Angebote und Themen für die Abschlussarbeit

Im folgenden finden Sie Ideen für Abschlussarbeiten, insbesondere Wirtschaftsinformatik. Studierende der Hochschule Niederrhein können ein Thema bearbeiten. Dazu nehmen Sie mit mir Kontakt auf, bitte beachten Sie claus-brell.de/abschlussarbeit.php und legen Sie schon beim ersten Kontakt alle erforderlichen Unterlagen bei.

Stand 04.03.2020

  1. Entwicklung eines KI-Systems für Beobachtungsszenarien im Naturschutz (Arbeitstitel)
    Ausgangslage: Mit dem Rückgang der Fluginsekten haben Singvögel zunehmend Schwierigkeiten, ihre Brut aufzuziehen. Ebenso stellen Kälteeinbrüche ein Problem dar. Die Folge ist, dass nun nach den Insekten auch die Singvogelpopulation sinkt. Naturschutzorganisationen stellen sich die Frage, ob und wie bereitgestellte Nisthilfen angenommen werden und woran der Bruterfolg scheitert. Eine Überwachung mit Bildern über das Internet (Webcam) ist nicht immer möglich. Jedoch stellt die Kontrolle von Nistkästen z.B. über LoRaWAN eine Alternative dar in Fällen, wo keine Internetanbindung für direkte Bildkontrollen vorhanden ist. Die Bilder müssten dann gleich vor Ort ausgewertet und in Kennzahlen umgesetzt werden. Wichtig wäre im ersten Schritt herauszubekommen, ob und wann ein Altvogel eine Nistgelegenheit besucht hat.
    Lösungsansatz: Seit 2002 wird das Brutverhalten von Singvögeln mit Videotechnik untersucht, seit 2013 mit einem Beobachtungssystem auf Basis des Raspberry Pi weiter entwickelt. Es existiert umfangreiches Bild- und Datenmaterial, um nun entsprechend neuronale Netze zu trainieren, siehe Dokumentation zur Brutsaison 2019: https://cbrell.de/blog/brutsaison-2019-digitale-naturbeobachtung . Eine Lösung für Honigbienen existiert bereits, siehe https://cbrell.de/blog/honigbienen-2019/#bienenki und https://cbrell.de/biene40
    Aufgabenstellung: Auf einem in den Nistkasten implementierbaren Kleinrechner (Raspberry Pi Zero bevorzugt) soll ein System bereitgestellt werden, das alle drei Minuten Bildaufnahmen aus dem Innern von Nistkästen bewertet und Kennzahlen erzeugt (Ist ein Altvogel im Nistkasten oder nicht). Im ersten Schritt kann mit dem umfangreichen vorhandenen Bildmaterial (über 4 Millionen Einzelbilder) gearbeitet werden.
    Alternative Vorgehensweise sind zu beleuchten. Das System ist so aufzubereiten, dass Naturschutzorganisationen ohne vertiefte Technikkenntnis das System nachbauen können.
    Beinhaltet: Einarbeitung in Computer Vision und neuronale Netze (openCV, Python, DNN, Tensorflow, YOLO und Co. Webservices in PHP. Je nach Interessenlage evtl. SQLite, Visualisierung mit Javascript und AJAX)
    Geeignet für Studierende der Wirtschaftsinformatik mit Interesse an KI und Edge-Computing sowie Naturschutzthemen.
  2. Entwicklung eines KI-Systems für die Bewertung von Klangereignissen (predictive maintenance) am Beispiel von Honigbienen (Arbeitstitel)
    Ausgangslage: KI für den Einsatz von predictve maintenance wird derzeit diskutiert. Der erfahrene Techniker hört, wann ein Lager einer Produktionsmaschine Wartung erfordert, für die automatisierte Erkennung besteht großes wirtschaftliches Potenzial. Ebenso hört ein erfahrener Imker, ob es seinem Bienenvolk gut geht oder nicht. Dazu muss er zum Volk hinfahren. Interessant (und vermarktbar) wäre ein System, dass auf Basis von KI das „Hinhören“ des Imkers substituiert. Vorteil der Imkerei wäre, dass in absehbarer Zeit ausreichend Trainingsdatensätze bereitgestellt werden können. Eine solcher Lösungsansatz kann dann leicht auf andere Anwendungsszenarien (defekte Maschinen) übertragen werden.
    Lösungsansatz: Mit dem Smartphone werden 10 Sekunden Soundschnipsel aus dem Bienenstock aufgenommen. Der Soundschnipsel (oder alternativ die fouriertransformierten Daten ) wird an einen Webservice übertragen, der eine KI Erkennung des Klangereignisses vornimmt. Zunächst kann davon ausgegangen werden: Bei Dominanz von 200 Hz fühlen sich Bienen wohl, bei 300 Hz liegt irgend eine Störung vor. Es ist herauszuarbeiten, ob bestehende Services zur KI Erkennung genutzt werden können oder ein eigener Mechanismus aufzusetzen ist.
    Die Trainingsdaten stehen heute noch nicht zur Verfügung, werden aber im Frühjahr erzeugt.
    Beinhaltet: Einarbeitung in die Klanganalyse, neuronale Netze (Tensorflow), Webanwendungen und Konzeption von Cloud-Services.
    Geeignet für: Studierende der Wirtschaftsinformatik mit ein wenig Interesse an Soundbearbeitung und deren physikalischen Grundlagen, Interesse an KI und Cloud-Services.
  3. Entwicklung eines KI-Systems zur Erkennung von analogen Sensoren (Arbeitstitel)
    Ausgangslage: In vielen Fällen kann in unzugänglichen Umgebungen keine digitale Messaparatur eingebracht werden (lebensweltliches Beispiel: Backofen) oder es existiert bereits einen analoge Messapperatur. Bilderkennung liefert eine Möglichkeit, analoge Anzeigeinstrumente zu „digitalisieren“ und die Messwerte so über das Internet sicht- und recherchierbar zu machen.
    Aufgabenstellung: Auf einem Kleinrechner (Raspberry Pi Zero bevorzugt) soll ein System bereitgestellt werden, das minütlich beispielhafte analoge Sensoren (z.B. Backthermometer, mechanische Kofferwaage, Inventurzähler) mit der Kamera analysiert und erkannte Werte an einen Webservice übermittelt.
    Beinhaltet: Einarbeitung in Computer Vision und neuronale Netze (openCV, Python, DNN, evtl. Tensorflow, Webservices in PHP und SQLite, Visualisierung mit Javascript und AJAX)
    Geeignet für Studierende der Wirtschaftsinformatik mit Interesse an KI und Edge-Computing.
  4. Nutzung von Spieleengines zur Entwicklung von Dashboards (Arbeitstitel)
    Ausgangslage: Mit Industrie 4.0 und Internet of Things kommen große Datenmengen im Internet zusammen, die für eine Nutzung durch Menschen visualisiert werden müssen. Ein Alternative für die Entwicklung plattformübergreifender Visualisierungen (Dashboards) können Spieleengines darstellen.
    Realisierungsidee und Aufgabenstellung:  Ausgehend von in Mönchengladbach auf dem Campus erhobenen Wetterdaten (siehe https://cbrell.de/raspilab/umweltdaten.php?pin=HochschuleNiederrhein1&modus=tab) soll ein leicht anpassbares Dashboard entwickelt werden und gezeigt werden, ob und welche Spieleengine dazu geeignet ist.
    Geeignet für: Studierende der Wirtschaftsinformatik, die sich mit Spielengines und Webservices befassen möchten. Voraussichtliche Programmierumgebungen: UNITY (Kenntnisse in DOT NET und C# von Vorteil) sowie Webservices in PHP.
  5. Unterstützung des stationären Handels mithilfe einer mobilen, akkuschonenden, datensparenden geobasierten Anwendung mit einer Android App und Webservices. (Arbeitstitel)
    Das ist eine Folgearbeit zu einem bereits bearbeiteten Thema auf iOS. Schwerpunkt der Arbeit ist die Bereitstellung eines Demonstrators, der die wesentlichen Eigenschaften der Akkuschonung und der Datensparsamkeit zeigt. Das Datenbank-Backend (einfache Webservices in PHP, einfache Datenbank in SQLite oder hilfsweise MySQL) gehört ebenso dazu.
    Als Technik kann Flutter und Dart (beorzugt) , PWA oder Entwicklung mit Android Studio eingesetzt werden. Die Auswahl ist durch z.B. eine Nutzwertanalyse zu begründen.
    Geeignet für Studierende der Wirtschaftsinformatik (Bachelor) mit Interesse an App- und Webentwicklung.
  6. Entwicklung eines webbasierten mobilen Lernspiels für die Imkerei
    Ausgangslage: Z. Zt. nimmt das Interesse an Bienenhaltung stark zu (z.B. urban bee keeping). Die Vereine kommen mit der Stellung von „Imkerpaten“ kaum nach. Nicht jeder ist gewillt, sich durch die Umfangreiche Literatur zu arbeiten. Ein mobiles Spiel, dass neben dem Spielwert gleich die Grundzüge der Imkerei vermittelt, könnte als „Türöffner“ dienen. Insbesondere können so junge Stadtmenschen mit wenig Naturberührung für das Thema Bienen und darüber hinaus für Insektendiversität sensibilisiert werden.
    Aufgabenstellung: Es soll ein einfaches mobiles Spiel entwickelt werden, das die Pflege eines Bienenstocks zum Thema hat. Dabei sollen die bekannten Einflussfaktoren (Wetter, Tracht, Hygiene/Krankheitsvorsorge) beachtet werden. (Bevorzugt wäre ein virtueller Escaperoom, Realisierung mit AJAX (PWA), Spieleengine UNITY oder Flutter / Dart und PHP Webservices).
    Erfordert die Einarbeitung in die Bienenhaltung. Es ist von Vorteil, denn die Kandidatin / der Kandidat Imker im Freundes- oder Verwandtenkreises hat.
    Geeignet für Studierende der Wirtschaftsinformatik mit Interesse an Game-Entwicklung, Wirtschaftssimulationen.
  7. Konzeption und Entwicklung einer mobilen Anwendung für den Bergsport
    Ausgangslage: Es gibt bereits zahlreiche GPS-Tracker, die jedoch umständlich, akkubeanspruchend oder zu kompliziert für die Zielgruppe 50+ sind. UX ist meist schlecht. Das trifft auch für viele Geräte zu (Ausnahme z.B. Garmin GPS60CSX) (meine Garmin-Uhr verlangt von mir für das einfache Speichern eines Tracks vier! Entscheidungen. Das sind vier zuviel.) Gespräche mit Bergwanderern ergaben: man wünscht sich lediglich eine Aufsummierung der Höhenmeter, die bewegte Zeit und wenn möglich die Angabe der verbrauchten Kalorien. Niemand hat Lust, sich in die Bedienung einer komplizierten Software einzuarbeiten.
    Aufgabenstellung: Der Markt ist zu analysieren (welche GPS-Tracker verkaufen sich gut, wie sehen derzeit die bestehenden Lösungen aus, was wird in Zeitschriften diskutiert…), und daraufhin eine radikal einfache Anwendung zu konzeptionieren und umzusetzen.
    Beinhaltet: Einarbeitung in Glättungsalgorithmen und GPS. Ebenso sollte
    Geeignet für Studierende der Wirtschaftsinformatik mit Interesse an mobiler Entwicklung und GPS.
  8. Konzept zur Erhöhung der IT-Security-Awareness und der IT-Security-Literacy in KMU mit gamifizierten e-Learning-Komponenten.
    Abschlussarbeit im Bereich „Informationssicherheit in KMU“. Der Stand der IT-Sicherheit in KMU (mit Fokus auf Akzeptanz und Kenntnisse der Mitarbeiter) soll ermittelt werden. Auf Basis eines bereits in der Hochschullehre eingesetzten Lehr-Lern-Instruments (OREP Online-Repetitorium) entwickeln Sie ein niederschwelliges „Klick“-Training. Das beinhaltet die inhatliche Weiterentwicklung (Schwerpunkt) als auch Programmierung (Javascript – AJAX – PHP-SQLite).
    Geeignet für Studierende der Wirtschaftsinformatik oder Betriebswirtschaftslehre mit Interesse an IT-Sicherheit, Gamification, HR, E-Learning.
    Das Lehr-Lerninstrument (derzeit PHP, Datenhaltung in CSV-Dateien) ist weiterzuentwickeln.
  9. Vergleichende Entwicklung mit Flutter und Dart vs. Progressive Web Apps am Beispiel einer Abnehm-App (FlutterVsPwa)
    Ist bereits in Bearbeitung
    Ausgangslage: Mittlerweile stehen für Plattformübergreifende mobile Anwendungen (IOS, Android, Web) unterschiedliche Umgebungen zur Verfügung. Insbesondere für Apps, die keine hardwarespezifischen Anforderungen stellen, kann die Programmierung in einem betriebssystemübergreifenden Framework vorteilhaft sein. Neuere Entwicklungen wie Flutter und PWA versprechen eine besonders schnelle Bereitstellung von funktionsfähigen Prototypen (Minimal Viable Product, MVP).
    Aufgabenstellung: Am konkreten Beispiel einer Abnehm-App sollen die Potenziale und aktuellen Probleme von Flutter, PWA und Co herausgestellt werden.
    Das Unternehmen clabremo hat das Konzept für die Abnehm-App entwickelt (das Konzept ist bindend und wird zur Verfügung gestellt) und beabsichtigt, die App zukünftig als Verkaufsförderung für ein Diätprodukt (Akquise, Kundenbindung) einzusetzen.
    Im Rahmen der Arbeit sind zunächst verschiedene übergreifende Entwicklungsumgebungen zur beschreiben und zu vergleichen, konkret  soll mit zwei Entwicklungsumgebungen (Flutter, PWA) die Abnehm-App erstellt und der Entwicklungsprozess kritisch verglichen werden.
    Outcome:  Als Outcome soll die Arbeit liefern:
    – Gegenüberstellung und Bewertung des gegenwärtigen Standes der Plattformübergreifenden Entwicklung.
    – Abnehm-App entwickelt mit Flutter und Dart, Backend in PHP und SQLite.
    – Abnehm-App entwickelt mit PWA ( Javascript, Backend in PHP und SQLite).
    – kritischer Vergleich der zwei Entwicklungen und Handlungsempfehlung für ähnliche zukünftige Projekte.
    Geeignet für Studierende mit Interesse (und methodischen Kompetenzen) an mobiler komponentenbasierter Entwicklung und der Fähigkeit, zielgerichtet Informationen zu recherchieren und handlungsorientiert aufzubereiten. Letzteres soll im Falle einer Masterarbeit wissenschaftlichen Ansprüchen genügen.

Weitere Quellen und Hinweise

Zur Person des Betreuers Prof. Dr. Claus Brell

Merkregeln für das Schreiben von Seminar- und Abschlussarbeiten

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