the formation of benzene and polycyclic aromatic hydrocarbons with dominate yields at this temperature. While a sharp decrease in the yields for all other substances was observed. To draw a comparison between pine wood with other structures, the thermal decomposition of polystyrene, polyethylene, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, PEEK, spruce and beech wood, the monomers of cellulose, hemicellulose and lignin were examined. It was found that the non-oxygen-containing polymers produced a greater content of aromatic hydrocarbons, while the oxygen-containing polymers did not necessarily produce a greater yield of oxygen-containing aromatics. Substances that can be derived directly from the basic units of wood could be identified. However, a large proportion of these compounds can also result from the thermal decomposition of synthetic polymers. Thus, qualitative differences lose their importance for differentiating the materials and quantitative differences make a significantly higher contribution.

Die Regelwerke und entsprechenden Kontrollmechanismen des Arbeitsschutzes sollen dazu beitragen, die Sicherheit und den Gesundheitsschutz von Beschäftigten zu verbessern und Arbeit menschengerecht zu gestalten. Es ist davon auszugehen, dass darüber hinaus immanente Mechanismen die umfassende (unbewusste) Durchsetzung bzw. Durchführung dieser Regelwerke bewirken. Gleichzeitig halten Faktoren an anderen Stellen Erwerbstätige davon ab, ihre Gesundheit und Sicherheit zu schützen. Im Rahmen dieser Arbeit werden ebensolche Faktoren, die insbesondere bei flexibler Arbeit hemmend bzw. fördernd auf Sicherheit und Gesundheit schützendes Verhalten wirken, mit Hilfe einer methodischen Triangulation als übergreifendes Forschungsdesign identifiziert, analysiert und bewertet. Die Grundlage für die Identifizierung stellt eine stichwortbasierte, disziplinübergreifende Literaturrecherche dar. Darauf aufbauend ermöglicht eine moderierte Gruppendiskussion mit Expert*innen des Arbeitsschutzes es, weitere Faktoren zu identifizieren und zu analysieren. Abschließend werden die hemmenden und fördernden Faktoren in einer Online-Befragung von wissenschaftlich Beschäftigten an vier Hochschulen in Nordrhein-Westfahlen (n = 855) zu Belastungen und Prävention im Rahmen der Arbeitsform Home-Office vertiefend analysiert und bewertet. Wie gezeigt werden kann, schützen flexibel arbeitende Erwerbstätige ihre Gesundheit bei der Arbeit nicht prinzipiell, sondern nur unter gewissen gesellschaftlichen, organisatorischen und individuellen Rahmenbedingungen. Treffen diese zu, wie es u. a. bei wissenschaftlichen Mitarbeiter*innen an Hochschulen der Fall ist, so zeigen Erwerbstätige durchaus auch im privaten und ohne Angebote der Prävention als solche zu kennen, Verhaltensweisen, die zu ihrer Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit beitragen. Die Validität und Übertragbarkeit dieser Ergebnisse sowie der Fokus auf verhaltenspräventive Maßnahmen insgesamt werden kritisch diskutiert. Nur eine intensive Betrachtung der aktuell wirkenden Faktoren, von denen Erwerbstätige in ihren Entscheidungen und ihrem Verhalten beeinflusst und somit eingeschränkt werden unter Bezugnahme vergangener Entwicklungen ermöglicht es, Veränderungen in der Arbeitswelt, die hemmend oder fördernd auf Prävention wirken, zu identifizieren, deren Wirkung frühzeitig abzuschätzen und somit bestmögliche Bedingungen für sicheres, gesundheits- und somit menschengerechtes Arbeiten für alle Erwerbstätigen erschaffen zu können., The regulations and corresponding control mechanisms of occupational health and safety are intended to contribute to improving the occupational health and safety of employees and to making work humane. It can be assumed that additional, immanent mechanisms promote the comprehensive (subconscious) enforcement or implementation of these regulations. At the same time, however, factors in other places prevent workers from protecting their health and safety. In this thesis such factors, which have an inhibiting or promoting effect on safety and health protecting behaviour beyond legal occupational health and safety regulations, are systematically collected, analysed and evaluated through the approach of methodological triangulation. The basis is a keyword-based, cross-disciplinary literature research to identify factors. Additional factors are identified and analysed through a moderated group discussion with experts in occupational health and safety. Those are then further analysed and evaluated with help of an online survey of scientific employees at four universities in North Rhine-Westphalia (n = 855) on workplace hazards and prevention in context of the work form home. As can be shown, employees who work flexibly do not protect their health at work by default, but only under certain social, organizational and individual conditions. If these conditions are met, as is the case with scientific employees at universities for example, workers also show behavioural patterns in their private lives that contribute to safety and health at work, without even being aware of preventive measures as such. The validity and transferability of these results, as well as the focus on behavioural preventive measures in general, are critically discussed. Only an intensive consideration of the current factors that influence and thus limit the decisions and behaviour of employees, with reference to past developments, allows for the identification of changes in the working world that inhibit or promote prevention, the early assessment of their effects, and thus the creation of the best possible conditions for safe, healthy, and humane work for all employees.

In dieser Arbeit wird ein Bewertungssystem für brandschutztechnische Maßnahmenkonzepte anhand einer Nutzwertanalyse entwickelt und mit einer entsprechenden Kostenrechnung für diese Maßnahmen verbunden. Eine Literaturrecherche der Grundlagen des Baurechtes in Deutschland, ausgewählter brandschutztechnischer Maßnahmen, Brandschutzingenieurmethoden, des Begriffes des Nutzens und der Nutzwertanalyse wird in dieser Arbeit gegeben. Weiterhin werden die rechtlichen Bestimmungen für die Planung von brandschutztechnischen Maßnahmen herausgearbeitet, welche die Anforderungen an Wände, Brandmelde- und Sprinkleranlagen definieren. Auf Basis einer Literaturrecherche wird ein Verfahren zur Kostenanalyse brandschutztechnischer Maßnahmen vorgestellt. Zur Bewertung von Brandschutzmaßnahmen werden auf bestehende Verfahren zur Berechnung der Herstellungs- und Nutzungskosten zurückgegriffen, welche jedoch für diese Kostenanalyse angepasst werden müssen. Um den Nutzen von brandschutztechnischen Maßnahmen zu ermitteln, wird ein neu entwickeltes Verfahren vorgestellt, welches auf der Nutzwertanalyse basiert. Die Nutzwertanalyse baut auf dem Hauptziel der Einhaltung der brandschutzbezogenen Schutzziele nach § 14 der Musterbauordnung auf. Die brandschutzbezogenen Schutzziele werden in weitere Hierarchieebenen ausdifferenziert und gewichtet. Es wird aufgezeigt, wie mit Hilfe von Brandsimulationen der Nutzen von brandschutztechnischen Maßnahmen schutzzielorientiert abgeschätzt werden kann. Das entwickelte Verfahren zur Bewertungen des Kosten-Nutzen-Verhältnisses wird exemplarisch auf zwei Szenarien angewendet, die je drei unterschiedliche Maßnahmenkonzepte beinhalten. Bei den Szenarien handelt es sich um einen Fahrzeugbrand in einer Tiefgarage und einen Bürobrand in einer Etage eines Verwaltungsgebäudes. Des Weiteren wird in dieser Arbeit eine Diskussion des entwickelten Verfahrens und der Ergebnisse gegeben. Die Arbeit endet mit einem Ausblick auf weitere Aspekte, die in Bezug auf das Kosten-Nutzen-Verhältnisses brandschutztechnischer Maßnahmen zu betrachten sind., In this thesis, an evaluation system for mitigation measures from fire risk assessments is developed on the basis of a utility value analysis and combined with a corresponding cost calculation for these measures. Based on a literature research, this thesis presents the basics of building law in Germany, selected fire protection engineering measures, fire protection engineering methods, the concept of benefit and benefit analysis. Furthermore, the legal regulations for the planning of fire protection measures are elaborated, which define the requirements for walls, fire alarm and sprinkler systems. In this background, a procedure for the cost analysis of fire protection measures is presented. For the cost analysis existing assessment methods are used which needed to be adjusted. In order to determine the benefit of fire protection measures, a newly developed benefit analysis is presented. Its main goal is to achieve compliance with the fire protection goals according to § 14 of the german federal construction code/regulations (Musterbauordnung). The fire protection goals are differentiated and weighted in hierarchical levels. It is shown how fire simulations can be used to estimate the benefits of fire protection measures with a focus on the protection goals. The procedure developed for evaluating the cost-benefit ratio is applied to two scenarios as an example, each of which is further divided into three different mitigation measure implementations. The scenarios are a vehicle fire in an underground car park and an office fire on a floor of an administrative building. Furthermore, a discussion of the developed procedure and the results is provided. At the end of this work, an outlook on further aspects is given, which are to be considered in the field of the cost-benefit ratio of fire protection measures.

In the context of extended working lives, strategies that have the potential to increase the employment participation of older workers gain in importance. One strategy proposed is an employer change at higher working age, which may improve the fit between older workers and their work regarding working conditions, motivation, work ability and health - and therefore to extend the personal working life. By changing on their own initiative, older workers have the opportunity to leave unsuitable and psychologically or physically demanding jobs. However, voluntary employer changes are not an opportunity for every older worker as diverse obstacles such as employer provided pension systems, assured income, job security, or poor health prevent such changes. The group of older workers characterized by the personal inability to change or the lack of alternatives, although they would prefer to change, constitutes more of a risk group to employment participation. Therefore, the aim of the present thesis is to shed light on actual and desired employer changes among older workers, their proportion, antecedents and consequences on work, health and work ability. The model on motivational states of staying and leaving by Hom, Mitchell, Lee, and Griffeth (2012) form a theoretical basis for this thesis as four groups of workers were distinguished: The enthusiastic leavers who want to and can leave, the reluctant leavers who have to leave because they are forced to, the reluctant stayers who do not change although they would prefer to and the enthusiastic stayers, who want to stay and feel no external pressure to leave. This thesis consists of three studies published in international peer-reviewed journals. All studies are based on data from the German lidA Cohort Study, which is a representative cohort study of socially insured older employees in Germany born in either 1959 or 1965. The analyses included data from the first three waves of the study, 2011 (n=6585), 2014 (n=4244) and 2018 (n=3586). Study I gives an overview on the topic of occupational change at higher working age including frequencies, reasons for actual and desired changes and characterizations of the four change groups. Changes of employer are differentiated from two other forms of occupational change: the change of work tasks and the change of profession. The analyses are based on data from the second and third wave of the lidA-study. The results showed that the most common occupational changes were changes of work tasks (45.1%), followed by changes of employer (13.4%) and profession (10.5%). Multinomial logistic regression analyses revealed that enthusiastic leavers, reluctant leavers and reluctant stayers differ from the enthusiastic stayers in terms of socio-demographic factors, health measures, and job factors. Study II focuses on employer changes and the short-term consequences of voluntary, involuntary and desired changes for health, work ability and several psychosocial working conditions. The analyses are also based on data from the second and third wave of the lidA-study. Repeated Measures ANOVAs revealed that the groups differ significantly in terms of health, work ability, and psychosocial work factors. While enthusiastic leavers reported significant improvements in mental health, work ability, leadership quality, work-family conflict, possibilities for development and quantitative demands, reluctant stayers reported deteriorations while staying with their employer. Reluctant leavers reported, on the one hand, improvements in work ability, leadership quality and support from colleagues, and on the other hand, deteriorations in influence at work. In study III, the long-term consequences of voluntary employer changes on the older workers´ work ability were investigated. With data from the first three waves of the lidA-study, changers and stayers were tracked and compared over seven years. Fixed effects regression analyses, including lag and lead variables, showed that the work ability of participants, who changed between 2011 and 2014, initially improved following the change and then considerably deteriorated while staying with the new employer. This phenomenon is called a honeymoon-hangover effect (Boswell, Boudreau, & Tichy, 2005). Overall, the three studies showed that employer changes at higher working age help to maintain health and work ability and can significantly improve adverse psychosocial working conditions. Although a honeymoon-hangover effect for work ability was investigated and found, long-term consequences for a higher employment participation are to be expected. Older workers who do not want to stay with the employer are a risk group for adverse working conditions, poor health, low work ability, and early exit from work. Consequences on an organizational and national level can be derived from the results. More research is needed on the long-term consequences of voluntary and involuntary staying and leaving at higher working age on employment participation and on the obstacles which keep older workers at undesired workplaces., Im Kontext verlängerter Erwerbsbiographien gewinnen Strategien, die dabei unterstützen können ältere Arbeitnehmer im Erwerbsleben zu halten, an Relevanz. Eine Strategie kann ein Arbeitgeberwechsel im höheren Erwerbsalter sein. Dieser ermöglicht es eine bessere Passung zwischen den Arbeitsanforderungen und den Arbeitnehmern zu schaffen sowie körperlich oder psychisch belastende Arbeitsplätze zu verlassen. Arbeitgeberwechsel können sich dadurch positiv auf die Arbeitsbedingungen, Arbeitsmotivation, Arbeitsfähigkeit und Gesundheit auswirken und möglicherweise das persönliche Erwerbsleben verlängern. Für manche älteren Arbeitnehmer sprechen jedoch diverse Hinderungsgründe gegen einen Wechsel, obwohl sie sich einen Wechsel wünschen würden. Wer dadurch unfreiwillig bei seinem Arbeitgeber bleibt, verlässt möglicherweise eher früher als später das Erwerbsleben. Ziel dieser Dissertation ist, die Häufigkeiten, Gründe und Determinanten sowie die Auswirkungen von tatsächlichen und gewünschten Arbeitgeberwechseln auf Arbeit, Gesundheit und Arbeitsfähigkeit von älteren Arbeitnehmern quantitativ zu untersuchen und zu diskutieren. Das Model der motivational states of staying and leaving von Hom et al. (2012) bildet dabei eine theoretische Basis. Dieses unterscheidet vier Gruppen von Arbeitnehmern in Bezug auf Arbeitgeberwechsel: Die enthusiastic leavers (freiwillig wechseln), die gerne wechseln würden und dies auch können, die reluctant leavers (unfreiwillig wechseln), die wechseln müssen, weil sie ihren Arbeitsplatz verloren haben, die reluctant stayers (unfreiwillig bleiben), die nicht wechseln, obwohl sie es gerne würden und die enthusiastic stayers (freiwillig bleiben), die gerne bei ihren Arbeitgeber bleiben möchten und dies auch können. Diese Dissertation ist eine kumulative Dissertation und setzt sich aus drei Artikeln zusammen, die in international anerkannten Fachzeitschriften mit wissenschaftlicher Qualitätskontrolle erschienen sind. Datengrundlage für die Artikel ist die lidA-Studie, eine Kohortenstudie, die für die deutsche ältere Erwerbsbevölkerung der Geburtsjahrgänge 1959 und 1965 repräsentativ ist. In den Analysen werden die Daten der ersten drei Befragungswellen der lidA-Studie genutzt, die 2011 (n=6585), 2014 (n=4244) und 2018 (n=3586) durchgeführt wurden. Artikel I gibt einen Überblick über berufliche Wechsel im höheren Erwerbsalter, wobei zwischen Berufs-, Arbeitgeber- und Tätigkeitswechsel unterschieden wurde. Häufigkeiten und Gründe für tatsächliche und gewünschte Wechsel werden dargestellt und die Wechselgruppen wurden charakterisiert. Für die Analysen wurden die Daten der zweiten und dritten Welle der lidA-Studie verwendet. Die Ergebnisse zeigen, dass Tätigkeitswechsel am häufigsten bei älteren Arbeitnehmern vorkommen (45.1%), gefolgt von Arbeitgeber- (13.4%) und Berufswechseln (10.5%). Multinominale logistische Regressionsanalysen haben ergeben, dass sich die Gruppen enthusiastic leavers, reluctant eavers und reluctant stayers von der Gruppe der enthusiastic stayers im Hinblick auf soziodemografische Faktoren, Gesundheit und Arbeitsfaktoren unterscheiden. Artikel II fokussiert die unmittelbaren Auswirkungen von freiwilligen, unfreiwilligen und gewünschten Arbeitgeberwechseln auf psychosoziale Arbeitsbedingungen, Gesundheit und Arbeitsfähigkeit. Die Analysen basieren ebenfalls auf den Daten der zweiten und dritten Welle der lidA-Studie. Repeated Measures ANOVAs zeigten, dass sich die Gruppen deutlich in Hinblick auf psychosoziale Arbeitsbedingungen, Gesundheit und Arbeitsfähigkeit unterscheiden. Wer freiwillig wechselte, berichtete von deutlichen Verbesserungen der psychischen Gesundheit, Arbeitsfähigkeit, Führungsqualität, Entwicklungsmöglichkeiten, quantitativen Anforderungen und des Arbeit-Privatleben Konflikts. Wer dagegen unfreiwillig blieb, berichtete von Verschlechterungen über die Zeit. Die unfreiwilligen Wechsler berichteten sowohl von Verbesserungen, zum Beispiel bei der Arbeitsfähigkeit, Führungsqualität oder Unterstützung von Kollegen, als auch von Verschlechterungen in Bezug auf den Einfluss bei der Arbeit. In Artikel III wurden die Langzeitauswirkungen von freiwilligen Arbeitgeberwechseln auf die Arbeitsfähigkeit in den Blick genommen. Die Daten der erste drei Wellen der lidA-Studie erlaubten es die Arbeitnehmer über sieben Jahre hinweg zu untersuchen. Fixed effects Regressionen mit Einschluss von lag und lead Variablen wurden durchgeführt. Die Analysen zeigen, dass Arbeitnehmer, die zwischen 2011 und 2014 zunächst ihren Arbeitgeber wechselten und dann bei ihrem neuen Arbeitgeber blieben, zunächst von einer deutlichen Verbesserung der Arbeitsfähigkeit berichteten, welche aber mit der Zeit wieder stark sank. Dieses Phänomen wird auch honeymoon-hangover effect genannt (Boswell et al., 2005). Insgesamt zeigten die Analysen der drei Artikel, dass Arbeitgeberwechsel tatsächlich das Potenzial haben die Gesundheit und Arbeitsfähigkeit älterer Arbeitnehmer zu erhalten und schlechte psychosoziale Arbeitsbedingungen zu verbessern. Obwohl für die Arbeitsfähigkeit ein sogenannter honeymoon-hangover effect identifiziert wurde, kann davon ausgegangen werden, dass Arbeitgeberwechsel zu einer höheren Erwerbsbeteiligung älterer Arbeitnehmer beitragen können. Arbeitnehmer, die jedoch unfreiwillig bei ihrem Arbeitgeber bleiben, stellen eher eine Risikogruppe für schlechte Arbeitsbedingungen, schlechte Gesundheit, niedrige Arbeitsfähigkeit und einen vorzeitigen Ausstieg aus dem Erwerbsleben dar. Hier zeigen die Ergebnisse Handlungsbedarf auf betrieblicher und nationaler Ebene auf. Weitere Forschung zu den Langzeitauswirkungen von freiwilligem und unfreiwilligem Wechseln und Bleiben auf die Erwerbsbeteiligung von älteren Arbeitnehmern ist nötig. Ebenfalls sollte die zukünftige Forschung die Hinderungsgründe für Arbeitgeberwechsel in den Fokus nehmen.

Medical gases or gas mixtures have been used in human and veterinary medicine for over 150 years. For the safety of the patient, these products have been largely classified as a pharmaceutical or active performing ingredient (API) over the past decades. This should also serve to identify and reduce potential drug risks. The legal aspects of medicinal products are regulated in Germany in the "Act on the Traffic in Medicinal Products (abbreviated to AMG)". A manufacturer of medical gases therefore requires a license from the competent pharmaceutical surveillance authority to manufacture and market the gases and gas mixtures as well as an approval / declaration in Germany as a finished drug, or a declaration / declaration of a standard approval for medical gases. To administer safely a medical gas or gas mixture to a patient, other devices such as dosing devices, ventilation units, monitors or pressure reducers are required, since these gases are usually filled in pressurized gas cylinders (usually 200 bar filling pressure). Such gas cylinders are defined as portable pressure devices with a capacity of up to 150 liters, which have to compline to certain conformity assessment procedures and test requirements of Directive 1999/36 / EC. As medical devices, devices for application require a declaration of conformity and testing by a "Notified Body", usually confirmed by the CE mark. The requirements for these products also depend on the risk classes according to the Medical Device Directive (MDD, Directive 93 / 42EWG). The “Medical Devices Act (MPG)” also applies in Germany. The Medical Device Directive (MDD) will be replaced by the Medical Device Regulation (MDR) end of May 2021. The approval of medicinal products in the Federal Republic of Germany is within the responsibility of the Federal Institute for Drugs and Medical Devices (BfArM) in Bonn, which is also responsible for all questions regarding drug safety. Manufacturers of medicines or active substances are additionally checked or inspected in regular intervals by regional supervisory authorities about compliance with applicable regulations on pharmaceutical law. In the case of medical devices, compliance with the provisions of medical device law when placing on the market is initially the responsibility of the "notified body", but the task can also be carried out by the higher federal authority (BfArM). The so-called Medical Device Operator Ordinance (MPBetreibV) regulates the correct installation, operation and use of medical devices in Germany. Nonetheless, many other legal issues are in addition regulated in other laws or ordinances, for example in the law on the trade in medicinal products (Medicinal Products Act / AMG), Medical Devices Act (MPG), Civil Code (BGB) or the Medicinal Products and Active Substances Manufacturing Ordinance (AMWHV), to cover topics like liability. The complex issues between the obligations of the manufacturer and the operator, as well as pharmaceutical law, dangerous goods law and medical device law are to be summarized for the first time in this dissertation. It was important to identify the level of knowledge on this complex topic with responsible persons involved in a hospital in terms of safety and regulatory issues. On the other hand, it was investigated, if responsible persons are aware of the consequences (liability) in the event of damage. This was determined and analyzed using various interviews and audits using questionnaires. With the application units or the necessary pressure reducers for the compressed gas cylinders, there is awareness that these objects are registered as medical devices, but there was very often a lack of knowledge in dealing with the care of the prescribed upcoming technical safety controls (short: "STK") or service / maintenance requirements of the manufacturer. The use and attention given to the handling of instructions for use, specialist information, safety data sheets, maintenance regulations and awareness of possible consequences is crucial in terms of user and patient safety. To implement urgently needed improvements in the safety area in clinical application, intensive, recurring training courses with success controls are certainly a way to raise awareness of potential risks and to significantly improve safety for users and patients.

Nach der intradisziplinären Betrachtung des Standes der Technik in den Themengebieten Arbeits-, Brand- und Umweltschutz erfolgt eine analytische Einordnung des unbestimmten Rechtsbegriffs anhand der Drei-Stufen-Theorie. Es wird dargestellt und erläutert, dass die seit mehr als 40 Jahren inhaltlich gleichgebliebene Definition zum Stand der Technik derzeit nicht der Meinung der Fachspezialisten entspricht und auch nicht konform mit der IE-Richtlinie ist. Diese, von der eigentlichen Definition zum Stand der Technik abweichende Meinung der Fachspezialisten spiegelt sich in der TRGS 460 aus dem Jahr 2018 wieder. Der Stand der Technik als nationale Anforderung kann durch die Negierung des Adverbs insbesondere wieder einen europäisch konformen Charakter erhalten. Im Rahmen der medienübergreifenden Betrachtung anhand des Forschungsobjektes wird aufbauend auf dem nationalen Stand der Technik bzw. den europäischen besten verfügbaren Techniken die Berücksichtigung der interdisziplinären Auswirkungen erörtert. Bei ggf. resultierenden negativen interdisziplinären Folgen sind Kompensationsmaßnahmen vorzusehen, „Der Arbeitsgeber ist verpflichtet, die erforderlichen Maßnahmen des Arbeitsschutzes unter Berücksichtigung der Umstände zu treffen, die Sicherheit und Gesundheit der Beschäftigten bei der Arbeit zu beeinflussen. […] Dabei hat er eine Verbesserung von Sicherheit und Gesundheitsschutz der Beschäftigten anzustreben.“ [ArbSchG] Bei der Übertragung des Erkenntnisgewinns in die theoretische Betrachtung wird der Stand der Technik als Maß für Maßnahmen im Arbeits-, Brand- und Umweltschutz als Benchmark in die Technikbewertung nach der VDI Richtlinie 3780 integriert. Zudem ist ein Ansatz für eine ganzheitliche Sicherheitsbetrachtung mit einem variablen Baukastensystem auf Basis der TRGS 300 entwickelt worden., After the intradisciplinary consideration of the state of the art in the fields of occupational safety, fire protection and environmental protection, an analytical classification of the indeterminate legal concept is made on the basis of the three-stage theory. It is presented and explained that the definition of the state of the art, which has remained the same for more than 40 years in terms of content, currently does not correspond to the opinion of the technical specialists and is also not in conformity with the IE-Directive. This opinion of the technical specialists, which differs from the actual definition of the state of the art, is reflected in TRGS 460 from 2018. The state of the art as a national requirement can, in particular, regain a European-compliant character by negating the adverb. Within the framework of the cross-media consideration based on the research object, the consideration of the interdisciplinary effects is discussed, building on the national state of the art or the European best available techniques. In the event of any negative interdisciplinary consequences that may result, compensatory measures must be provided for, “The employer is obliged to take the necessary measures of occupational health and safety, taking into account the circumstances influencing the safety and health of the employees at work. [...] In doing so, he shall strive for an improvement of the safety and health protection of the employees.” [ArbSchG] When transferring the knowledge gained into theoretical consideration, the state of the art as a measure for action in occupational safety, fire and environmental protection is integrated as a benchmark in the technology assessment according to VDI Guideline 3780. In addition, an approach for a holistic safety assessment with a variable modular system based on TRGS 300 has been developed.

Mit vielversprechenden Innovationen bieten sich Chancen, durch ein verbessertes Katastrophenmanagement gesellschaftliche Resilienz zu stärken. Ob und inwiefern diese Chancen genutzt werden hängt ganz wesentlich von Gesetzen, Richtlinien und organisatorischen Faktoren ab. Mit einem Fokus auf Katastrophenmanagement in der EU hat die Dissertation deshalb Antworten auf die Frage “Welche Gesetze, Richtlinien und organisatorischen Faktoren erschweren oder unterstützen eine erfolgreiche Implementierung von Innovationen im Katastrophenmanagement, um die Resilienz in der EU zu stärken; und wie?“ gesucht. Das Thema ist in einer Schnittmenge von Forschungsfeldern angesiedelt, darunter Innovationsmanagement, Resilienz, Katastrophenmanagement, Sicherheitspolitik und Technikfolgenabschätzung. Zunächst wurde eine umfangreiche literaturbasierte Analyse durchgeführt, um Einflussfaktoren auf Innovationsimplementierungen sowohl im privaten als auch im öffentlichen Sektor zu analysieren, die bereits in früheren Studien identifiziert worden sind. Diese Ergebnisse wurden dann auf den Bereich des Katastrophenmanagements übertragen, unter Berücksichtigung seiner spezifischen Eigenschaften. Dadurch ergab sich ein erstes Set an Innovationsdeterminanten. Anschließend wurden ausführliche Experteninterviews durchgeführt, bzgl. ausgewählter Innovationen, die kürzlich im Katastrophenmanagement implementiert worden sind. Die Innovationsbeispiele stammen aus Deutschland, den Niederlanden und Österreich (wobei kein Anspruch auf Repräsentativität besteht, aber Rückschlüsse auf Zusammenhänge mit dem EU-Katastrophenmanagementsystem und seinen Marktbedingungen möglich sind) und umfassen verschiedene Innovationstypen wie Produktinnovation vs. Organisationsinnovation, oder inkrementelle Innovation vs. radikale Innovation. Die Experten, Anwender sowie Anbieter der Innovationsbeispiele, waren alle intensiv an den Innovationsimplementierungsprozessen beteiligt, und verfügen daher über einschlägige Erfahrungen im Hinblick auf Faktoren, die einen bedeutenden Einfluss auf die Implementierung hatten. Die Konsolidierung und Auswertung der literaturbasierten Analyse und der Interviewergebnisse ergab schließlich ein neues, angepasstes Set an Innovationsdeterminanten. Im Bereich Gesetze und Richtlinien wurden Determinanten identifiziert, die sich den thematischen Gruppen „Gemeinsame Datennutzung“, „Kooperation & Wissensaustausch“, „Schutz von Mitarbeitern & der Organisation“ sowie „Externe Anreize“ zuordnen lassen. Organisatorische Determinanten wurden kategorisiert nach „Mitarbeiter und Arbeitsprozesse“, „Intra- und interorganisatorische Zusammenarbeit“, „Innovationskultur“ und „Kompatibilität innovationsspezifischer Eigenschaften“. Die Experteninterviews zeigen, dass insbesondere Individuelles Engagement, Verfügbare finanzielle Ressourcen und Zeit, die für die Implementierung einer Innovation zur Verfügung steht, wesentlich den Erfolg einer Innovationsimplementierung bestimmen. Durch die Analyse von Innovationsdeterminanten im Katastrophenmanagement können die Ergebnisse der Arbeit aktuelle internationale Ansätze unterstützen, um innovative Technologien für die Katastrophenbewältigung verfügbar zu machen, die Kluft zwischen Forschung und Markt zu verringern, Fähigkeiten im Katastrophenmanagement zu stärken und Resilienz zu erhöhen., Promising innovations offer the possibility to enhance the resilience of a society by improving disaster management processes. However, if and to what extent these opportunities are taken depends significantly on pertinent laws, policies, and organizational factors. Focusing on disaster management in the EU, this thesis thus sought answers to the question: “Which laws, policies, and organizational determinants hinder or support a successful implementation of innovations in disaster management to increase resilience in the EU, and how?” The topic is located at an intersection of research fields including innovation management, resilience, disaster management, security policy, and technology assessment. First, a comprehensive literature-based analysis was conducted to analyze factors that influence the implementation of innovations, both in the private and the public sector, which had been identified in previous studies. Transferring these results to the disaster management domain by considering its specific characteristics led to a first set of innovation determinants. Then, in-depth expert interviews were conducted related to specific cases, i.e., innovations, that have recently been implemented in disaster management. These example innovations stem from Germany, the Netherlands, and Austria (not claiming to be representative for these countries, but allowing conclusions to be drawn related to the EU disaster management system including its market conditions), and cover different types of innovation, such as product innovation vs. organizational innovation, or incremental innovation vs. radical innovation. The experts, i.e., users as well as suppliers of the example innovations, were all intensely involved in the implementation processes and thus have pertinent insights into factors that significantly influenced the implementation of the respective innovations. Finally, consolidating and evaluating the results of the literature-based analysis and the expert interviews led to a new, adapted set of determinants. Identified determinants in the field of laws and policies belong to the thematic groups of “Information sharing”, “Cooperation & knowledge sharing”, “Protection of employees & of the organization”, and “External incentives”. Organizational determinants can be categorized by “Staff and work process”, “Intra- and interorganizational cooperation”, “Innovation culture”, and “Compatibility of innovation-specific characteristics”. The expert interviews reveal that especially the Commitment of individuals, Available financial resources, and Time given to implement an innovation extensively determine the success of an innovation implementation. By unravelling innovation determinants in disaster management, the results of the study offer opportunities to support current international approaches to make innovative technology available for disaster response, to reduce the gap between research and market, to enhance disaster management capabilities, and to increase resilience.

Aktuelle Rückrufaktionen wie bspw. in der Automobilindustrie zeigen, dass derzeit eine einheitliche Fehlerbeschreibung sowie eine ganzheitliche Betrachtung von potentiellen Fehlern in der Nutzungsphase bei der Entwicklung von Produkten fehlen. Zudem führen solche Fehler, die erst – im schlimmsten Fall – in der Nutzungsphase identifiziert werden, zu sehr hohen Fehlerkosten und Imageschäden für das Unternehmen. Diese wissenschaftliche Lücke der fehlenden, ganzheitlichen Betrachtung von potentiellen Fehlern in den frühen Phasen der Produktentwicklung kann zudem auch zur Gefährdung von Menschenleben bis hin zu Todesfällen führen. Um potentielle Fehler in der Nutzungsphase bereits in der Produktentwicklung ganzheitlich zu identifizieren und einheitlich zu beschreiben, ist eine umfassende Untersuchung erforderlich. Dabei werden die folgenden Forschungsschwerpunkte untersucht: Fehlerdefinitionen und deren Klassifizierungen (Forschungsfeld 1 und 3), Methoden der Fehleranalyse in der Produktentwicklung (Forschungsfeld 4) und Ansätze zur Modellierung technischer Produktsysteme (Forschungsfeld 2). Letzteres ist von großer Bedeutung, da durch die Modellierung nicht nur das technische Produkt, sondern auch seine Interaktion mit der Umwelt ganzheitlich analysiert werden kann. Dies bildet die Basis für die ganzheitliche und modellbasierte Fehleranalyse von potentiellen Fehlern in der Nutzungsphase. Zudem sind diese Forschungsfelder miteinander zu verzahnen und in Form einer neuen Methodik weiter zu entwickeln. In der vorliegenden Arbeit wird diese Methodik der modellbasierten und ganzheitlichen Fehleranalyse (MemogaFa) vorgestellt, die eine präventive Fehleridentifikation fördert. Die neue Methodik wurde an zwei Fallbeispielen der Industrie evaluiert. Es zeigte sich, dass Expertenwissen und -erfahrungen zur Bestimmung kritischer, potentieller Nutzungsprozesse systematisch und rückverfolgbar in die frühen Phasen der Produktentwicklung integriert werden konnten. Durch die Nutzung der MemogaFa wurde das Verständnis hinsichtlich mechatronischer, komplexer Produkte erhöht und potentielle Fehlernetzen mittels Szenarien und unter der Einbeziehung von relevanten Faktoren (Effekte, Ereignisse und Umwelt) analysiert. Das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Tool ermöglicht erstmalig, Fehler auf unterschiedlichen Ebenen (vom Groben zum Detail) und in Wechselwirkung mit relevanten Faktoren (Effekte, Umwelt, usw.) systematisch und ganzheitlich zu identifizieren sowie zu beschreiben. Hierdurch wird die Erfüllung vom Produkthaftungsgesetz anhand einer präventiven Identifizierung potentieller Fehler, die zu Personenschaden führen können, erhöht.

In cities, timely emergency response (ER) presupposes timely citywide accessibility enabled by the road transport system’s uninterrupted functioning. However, in this era of increasing frequency and intensity of extreme weather events and hydrometeorological hazards, delays or blockages challenge timely accessibility. Therefore, the thesis aims to contribute to saving lives by reducing losses in critical infrastructure (CI) functioning for adaptive emergency response (ER) provision towards the population’s and the emergency responders’ safety. For this purpose, the urban ER system is presented as a complex adaptive system of systems (SoS) that, under the stressor of floods, can adapt and transform so to retain its critical functionality considering safety and security aspects. For a deepened understanding of flood risks, their cascading impacts and interrelation with the resilience of a complex adaptive SoS, the thesis introduces an operational resilience framework that adopts an interdependent resiliencies concept and combines a top-down and a bottom-up spatial scaling approach. The SoS resilience concept, as applied to an urban ER system, introduces an operational framework for the urban emergency response resilience (ERR) that follows the 4R model (4Resilience characteristics: robustness, resourcefulness, redundancy, rapidity of response) in an interdependent form. The usefulness and intent of adopting the urban ERR concept from European stakeholders and researchers and emergency response and civil protection officials are analysed with semi-structured interviews. The CAS theory applied to the urban ER system enables its division to the agent, system and network level and identifies the hierarchy between its constituent systems. The road transport system is higher in the hierarchy due to its pivotal role in the urban ER system’s behaviour and, therefore, is the ‘zero-point’ for further flood risk assessments. The graph theory and the complex network theory assist with graphical representations and compartmentalisation of the urban ER system to its systems, networks, and components and digitisation using geographic information systems (GIS) for ERR assessments. The ERR to regular and extreme scenarios of riverine floods and flash floods is assessed with a multi-criteria risk-based time-dependent accessibility indicator (RITAI) for Cologne’s fire brigade system in Germany. The RITAI utilises applied geoinformatics with geographic information systems (GIS) to identify first-, second and third-order flood risks in various scales and levels of this urban ER system, with a top-down and an eight-step GIS-based spatial upscaling approach. Safety and security aspects are considered with the RITAI’s benchmarking according to the fire trucks’ safe driving capacity through flooded waters, the flood depths and the road types. After defining analyses’ units on a road network level, a developed semi-automated GIS-Toolkit integrates flood depth and flood-impacted road type-dependent speeds in the road network database for each of the selected flood scenarios. The resulting flood-risk informative road networks are utilised for large-scale road network resilience capacities, assessed with changes in transport characteristics. Later and after the definition of city units, citywide connectivity and accessibility assessments are conducted with network analyses. For a pattern identification of the fire brigade system’s ERR to floods, the RITAI is assessed and visualised in each city unit, after classification according to Cologne's fire brigades' official ER time thresholds - eight minutes. Geovisualisation and fuzzification techniques are utilised for simplification and aggregation of the information. Flood-impact statistical curves are also generated for aggregation of information and preparedness of response to escalating or compound flood events. The data utilised were retrieved from open sources and fire brigade and flood management local officials in raster, vector, Excel files and official reports and were visualised in maps. The data undertook cleaning and transformation for interoperability purposes and further handling. The RITAI’s general application and handling of data can be time-consuming, with the processing costs depending highly on the selected units of analyses and the computer’s memory capacity. The results, i.e., large-scale road network exposure, redundancy and resourcefulness, citywide accessibility route plans and spatial hexagonal urban ER system connectivity and ERR matrixes, are visualised in maps. They indicate that the citywide ER efficiency in cities depends highly on large-scale geolocated flood extent and flood depth information and the road type and the rescue vehicles’ capacity for safe drivability through flooded waters. It is identified that the regular and extreme flash floods scenarios follow a similar geographical locality of occurrence. However, the extreme flash flood scenario causes a higher ERR decrease, which indicates its dependence on the road type exposed to floods and the geolocation of flood intensities. Moreover, in cities, the local enhancement of the road network’s resilience (absorption, adaptation and transformation) capacities, considering the emergency responders’ safety, enhances the fire brigade system’s ERR to floods. The local extension of CI functioning is achieved by enhancing resourcefulness (transformation capacity) with an extension of the road transport system’s endogenous redundancy (adaptation capacity). This extension further extends its exogenous redundancy of alternative accessibility route paths, enhancing the fire brigade system’s response capacity. Additionally, statistical analyses of the road transport system’s resilience capacities in case of escalating floods revealed that its resilience capacity for ER provision is highly decreased. Finally, ERR assessments indicate that the ER provision will potentially be highly incapacitated in case of an extreme riverine flood scenario and highly delayed with an extreme flash flood scenario. It is also identified that east Cologne needs further attention in the preparedness phase for timely ER under flooded conditions. Nevertheless, the results depend on the correctness of data used, their resolution and unit of analyses, which can cause biases in the calculation processes. Biases in interpreting the results are reduced by simplifying the system’s connectivity and ERR information in hexagonal spatial matrixes. With the concept of ERR and its operationalisation approach, current silo-thinking disaster risk management (DRM) approaches are enriched with CAS, resilience, security and spatial thinking, enabling holistic and collaborative risk mitigation strategies. For this purpose, an identified lacking connection between the application fields of emergency rescue systems, civil protection and critical infrastructure protection (CIP) is now established with the suggested urban ER system. Additionally, the enhancement of the ERR and the communities’ resilience through timely ER provision is achieved with enhanced geospatial preparedness for adaptive management. Applied geoinformatics and GIS provide the means for identifying, assessing, visualising and timely exchanging a range of systemic and cascading first-, second-and third-order flood impacts for adaptive management. Adaptation is attained with approaches that consider safety and security aspects and enable accurate assessments of, for example, operational costs associated with the transfer of heavy rescue equipment, emergency humanitarian logistics, community and CI resilience. The concept’s flexible and interdisciplinary character is valuable for further applications to various SoS and scenario- and place-based multi-criteria risk analyses and interdependency analyses valuable for training purposes in different countries, urban districts, and counties where floods are not typical. The thesis also discusses in detail further methodological improvements, enrichments and potential use cases., In Städten setzt eine rechtzeitige Notfallreaktion eine rechtzeitige stadtweite Erreichbarkeit voraus, die durch ein ununterbrochenes Funktionieren des Straßentransportsystems ermöglicht wird. In dieser Ära, in der extreme Wetterereignisse (EWE) und hydrometeorologische Gefahren immer häufiger und intensiver auftreten, wird die rechtzeitige Zugänglichkeit jedoch durch Verzögerungen oder Blockaden in Frage gestellt. So gefährden beispielsweise Verzögerungen oder Blockaden, die beim Fahren unter suboptimalen Überschwemmungsbedingungen auftreten können, die Sicherheit der Einsatzkräfte und damit der Bevölkerung. Daher zielt die Arbeit darauf ab, einen Beitrag zu den übergeordneten Zielen der Rettung von Menschenleben zu leisten, indem Verluste in der Funktionsfähigkeit kritischer Infrastrukturen (KRITIS) reduziert werden, um eine adaptive Notfallreaktion zur Sicherheit der Bevölkerung und der Einsatzkräfte zu ermöglichen. Zu diesem Zweck wird das städtische Notfallsystem als ein komplexes adaptives System von Systemen (SoS) vorgestellt, das sich unter dem Stressor von Überschwemmungen so anpassen und transformieren kann, dass seine kritische Funktionalität unter Berücksichtigung von Sicherheitsaspekten erhalten bleibt. Für ein vertieftes Verständnis der Hochwasserrisiken, ihrer kaskadierenden Auswirkungen und der Wechselbeziehung mit der Resilienz eines komplexen adaptiven SoS wird in der Arbeit ein operationelles Resilienz-Framework vorgestellt, das ein Konzept Interdependente Resilienzen anwendet und einen Top-Down- und einen Bottom-Up-Ansatz zur räumlichen Skalierung kombiniert. Die Ansätze ermöglichen Rückkopplungsschleifen von großen zu kleinen Skalen in Bezug auf die Resilienz-Kapazitäten seiner konstituierenden Systeme, die nach einem gefährlichen Ereignis offengelegt werden und die Resilienz Kapazität des komplexen adaptiven SoS unter Berücksichtigung seiner Umgebung definieren. Das SoS-Resilienzkonzept, wie es auf das städtische Notfallsystem angewendet wird, führt die Resilienz der städtischen Notfallreaktion ein. Das Notfallreaktionsresilienz-Rahmenwerk folgt dem 4R-Modell (4Resilienz-Eigenschaften: Robustheit, Einfallsreichtum, Redundanz, Schnelligkeit der Reaktion) in einer voneinander abhängigen Form. Der Nutzen und die Absicht der Übernahme des städtischen Notfallreaktions-Resilienz Konzept von europäischen Interessenvertretern, Notfallreaktionsbeamten und Wissenschaftlern werden mit halbstrukturierten Interviews mit Experten aus den Forschungsbereichen analysiert. Die auf das städtische Notfallreaktionssysystem angewandte KAS-Theorie ermöglicht dessen Aufteilung auf die Agenten-, System- und Netzwerkebene sowie die Identifizierung der Hierarchie zwischen den einzelnen Systemen. Das Straßenverkehrssystem ist aufgrund seiner zentralen Rolle im Verhalten des städtischen Notfallreaktionssystems in der Hierarchie höher angesiedelt und stellt daher den "Nullpunkt" für weitere Hochwasserrisikobewertungen dar. Darüber hinaus helfen die Graphentheorie und die Theorie komplexer Netzwerke bei der graphischen Darstellung und der Zerlegung ihrer Systeme und Netzwerke in ihre Komponenten, was ihre Digitalisierung mit geographischen Informationssystemen (GIS) und Netzwerkanalysen für die Bewertung der Resilienz der Notfallreaktion ermöglicht wird. Die Notfallreaktionsresilienz zu regulären und extremen Szenarien von Flusshochwasser und Sturzfluten wird mit einem multikriteriellen risikobasierten zeitabhängigen Erreichbarkeitsindikator (RITAI) für das Feuerwehrsystem von Köln (in) Deutschland, bewertet. Der RITAI nutzt angewandte Geoinformatik mit geografischen Informationssystemen (GIS) für die Identifizierung von Hochwasserrisiken erster, zweiter und dritter Ordnung in verschiedenen Maßstäben und Ebenen des städtischen Notfallreaktionssystems, mit einem Top-Down- und einem achtstufigen GIS-basierten räumlichen Upscaling-Ansatz. Sicherheitsaspekte werden beim Benchmarking der RITAI berücksichtigt, und zwar in Abhängigkeit von der sicheren Fahrkapazität der Löschfahrzeuge durch überschwemmte Gewässer, der Fluttiefe und dem Straßentyp. Nach der Definition der Analyseeinheit auf der Ebene des Straßennetzes integriert ein entwickeltes halbautomatisches GIS-Toolkit für jedes der ausgewählten Hochwasserszenarien die von der Überschwemmungstiefe und dem Straßentyp abhängigen Geschwindigkeiten in die Straßennetzdatenbank. Die sich daraus ergebenden informativen Straßennetze mit Hochwasserrisiko werden für großräumige Resilienzkapazitäten des Straßennetzes genutzt, die unter Berücksichtigung der Veränderungen seiner Transporteigenschaften bewertet werden. Nach der Definition von Stadteinheiten werden stadtweite Konnektivitäts- und Erreichbarkeitsbewertungen mit Netzanalysen durchgeführt. Zur Vereinfachung der Informationen werden Geovisualisierungs- und Fuzzifizierungstechniken eingesetzt. Zur Aggregierung der Informationen und zur Vorbereitung der Reaktion auf eskalierende oder zusammengesetzte Hochwasserereignisse werden auch statistische Hochwasserauswirkungskurven erstellt. Die verwendeten Daten wurden aus offenen Quellen, von Feuerwehr- und Hochwassermanagementbeamten vor Ort in Form von Raster-, Vektor- und Excel-Dateien sowie offiziellen Berichten abgerufen und in Karten visualisiert. Die Daten übernahmen die Bereinigung und Transformation für Interoperabilitätszwecke und die weitere Bearbeitung. Die allgemeine Anwendung der RITAI und die Handhabung der Daten kann zeitaufwendig sein, wobei die Verarbeitungskosten stark von den ausgewählten Analyseeinheiten und der Speicherkapazität des verwendeten Computers abhängen. Die Ergebnisse, d.h. die großräumige Belastung des Straßennetzes, die Redundanz, der Einfallsreichtum und die stadtweite Erreichbarkeit von Routenplänen sowie die räumliche sechseckige Anbindung an das städtische Notfallreaktion-System und Notfallreaktionsresilienz-Matrizen werden in Karten visualisiert. Sie zeigen, dass die stadtweite Notfallreaktions-Effizienz in Städten stark von der großräumigen geolokalisierten Hochwasserausdehnung, der Information über die Hochwassertiefe, dem Straßentyp und der Kapazität der Rettungsfahrzeuge für eine sichere Befahrbarkeit durch überschwemmte Gewässer abhängt. Ferner wird festgestellt, dass die regulären und extremen Sturzfluten einem ähnlichen geografischen Ort des Auftretens folgen. Ihre Auswirkungen auf die stadtweite Notfallversorgung sind jedoch unterschiedlich, wobei das extreme Sturzflut-Szenario einen höheren Rückgang der Notfallrisikokosten verursacht, was auf die Abhängigkeit vom Straßentyp, der Überschwemmungen ausgesetzt ist, und der Geolokalisierung der Überschwemmungsintensitäten hinweist. Darüber hinaus erhöht in Städten die lokale Verbesserung der Widerstandsfähigkeit des Straßennetzes (Absorptions-, Anpassungs- und Transformationskapazitäten) unter Berücksichtigung der Sicherheit der Notfallhelfer die volkswirtschaftliche Rentabilität des Feuerwehrsystems bei Überschwemmungen. Diese lokale Ausdehnung der Funktionsfähigkeit der KRITIS wird durch die Verbesserung der Einfallsreichtum (Transformationskapazität) nach der Ausdehnung der endogenen Redundanz des Straßentransportsystems (Anpassungskapazität) erreicht, was deren nahezu analoge Beziehung offenbart. Die Erweiterung der endogenen Redundanz des Straßennetzes führt zu einer Erweiterung der exogenen Redundanz alternativer Erreichbarkeitswege, die folglich die Reaktionsfähigkeit des Feuerwehrsystems verbessern. Darüber hinaus haben statistische Analysen der Belastbarkeitskapazitäten des Straßennetzes im Falle eskalierender Überschwemmungen gezeigt, dass die Belastbarkeit des Straßentransportsystems für die Notfallversorgung stark vermindert ist. Bewertungen der Notfallreaktionsresilienz deuten darauf hin, dass die Notfallversorgung im Falle eines extremen Flusshochwasser-Szenarios stark beeinträchtigt und bei einem extremen Sturzflut-Szenario stark verzögert sein wird. Schließlich wird auch festgestellt, dass Osten Köln in der Vorbereitungsphase für die rechtzeitige Bereitstellung von Notfallprodukten unter Hochwasserbedingungen weiterer Aufmerksamkeit bedarf. Nichtsdestotrotz hängen die Ergebnisse von der Richtigkeit der verwendeten Daten, ihrer Auflösung und der Einheit der Analysen ab, was zu Verzerrungen in den Berechnungsprozessen führen kann. Verzerrungen bei der Interpretation der Ergebnisse werden durch die Vereinfachung der Konnektivität und der Informationen über die Resilienz der Notfallreaktion hexagonalen räumlichen Matrizen reduziert. Mit dem Konzept von Notfallreaktionsresilienz und seinem Ansatz zur Operationalisierung werden aktuelle silodenkende Disaster Risk Management (DRM)-Ansätze mit KAS, Resilienz, Sicherheit und räumlichem Denken angereichert, was ganzheitliche und kooperative Risikominderungsstrategien ermöglicht. Zu diesem Zweck wird mit dem vorgeschlagenen städtischen Notfallreaktionssystem nun eine identifizierte fehlende Verbindung zwischen den Anwendungsbereichen der Notfallrettungssysteme, des Katastrophenschutzes und dem Schutz Kritischer Infrastrukturen (SKI) hergestellt. Die Verbesserung der Notfallreaktionsresilienz und der Widerstandsfähigkeit von Gemeinden durch rechtzeitige Bereitstellung von Notfallreaktion wird mit einer verbesserten georäumlichen Vorbereitung für ein adaptives Management erreicht. Angewandte Geoinformatik und GIS bieten die Mittel für die Identifizierung, Bewertung, Visualisierung und den zeitnahen Austausch einer Reihe von systemischen und kaskadierenden Hochwasserauswirkungen erster, zweiter und dritter Ordnung im Hinblick auf ein vertieftes Verständnis der Hochwasserrisiken und ein adaptives Management. Die Anpassung wird mit Ansätzen erreicht, die Sicherheitsaspekte berücksichtigen und die eine genaue Bewertung z.B. der mit der Verlegung von schwerem Rettungsgerät verbundenen Betriebskosten, der humanitären Nothilfelogistik, der Belastbarkeit von Gemeinden und KRITIS ermöglichen. Der flexible und interdisziplinäre Charakter der vorgeschlagenen Konzepte kann für weitere Anwendungen auf verschiedene SoS unter Verwendung unterschiedlicher Gefahrenszenarien wertvoll sein. Sie können für szenarien- und ortsbezogene multikriterielle Risikoanalysen und Interdependenzanalysen in verschiedenen Stadtbezirken, Landkreisen und Ländern, in denen Überschwemmungen ebenfalls nicht so häufig vorkommen, zu Schulungszwecken weiter genutzt werden. In der Arbeit werden auch weitere methodische Verbesserungen, Anreicherungen und mögliche Anwendungsfälle ausführlich diskutiert.

„Heiße Partikel“ werden in den 13 Zündquellenarten der [DIN EN 1127-1] unter dem Punkt „Flammen und heiße Gase (einschließlich heißer Partikel)“ zwar genannt und es werden als Beispiel Schweißperlen angeführt, aber eine genauere Definition dieser Partikeln erfolgt nicht. Dabei müssen diese heißen Partikeln im Zuge einer Gefährdungsbeurteilung gemäß § 5 Arbeitsschutzgesetz [ArbSchG] in Verbindung mit der Technischen Regel für Gefahrstoffe [TRGS 720] als mögliche Zündquelle eines Staubbrandes oder einer Staubexplosion in einer staubverarbeitenden Anlage grundsätzlich berücksichtigt werden. Zu dieser Zündquelle liefert die vorliegende Dissertation grundlegende Informationen, insbesondere in Bezug auf inerte heiße Partikeln. Basierend auf einer Literaturrecherche erfolgt die Definition des inerten heißen Partikels als neuartige Zündquelle. Bei dieser Zündquelle handelt es sich um erwärmte metallische oder mineralische Partikeln, die selbst nicht brennen. Für die sicherheitstechnische Zündquellenbewertung der inerten heißen Partikeln wird ein Versuchsaufbau vorgestellt, mit dessen Hilfe die Zündwirksamkeit bewertet werden kann. Hierfür wird als neue Kenngröße die Zündgrenztemperatur beschrieben und angewendet. Des Weiteren erfolgt die sicherheitstechnische Bewertung mit einer Hot-Spot-Theorie. In diesem Zuge wird analysiert, inwiefern die Zündgrenztemperaturen mit dieser analytischen Gleichung abgeschätzt werden können. Dies erfolgt durch den Vergleich der Zündgrenztemperaturen mit den errechneten Temperaturverläufen der Hot-Spot-Theorie. Da in beiden Methoden eine Korrelation zwischen Partikelgröße und Partikeltemperatur ermittelt wird, die eine Entzündung der Staubschicht initiiert, ist dieser Vergleich sinnvoll. Er zeigt, dass mit einer Hot-Spot-Theorie unter gewissen Umständen die Zündgrenztemperaturen abgeschätzt werden können. Als weitere und in dieser Dissertation letzte Bewertung inerter heißer Partikeln wird ihre Kritikalität beschrieben. Die Kritikalität beschreibt die Zündwirksamkeit auf einen verfahrenstechnischen Prozess. Hierfür findet eine qualitative Bewertung über einen eigens entwickelten Kritikalitätsgraphen statt. Zum Schluss (im Anhang B) wird der Demonstrator eines Versuchsaufbaus vorgestellt und diskutiert, der eine reproduzierbare Erwärmung inerter heißer Partikeln mit gleichzeitiger Bestimmung des abgehenden Wärmestroms ermöglicht. Die ersten Versuche (mit diesem Demonstrator) zeigen reproduzierbare Ergebnisse, wobei noch ein großer Optimierungsbedarf am Versuchsaufbau besteht, "Hot particles" are mentioned among the 13 ignition sources of [DIN EN 1127-1] in the category "Flames and hot gases (including hot particles)". Welding beads are given as an example, but there is no more detailed definition of these particles. They must be considered in the context of a risk assessment in accordance with § 5 [ArbSchG] in combination with [TRGS 720] as a possible ignition source of a dust fire or dust explosion in a dust processing plant. For this purpose, this dissertation provides important and helpful information on this ignition source, especially for the inert hot particle. The definition of the inert hot particle as a new ignition source is based on literature research. This ignition source is a heated metallic or mineral particle which does not burn itself. For the safety-related evaluation of the ignition source of the inert hot particles, a test setup is presented to evaluate the ignition effectiveness. For this purpose, the ignition limit temperature is described and used as a new parameter. The safety assessment is carried out using a hot spot theory. In this course, it is analysed to what extent the ignition limit temperatures can be estimated with this analytical equation. For this purpose, the ignition limit temperatures are compared with the calculated temperature curves of the hot spot theory. This comparison makes sense, since in both methods a correlation between particle size and particle temperature is determined which initiates an ignition of the dust layer. This shows that under certain circumstances a hot spot theory can be used to estimate the ignition limit temperatures. The criticality of the particles is the last evaluation of inert hot particles in this dissertation. Criticality describes the ignition efficiency of a process. For this purpose, a qualitative evaluation takes place by means of a criticality graph. Finally (in annex B), a demonstrator of an experimental setup is presented and discussed. It enables a reproducible heating of inert hot particles with simultaneous determination of the outgoing heat flow. The first tests with these demonstrator show reproducible results. However, a large optimization need of the test setup itself can be recognized.

Die Explosionsdruckentlastung mit Hilfe von Explosionsklappen ist eine weit verbreitete Technik, um die schädigende Wirkung von (Staub)explosionen auf Anlagen oder Gebäude zu begrenzen. Explosionsklappen haben Vor- und Nachteile gegenüber alternativen Systemen wie z.B. Berstscheiben. Solche Nachteile sind die Massenträgheit der Klappen, die Gefahr des Klappenabrisses aufgrund zu schwach ausgelegter Scharniere, störende Aufbauten auf Decken, Dächern oder Dachböden aufgrund der Präsenz von Explosionsklappen oder etwa Klappenverschlüsse, deren mechanische Eigenschaften das reproduzierbare, präzise Öffnen von Explosionsklappen bei einem definierten Ansprechdruck unmöglich machen. Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung von Lösungen, um Explosisonsklappen im Hinblick auf die genannten Nachteile zu optimieren. Basierend auf einer experimentellen Untersuchung der Kraftwirkung auf Explosionsklappenscharniere in Abhängigkeit von Klappenträgheitsmoment und Explosionsheftigkeit wird eine Modellrechnung entwickelt, mit der die mechanischen Größen, die während des Druckentlastungsvorganges an einer Explosisonsklappe auftreten, beschrieben werden können. Unter anderem liefert das Modell für jeden Zeitpunkt Winkelgeschwindigkeit und -beschleunigung der Klappe und damit die an den Klappenscharnieren angreifenden Kräfte. Dadurch ist es möglich, bereits während der Konstruktion von Explosionsklappen die zugehörigen Scharniere ausreichend stark auszulegen. Ein Verfahren für die Reichweitenberechnung abgerissener Explosionsklappen wird aufgezeigt: Sind Scharnierbruchlasten bekannt, liefert das Modell definierte Anfangsbedingungen für eine numerische Flugbahnberechnung. Der Entstehungsprozess eines Explosionsklappentypus wird beschrieben, der ohne Aufbauten auf und um die Entlastungsöffnung herum auskommt. Für die Planung dieser Explosionsklappe wird die oben erwähnte Modellrechnung genutzt. Eine neuartige Explosionsklappe mit einem elektromagnetischen Verschluss wird unter Anwendung des eingangs beschriebenen Modells entwickelt. Die elektronische Klappensteuerung nutzt ein vom zu schützenden Behälter kommendes Druckmesssignal, um den Klappenverschluss bei Erreichen des Ansprechdrucks sehr schnell abzuschalten. Mit dieser Technik ist der Ansprechdruck präzise einstell-, realisier- und sehr gut reproduzierbar. Weiterhin wird dargelegt, wie mit Hilfe der eingangs erwähnten Modellrechnung EU-Baumusterprüfungen von Explosionsklappen großer Dimension im Modellmaßstab durchgeführt werden können., Explosion pressure venting with the help of explosion doors is a widely used technique to contain the destructive consequences of (dust)explosions for installations, industrial plants or buildings. Like all technical devices, explosion doors have advantages and disadvantages as compared with alternative systems, such as rupture disks, to name just one example. Such disadvantages are the inertia of the explosion doors, the risk that an explosion door may be torn away due to the weak design of the hinges, or inconvenient structures on roofs, attics or lofts as a result of explosion doors or door locks being installed there, the mechanical properties of which prevent their reproducible, precise opening at a defined activation pressure. This paper deals with the development of solutions aimed at overcoming some of the disadvantages of explosion doors as referred to above. Based on an experimental study of the force acting on the hinges of explosion doors depending on their moment of inertia and blast intensity, a model calculation will be developed to describe the mechanical parameters occurring during the pressure venting at an explosion door. The model will, among other things, provide the explosion door's angular velocity and acceleration for each point in time and thus the forces acting on the hinges of the explosion doors. This will make it possible, as early as during the design phase, to construct sufficiently strong hinges for the explosion doors. The paper shows one method for calculating the reach of torn-off explosion doors: If the hinges' breaking loads are known, the model will provide the initial conditions for calculating the accurate trajectory. In addition to that, the model will also provide the maximum reduced overpressure occurring at a dust explosion in a container as a function of the explosion door's properties. These data will be used for a theoretical estimation of the effectiveness or the venting capability of explosion doors. The paper describes the development of a type of explosion door that can do without any structures on or around the venting opening. The above mentioned model calculation will be used for planning and designing this explosion door. A novel explosion door with an electromagnetic locking device will be developed with the help of the model described above. The electronic door control uses a pressure measurement signal transmitted from the container to be protected, so that the locking mechanism of the explosion door can be deactivated very quickly, when the activation pressure has been reached. This technique and the relevant hardware make it possible to set the activation pressure precisely, realizable and very well reproducible. The paper also explains how type examinations of very large explosion doors can be carried out with the help of the above model calculation in the model scale.

Die Durchführung von Großprojekten des Anlagenbaus ist durch eine Vielzahl von Risiken gefährdet. Dabei realisieren sich oft Sachschäden durch neue Technologien, die, bedingt durch die Konkurrenz zwischen den Anlagenbauern, zu früh im Großmaßstab eingesetzt werden. Dies führt zu hohen Kosten für die Montageversicherer und beeinträchtigt den Arbeitsschutz. In der vorliegenden Arbeit werden die Herausforderungen beim Entwickeln neuer Technologien und der folgenden Maßstabsvergrößerung betrachtet. Weiter werden die Risikosituation von Großprojekten im Anlagenbau und die im Anlagenbauvertrag vorgenommene Risikoverteilung dargestellt. Für das Risiko unvorhersehbarer Sachschäden im Anlagenbau gibt es Versicherungslösungen, die sogenannten Montageversicherungen. Dabei handelt es sich um Allgefahrendeckungen mit zum Teil variierenden Deckungsausschlüssen. Eine wesentliche Ursache für Sachschäden sind Mängel. Diese können auf fehlerhafte Planung, Werkstoffe oder Arbeiten, aber auch auf unzureichende Erfahrung mit der Technologie zurückzuführen sein. Montageversicherer analysieren die Projekte, bevor sie Versicherungslösungen anbieten. Obwohl diese Tätigkeit von Spezialisten durchgeführt wird, wird nicht immer beachtet, dass es keine Referenzprojekte gibt. Damit wird ein Entwicklungsrisiko auf den Versicherer übertragen, das dieser nicht tragen sollte, u. a. da er nicht aktiv am Projekt beteiligt ist und keine adäquaten Risikominderungsmaßnahmen ergreifen kann. Dieser Transfer kann bewirken, dass die Anlagenbauer, die das Projekt durchführen, ein geringeres Interesse daran haben, das Risiko durch die neue Technologie zu minimieren, um diesen Kostenfaktor zu vermeiden. Anhand von Beispielen (u. a. Circored und T24) wird gezeigt, dass unerprobte Technologien für Schäden ursächlich waren. Detaillierte Statistiken dazu werden von den Versicherungsverbänden nicht erhoben. Die Auswirkungen der Sachschäden auf den Arbeitsschutz sind grundsätzlich negativ. Es wird eine Systematik vorgestellt, mit der neue Technologien für Sachversicherer leichter erkennbar werden. Für Anlagenbaufirmen wird die Anwendung der VDI-Richtlinie 3780 (Technikbewertung) zur Bewertung der Funktionsfähigkeit und der Folgen neuer Technologien empfohlen., Major plant construction projects face a large number of risks. Property damage is often caused by untested technologies that are implemented on a large scale too early due to competition between plant construction companies. This leads to high costs for the insurers of such risks and impairs occupational safety. This thesis examines the challenges posed by the development of new technologies and their subsequent scale-up. In addition, the risk landscape of major plant construction projects and the distribution of risk in standard construction contracts are analyzed. There are insurance solutions available against the risk of unforeseeable property damage during plant construction, and these are called construction all risk insurance policies. Such policies are subject to various exclusions. Defects are a major cause of property damage. Whilst such defects can be due to such things as poor planning, defective materials, and poor workmanship, it is possible that they are caused by insufficient experience with a new technology. As part of the underwriting process for insuring such major construction projects, a detailed risk assessment is performed. However, although the assessment is carried out by technical specialists, it is often not considered that there are no reference projects which used the technology. This effectively transfers a technology development risk to the insurer, which arguably the insurer should not bear, inter alia, because it is not actively involved in the project and cannot take adequate risk mitigation measures. This transfer may also result in the plant constructors carrying out the project having less interest in mitigating the risk of the new technology, in order to avoid the costly and time consuming risk mitigation. Examples (e.g. Circored und T24) are used to show that new/insufficiently tested technologies have already caused major losses. Whilst the insurance associations GDV and IMIA publish statistical loss data, they are not detailed enough to calculate the annual claims costs caused by new technologies. The effects of property damage on occupational health and safety are fundamentally negative. This paper presents a new method to more easily identify new technologies during the insurance underwriting process. The application of VDI Guideline 3780 (technology assessment) is recommended to help plant construction companies to assess the functionality and consequences of new technologies.

Der Umgang mit Reklamationen stellt Unternehmen, aufgrund einer fortwährend ansteigenden Komplexität von Produktions- / Produktsystemen und zunehmenden Auftrittswahrscheinlichkeit von Fehlern, vor wachsende Herausforderungen. Vor allem im Hinblick auf eine zielorientierte Fehlerursachensuche und Lösungsfindung kann, bedingt durch enorme Mengen an Informationen, eine weitreichende Problemstellung identifiziert werden. Verstärkt werden diese Herausforderungen durch das Fehlen geeigneter Ansätze zum Umgang mit Reklamationen. Derzeit angewandte Ansätze setzen vielmehr auf eine manuelle Verarbeitung, welche auf dem Wissen einzelner Personen im Unternehmen beruht. Dies ist jedoch vor allem im Rahmen des vierten industriellen Wandels nicht mehr zeitgemäß und muss durch die Entwicklung neuer Ansätze kompensiert werden. Um mit dieser Problemstellung umgehen zu können, beabsichtigt das Dissertationsvorhaben die Entwicklung eines zielgerichteten Fehlerursachensuch- und Lösungsalgorithmus (FusLa). Mit Hilfe dessen soll es möglich sein, Reklamationsinformationen aus der Nutzungsphase zu verarbeiten und deren gesamtes Potential zur Fehlerursachensuche und Lösungsfindung in der Produktion auszuschöpfen. Zur Realisierung dessen wurden zu Beginn des Dissertationsvorhabens zunächst Anforderungen an den FusLa, auf Grundlage aktueller Ansätze der Wissenschaft und Technik, abgeleitet. Aufbauend auf diesen Anforderungen wurde ein theoretisches Konzept konstruiert und dieses in Visual Basic for Applications (VBA) praktisch umgesetzt. Im Ergebnis stand ein Algorithmus, welcher sich in insgesamt vier Prozesse, darunter die Informationssondierung, die Priorisierung, Fehlerursachenlokalisierung und Lösungsfindung, untergliederte. Mit Hilfe der einzelnen Prozesse sollten zunächst alle relevanten Reklamationsinformationen aus dem zur Verfügung stehenden Reklamationstext sondiert und zum Aufbau einer soliden Informationsgrundlage genutzt werden. Mit Hilfe dieser Informationsgrundlage galt es daran anschließend eine Priorität für die jeweilige Reklamation zu berechnen, welche nicht nur quantitativ und mehrdimensional, sondern auch objektiv ist. Weiterführend sollte eine zielorientierte Fehlerursachensuche in der Produktion erfolgen. Angedacht war dafür eine Schnittstelle des Algorithmus zum betroffenen, mit eDeCoDe-modellierten, Produktionssystems. Zuletzt sollten erkannte Fehlerursachen über geeignete Handlungshilfen zielorientiert und bedarfsgerecht eliminiert werden. Zur Untersuchung der Einsatzfähigkeit des FusLa in der Industrie aber auch zur Herausstellung von Verbesserungspotentialen sowie Schwachstellen, wurde der Algorithmus anhand von zwei Industriebeispielen erprobt. Dazu wurden der Bereich der Stanz- und Umformtechnik sowie der Bereich der Präzisionszerspanung & Kaltumformung als Betrachtungsgegenstände gewählt. Während mit der ersten Validierung die Sinnhaftigkeit der Auswertung des Algorithmus hinterfragt wurde, konnte mit der zweiten Validierung der Einfluss unterschiedlicher Qualitäten von Reklamationstexten bewertet werden. Das Ergebnis der Validierungen zeigte, dass der Algorithmus großes Potential, sowohl im Umgang mit Reklamationsinformationen als auch in der Beherrschung der Komplexität von Produktionssystemen, birgt. Dennoch zeigten die Ergebnisse der Validierung auch, dass der Algorithmus vor allem im Hinblick auf eine geeignete Wahrscheinlichkeitsbewertung und Risikoeinschätzung weitere Forschungsschwerpunkte offenhält. Weiterführend verwies die Validierung auf den Bedarf einer automatisierten Modellierung von Produktionssystemen, um den Initialaufwand im Umgang mit dem Algorithmus zu verringern., Dealing with complaints poses new challenges for companies due to the growing complexity of production systems and thereby increasing probability of failures. Especially with regard to the goal-oriented failure cause searching and solution finding in the production system, a fundamental problem can be identified. These challenges come along with a lack of appropriate approaches to deal with complaints. Reasons for that are e.g. that current approaches rely on manual processing or are based on the knowledge of individuals in the company. However, this is no longer up to date in the context of the industrial revolution and must be compensated by the development of new approaches. In order to deal with this problem, the thesis intended the development of a goal-oriented failure cause searching and solution finding algorithm (ger.: FusLa). With the algorithm, it should be possible to process complaint information from the usage phase to exploit their entire potential for the failure-cause searching and solution finding in the production system. In order to realize this, requirements for the FusLa were derived from current approaches of science and industry. Based on those requirements, a theoretical concept was constructed and programmed in Visual Basic for Applications (VBA). The result was an algorithm that has a total of four processes, including information probing, prioritization, failure cause localization, and solution finding. With the help of the processes, all relevant complaint information should first be probed out from the available complaint text and then be used to build up a solid information base. With the help of these information, the algorithm calculates a priority for the respective complaint, which is not only quantitative and multidimensional but also mostly objective. In addition, a goal-oriented failure cause localization in the production system was carried out. Therefore, an interface between the algorithm and the eDeCoDe-modeled production system has been created. Finally, recognized causes of failures should be eliminated in a goal-oriented and needs-based manner via suitable actions. In order to investigate the applicability of the FusLa in the industry but also to highlight potential for improvement and weak points, the algorithm was tested based on two industrial examples. For this purpose, both the area of stamping and forming technology as well as the field of precision machining and cold forming were selected. While the evaluation of the algorithm was questioned with the first validation, the second validation evaluated the influence of different qualities of complaint texts. The result of the validation showed that the algorithm has enormous potential in dealing with complaint information and mastering the complexity of production systems. Nevertheless, the results of the validation also showed that the algorithm, in particular with regard to an appropriate probability and risk assessment, shows further research priorities. Furthermore, the validation pointed out the need for an automated modeling of production systems to reduce the initial effort in using the algorithm.

Im Rahmen dieser Arbeit werden die historischen-gesellschaftlichen Grundlagen von Unternehmensorganisationen untersucht. Außerdem wird in diesem Zusammenhang die Entwicklung von Managementsystemnormen analysiert. Dies erfolgte unter der Forschungsfrage, welchen Einfluss Managementsystemnormen auf Unternehmens- und Arbeitsorganisation haben und inwieweit dies sich gegebenenfalls verändern sollte. Zur Beantwortung dieser Fragestellung wurden neben der Literaturrecherche sowohl Studien zu Managementsystemnormen analysiert als auch Experteninterviews durchgeführt. Die Betrachtung der historischen Entwicklung hat aufgezeigt, dass ein Wandel in Arbeits- und Unternehmensorganisation stets nur im geschichtlichen Kontext möglich ist und teilweise einer jahrzehntelangen Entwicklung bedarf. So gesehen sind derzeit 32 Jahre Managementsystemnormung eine kurze Zeitspanne, in der sich die Normung von einer reinen Produktausrichtung über eine Kundenorientierung zur Prozessorientierung und nun zu einer gesamtorganisatorischen Sichtweise durch die High Level Struktur gewandelt hat. Dies wurde von den Studien und den Experteninterviews entsprechend bestätigt. Die aufgestellte Hypothese, dass die Managementsystemnormung erhebliche Auswirkungen auf Unternehmens- und Arbeitsorganisation hat, konnte bestätigt werden. Die Auswirkungen für die Firma selbst hängen von der individuellen Umsetzung in dem jeweiligen Unternehmen ab. Also inwieweit ist die Organisation gewillt, die Anforderungen der Managementsystemnormung nicht nur zu erfüllen, sondern auch vollumfänglich zu implementieren. Darüber hinaus wurden sowohl weitere Faktoren wie die Technologisierung unter dem Stichwort „Industrie 4.0“ als auch der Wandel der Gesellschaft untersucht und sowohl in der Handlungsempfehlung für zukünftige Managementsystemnormen als auch für zukünftige Forschungsfragen diskutiert. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass diese Arbeit neue Untersuchungsansätze hervorgebracht hat, welche sowohl für die Forschung als auch für die Unternehmensorganisation zukünftig von Interesse sind., In the context of this work, the historical societal foundations of business organizations are examined. In addition, the development of management system standards is analyzed in this context. This was done under the research question, which influence management system standards have on company and work organization and to what extent this should change if necessary. In order to answer this question, in addition to the literature search, studies on standards of management systems were analyzed and expert interviews carried out. The study of historical development has shown that a change in work and enterprise organization is possible only in a historical context and sometimes requires decades of development. In this sense, 32 years of management system standardization are a short period of time in which standardization has changed from a pure product orientation to a customer orientation and process orientation and now to an overall organizational perspective through the high level structure. This was confirmed by the studies and expert interviews. The hypothesis that the standardization of the management system has a significant impact on the company and work organization has been confirmed. The effects for the company itself depend on the individual implementation in the respective company. So to what extent is the organization willing to not only fulfill the requirements of the management system standardization, but also to fully implement them. In addition, other factors such as technology under the keyword "Industry 4.0" and the change of society were examined and discussed both in the recommendations for future management system standards and for future research questions. In summary, this work has generated new research approaches that will be of interest to both research and business organization in the future.

Die Bauwirtschaft zählt in Deutschland noch immer zu den Wirtschaftszweigen mit den meisten Arbeitsunfällen. Ebenso ist die Anzahl der anerkannten Berufskrankheiten im Vergleich zu den anderen gewerblichen Wirtschaftszweigen auf dem höchsten Stand. Daher ist das Ziel der vorliegenden Arbeit, die Qualität im Arbeitsschutz auf einer Baustelle zu untersuchen, um darauf aufbauend eine Handlungshilfe zu entwickeln, welche die Baustellenverantwortlichen bei der Umsetzung der Arbeits- und Gesundheitsschutzanforderungen unterstützt. Für die Durchführung der Untersuchung wurde ein Neubauprojekt ausgewählt. Über einen Zeitraum von 14 Monaten wurden die Arbeitsschutzverantwortlichen aus insgesamt neun Unternehmen der Bauwirtschaft befragt. Als Untersuchungsmethode wurde das Bewertungsinstrument „Management-Instrument zur Bewertung der Qualität des Arbeitsschutzes in Unternehmen und Verwaltungen“ eingesetzt. Zur Identifikation der Ursachen von den vorgefundenen Abweichungen wurde das Bewertungsinstrument erweitert und auf den Untersuchungsgegenstand angepasst. Die Ergebnisse der Untersuchung haben gezeigt, dass es den Bauunternehmen schwerfällt, die gesetzlichen Anforderungen im Arbeits- und Gesundheitsschutz einzuhalten. Die Ursachen hierfür liegen vorwiegend im organisatorischen Bereich. So sind bei den Arbeitsschutzverantwortlichen vor allem die fehlende Kenntnis, das fehlende Training sowie der fehlende Informationsaustausch zwischen dem Bauherrn und den Auftragnehmern ursächlich für die Nichteinhaltungen der Arbeitsschutzanforderungen gewesen. Als Unterstützung für die Umsetzung der Arbeitsschutzanforderungen auf Baustellen wurde für die Arbeitsschutzverantwortlichen ein arbeitsschutzbezogener Baustellenordner entwickelt. Dieser kann als Handlungshilfe genutzt und beliebig angepasst werden. Er besteht aus den wesentlichen gesetzlichen Anforderungen im Arbeitsschutz, der jeweiligen Handlungshilfe mit der dazugehörigen Quelle sowie erklärenden Anwendungshinweisen., In Germany, the construction industry is still one of the economic sectors with the highest number of occupational accidents. The number of recognized occupational diseases is also at the highest level compared to other industrial sectors. Therefore, the aim of this paper is to examine the quality of occupational health and safety on a construction site in order to develop a procedural guideline which supports those responsible for construction sites in the implementation of occupational health and safety requirements. A new building project was selected to carry out the investigation. Over a period of 14 months, those responsible for occupational health and safety from a total of nine companies in the construction industry were interviewed. The evaluation instrument "Management instrument for evaluating the quality of occupational health and safety in companies and administrations" was used as the examination method. To identify the causes of the deviations found, the evaluation instrument was extended and adapted to the object of investigation. The results of the investigation have shown that it is difficult for construction companies to comply with the legal requirements for occupational health and safety. The reasons for this lie mainly in the organizational area. The lack of knowledge, training and information exchange between the client and the contractors were the main reasons for the failure of those responsible for occupational health and safety to comply with the occupational health and safety requirements. To support the implementation of occupational health and safety requirements on construction sites, an occupational health and safety related construction site folder has been developed for those responsible for occupational health and safety. This can be used a procedural guideline and adapted as required. It consists of the essential legal requirements in occupational health and safety, the respective procedural guideline with the corresponding source as well as explanatory instructions for use.

Hintergrund: Der Übergang in den Ruhestand ist individuell wie gesellschaftlich von großer Bedeutung. Gleichzeitig wandeln sich wichtige Bedingungen dieses Übergangs in Deutschland, nämlich Zusammensetzung der Erwerbsbevölkerung und Arbeitsbedingungen. Es ist politisches Ziel, die Erwerbsbeteiligung von Personen über 50 Jahren weiter zu erhöhen. Die Frage, wann und warum Menschen das Erwerbsleben verlassen, spielt dabei eine wichtige Rolle. Fragestellung: Die explizite Rolle der Motivation beim Übergang in den Ruhestand wurde bisher wenig untersucht. In großen Studien, die Arbeit, Gesundheit und/oder Erwerbsteilhabe untersuchen, dominieren einfache Motivationsindikatoren, die nur zum Teil anschlussfähig an motivationspsychologische Theorien sind. In dieser Arbeit wird die Konstruktvalidität einer motivation to work in Abgrenzung von motivation at work und motivation to retire nach dem Denkmodell von Kanfer, Beier und Ackerman (2013) überprüft. Methode: Anhand von querschnittlichen Befragungsdaten der lidA-Studie (Welle 2, 2014) von 4.042 Erwerbstätigen im Alter von 49 und 55 Jahren werden die Rangkorrelationen der Motivationen untereinander getestet. Zweitens wird mit Hilfe multivariabler logistischer Regressionen überprüft, ob Prädiktoren aus Arbeits- und Privatleben die drei Motivationen in jeweils spezifischer Weise vorhersagen. Diese Analyse wird zudem nach Geschlecht und Alter stratifiziert. Motivation to work wurde operationalisiert mit der Frage, bis zu welchem Alter man gerne arbeiten wolle, motivation at work mit drei Items zur intrinsischen Arbeitsmotivation und motivation to retire mit der Frage nach der Häufigkeit des Gedankens an die eigene Erwerbsaufgabe. Ergebnis: Motivation to work war nur gering positiv assoziiert mit motivation at work und gering negativ mit motivation to retire. Die Hypothese eigenständiger Konstrukte wird dadurch unterstützt. Die Prädiktoren zeigten hypothesenkonform einige unterschiedliche Zusammenhänge mit den drei Motivationen. So hing z. B. Alter positiv mit motivation to work zusammen, während es keinen Zusammenhang mit motivation at work zeigte. Gesundheit wiederum hing negativ mit motivation to retire zusammen, aber nicht mit motivation to work. Stärkster (negativer) Prädiktor für motivation to work war eine positive Einstellung des Umfelds zum frühen Ausstieg, stärkster (positiver) Prädiktor für motivation to retire waren hohe quantitative Anforderungen in der Tätigkeit. Bei der Hälfte der Prädiktoren unterschieden sich die Zusammenhänge nach Alter und/oder Geschlecht. Insgesamt wurde motivation at work durch die gewählten Prädiktoren besser vorhergesagt als die anderen beiden Motivationen. Diskussion und Schlussfolgerungen: Motivation to work ist als Konstrukt weder mit motivation to retire noch mit motivation at work austauschbar. Bei folgenden Untersuchungen sollte dieses Konstrukt umfangreicher operationalisiert werden, um reliabler messen zu können. Zukünftige Analysen zum Ruhestandsübergang sollten Alters- und Geschlechtsunterschiede nicht außer Acht lassen. Darüber hinaus sollten Erkenntnisse der Arbeits- und der Motivationspsychologie in der interdisziplinären Forschung zur Erwerbsteilhabe Älterer und zum Ruhestandsübergang stärker genutzt werden. Schlagwörter: Motivation, Arbeitsfähigkeit, Gesundheit, Rente, Ruhestand, demografischer Wandel, ältere Beschäftigte, Alter, Erwerbsteilhabe Background: The transition into retirement is both of individual and societal relevance. Simultaneously, relevant conditions of this transition are changing: the composition of the population and the working conditions. It is a political aim to further increase employment among people beyond 50 years of age. Here, the important question is when and why people retire. Research question: Until today, the explicit role that motivation plays in the process of the transition into retirement widely lacks scientific attention. In large studies investigating work, health and/or employment typically rather simplistic motivation indicators are used which reflect motivational theories only to a small degree. This study examines the construct validity of motivation to work by contrasting it with motivation at work and motivation to retire following a conceptual framework published by Kanfer, Beier and Ackerman (2013). Methodology: Based on cross-sectional survey data of the German lidA-study (wave 2, 2014) of 4.042 employees aged 49 and 55 years the rank correlation of the motivation constructs were tested. Secondly, multivariable logistic regression analysis was used to investigate the predictive power of work and private factors on each of the three motivational constructs, also stratified by gender and age group. Motivation to work was measured by one item asking until what age the participant would like to work. Motivation at work was measured by three items covering intrinsic work motivation and motivation to retire by the frequency of thoughts concerning own retirement. Results: Motivation to work was only to a low degree positively related to motivation at work and only to low degree negatively associated with motivation to retire. In line with the research hypotheses, the predictors show diverging associations with three motivational indicators. For example, as predicted age was associated positively with motivation at work while it was unrelated to motivation at work. In contrast, health was negatively associated with motivation to retire but not motivation to work. The strongest (negative) predictor for motivation to work was a positive attitude towards early exit from work in one´s personal environment. The strongest (positive) predictor for motivation to retire were high quantitative demands at work. Half of the predictors showed associations that differed by age and/or gender. Overall, the independent variables predicted motivation at work better than motivation to work or to retire. Discussion and conclusions: The construct motivation to work is clearly distinct from motivation to retire and motivation at work. In future research, this construct should be operationalised more in detail to increase reliability. Future investigations of the transition from work to retirement should not neglect age and gender differences. Finally, interdisciplinary retirement research should take advantage of existing evidence from work and motivational psychology. motivation, work ability, health, retirement, demographic change, older workers, age, employment participation

Der unionsrechtlich geforderte angemessene Sicherheitsabstand des Art. 13 der Seveso-III-Richtlinie zwischen Störfallanlagen und Schutzobjekten, ist mit dem Urteil des EuGHs 2011 nicht nur in Bauleitverfahren, sondern auch in Genehmigungsverfahren von Schutzobjekten zu beachten. Einhergehend mit diesem Paradigmenwechsel eröffneten die Gerichte einen Wertespielraum, der in Ausnahmefällen eine Unterschreitung des angemessenen Sicherheitsabstandes unter Beachtung sozioökonomischer Faktoren ermöglicht. Die mit diesem Paradigmenwechsel verbundenen Fragen der Genehmigungsmaßstäbe, werden in der Literatur kontrovers diskutiert. Normative Vorgaben der Begriffe Schutzobjekte und sozioökonomische Faktoren fehlen. Ungeklärt ist, wie der angemessene Sicherheitsabstand festgelegt wird. Gegenstand dieser Dissertation ist deren Untersuchung mit ihren Abhängigkeiten voneinander. Mit den Ergebnissen wird ein dynamisches Konzept zur faktischen Umsetzung räumlicher Schutzabstände entwickelt. Die Bestimmung von Schutzobjekten erfolgt in der Dissertation auf Basis eines Faktors ihrer Gefährdung. Es wird gezeigt, dass eine zuverlässige Bestimmung des angemessenen Sicherheitsabstandes zurzeit nicht zur Verfügung steht und hier weiterer Forschungsbedarf besteht. Eine nachvollziehbare Entscheidungsfindung, ob die ermittelten sozioökonomischen Faktoren geeignet sind, das Abstandsgebot zu überwinden, wird durch die Anwendung einer Entscheidungsmatrix aus der Entscheidungstheorie ermöglicht. Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Arbeit ist die Adaption der sozioökonomischen Analyse als Entscheidungsgrundlage für eine störfallrelevante Errichtung oder Änderung eines Betriebsbereichs. Im konzeptionellen Teil dieser Dissertation wird zur geordneten städtebaulichen Entwicklung und Umsetzung der unionsrechtlichen Forderung nach langfristiger Einhaltung des angemessenen Sicherheitsabstandes ein dynamisches Mehrzonenkonzept mit einem proportionalen konsistenten Bewertungssystem entwickelt. Die Arbeit zeigt, dass die mit der Abstandswahrung zwischen Störfallanlagen und Schutzobjekten verbundenen Probleme auch unter den schwierigen Randbedingungen in Deutschland, des historisch bedingten engen Beieinander von Mensch und Industrie, einer integrativen Lösung zugänglich sind. According to the judgement of the European Court of Justice in 2011, Article 13 of the Seveso III Directive, which deals with the appropriate safety distance between hazardous installations and protective objects, as required by EU law, must be observed not only in land use planning procedures but also in the approval procedures for protective objects. In addition to this shift in thinking, by authorizing the protective objects, the courts have also created the situation where the margin of discretion may allow objects to fall below the standardized safety margins, when the socio-economic factors has been considered. The question of approval standards associated with this topic are controversially discussed in various literary sources. Standardized specifications on the requirements of the protective barriers, such as how the appropriate safety distances are calculated, and socio-economic factors are missing. The subject of this dissertation is the relationship between the investigations and the inter-dependency of these factors. The results will then be used to develop a dynamic concept for the implementation of spatial protection distances. Throughout the dissertation, the identification of the protective barriers is based on a direct relation to the risk. It will be illustrated, that a reliable identification of the current limits on safe distances is not available and there is a need for further research in this area. A traceable / transparent decision-making process, to illustrate whether the socio-economic factors are applicable, is to be implemented using a decision matrix based on the decision theory. A further aspect of this paper is the use of a socio-economic analysis to support the basis for an hazardous installation or necessary changes to production areas. In the conceptual part of this dissertation, a dynamic multi-zone model combined with a consistent and proportional rating system will be developed to review the subject of urban development together with European legal requirements for long-term compliance with safety distances The work will show that, despite the problems associated with the distances between the hazardous installations and protective object, and the difficult relationship between man and industry within Germany, an inclusive solution for all is possible.

Der zunehmende Einsatz von digital vernetzten Produkten macht das Leben für den Endnutzer in vielen Fällen einfacher und leichter. Dennoch stellt er die Anbieter solcher Technologien vor große Herausforderungen, so müssen sie im Stande sein, ihre Produkte zeitgemäß zu digitalisieren. Dies bedeutet insbesondere für die Hersteller konventioneller Produkte wie beispielsweise die Schloss- und Beschlagindustrie die Entwicklung komplett neuer Geschäftsmodelle. Zukünftig werden hier keine physischen Schlüssel mehr benötigt; eine digitale Berechtigung auf dem Smartphone verschafft den Zugang. Das entstehende Ökosystem zur Administration und Entwicklung einer solchen Technologie sollte zum sicheren Umgang auch ein Maß an Standards voraussetzen. Gerade Angriffe auf die IT-Security haben in jüngster Zeit das Vertrauen der Nutzer nachhaltig negativ beeinflusst. Deshalb sollten gerade hier sichere Standards und Bewertungsverfahren den vertrauensvollen Umgang mit innovativen Technologien bestärken und vertrauensbildend wirken. Leider sind die Produktzertifizierungen im Bereich der Schließsysteme stark der Mechanik unterworfen und lassen einen gewichtigen Einfluss der IT-Security vermissen. Aufgrund der Historie entstanden elektronische Schließsysteme erst in jüngerer Zeit; diese werden jedoch in zu vielen Punkten am technischen Standard der mechanischen Schließzylinder gemessen. Es fehlt somit an einer ganzheitlichen Sicherheitsbewertung, die sowohl mechanische als auch IT-Security-Kriterien in einem sinnvollen Maße aufstellt. Ziel der Sicherheitsbewertung im Bereich der mobilen Zugangslösung war eine holistische Betrachtung mechanischer Voraussetzungen und IT-Security-Kriterien des gesamten Systems aus Hersteller- und Kundensicht. Dies beinhaltet sowohl den mechatronischen Schließzylinder wie auch teilweise das Ökosystem. Dazu wurden im Sinne eines kontinuierlichen Verbesserungsprozesses in Anlehnung an PDCA-Schritte einzelne Arbeitsschritte für eine Sicherheitsbewertung entwickelt. Dabei orientierte sich die Bewertung an einem zuvor aufgestellten theoretischen Sicherheitsprofil, welches den Rahmen für den Detaillierungsgrad und die Qualität der Sicherheitsbewertung schafft. Dafür wurde das System abstrakt modelliert, um es anschließend im Analyseteil mithilfe eines Leitfragenkataloges, der sich an etablierten Werken des Bundesamtes für Sicherheit in der Informationstechnik und an den Common Criteria anlehnt, einem differenzierten Soll-Ist-Vergleich zu unterziehen. Das semi-quantitative Ergebnis der Sicherheitsbewertung steht immer in Relation zu den zuvor aufgestellten Rahmenbedingungen und schafft eine adäquate Positionierung der Sicherheit im Vergleich zur Einsatzbestimmung. The increasing application of digitally networked products simplifies the end user’s life in many aspects. However, it challenges providers of such technologies enormously as they have to digitalise their products according to the fast moving state of the art. This implies especially for producers of conventional products as i.e. the lock and fitting industry the development of completely new business models. In future, physical keys are no longer needed; a digital bunch will enable the user to unlock a system. The resulting ecosystem to administer and develop such technologies should presuppose an appropriate measure of standards. Especially recent attacks on IT-security infrastructures have negatively influenced the users’ confidence. This is the reason why secure standards and evaluation measures should enhance the confidential trusting interaction with innovative technologies and will generate confidence. Unfortunately, product certifications in the field of locking systems are often based on mechanics and lack the important influence of IT-security. Electronic locking systems have only been developed in recent times; however, they are assessed according to the technical standard of mechanical locking cylinders in many aspects. A holistic security evaluation which considers mechanical as well as IT-security criteria is still missing. The final objective of evaluating security in the field of mobile access was the holistic inspection of mechanic requirements and IT-security criteria of the whole system - evaluated from either the customer’s and the producer’s perspective. This comprises mechatronic locking cylinders as well as parts of the ecosystem. In the course of a continuous improvement process following the PDCA measures single steps for a holistic security evaluation have been developed. The evaluation is based on a theoretical security profile which designs the framework for a detailed and qualified security profile. Therefore, the system has been modelled on an abstract level in order to study it afterwards under nominal and actual conditions with the help of a catalogue of central questions in the analytic part. The catalogue references to established publications of the BSI (Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik) and to the Common Criteria. The semi-quantitative result of the security evaluation always relates to the conditions previously set and allows an adequate assessment of security compared to the intended use.

In dieser Arbeit werden die Brandmodelle der computational fluid dynamics (CFD)-Programme ANSYS CFX 14.5 und FDS (NIST, Version 5.5.3) durch selbst entwickelte Gleichungen für verschiedene Materialien (Polyurethan und Polyvinylchlorid) bei verschiedenen Brandsituationen (flammende und nicht-flammende Verbrennung) verfeinert. Dazu wurden Versuche mit unterschiedlichen Brandtemperaturen und Belüftungszuständen mit der Smoke Density Chamber (SDC) und in einem modifizierten DIN-Rohr mit Fourier-Transform-Infrarotspektrometer (FT-IR) zur Rauchgasanalyse durchgeführt. Aus den Messwerten aus diesen Versuchen wurden neue situationsspezifische Reaktionsgleichungen für die untersuchten Materialien abgeleitet. In mit CFX durchgeführten Simulationen der SDC wurden die neu entwickelten Gleichungen eingesetzt und die Simulationsergebnisse mit den Versuchen in der SDC verglichen. Es stellte sich heraus, dass die selbst entwickelten Reaktionsgleichungen die Versuchsergebnisse sehr viel besser wiedergaben als die standardmäßig in CFX implementierten. Die neue, verbesserte Brandmodellierung wurde anschließend unter Verwendung von CFX auf eine Brandsituation in einer Hotellobby angewendet und mit Ergebnissen einer bisher üblichen Berechnung mit FDS verglichen. Die Simulation der auftretenden Rauchverhältnisse verdeutlichte zusätzlich die Wichtigkeit der neuen Ergebnisse dieser Arbeit, da sich zeigte, dass bei einer nicht-flammenden Verbrennung eine größere Menge Rauch entstehen kann, obwohl die Wärmefreisetzung nicht besonders hoch ist. Das führt bei der Verwendung eines Modells für flammende Verbrennung zu einer signifikanten Unterschätzung der Rauchmenge. Dies kann zu einer fehlerhaften Bemessung von Fluchtwegen führen. Aim of this work was the enhancement of fire models of the computational fluid dynamics (CFD) programmes ANSYS CFX 14.5 and FDS (NIST, version 5.5.3) with development of new calculated reaction equations for different materials (polyurethane and polyvinylchloride) under different combustion conditions (flaming and non-flaming combustion). Experiments were performed in the Smoke Density Chamber (SDC) and a modified DIN tube with Fourier-Transformations-Infrarotspektrometer (FT-IR) analysis for smoke gas measurements under different ventilation and temperature conditions. Results of these experiments were used to develop new situative adapted reaction equations for the investigated materials. For numerical simulations with CFX the new equations were implemented and used to compare the numerical predictions with experimental results of SDC experiments. Use of the new equations gives better results than the standard equations. The new developed fire models in CFX were used to predict a fire scenario in a hotel lobby compared to results with standard models in FDS. Comparison of both simulations show the importance of adapted reactions. In non-flaming combustion the amount of smoke can be significantly high although the heat release might be not especially high. For that reason a prediction of the same situation with a numerical model for flaming combustion can underestimate the smoke production significantly. Escape routes can be negatively affected.

Das Einsatzspektrum von den besonders leichten Druckbehältern aus Faserverbundwerkstoffen erweitert sich kontinuierlich. Dies führt dazu, dass mit der erweiterten Verwendung auch die thermisch zulässigen Einsatzgrenzen dieser Behälter ausgeschöpft und sogar teilweise überschritten werden. So können bspw. Atemluftflaschen im Brandeinsatz der Feuerwehr an der Behälteroberfläche derart hohen Umgebungstemperaturen ausgesetzt werden, dass die zulässige Höchsttemperatur von 65 °C um bis zu 185 °C überschritten wird. Diese Arbeit untersucht und bewertet die Auswirkungen dieser erhöhten thermischen Betriebslasten auf die Typ-III-Atemluftflasche. Dieser Behältertyp besteht aus einem Innenbehälter aus Aluminium, der von einem Faserverbundwerkstoff umschlossen ist. Durch Analyse der thermischen Betriebslasten in ausgewählten Anwendungsbereichen und durch experimentelle Temperaturversuche an Probebehältern konnte gezeigt werden, dass bei der Brandbekämpfung die untersuchten Atemluftflaschen lokal über das in der Zulassung abgeprüfte Temperaturspektrum erhitzt werden. Der Glasübergangsbereich des Faserverbundwerkstoffs wird partiell um bis zu 95 °C überschritten. Um die reale Sicherheit der Atemluftflasche bewerten zu können, wurde ein analytisches Hybridbehältermodell entwickelt, das die Beanspruchungen mit validierten Materialtemperaturverläufen berechnet. Mit der Einbindung von Schädigungsansätzen konnte ein bisher nicht hinreichend beachtetes thermisches Degradationsverhalten in den Berechnungen berücksichtigt werden. Die sicherheitstechnische Bewertung basierte auf der Gegenüberstellung der Beanspruchungen aus den realen Betriebsbelastungen und abzuprüfenden Zulassungskriterien. Zudem wurden insgesamt 90 altersbedingt ausgesonderte Feuerwehr-Atemluftflaschen zerstörend geprüft, um nähere Erkenntnisse über den Sicherheitszustand am Ende der Lebenszeit zu erhalten. Die Versuche wurden ebenfalls zur Validierung der Schädigungsansätze genutzt. Als Ergebnis der Arbeit wird am Beispiel des untersuchten Baumusters gezeigt, dass die Sicherheit dieser Atemluftflasche am Lebensende noch hinreichend ist. Jedoch konnte an einigen Exemplaren dieses großzügig dimensionierten Baumusters eine erhöhte Abnahme der Festigkeit festgestellt werden. Sollten Atemluftflaschen auf die vorgeschriebenen Normanforderungen optimiert werden, d.h. weniger überdimensioniert sein, wäre dem thermisch bedingten Sicherheitsverlust eine erheblich detailliertere Aufmerksamkeit zu widmen. The application range of the particularly light pressure cylinders made of fiber composite material is continuously expanding. The result is that the thermally permissible operating limits of these cylinders are fully exploited or even partly exceeded. Thus, for example the breathing air cylinder used by fire fighters is exposed to such high ambient temperatures that the upper temperature of the applied test of 65 °C is exceeded for up to 185 °C. This thesis analyzes and assesses the effects of these increased thermal operating loads on the type III breathing air cylinder. This type of cylinder consists of an inner cylinder made of aluminum, enclosed by fiber composite material. By analyzing the thermal operating loads in selected application areas and by experimental temperature tests on sample cylinders it could be shown that the analyzed breathing air cylinder during firefighting is heated locally above the tested approval temperature range. The glass transition range of the fiber composite material is exceeded partially by up to 95 °C. In order to assess the real safety of the breathing air cylinder, an analytical composite-hybrid cylinder model has been developed which calculates the stresses using validated material temperature gradients. With the integration of theoretical concepts as regards various damages a thermal degradation which has not been sufficient acclaimed yet could be included in the calculations. The safety assessment is based on the comparison of the stresses from the real operating loads and the evaluated approval criterias. In addition, a total of 90 firefighting breathing air cylinders which have become obsolete and thus taken out of service, were destructively tested to obtain more precise knowledge about the safety status at the end of life. The tests were also used to validate the damage approaches. Based on the example of the analyzed sample of a breathing air cylinder the results of this thesis show that the safety of this sample at the end of life is still sufficient. However, an increased reduction in strength was observed at some specimens of this highly overdimensioned design type. If breathing air cylinders are optimized to the required standards, i.e. being less overdimensioned, a more detailed attention must be focused on the thermally induced loss of safety.

The technical progress of the past few decades have substantially changed the work environment by new technologies. While computers, laptops and tablets have replaced typewriters in the administrative area, Computerized Numerical Control (CNC) is being used more and more on machinery tools in manufacturing industry in order to make manufacturing more flexible, efficient and faster. The step-by-step implementation of CNC technology has challenged and is still challenging employees and companies in various ways. On the one hand, elder employees, who have always carried out physically strenuous work on conventional machines, are being confronted more and more with knowledge-based computerized systems that are often unfamiliar to them. On the other hand, at the time of demographic changes with the increasing of employee's age, companies face an issue to still be competitive on the international market. The CNC technology is in constant development. That is why ''lifelong learning'' of workers in manufacturing area is essential for the competitiveness of companies. This paper observes work place of machine operator and, especially, adaptation of the CNC system to the worker. Emphasis is placed on the possibility to find an appropriate design of information means of the CNC control unit, e.g. control elements and displays. Based on studies in this paper, the usability of the system “CNC machine” was tested for the phases of first and further education with objective measurement methods and procedures. Besides this, also the subjective aspects of the work of CNC machine tools have been observed. To achieve this, was checked whether the operation of a CNC machine is designed in such a way that it can be easily operated by users of any age, experience level or experience background. Also the physical strain presented after the implementation of the CNC technology was observed. In the pilot study, general information about weaknesses and possible issues of manmachine- interface of CNC machine were detected. For this purpose, a survey was carried out among 122 users in several training centers in the region of Bergisches Land. The survey has been carried out by a standardized questionnaire, which has been developed for this purpose. Based on received data, working hypotheses were derived and further examined in three different studies, here called “loops”. In Loop 1, first of all the technical aspect of operating CNC machines has been observed. Usability tests were carried out on CNC machines in training centers with 24 users. As a result the subjective data collected in the pilot study was added by objective data from measurements during the operation CNC machines. Tests were conducted with the help of the so-called Eye-Tracking system that can be used to record the performance of a person while operating a CNC machine. In Loop 2, about 800 job task analyses describing the system ''machine operator'' at workplaces derived with the help of so-called “Ergonomic Risk Assessment” (BDS) were analized. It was found out which part of working time machine operator spends for the operating a CNC machine and which part for other activities which is usually done. Especially body posture, load handling and work intensity were observed. Loop 3 was focused on the human body size. During a cross-section study made among 800 people, the current anthropometric data of a representative sample of the German resident population was obtained and analyzed. The pilot study (standardized survey of users) firstly indicated age-specific differences in the evaluation of interaction systems (CNC control interfaces) of various producers. Operating errors were also traced to varying designs of operating elements, multiple assignments of buttons and their unclear pressure point. The dimensions of the operating elements are often criticized to be too small. Different aspects of the organization of the work place e.g. access to the machining space or the position and arrangement of the operating panel are connected with partly unfavorable body postures and complaints in the musculoskeletal system. Loop 1 (field tests with the help of an eye-tracking system) provided information's about the performance on different CNC machines. As a result, intra-individual as well as interindividual differences in operation were found. Here, design of visual and tactile information means on various control panels was observed. The comparison of two control panels with shopfloor programming (version H1: Shopfloor programming using input mask and version H3: Shopfloor programming with DIN/ISO-programming) showed a significant better performance among users in favor of the version with input masks. However, none of the tested control panels completely met the user requirements. Moreover, unfavorable handarm positions and body postures were often taken during programming and operating activities. The results from Loop 1 were also confirmed in the job analyses in field data collecting (Loop 2). It shows that some jobs, e.g. monitoring the machining procedure can take up to 100% of the workday and are mostly done only in standing or partly in a forward-leaning position. Apart from the actual work on CNC machines, machine operators have to often carry out extensive manual handling of loads. The analysis of the anthropometric data from Loop 3 showed different trends of the observed data. In comparison to the available data from the current standards and literature, increasing of the 95th percentile of thumb width and at the same time decreasing of the 5th percentile of the forefinger thickness was detected. Based on the gained knowledge, recommendations for choosing and designing of CNC control unit were developed for users and buyers. These provide specific instructions for design possibilities of CNC machine and its elements in the working system. It should help to increase the part of ergonomic and demographic work places in companies and make it possible for employees of any age to do their work. All this shows the needs of further development and research to transfer results of this study to other activities and working systems.

Anreize werden in vielen Betrieben zur Verbesserung von Sicherheit und Gesundheit der Beschäftigten bei der Arbeit gewährt und gehören somit zur ökonomischen Praxis. Insbesondere angesichts des Umstandes, dass viele Betriebe in den vergangenen Jahren umfangreiche technische und organisatorische Maßnahmen getroffen und sich demzufolge die Unfallzahlen auf einem niedrigen Niveau eingependelt haben, stellt sich die Frage, welche Maßnahmen seitens des Betriebes getroffen werden müssen, um das persönliche Verhalten in Bezug auf die Sicherheit und den Gesundheitsschutz nachhaltig zu beeinflussen. Unfälle zeigen auf, dass immer wieder Schwachstellen im Bereich Technik, Organisation und persönlichem Verhalten zu Unfällen im Arbeitssystem führen. In vielen Fällen ist die Offenlegung und Beseitigung technischer und organisatorischer Mängel im Betrieb strukturell einfacher, als verhaltensbedingte Fehler während betrieblicher Arbeitsabläufe aufzudecken. Ein wichtiger Ansatzpunkt für eine vom Betrieb angestrebte Verhaltensänderung ist die Motivation der Beschäftigten. Ein Blick in die unterschiedlichen Motivationstheorien zeigt, dass die Beschäftigten grundsätzlich die für Arbeitsprozesse erforderliche Motivation aufweisen, jedoch oft nicht die vom Arbeitgeber gewünschte Motivation für Sicherheit und Gesundheit. Beeinflusst wird das menschliche Verhalten generell durch individuelle Motive und Ziele. Die Beschäftigten sind erst einmal bestrebt, ihre eigenen Ziele, Interessen und Lebensprioritäten zu verwirklichen. Der Arbeitgeber muss eine Verbindung zwischen der inneren Motivation der Beschäftigten sowie deren Interessen und den betrieblichen Zielen bezüglich Sicherheit und Gesundheit herstellen. Hierzu ist es notwendig, die individuellen und Gruppen-Bedürfnisse der Beschäftigten zu kennen, um entsprechende Anreize im Alltag und in Form eines Anreizsystems zu kreieren, die dafür sorgen, dass die Sicherheits- und Gesundheitsperformance innerhalb eines Betriebes langfristig steigt. Führung, Kommunikation, Qualifikation und formelle Methoden wie Anreizsystem sind dabei Steuerungsgrößen im Betrieb, um langfristig sicheres und gesundheitsbewusstes Verhalten zu fördern. Indikator für Ausrichtung des Arbeitsschutzes ist die vorherrschende betriebliche Sicherheitskultur. Aus ihr lassen sich entsprechende Anforderungen für die Verbesserung der Sicherheitsperformance und Gesundheitsförderung und somit auch an die Anreizsysteme ableiten. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich daher mit der Frage, wie ein betriebliches Anreizsystem unter Berücksichtigung wichtiger Faktoren und Strukturen gestaltet sein sollte, damit sich die Sicherheits- und Gesundheitsperformance im Betrieb verbessert und Vorgesetzte und Beschäftigte langfristig für das Thema Sicherheit und Gesundheit motiviert werden können. Während sich technische und organisatorische Strukturen durch Konzepte und Veränderungsprozesse anstoßen und bestimmen lassen, erweist sich menschliches Denken und Handeln nur sehr schwer steuer- und beeinflussbar. Menschliches Denken und Handeln lässt sich auch nicht von der Technik und Organisation separieren, sondern muss immer als Gesamtheit betrachtet werden. Hierzu wird im ersten Teil der Arbeit auf die theoretischen Grundlagen von Motivation, Lernen bzw. Verhaltensbeeinflussung und Anreizsysteme thematisch eingegangen sowie die für die Konzeption erforderlichen rechtlichen, wirtschaftlichen und betrieblichen Anforderungen. Der zweite Teil diskutiert Steuerungsgrößen und Grundlagen für die Planung und Einführung von Anreizsystemen zur Verbesserung der Sicherheitsperformance. Im letzten Teil der Arbeit werden Möglichkeiten der betrieblichen Umsetzung von Anreizsystemen für Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit dargestellt und aufgezeigt, unter welchen Voraussetzungen Anreizsysteme eine nützliche Rolle bei der Sicherheits- und Gesundheitsarbeit darstellen können. Many companies use incentives to improve employee safety and health, making such incentives part of common economic practice. In light of the fact that many enterprises have taken extensive technical and organizational measures over the past years, which have led to a consistently low accident count, the question is now which measures a business has to implement to influence personal behavior with regard to safety and occupational health in the long term. Accidents show that weak points in the area of technology, organization, and personal behavior repeatedly cause mishaps in work systems. In many cases, it is structurally easier to identify and eliminate organizational shortcomings in the company than to uncover behavior-related errors within operational workflows. Employee motivation is an important starting point for behavior changes desired by a company. As a review of various motivation theories shows, employees in principle have the required motivation for work processes, but often lack the safety and health motivation their employer would like to see. Human behavior is generally influenced by individual motives and goals. Since it is of primary concern to employees to realize their own objectives, interests, and life priorities, employers have to establish a connection between the intrinsic motivation and interests of employees and operational goals with regard to safety and health. This requires knowledge of the individual and collective needs of employees in order to create the corresponding incentives in everyday situations and in the form of an incentive system to ensure that the company’s safety and health performance improves over the long term. In this regard, management, communication, qualification, and formal methods such as incentive systems represent control parameters in the company to promote safe and health-conscious behavior in the long term. A company’s predominant culture of safety is an indicator for the focus on occupational safety and can be used as the basis to define the corresponding requirements for improving the safety performance and health promotion along with incentive systems. The present thesis therefore focuses on the question as to how to design an operational incentive system with consideration for important factors and structures to improve the safety and health performance of a company and to provide safety and health motivation among supervisors and employees in the long term. While technical and organizational structures can be initiated and determined by concepts and change processes, human thoughts and actions are difficult to manage and influence. In addition, human thoughts and actions cannot be separated from technology and organization, but must always be considered as a whole. To this end, the first part of the thesis discusses the theoretical foundations of motivation, learning or influencing behavior, and incentive systems and describes the necessary legal, economic, and operational requirements for such concepts. The second part explores control parameters and foundations for planning and introducing incentive systems for the improvement of safety performance. The thesis concludes with an analysis of options for the operational implementation of safety and health-related incentive systems and defines the conditions under which incentive systems can play a useful role in promoting occupational safety and health.

Im Rahmen dieser Arbeit werden zwei hauptsächliche Fragestellungen untersucht. Im ersten Hauptteil wird die Frage behandelt, ob eine Abhängigkeit zwischen aktuellen Ereignissen und thematisch verwandter Gesetzgebung gefunden werden kann. Hierfür wird eine geeignete Darstellungsweise der wechselseitigen Abhängigkeiten entwickelt und anhand der gesetzlichen Entwicklungen ausgewertet. Im Ergebnis können Hinweise auf mögliche Abhängigkeiten zwischen Gesetzgebung und EHS-Ereignissen nachgewiesen werden. Darauf aufbauend befasst sich der zweite Hauptteil mit der Entwicklung eines Modells zur Gewährleistung der Einhaltung betrieblicher Rechtspflichten in den Gebieten Umwelt-, Anlagen- und Arbeitssicherheit. Hier werden verschiedene Managementsysteme und –prozesse miteinander verglichen, Gemeinsamkeiten herausgearbeitet und auf deren Anwendbarkeit im Modell überprüft. Im Ergebnis wird ein System, bestehend aus einem EHS-Prozess und einem diesen Prozess unterstützenden Hilfsmittel, der Compliance-Liste entwickelt und evaluiert. In the content of this thesis, two major questions are examined. Major part one of the thesis challenges if there can be found dependence between current incidents and thematically related legislation. A suitable chart of the mutual dependencies is developed and evaluated according to legislation. As a result it could be proved that there is a possible correlation between legislation and EHS-incidents. The second major part of the thesis deals with the development of a model for verification of compliance with legal requirements in the EHS sector. Different management systems and processes are compared, aligned and proved for applicability in the model. Resulting from this, a system consisting of an EHS process and a supporting tool for this process, the compliance list, is developed and evaluated.

In the field of explosion and fire protection, the assessment of individual risks often bases on qualitative or indexing methods because a full-scale probabilistic approach is infeasible in many cases for chemical enterprises. This established procedure undermines efforts of quantitative risk assessment to assess frequencies of undesired events and their consequences as accurately as possible. Though classical risk assessment techniques are still actively applied and are reasonable for an assessment of hazards and risks of separate technological processes, they are generally labor-consuming and do not always give an overall or semi-quantitative assessment estimate. With the foundation of the European Union a new concept for harmonizing the legal regulations was developed taking a standardized European internal market into consideration. This new concept called “new approach” only uses fundamental requirements as a set target. Therefore, such an approach has certain disadvantages one of them being the qualitative assessment and thus calls for considerable knowledge while carrying out the audits. The dissertation at hand seeks to give an overview concerning the current situation available for semi-quantitative and indexing approaches and application programs which leads to the conclusion that there is no universal method of fire and especially explosion risk assessment which would be accepted as obligatory in the standard documentation regulating questions of explosion and fire protection. The result of the dissertation consists of two developed solution approaches for a coherent probabilistic assessment of explosion and fire safety at the chemical process industries. The first method is a combination of the semi-quantitative and indexing approaches and allows to carry out an assessment which is based on weighting procedures utilizable for risk rating and benchmarking for individual risk quantification. The main focus of this method is the development of an equation which calculates the risk considering hazards and protection measures. This allows a more exact calculation of all possible worst case and best case scenarios and parallel to the quantitative risk value, the common class of hazard. The consideration of the deviations while calculating is important because due to a probability of an error which comes from the conditional values, involved in the risk calculation. The complexity of the dependencies and interrelations between the hazards and safety measures asks for an additional transfer of the extended semi-quantitative approach for individual risk assessment into a MS Excel prototype tool. A practical application of the developed method for the chemical industries serves as a further step in its development. The extended semi-quantitative approach evaluates the individual risk from the side of the acceptance. After preceding semi-quantitative approach for individual risk assessment it is advisable to follow the causes-effect chain, because the calculated probability value of the individual risk does not give a statement about the consequence of a possible worst case scenario(s). The second developed quantitative method for consequence assessment gives the option to calculate the physical effects of hazardous substances based on an approach from the Russian ordinances. This is recommended after a comparison with one of in the European Union leading approaches which is based on the Dutch CPR-guidelines used in fields of labor safety, transport safety and fire safety. A developed MS Excel prototype tool, which is based on the Russian approach, is also applied for its future application. The provided methods, semi-quantitative approach for individual risk assessment and quantitative approach for consequence assessment give the opportunity for a coherent probabilistic assessment of explosion and fire safety for facilities at the chemical process industries.

In vielen Industrie- und Gewerbebereichen kommt es immer wieder zu Staubexplosionen, die regelmäßig zu erheblichen Sach- und Personenschäden führen. Zur Charakterisierung des Ex-plosionsverhaltens von Stäuben dienen verschiedene, experimentell ermittelte Kenngrößen. Diese beschreiben zum einen das Zündverhalten, zum anderen die Explosionsheftigkeit eines Staub/Luft-Gemischs. Gegenstand dieser Arbeit sind die Kenngrößen maximaler Explosions-überdruck und maximale Druckanstiegsgeschwindigkeit, die beide die Explosionsheftigkeit be-schreiben. Diese Kenngrößen werden durch spezifische Untersuchungsverfahren in einer speziellen Appa-ratur, der 20 l-Kugel, bestimmt. Durch die Versuchsanordnung ergibt sich, dass die Kenngrößen nicht rein stoffspezifisch sind, sondern von den Randbedingungen des Experiments beeinflusst werden. Weiterhin erfordern die Untersuchungen einen hohen Aufwand in der Durchführung und eine in Maßstäben der Laboranalytik große Probenmenge. Ziel dieser Arbeit war es daher zu prüfen, ob die genannten Explosionskenngrößen aus der spezifischen Oberfläche und dem Brennwert des Staubes bestimmt werden können. Es ist bekannt, dass die Heftigkeit einer Staubexplosion mit abnehmender Korngröße zunimmt. Dieser Effekt beruht auf der größeren spezifischen Oberfläche feiner Partikeln, die eine größe-re reaktive Grenzfläche zwischen Partikeloberfläche und umgebender Atmosphäre darstellt. Durch Einbeziehung des Brennwertes wurde der chemische Energiegehalt der Proben berück-sichtigt. Die Erklärung des maximalen Explosionsüberdrucks beruht auf der Anwendung des allgemei-nen Gasgesetzes als thermodynamisches Modell. Zur Beschreibung der maximalen Druckan-stiegsgeschwindigkeit wird die chemische Kinetik genutzt. Die Stauboberfläche wird dabei als Repräsentant der Brennstoffkonzentration aufgefasst. Der Brennwert beeinflusst die Reaktions-temperatur und daher über die Reaktionsgeschwindigkeitskonstante auch die Reaktionsge-schwindigkeit. Um eine Korrelation zwischen maximalem Explosionsüberdruck und maximaler Druckan-stiegsgeschwindigkeit einerseits und spezifischer Oberfläche und Brennwert andererseits zu identifizieren, wurden 121 Staubproben aus Betrieben verschiedener Gewerbebereiche unter-sucht. Die Bestimmung des Brennwertes erfolgte im Bombenkalorimeter. Mittels eines Adsorp-tionsverfahrens, der BET-Methode, wurde die spezifische Oberfläche ermittelt. Bei 56 Proben wurde zusätzlich die Oberflächenbestimmung durch ein photometrisches Verfahren angewandt. Die jeweils paarweise Korrelation der Kenngrößen miteinander ergab keine validen Zusammen-hänge. Es ließen sich aber in einigen Fällen Tendenzen in der gegenseitigen Abhängigkeit er-kennen, z. B. zwischen maximalem Druckanstieg und spezifischer Oberfläche. In einem nächsten Schritt wurde mittels multipler Regression untersucht, ob der maximale Ex-plosionsüberdruck bzw. die maximale Druckanstiegsgeschwindigkeit jeweils mit der Kombinati-on von spezifischer Oberfläche und Brennwert korrelieren. Es zeigte sich ein eindeutiger quali-tativer Einfluss von spezifischer Oberfläche und Brennwert sowohl auf den maximalen Explosi-onsüberdruck als auch auf die maximale Druckanstiegsgeschwindigkeit. Die quantitative Vor-hersage ist jedoch mit großen Unsicherheiten behaftet, so dass eine valide Bestimmung der Explosionskenngrößen aus spezifischer Oberfläche und Brennwert nicht möglich ist. Ein Grund hierfür ist, dass das Modell die Turbulenz des Staub/Luft-Gemisches, die insbesondere die ma-ximale Druckanstiegsgeschwindigkeit beeinflusst, nicht berücksichtigt. Weiterhin weisen die un-tersuchten Proben eine große Bandbreite in der chemischen Zusammensetzung auf, die zu un-terschiedlichen Reaktionsmechanismen führt. Der Einfluss der spezifischen Oberfläche auf das Explosionsverhalten wurde gezielt an Proben homogener chemischer Zusammensetzung untersucht. Als Probenmaterial dienten Aktivkohle, Braunkohle, Polyethylen und Saccharose. Die Proben wurden in Korngrößenfraktionen geteilt; an jeder Fraktion wurden neben der spezifischen Oberfläche der maximale Explosionsüber-druck und die maximale Druckanstiegsgeschwindigkeit bestimmt. Ein eindeutiger Einfluss der Oberfläche auf das Explosionsverhalten aller Proben konnte nachgewiesen werden. Der Ein-fluss war bei den unterschiedlichen Stoffen unterschiedlich stark ausgeprägt. Es konnten daher Schlussfolgerungen zum Reaktionsmechanismus, z. B. heterogene oder homogene Verbren-nung, gezogen werden. Eine Simulation des maximalen Explosionsüberdrucks mittels des all-gemeinen Gasgesetztes belegt die Validität des thermodynamischen Ansatzes. Dust explosions occur consistently in different industry branches and cause injuries, fatalities and massive losses of property. To describe the explosion behaviour of dusts different experi-mental characteristics are used. Some of these describe the ignition behaviour of dust while others refer to the violence of the explosion caused. Scope of this thesis are the characteristics maximum explosion overpressure and maximum rate of pressure rise. Both describe the vio-lence of an explosion. The explosion characteristics are determined by specific test procedures. A special apparatus, the 20 L-sphere, is used for these tests. The boundary conditions caused by the experimental set-up influence the results. Hence the characteristics cannot be taken as substance-specific. Additionally to the special apparatus a high experimental effort and a large sample amount in terms of laboratory analytics are required for the tests. Aim of this thesis hence was to deter-mine whether the mentioned explosion characteristics can be derived from the specific surface and the heat of combustion of a dust. It is commonly known that the violence of a dust explosion increases with decreasing particle size. This effect is based on a larger specific surface of fine particles which acts as a larger re-active interface between the particles surface and the surrounding atmosphere. The chemical energy content of the dust was taken into account by the heat of combustion. The explanation of the maximum explosion overpressure is based on the application of the ideal gas law as a thermodynamic model. The maximum rate of pressure rise is described by chem-ical kinetics. The dust surface is taken as representative for the fuel concentration. The heat of combustion influences the temperature of the reaction and hence via the rate constant also the reaction rate. To identify the correlation between the maximum explosion overpressure and the maximum rate of pressure rise on the one hand and the specific surface and the heat of combustion on the other 121 dust samples from plants from different industry branches were tested. The heat of combustion was determined using a bomb calorimeter. An adsorption method, the BET method, was used to measure the specific surface. On 56 samples the specific surface was additionally determined using a photometric method. Pairwise comparison of the characteristics did not result in valid correlations. There were never-theless by trend dependencies between some characteristics, e. g. maximum rate of pressure rise and specific surface. In a next step multiple correlation was used to determine whether the maximum explosion overpressure and the maximum rate of pressure rise are each influenced by the combination of specific surface and heat of combustion. There is a clear qualitative influence of specific sur-face and heat of combustion on the maximum explosion overpressure as well as on the maxi-mum rate of pressure rise. The quantitative prediction comes along with large uncertainties. Therefore a valid prediction of the explosion characteristics from specific surface and heat of combustion is not possible. One reason for this is that the model does not consider the turbu-lence of the dust/air-mixture, which strongly influences especially the maximum rate of pres-sure rise. Additionally there was a broad variation in the chemical composition of the dusts re-sulting in different reaction mechanisms. The influence of the specific surface on the explosion behaviour was investigated at dust of homogenous chemical composition. As samples active carbon, lignite, polyethylene and su-crose were used. The samples were divided into particle size fractions. Additionally to the spe-cific surface the maximum explosion overpressure and the maximum rate of pressure rise were determined for each fraction. A clear influence of the specific surface on the explosion behaviour of all samples was proven. The value of the influence was different at the different substances. Hence conclusions about the reaction mechanism, e. g. homogenous or heteroge-neous combustion, could be derived from the results. A simulation of the maximum explosion overpressure using the ideal gas law proofed the validity of the thermodynamic approach.

Bedingt durch immer höheren Grad an Komplexität und Vernetzung technischer Systeme steigen die Anforderungen an Zuverlässigkeits- und Sicherheitsanalysen. Die klassischen, analytischen Methoden der Zuverlässigkeitstheorie sind bei modernen System häufig nicht oder nur begrenzt anwendbar. Zusätzlich zu den strukturellen Eigenschaften eines technischen Systems ist zudem die reale Nutzung und Belastung entsprechender Einheiten von großer Bedeutung. Für eine ganzheitliche und realitätsnahe Bewertung der Zuverlässigkeit ist somit auch dieser Einfluss von großer Bedeutung. Ausgehend von drei Grundebenen der Zuverlässigkeits- und Sensitivitätsanalyse, der strukturellen, funktionalen und analytischen Ebene, wird in diese Arbeit die Nutzungs- und Belastungsanalyse als vierte Ebene aufgenommen. Zur Verknüpfung dieser Ebenen wurde in dieser Arbeit durch einen Methodenvergleich eine Methodik ermittelt, mit der sich alle vier Ebenen valide ermitteln lassen. Die Monte-Carlo-Simulation (MCS), als computergestützte Simulationsmethode, ist für alle Ebenen geeignet und in der Praxis umsetzbar. Diese Arbeit beschreibt die Anwendung der MCS auf allen vier Ebenen und führt für die Nutzungs- und Belastungsanalyse entsprechende Formalismen zur direkten und indirekten Ermittlung der Einflüsse ein. Aufgeteilt in die direkte und indirekte Belastungsanalyse wird weiterhin die allgemeingültige Anwendbarkeit der Formalismen ermittelt. Während bei der direkten Belastungsanalyse die Anwendung mittels gängiger Berechnungen aus dem Bereich der Zuverlässigkeitstheorie erfolgt, ist bei der indirekten Belastungsanalyse eine Transformation in unterschiedliche mathematische Bildbereiche erforderlich. Abschließend bewertet die Arbeit die vorgestellten neuen Ansätze und das Integrationskonzept der Monte-Carlo-Simulation auf allen vier Ebenen der Zuverlässigkeits-, Sicherheits- und Belastungsanalyse. Due to a rising degree of both, the complexity and the cross linking of technical systems, the related requirements regarding reliability and safety analysis have been increasing significantly. Thus, analytical state of the art methods of reliability engineering can often not or only partially be used to analyze modern systems. In addition to the structural characteristics of a given technical system, its actual usage behaviour and load are of major interest, as the impact of those factors is crucial for a holistic and realistic evaluation of its reliability. Hence, based on the three typical levels of reliability and safety analysis, i.e. the structural, the functional and the analytical level, a fourth level focusing on usage and stress will be implemented in this dissertation. To begin with, this work will compare several methods, and, based on this, derive a new method that can determine all four levels in a valid manner. The Monte-Carlo-Simulation (MCS), as a computational simulation method, is suitable for all four analysis levels mentioned above and furthermore applicable in practice. The applicability of the MCS on all four levels is described and necessary formalisms for the direct and indirect determination of potential influences are introduced implementing the usage and stress analysis suggested in this work. Alongside the division into a direct and indirect stress analysis, the general applicability of the mathematical formalisms is illustrated. Whereas the direct stress analysis is based on general analytical methods of reliability engineering, a transformation into different mathematical ranges is essential regarding the indirect stress analysis. Finally, the approaches introduced in this work and the integration concept using the MCS on all four levels regarding the reliability, safety and stress analysis are evaluated.

Die Forcierung des Einsatzes reaktiver, neuartiger Sicherheitsmaßnahmen in der zivilen Luftfahrt zu Beginn des neuen Jahrtausends führte zu einer gegenwärtigen Debatte über das angemessene Verhältnis von Freiheit und Sicherheit. Entscheidungsträger auf unternehmerischer, wie auch staatlicher Ebene sehen sich dabei mit der Berücksichtigung von Interessen unterschiedlichster Anspruchsgruppen konfrontiert. Die Entscheidung über den Einsatz innovativer Sicherheitstechniken verlangt folglich nach einer Bewertung, welche zum einen den Interessen relevanter Stakeholder im Bereich der Luftsicherheit gerecht wird und zum anderen unterschiedliche Bewertungskriterien frühzeitig im Innovationsprozess berücksichtigt. Vor dem Hintergrund teilweise konfliktärer Zielsetzungen, der Akzeptanzfrage sowie dem stetigen technologischen Wandel wird das hieraus resultierende multikriterielle Entscheidungsproblem in der vorliegenden Forschungsarbeit in ein Bewertungssystem überführt, welches abschließend in einem Vorgehensmodell gebündelt wird und als generalisierbares Verfahren Anwendung finden soll. Zur Eingrenzung des Forschungsgegenstandes trägt die Analyse der gegenwärtigen Entwicklungstendenzen im Bereich der Luftsicherheit bei, auf deren Basis die Anforderungen an eine ganzheitliche multikriterielle Bewertung innovativer Sicherheitstechniken untersucht werden. Eine ausgedehnte Literaturanalyse sowie bereichsspezifische Interviews mit entsprechenden Stakeholder-Gruppen bilden die Basis für die Entwicklung eines Sets an Bewertungsdimensionen und -kriterien, welche für die Technikbewertung im Luftsicherheitsbereich von besonderer Relevanz sind. Diese Analysen führen zu einem modellbasierten Lösungsansatz, welcher durch die sukzessive Entwicklung eines Referenzvorgehensmodells realisiert wird. Unterstützt durch eine geeignete Modellierungstechnik und unter Berücksichtigung multikriterieller, innovations- sowie akzeptanzspezifischer Ansätze, bildet dieses Modell den zeitlogischen Ablauf der multikriteriellen Bewertung innovativer Sicherheitstechniken im Bereich der Luftsicherheit ab. Darüber hinaus wird die Übertragbarkeit auf weitere Anwendungsbereiche der Luftsicherheit gewährleistet. Das Ergebnis einer in der Forschungsarbeit durchgeführten Fallstudie zur ganzheitlichen multikriteriellen Bewertung wird mithilfe softwarebasierter Anwendungen grafisch dargestellt und gibt im vorliegenden Anwendungsfall Aufschluss darüber, in welchen Bereichen Optimierungs- bzw. Änderungspotenziale in Bezug auf verschiedene Sicherheitstechniken liegen. Durch das entwickelte Referenzvorgehensmodell können zukünftige Fehlinvestitionen in neue Sicherheitstechniken, wie sie beispielsweise bei der Implementierung des Security Scanners zu beobachten waren, bereits in den frühen Innovationsphasen der Technologieentwicklung vermieden werden. Anhand der Validierung des Referenzvorgehensmodells am Anwendungsfall der Luftsicherheitskontrolle wird einerseits aufzeigt, dass die entwickelte Bewertungsstruktur, der Methodenverbund und das zeitlogische Vorgehen schlüssig sind und andererseits Verfeinerungspotenzial bezüglich zukünftiger Anwendungen liegt. The accelerated use of new kinds of reactive security measures in civil aviation at the beginning of the new millennium led to the current debate about striking the right balance between freedom and safety. Those responsible for making decisions at both corporate and state level have to consider the interests of very different groups of stakeholders. Any decision about the use of innovative security technologies therefore requires an evaluation that satisfies the relevant stakeholders’ interests in aviation security on the one hand and takes different evaluation criteria into account at an early stage of the innovation process on the other hand. A multi-criteria decision-making problem results here due to partially conflicting objectives, the issue of acceptance and constant technological change. This is converted into an evaluation scheme in this re-search paper, consolidated in a process model and should be applicable as a generalized approach. An analysis of current development trends in aviation security helps to narrow down the object of research. This is then used as a basis to examine the requirements of a holistic, multi-criteria evaluation of innovative security technologies. An in-depth literature analysis and sector-specific interviews with the relevant stakeholder groups form the basis for developing a set of evaluation dimensions and criteria that are particularly relevant for assessing technologies in the sector of aviation security. These analyses result in a model-based approach, realized by the successively development of a reference model. Supported by a suitable modeling technology and taking multi-criteria, innovation and acceptance-specific approaches into account, this model illustrates the logical chronological sequence of the multi-criteria evaluation of innovative security technologies in aviation security. Furthermore, its transferability to other aviation security applications is guaranteed. The result of a case study of holistic multi-criteria evaluation conducted in a research project is plotted with the help of software-based applications and provides information about where potentials for optimization or changes lie with regard to different security technologies. Misplaced investments in new security technologies in the future, as was observed for example when introducing security scanners, can be avoided at an early innovation stage of technology development by applying the developed reference model. The validation of the reference model using the case of the aviation security checkpoint reveals that the developed evaluation structure, the combination of methods and the logical chronological approach are consistent, on the one hand, but also shows the potential for improvement with regard to future applications.