Photo by ©FAU/Erich Malter

OPEN FAU

Online publication system of Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

The online publication system OPEN FAU is the central publication platform for Open Access publishing for all members of Friedrich-Alexander-Universität. Qualified works from research and teaching may be published here free of charge, either as a primary or secondary publication. The full texts are permanently available worldwide and are findable and citable via catalogues and search engines.


To search for documents in OPEN FAU, please select "Search" (via the magnifying glass at the top right); this will provide you with various search options. If you want to publish a document, go to "Login" and "My Publications". Then drag you document into the field provided and enter the metadata. In just a few steps, you can submit your document. Please note our guidelines, the publication contract and FAQs.

 

Recent Submissions

No Thumbnail Available
Doctoral thesis
Open Access
Software-based Memory-Consistency Mechanisms for Non-Coherent Many-Core Systems
(2024) Langer, Tobias; Schröder-Preikschat, Wolfgang
Multi- and manycore processors have become virtually indispensable. Some of today's manycore processors already have cores counts in the higher two digits numbers. As the performance hunger of modern applications further increases, this trend towards more parallel processors will likely continue. However, this development requires significant changes in computer architectures. As a consequence, modern processor designs already deviate considerably from that of classical SMP systems, as components such as bus systems do not scale with the core count, and memory connects increasingly become a bottleneck. One effect of these changes is that cache coherence mechanisms become increasingly complex. These systems already cause high engineering efforts, as they require long design times and are complicated and time intensive to verify. Furthermore, they become increasingly resource intensive as their chip area and energy consumption grow with parallelism. In the meantime, a different trend can be observed for system software. Cache coherence mechanisms have here been identified as a source of performance overheads. Therefore, many modern operating and runtime systems thus employ strategies to limit memory accesses to NUMA domains so that only the coherence mechanisms there are used. Cross-NUMA coherence, in return, is avoided, if possible. These software systems thus effectively avoid the coherent shared memory that the hardware level provides at great expense. However, shared memory programming still provides a more convenient programming model than explicit communication schemes, such as message passing. Considering this situation, this dissertation proposes that coherence mechanisms should be realized as part of the software layer instead of providing them in hardware. The coherence mechanism can thus adapt to the applications' requirements, making it far more flexible than hardware implementations can be. Therefore, this dissertation explores the design space for software-based coherence solutions. The proposed designs thereby build on techniques known from Virtual Shared Memory (VSM) systems to realize a memory consistency mechanism as an on-demand feature. This notion of memory consistency also meets the requirement for cache coherence. The results and contribution of this thesis are two variants of software-based consistency mechanisms. The first of which is the Software Consistency System (SCS), which follows the principles of classical VSM systems by leveraging the features of virtual memory management to create a consistent shared memory abstraction. The second variant is the Adaptive Software Consistency System (ASCS), a novel adaptive consistency mechanism. The ASCS builds upon the SCS and extends it with the ability to exploit memory-sharing information to switch adaptively between page and hardware caches at runtime. Finally, this thesis demonstrates the functionality and effectiveness of the consistency systems with a performance evaluation on a tile-based prototype system implemented in FPGA logic at the example of different shared memory workloads. The results show that the SCS and the ASCS provide good scalability for the parallel workloads and, thus, that they are feasible alternatives to existing hardware-based coherence mechanisms. Furthermore, the experiments show that for all but one evaluation scenario, the ASCS mechanism outperforms the SCS.
No Thumbnail Available
Doctoral thesis
Open Access
Strategisches Controlling im Krankenhaus – aktueller Stand und Implikationen für Großkrankenhäuser auf Basis theoretischer und empirischer Analysen
(2024) Mohr, Alexander; Esslinger, A. Susanne
Die vorliegende Arbeit hat das Ziel, einen Überblick über den aktuellen Stand des stra-tegischen Controllings in Großkrankenhäusern zu geben und Handlungsansätze für die Ausgestaltung sowie die Weiterentwicklung des strategischen Controllings zu entwickeln. Dabei kommen zwei Analyseansätze zur Anwendung: eine theoretische Analyse der bestehenden Literatur und Forschungsarbeiten sowie eine empirische Analyse in Form einer qualitativen Auswertung von Experteninterviews. Im Ergebnis der theoretischen Analyse lässt sich festhalten, dass in Deutschland bereits ein Konzentrationsprozess im Krankenhaussektor eingesetzt hat und Institutionen zu-sammengelegt oder geschlossen wurden. Durch die aktuell verfolgten Reformbestrebungen wird sich dieser Trend noch verstärken. Zudem bleiben Investitions- und Betriebskostenfinanzierung hinter dem Erforderlichen bzw. hinter den Preissteigerungen zurück. Hieraus resultiert für das Krankenhausmanagement das Erfordernis einer stetigen Steigerung der Effektivität und der Effizienz, um die Wirtschaftlichkeit zu erhalten. Zudem rückt die Ausrichtung von Kostenstrukturen auf Leistungsgruppen in den Vordergrund. Die klassischen Ebenen der Unternehmensführung finden sich im Krankenhausmanagement wieder; auch hier erfolgt insofern ein strategisches Management. In der Expertenorganisation Krankenhaus kann es zu vertikalen Dissoziationen zwischen den Führungsebenen sowie zu horizontalen Dissoziationen zwischen den Abteilungen kommen. Eine besondere Bedeutung besitzt in diesem Zusammenhang die personelle Dimension der Unternehmensführung. Bei der Erschließung der Wettbewerbsvorteile im strategischen Management ist ein beidhändiges Vorgehen im Sinne der organisationalen Ambidextrie erforderlich. Dabei geht es um ein ausbalanciertes sowie paralleles Vorgehen von Exploration und Exploitation. Die wesentlichen thematischen Herausforderungen für das Krankenhausmanagement werden in dieser Arbeit identifiziert und erläutert. Aus der theoretischen Analyse wird zudem ersichtlich, dass zur Unterstützung der Bewältigung der strategischen Herausforderungen ein strategisches Controlling beitragen kann. Aus den betrachteten Controllingkonzeptionen ist mit Blick auf die Aufgaben im Krankenhaussektor eine integrative, rationalitätssichernde Controllingkonzeption als zielführend anzusehen. Es lässt sich sowohl das koordinationsorientierte Controllingkonzept nach Horváth als auch das integrativrationalitätssichernde Controllingkonzept von Weber und Schäffer auf den Krankenhausbereich übertragen und diese bilden damit die konzeptionelle Grundlage für ein eigenständiges Krankenhauscontrolling, welches jedoch bislang sehr operativ geprägt ist. Das strategische Controlling ist hingegen noch in einer Entwicklungsphase; und gerade der Einbezug nicht monetärer Steuerungsgrößen ist ausbaufähig. Der empirische Forschungsteil dieser Arbeit setzt an dieser Ausgangslage an und untersucht die Ausgestaltungmöglichkeiten der Unterstützungsfunktion des strategischen Controllings im strategischen Steuerungsprozess in Großkrankenhäusern. Basierend auf einer Metastudie zu den Gestaltungsparametern des strategischen Managements werden die Forschungsfragen abgeleitet. Als Forschungsmethode kommen Experteninterviews mit 13 Probanden zur Anwendung. Im Ergebnis der empirischen Analyse lässt sich festhalten, dass der Ort des strategischen Controllings (F1) durch ein Zusammenspiel aus zentralen und dezentralen Impulsen ent-steht und damit weder nur ausschließlich von der Klinikumsleitung noch von den einzelnen Kliniken ausgeht. Die Gestaltung des Controllingprozesses erfolgt strukturiert und wird eher rigide gelebt – bei hoher Verbindlichkeit. Elemente des Gegenstrom-Verfahrens kommen in allen Häusern zum Tragen. Häuser mit dezentraler Orientierung sind wirtschaftlich erfolgreich. Insgesamt wird die Art der Zusammenarbeit zwischen Zentrale und dezentraler Einheit von den Experten als eng bis sehr eng beschrieben. Bei der Analyse der Einbindung verschiedener Akteure und Hierarchieebenen sowie der Rolle des Controllings (F2) wurde deutlich, dass das Controlling neben den beteiligten Managementebenen systematisch eingebunden und beteiligt wird. Insgesamt zeigt sich jedoch eine hohe Diversität der beteiligten fachlichen Funktionen. Die Rolle des Controllings selbst lässt sich überwiegend mit der des „Business Partners“ beschreiben. Auffällig ist die geringe Einbindung des mittleren Managements des Pflegedienstes. Die Methodik der Planung und der eingesetzten Instrumente des Controllings (F3) hat zu Ergebnis, dass die Formalisierung des Prozesses insgesamt hoch ist. Als Gesprächsformat werden am häufigsten Strategieklausuren, Jahresplanungsgespräche und regelmäßige unterjährige Gesprächsrunden beschrieben. Häuser mit separaten Topmanagement-Runden sind wirtschaftlich erfolgreich, ebenso wie Häuser, die ein hohes Maß an Planungsintegration aufweisen. Die Arbeitsweise ist insgesamt analytisch-rational. Bis auf einzelne Ausnahmen ist die Transparenz hier in den Krankenhäusern hoch. Auffällig ist eine geringe Nutzungsintensität strategischer Controllinginstrumente. Die Inhalte der Planung (F4) weisen eine hohe Bandbreite auf – mit bis zu 16 Themenclustern, von denen einzelne Häuser bis zu 12 in ihren Planungen abdecken. Aus Sicht der Experten sind die betrachteten Inhalte weitestgehend vollständig. Weiterentwicklungsbedarf besteht in den Themenfeldern Marktanalyse und -positionierung, Personalstrategie und Materialkosten sowie bei der Integration der unterschiedlichen Steuerungsperspektiven in die Gesamtstrategie. Erfolgsfaktoren für ein strategisches Controlling in Großkrankenhäusern (F5) sind ständige Wachsamkeit und Aufmerksamkeit durch die Gestaltung des Gesprächsformats, hierarchische Kontrolle, Trägeranforderungen, Transparenz sowie Leistungsanreize. Elementar ist die Etablierung eines Gesprächsformats für die strategische Weiterentwicklung. Insgesamt bestätigt die Arbeit im Hinblick auf die Theoriebildung, dass es eines strategischen Krankenhausmanagements bedarf und das strategische Controlling hierfür ein geeignetes Unterstützungskonzept darstellt. Dieses ist bereits in den Großkrankenhäusern etabliert. Die Arbeit liefert zudem vertiefte Einblicke und neue Erkenntnisse über die Ausgestaltung – und somit generalisierbare Aussagen zur Gestaltung. Auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse werden Handlungsempfehlungen für die Praxis abgeleitet. So wird die Etablierung eines strategischen Controllings empfohlen. Zudem bedarf es der Etablierung von Gesprächsformaten zur Befassung mit strategi-schen Steuerungsthemen. Innerhalb dieser sind konkrete Ziele zu definieren und deren Umsetzung ist zu kontrollieren. Geeignete Controllinginstrumente sind die DB-Rechnung, die SWOT-Analyse, das Benchmarking und die Balanced Scorecard.
No Thumbnail Available
Doctoral thesis
Open Access
Myokarditis und Sport – Untersuchung der Zusammenhänge anhand einer prospektiven klinischen Studie
(2024) Wolf, Jonas Valentin; Dittrich, Sven; Schöffl, Isabelle
Objectives: Myocarditis, defined as an inflammatory and necrotizing, non-ischaemic disease of the cardiac musculature, is considered as one of the most common causes of sudden cardiac death. Elite athletes seem to have an increased risk for (viral) infection and subsequent myocarditis due to increased exposure to pathogens or impaired immune systems. On the other hand, long periods of sedentary behaviour or sports restrictions after myocarditis may lead to a negative impact on cardiovascular health in later life. The European Society of Cardiology (ESC) provides recommendations regarding the return to sports after myocarditis, which we wanted to evaluate prospectively for their safety, feasibility, and outcome. Thereby, the influence of physical activity on the progression of myocarditis should be investigated in particular. Design and Methods: Every myocarditis patient with the capability to perform Cardio-Pulmonary Exercise Testing (CPET) who received treatment in our department was included in the study. Diagnostic criteria involved elevated cardiac biomarkers or an abnormal electrocardiogram (ST-elevation or T-wave inversion). Depending on the clinical severity of the disease, all received further examinations according to the ESC guidelines. These included transthoracic echocardiography (TTE) and cardiac magnetic resonance imaging (cMRI), as well as CPET at least once immediately prior to resumption of exercise. Observations and Results: 14 patients (twelve males and two females, average age of 15,6 years) with diagnosed myocarditis participated. None of the patients had a relapse of myocarditis or suffered fatal complications. Prior to the diagnosis, five patients (36%) participated in competitive sports on a regular basis. There was no difference in the clinical outcome between the competitive sports cohort and their sedentary counterparts. During the course of disease, the investigated parameters (Electrocardiogram, TTE, cMRI, CPET) of all patients had shown improvement at large. Proceeding physical activity during an ongoing symptomatic infection at the onset of myocarditis was associated with worse initial clinical findings (significantly more late gadolinium enhancement and impaired wall movement at initial cMRI, significantly higher NT-pro BNP and VE/VCO2 at initial CPET). However, the latter did not implicate a worse clinical outcome. Conclusions: In this study, the clinical implementation of the ESC recommendations regarding the return to sports after myocarditis was shown to be safe and without complications. At the end of the observation period, the overall cardiopulmonary fitness seemed not to be impaired through the imposed sports restrictions. The cohort showed consistent resumption of their habitual sporting activities one year after the onset of the myocarditis. An active lifestyle as well as competitive sports could not be identified as negative prognostic factors. Proceeding physical activity during an ongoing symptomatic infection at the onset of myocarditis seemed to impair the initial clinical stadium of the disease. Therefore, physical activity should not be performed during symptomatic (respiratory) infections in the presence of generalized symptoms (fever, fatigue) or symptoms below the upper respiratory tract or with elevated inflammation parameters. Physical activity can be resumed safely two to three days after the disappearing of the latter symptoms.
No Thumbnail Available
Doctoral thesis
Open Access
Quantifying Inner Source Software Development for Business Process Usage
(2024) Buchner, Stefan; Riehle, Dirk
Inner source refers to the application of open source development principles within corporate environments. Essentially, it involves embracing open collaboration and contribution without necessarily developing open source software. One fundamental concept borrowed from open source development is the practice of opening software projects to external contributions. In the realm of inner source, these contributions usually originate from developers engaged in other projects or working in different organizational units. This collaborative approach yields mutual benefits through joint software development. However, these inner source contributions often cross organizational and legal boundaries, significantly impacting a wide range of business processes. These effects extend beyond software development and affect strategic and operational functions across various departments, including management, accounting, and even taxation. Currently, these processes are not harmonized with the inner source way of intellectual property flow within the company. This misalignment can lead to mismanagement and even profit shifting. The primary objective of this dissertation is to address these challenges by making three consecutive contributions: First, we conducted a systematic literature review, combined with thematic analysis, to assess the current state of inner source measurement and its impact on various business processes. This qualitative data analysis categorizes a range of approaches and evaluates their suitability for application within the inner source domain. Second, building on the insights derived from our systematic literature review, we developed an inner source research model. This model serves as a foundation, providing researchers with a unified framework for advancing toward more precise and comprehensive inner source measurement. It, in turn, enables the development of future tools and techniques and facilitates the creation of metrics tailored to inner source management, aligning existing business processes with the inner source paradigm. Third, we have implemented a first algorithm for the financial assessment of inner source contributions. This algorithm estimates the time invested in code contributions by individual contributors or departments. These estimations, in turn, enable cost calculations that can be applied to business processes affected by inner source, such as tax contribution assessments. Lastly, we consolidate individual contributions, clarify thematic connections, integrate outside research, and explore future prospects. In summary, this dissertation lays the theoretical groundwork for the financial evaluation of inner source contributions. It offers guidance to researchers on conducting measurement-related inner source research and provides practitioners with insights into the development of inner source metrics and tools. Furthermore, this dissertation introduces an initial algorithm, practically evaluated for its usability in conducting cost calculations within the inner source domain.
No Thumbnail Available
Doctoral thesis
Open Access
Vergleich einer kombinierten ventro-dorsalen mit einer dorsalen Instrumentierung von Skoliosen: Klinisches und radiologisches Outcome
(2024-05-12) Maurer, Michael; Sommer, Björn
Hintergrund und Ziele Bei der Skoliose handelt es sich um eine komplexe dreidimensionale Wirbelsäulendeformität unterschiedlichster Genese und Ausprägung. Unbehandelt kann diese Erkrankung zu weitreichenden Beschwerden wie Einschränkungen der Beweglichkeit oder kardiopulmonalen Funktion führen. Schwere Skoliosen benötigen meist einen operativen Behandlungsansatz. Ziel dieser Arbeit war der Vergleich einer kombiniert ventro-dorsal mit einer rein dorsalen Instrumentierung hinsichtlich der klinischen sowie radiographischen Ergebnisse bei jugendlichen und erwachsenen Patienten. Methoden Es wurden retrospektiv Daten aus dem Krankenhausinformationssystem erhoben (z. B. Alter, Geschlecht, Körpergewicht und -größe, prä- und postoperative Schmerzen, allgemeines Wohlbefinden, Dauer des Krankenhausaufenthalts, Revisionsoperationen) und prä- sowie postoperative Röntgenbilder hinsichtlich der erzielten Korrekturen (z. B. Cobb-Winkel, frontale Balance, Thorax Kyphosewinkel und Lenden Lordosewinkel) vermessen. Ergebnisse Zwischen 2008 und 2015 wurden in der Orthopädischen Klinik in Markgröningen 1486 Patienten mit einer operationsbedürftigen Skoliose operativ behandelt. Davon konnten 134 Patienten (26,1% männlich) in die Studie eingeschlossen werden. 72 Patienten wurden zweizeitig von ventro-dorsal stabilisiert (Gruppe A) und 62 rein von dorsal (Gruppe B). 61 Patienten wiesen eine degenerative Skoliose auf (Gruppe A: n=29, 40,3%; Gruppe B: n=32, 51,6%), 26 Patienten eine idiopathische (Gruppe A: n=11, 15,3%; Gruppe B: n=16, 25,8%), 5 Patienten eine traumaassoziierte (Gruppe A: n=2, 2,7%; Gruppe B: n=3, 4,8%) und 6 Patienten (Gruppe A: n=1, 1,4%; Gruppe B: n=5, 8,1%) eine neuromyopathische Ursache. In 35 Fällen (Gruppe A: n=29, 40,3%; Gruppe B: n=6, 9,7%) konnte keine Ursache identifiziert werden. Die Lokalisation der Hauptkrümmung befindet sich in 18 Fällen (Gruppe A: 5 Fälle (6,9%) und Gruppe B 13 Fällen (21,0%)) thorakal, in 41 Fällen (A: 29 Fälle (40,3%), B: 12 Fälle (19,4%)) thorakolumbal und in 75 Fällen (A: 38 Fälle (52,8%), B: 36 Fälle (58,1%)) lumbal. Präoperativ geben 61,1% Patienten der Gruppe A und 51,6% Patienten der Gruppe B neurologische Beschwerden an. Der stationäre Aufenthalt war in der Gruppe A (24,7 Tage) signifikant (p < 0.001) länger als in der Gruppe B (16,9 Tage). Beide Operationsverfahren konnte eine signifikante (p < 0.001) Schmerzreduktion in Ruhe als auch unter Belastung erreicht. Beide Operationsverfahren erreichten bezogen auf den Ausgangswert eine signifikante Verbesserung des Skoliosewinkels, insgesamt konnte mit der ventro-dorsalen Stabilisierung eine signifikant größere Korrektur der Hauptkrümmung erreicht werden (Gruppe A 32,1° vs. Gruppe B 20.2°; p < 0.001). Die frontale Balance wurde in keiner Gruppe signifikant verbessert. Durch das ventro-dorsale Vorgehen konnte eine Erhöhung des postoperativen Kyphosewinkels (präop: 26,4° auf postop: 29,0°, p < 0.05) erreicht werden, während das rein dorsale Vorgehen zu einer Reduktion (präop: 25,4° auf postop: 22,2°, p=0,088) führte. Die Körpergrößenzunahme war mit 3,5 cm ± 2,0 in beiden Gruppen gleich (p=0.938). Postoperativ wurden durch beide Verfahren eine vergleichbare Komplikationsrate (Gruppe A: 19,4% vs. Gruppe B 19,3%) berichtet, wobei neurologische Beeinträchtigungen (Gruppe A: 7,5% vs Gruppe B 8,3%), sowie das Implantatversagen (Gruppe A: 4,5% vs Gruppe B 5,5%) zu den häufigsten Komplikationen zählten. Schlussfolgerungen Beide Operationsverfahren führen zu einer signifikanten Korrektur des Skoliosewinkels, während nur kombiniert ventro-dorsale Vorgehen den Kyphosewinkel verbessert. Trotz des höheren Blutverlustes und der längeren Krankenhausaufenthaltsdauer kann mit dem kombinierten Vorgehen eine signifikante Verbesserung der subjektiven Schmerzsituation und Zufriedenheit bei akzeptablem Operationsrisiko erzielt werden.