In common shape optimization routines, deformations of the computational mesh usually suffer from decrease of mesh quality or even destruction of the mesh. To mitigate this, we propose a theoretical framework using so-called pre-shape spaces. This gives an opportunity for a unified theory of shape optimization, and of problems related to parameterization and mesh quality. With this, we stay in the free-form approach of shape optimization, in contrast to parameterized approaches that limit possible shapes. The concept of pre-shape derivatives is defined, and according structure and calculus theorems are derived, which generalize classical shape optimization and its calculus. Tangential and normal directions are featured in pre-shape derivatives, in contrast to classical shape derivatives featuring only normal directions on shapes. Techniques from classical shape optimization and calculus are shown to carry over to this framework, and are collected in generality for future reference. A pre-shape parameterization tracking problem class for mesh quality is in- troduced, which is solvable by use of pre-shape derivatives. This class allows for non-uniform user prescribed adaptations of the shape and hold-all domain meshes. It acts as a regularizer for classical shape objectives. Existence of regularized solu- tions is guaranteed, and corresponding optimal pre-shapes are shown to correspond to optimal shapes of the original problem, which additionally achieve the user pre- scribed parameterization. We present shape gradient system modifications, which allow simultaneous nu- merical shape optimization with mesh quality improvement. Further, consistency of modified pre-shape gradient systems is established. The computational burden of our approach is limited, since additional solution of possibly larger (non-)linear systems for regularized shape gradients is not necessary. We implement and com- pare these pre-shape gradient regularization approaches for a 2D problem, which is prone to mesh degeneration. As our approach does not depend on the choice of forms to represent shape gradients, we employ and compare weak linear elasticity and weak quasilinear p-Laplacian pre-shape gradient representations. We also introduce a Quasi-Newton-ADM inspired algorithm for mesh quality, which guarantees sufficient adaption of meshes to user specification during the rou- tines. It is applicable in addition to simultaneous mesh regularization techniques. Unrelated to mesh regularization techniques, we consider shape optimization problems constrained by elliptic variational inequalities of the first kind, so-called obstacle-type problems. In general, standard necessary optimality conditions cannot be formulated in a straightforward manner for such semi-smooth shape optimization problems. Under appropriate assumptions, we prove existence and convergence of adjoints for smooth regularizations of the VI-constraint. Moreover, we derive shape derivatives for the regularized problem and prove convergence to a limit object. Based on this analysis, an efficient optimization algorithm is devised and tested numerically. All previous pre-shape regularization techniques are applied to a variational inequality constrained shape optimization problem, where we also create customized targets for increased mesh adaptation of changing embedded shapes and active set boundaries of the constraining variational inequality.

Zeitgleich mit stetig wachsenden gesellschaftlichen Herausforderungen haben im vergangenen Jahrzehnt Sozialunternehmen stark an Bedeutung gewonnen. Sozialunternehmen verfolgen das Ziel, mit unternehmerischen Mitteln gesellschaftliche Probleme zu lösen. Da der Fokus von Sozialunternehmen nicht hauptsächlich auf der eigenen Gewinnmaximierung liegt, haben sie oftmals Probleme, geeignete Unternehmensfinanzierungen zu erhalten und Wachstumspotenziale zu verwirklichen. Zur Erlangung eines tiefergehenden Verständnisses des Phänomens der Sozialunternehmen untersucht der erste Teil dieser Dissertation anhand von zwei Studien auf der Basis eines Experiments das Entscheidungsverhalten der Investoren von Sozialunternehmen. Kapitel 2 betrachtet daher das Entscheidungsverhalten von Impact-Investoren. Der von diesen Investoren verfolgte Investmentansatz „Impact Investing“ geht über eine reine Orientierung an Renditen hinaus. Anhand eines Experiments mit 179 Impact Investoren, die insgesamt 4.296 Investitionsentscheidungen getroffen haben, identifiziert eine Conjoint-Studie deren wichtigste Entscheidungskriterien bei der Auswahl der Sozialunternehmen. Kapitel 3 analysiert mit dem Fokus auf sozialen Inkubatoren eine weitere spezifische Gruppe von Unterstützern von Sozialunternehmen. Dieses Kapitel veranschaulicht auf der Basis des Experiments die Motive und Entscheidungskriterien der Inkubatoren bei der Auswahl von Sozialunternehmen sowie die von ihnen angebotenen Formen der nichtfinanziellen Unterstützung. Die Ergebnisse zeigen unter anderem, dass die Motive von sozialen Inkubatoren bei der Unterstützung von Sozialunternehmen unter anderem gesellschaftlicher, finanzieller oder reputationsbezogener Natur sind. Der zweite Teil erörtert auf der Basis von zwei quantitativ empirischen Studien, inwiefern die Registrierung von Markenrechten sich zur Messung sozialer Innovationen eignet und mit finanziellem und sozialem Wachstum von sozialen Startups in Verbindung steht. Kapitel 4 erörtert, inwiefern Markenregistrierungen zur Messung von sozialen Innovationen dienen können. Basierend auf einer Textanalyse der Webseiten von 925 Sozialunternehmen (> 35.000 Unterseiten) werden in einem ersten Schritt vier Dimensionen sozialer Innovationen (Innovations-, Impact-, Finanz- und Skalierbarkeitsdimension) ermittelt. Darauf aufbauend betrachtet dieses Kapitel, wie verschiedene Markencharakteristiken mit den Dimensionen sozialer Innovationen zusammenhängen. Die Ergebnisse zeigen, dass insbesondere die Anzahl an registrierten Marken als Indikator für soziale Innovationen (alle Dimensionen) dient. Weiterhin spielt die geografische Reichweite der registrierten Marken eine wichtige Rolle. Aufbauend auf den Ergebnissen von Kapitel 4 untersucht Kapitel 5 den Einfluss von Markenregistrierungen in frühen Unternehmensphasen auf die weitere Entwicklung der hybriden Ergebnisse von sozialen Startups. Im Detail argumentiert Kapitel 5, dass sowohl die Registrierung von Marken an sich als auch deren verschiedene Charakteristiken unterschiedlich mit den sozialen und ökonomischen Ergebnissen von sozialen Startups in Verbindung stehen. Anhand eines Datensatzes von 485 Sozialunternehmen zeigen die Analysen aus Kapitel 5, dass soziale Startups mit einer registrierten Marke ein vergleichsweise höheres Mitarbeiterwachstum aufweisen und einen größeren gesellschaftlichen Beitrag leisten. Die Ergebnisse dieser Dissertation weiten die Forschung im Social Entrepreneurship-Bereich weiter aus und bieten zahlreiche Implikationen für die Praxis. Während Kapitel 2 und 3 das Verständnis über die Eigenschaften von nichtfinanziellen und finanziellen Unterstützungsorganisationen von Sozialunternehmen vergrößern, schaffen Kapitel 4 und 5 ein größeres Verständnis über die Bedeutung von Markenanmeldungen für Sozialunternehmen.

Die Nutzung von Cloud-Software und skalierten Web-Apps sowie Web-Services hat in den letzten Jahren extrem zugenommen, was zu einem Anstieg der Hochleistungs-Cloud-Rechenzentren führt. Neben der Verbesserung der Dienste spiegelt sich dies auch im weltweiten Stromverbrauch von Rechenzentren wider, der derzeit etwas mehr als 1% (entspricht etwa 200 TWh) beträgt. Prognosen sagen für die kommenden Jahre einen massiven Anstieg des Stromverbrauchs von Cloud-Rechenzentren voraus. Grundlage dieser Bewegung ist die Beschleunigung von Administration und Entwicklung, die unter anderem durch den Einsatz von Containern entsteht. Als Basis für Millionen von Web-Apps und -Services beschleunigen sie die Skalierung, Bereitstellung und Aktualisierung von Cloud-Diensten. In dieser Arbeit wird aufgezeigt, dass Container zusätzlich zu ihren vielen technischen Vorteilen Möglichkeiten zur Reduzierung des Energieverbrauchs von Cloud-Rechenzentren bieten, die aus einer ineffizienten Konfiguration von Containern sowie Container-Laufzeitumgebungen resultieren. Basierend auf einer Umfrage und einer Auswertung geeigneter Literatur werden in einem ersten Schritt wahrscheinliche Probleme beim Einsatz von Containern aufgedeckt. Weiterhin wird die Sensibilität von Administratoren und Entwicklern bezüglich des Energieverbrauchs von Container-Software ermittelt. Aufbauend auf den Ergebnissen der Umfrage und der Auswertung werden anhand von Standardszenarien im Containerumfeld die Komponenten des de facto Standards Docker untersucht. Anschließend wird ein Modell, bestehend aus Messmethodik, Empfehlungen für eine effiziente Konfiguration von Containern und Tools, beschrieben. Die Messmethodik sollte einfach anwendbar sein und gängige Technologien in Rechenzentren unterstützen. Darüber hinaus geben die Handlungsempfehlungen sowohl Entwicklern als auch Administratoren die Möglichkeit zu entscheiden, welche Komponenten von Docker im Sinne eines energieeffizienten Einsatzes und in Abhängigkeit vom Einsatzszenario der Container genutzt werden sollten und welche weggelassen werden könnten. Die resultierenden Container können im Sinne der Energieeffizienz auf Servern und gleichermaßen auf PCs und Embedded Systems (als Teil von IoT und Edge Cloud) eingesetzt werden und somit nicht nur dem zuvor beschriebenen Problem in der Cloud entgegenwirken. Die Arbeit beschäftigt sich zudem mit dem Verhalten von skalierten Webanwendungen. Gängige Orchestrierungswerkzeuge definieren statische Skalierungspunkte für Anwendungen, die in den meisten Fällen auf der CPU-Auslastung basieren. Es wird dargestellt, dass dabei weder die tatsächliche Erreichbarkeit noch der Stromverbrauch der Anwendungen berücksichtigt werden. Es wird der Autoscaler des Open-Source-Container-Orchestrierungswerkzeugs Kubernetes betrachtet, der um ein neu entwickeltes Werkzeug erweitert wird. Es wird deutlich, dass eine dynamische Anpassung der Skalierungspunkte durch eine Vorabauswertung gängiger Nutzungsszenarien sowie Informationen über deren Stromverbrauch und die Erreichbarkeit bei steigender Last erreicht werden kann. Schließlich folgt eine empirische Untersuchung des generierten Modells in Form von drei Simulationen, die die Auswirkungen auf den Energieverbrauch von Cloud-Rechenzentren darlegen sollen.

Surveys play a major role in studying social and behavioral phenomena that are difficult to observe. Survey data provide insights into the determinants and consequences of human behavior and social interactions. Many domains rely on high quality survey data for decision making and policy implementation including politics, health, business, and the social sciences. Given a certain research question in a specific context, finding the most appropriate survey design to ensure data quality and keep fieldwork costs low at the same time is a difficult task. The aim of examining survey research methodology is to provide the best evidence to estimate the costs and errors of different survey design options. The goal of this thesis is to support and optimize the accumulation and sustainable use of evidence in survey methodology in four steps: (1) Identifying the gaps in meta-analytic evidence in survey methodology by a systematic review of the existing evidence along the dimensions of a central framework in the field (2) Filling in these gaps with two meta-analyses in the field of survey methodology, one on response rates in psychological online surveys, the other on panel conditioning effects for sensitive items (3) Assessing the robustness and sufficiency of the results of the two meta-analyses (4) Proposing a publication format for the accumulation and dissemination of metaanalytic evidence

In vielen Branchen und vor allem in großen Unternehmen gehört eine Unterstützung von Geschäftsprozessen durch Workflow-Management-Systeme zum gelebten Alltag. Im Zentrum steht dabei die Steuerung kontrollflussorientierter Abläufe, während Prozesse mit einem Schwerpunkt auf Daten, Informationen und Wissen meist außen vor bleiben. Solche wissensintensive Prozesse (engl.: knowledge intensive processes) (KiPs) sind Untersuchungsgegenstand in vielen aktuellen Studien, welche ein derzeit aktives Forschungsgebiet formen. Im Vordergrund solcher KiPs steht dabei das durch die mitwirkenden Personen eingebrachte Wissen, welches in einem wesentlichen Maß die Prozessausführung beeinflusst, hierdurch jedoch die Bearbeitung komplexer und meist hoch volatiler Prozesse ermöglicht. Hierbei handelt es sich zumeist um entscheidungsintensive Prozesse, Prozesse zur Wissensakquisition oder Prozesse, die zu einer Vielzahl unterschiedlicher Prozessabläufe führen können. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Ansatz entwickelt und vorgestellt, der sich der Modellierung, Visualisierung und Ausführung wissensintensiver Prozesse unter Verwendung Semantischer Technologien widmet. Hierzu werden als die zentralen Anforderungen zur Ausführung von KiPs Flexibilität, Adaptivität und Zielorientierung definiert. Daran anknüpfend werden drei zentrale Grundprinzipien der Prozessmodellierung identifiziert, welche in der ersten Forschungsfrage aufgegriffen werden: „Können die drei Grundprinzipien in einem einheitlichen datenzentrierten, deklarativen, semantischen Ansatz (welcher mit ODD-BP bezeichnet wird) kombiniert werden und können damit die zentralen Anforderungen von KiPs erfüllt werden?” Die Grundlage für ODD-BP bildet ein Metamodell, welches als Sprachkonstrukt fungiert und die Definition der angestrebten Prozessmodelle erlaubt. Darauf aufbauend wird mit Hilfe von Inferenzierungsregeln ein Verfahren entwickelt, welches das Schlussfolgern von Prozesszuständen ermöglicht und somit eine klassische Workflow-Engine überflüssig macht. Zudem wird eine Methodik eingeführt, die für jede in einem Prozess mitwirkende Person eine maßgeschneiderte, adaptive Prozessvisualisierung ermöglicht, um neben dem Freiheitsgrad der Flexibilität auch eine fundierte Prozessunterstützung bei der Ausführung von KiPs leisten zu können. All dies erfolgt innerhalb einer einheitlichen Wissensbasis, die zum einen die Grundlage für eine vollständige semantische Prozessmodellierung bildet und zum anderen die Möglichkeit zur Integration von Expertenwissen eröffnet. Dieses Expertenwissen kann einen expliziten Beitrag bei der Ausführung wissensintensiver Prozesse leisten und somit die Kollaboration von Mensch und Maschine durch Technologien der symbolischen KI ermöglichen. Die zweite Forschungsfrage greift diesen Aspekt auf: „Kann in dem ODD-BP Ansatz ontologisches Wissen so integriert werden, dass dieses in einer Prozessausführung einen Beitrag leistet?” Das Metamodell sowie die entwickelten Methoden und Verfahren werden in einem prototypischen, generischen System realisiert, welches grundsätzlich für alle Anwendungsgebiete mit KiPs geeignet ist. Zur Validierung des ODD-BP Ansatzes erfolgt eine Ausrichtung auf den Anwendungsfall einer Notrufabfrage aus dem Leitstellenumfeld. Im Zuge der Evaluation wird gezeigt, wie dieser wissensintensive Ablauf von einer flexiblen, adaptiven und zielorientierten Prozessausführung profitiert. Darüber hinaus wird medizinisches Expertenwissen in den Prozessablauf integriert und es wird nachgewiesen, wie dieses zu verbesserten Prozessergebnissen beiträgt. Wissensintensive Prozesse stellen Unternehmen und Organisationen in allen Branchen und Anwendungsfällen derzeit vor große Herausforderungen und die Wissenschaft und Forschung widmet sich der Suche nach praxistauglichen Lösungen. Diese Arbeit präsentiert mit ODD-BP einen vielversprechenden Ansatz, indem die Möglichkeiten Semantischer Technologien dazu genutzt werden, eine eng verzahnte Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine bei der Ausführung von KiPs zu ermöglichen. Die zur Evaluation fokussierte Notrufabfrage innerhalb von Leitstellen stellt zudem einen höchst relevanten Anwendungsfall dar, da in einem akuten Notfall in kürzester Zeit Entscheidungen getroffen werden müssen, um weitreichenden Schaden abwenden und Leben retten zu können. Durch die Berücksichtigung umfassender Datenmengen und das Ausnutzen verfügbaren Expertenwissens kann so eine schnelle Lagebewertung mit Hilfe der maschinellen Unterstützung erreicht und der Mensch beim Treffen von richtigen Entscheidungen unterstützt werden.