In diesem Paper wird die Weiterentwicklung eines auf einer Ontologie basierten Demonstrators für die Konfiguration des Produktmodells einer Brennstoffzelle diskutiert. Der Demonstrator ist Teil eines aufzubauenden resilienten Produktionsdatenraums, der Abhängigkeiten zwischen Produktentwicklungs- und Produktionsdomänen abbildet und auf Änderungen in diesen Domänen funktional reagiert. Das Produktmodell des Produktkonfigurators wurde als Ontologie vorbereitet und eine Informations- und Servicearchitektur um ihn herum entwickelt, um das konfigurierte Produkt als Datenraum-Asset vorzubereiten. Der Fokus der Untersuchung liegt auf der Erweiterung der Ontologien des Produktmodells durch Integration von Servicebeschreibungen in einer Meta-Ontologie. Die entwickelten Ontologie-Modelle dienen zur Validierung der Konsistenz instanziierter Assets und der generalisierten Definition von Services zur Interaktion mit der Konfiguration. Der vorgestellte Anwendungsfall dient der Untersuchung, ob und wie eine Meta-Modellierung geeignet ist, Beschreibungen von Assets in einen generischen Kontext zu bringen, um Datenkonsistenz sowie funktionale Abhängigkeiten zu prüfen und sicherzustellen. Es wird gezeigt, wie Ontologie-Modelle für die Integration von Assets verwendet werden können, um sie mit auf sie angewendeten Services zu verknüpfen. Die Untersuchung führte zur Identifikation benötigter Basisdienste für eine solche Integration und zu weiteren Schritten für die Aufbereitung des Demonstrators als Produktzwilling für die Verwendung in auf semantischen Technologien fußenden Datenräumen.

Technische Änderungen sind im Produktentstehungsprozess allgegenwärtig und beanspruchen einen hohen Anteil an vorhandenen Forschungs- und Entwicklungskosten. Gleichzeitig wird ca. ein Drittel aller technischen Änderungen aufgrund der hohen Systemkomplexität als kritisch eingestuft. Für den Umgang mit hoher Systemkomplexität werden Ansätze des Model-Based Systems Engineering (MBSE) als vielversprechend gesehen. MBSE stellt einen formalisierten Ansatz zur Erstellung und Analyse von domänenübergreifenden Systemmodellen dar, die u.a. in den Bereichen Anforderungsmanagement, Verifikation und Validierung sowie Analyse und Synthese unterstützen können. Die Entwicklung von technischen Systemen erfolgt in Generationen. Mit Hilfe des Beschreibungsmodells der Systemgenerationsentwicklung - SGE nach ALBERS können u.a. technische und ökonomische Risiken von technischen Änderungen auf Basis der Herkunft von Referenzsystemelementen sowie der Übernahme- und Neuentwicklungsanteilen eingeschätzt werden. Es existieren zudem viele weitere Ansätze im technischen Änderungsmanagement, die sich auf einzelne Aspekte der Ausbreitungs- und Auswirkungsanalyse fokussieren. Die modellbasierte Methodik AECIA - Advanced Engineering Change Impact Approach bietet eine ganzheitliche Unterstützung im technischen Änderungsmanagement. Erste Veröffentlichungen untersuchen insbesondere Aktivitäten zur Prüfung der Validität sowie die Modellierung und Analyse der Ausbreitung von technischen Änderungen. Ziel dieser Veröffentlichung ist es die AECIA-Methodik um ein Vorgehen zur Bewertung von technischen Änderungen zu erweitern und dieses am Beispiel einer Sondermaschine anzuwenden und zu evaluieren.

In den letzten Jahrzehnten hat die Mensch-Maschine-Schnittstelle sich durch eine stetig steigende Funktionsvielfalt stark verändert. Dies trifft im Speziellen auf mobile Arbeitsmaschinen in der Land- und Bauwirtschaft zu. Dieser zunehmenden Komplexität wird in der Serie bislang in den meisten Fällen durch zwei Lösungsansätze begegnet, durch statische Bediensysteme mit einer hohen Anzahl von beschrifteten und farbkodierten Stellteilen und der Verwendung von Touchscreens. Adaptive Bediensysteme stellen einen dritten Lösungsansatz dar. Diese lassen sich je nach Gestaltung an das jeweilige Bedienszenario in ihrer Farbe, Grafik, Bedienkraft, Form, Position, Verfügbarkeit und/oder Aufbau anpassen. In dieser Arbeit wird die Entwicklung eines adaptiven multifunktionalen Stellteils für einen Radlader mit den Adaptivitätsmerkmalen Grafik, Bedienkraft/-moment und Verfügbarkeit vorgestellt. Das Funktionsspektrum und Potenzial dieses multifunktionalen Stellteils wird anschließend anhand eines aufgebauten Prototyps und einer ersten Evaluation aufgezeigt.

Dieser Beitrag beschreibt die wissenschaftliche Untersuchung des Einsatzes adaptiver Bediensysteme im Ackerschlepper. Die Motivation beschreibt den vielseitigen Einsatz des Ackerschleppers und die naheliegende Konsequenz für den Einsatz adaptiver Bediensysteme in diesem. Im Gegensatz dazu zeigt der Stand der Technik mit weitestgehend statischen Bediensystemen eine Lücke zum Einsatz adaptiver Bediensysteme auf, die mit nachfolgend beschriebener Forschungsarbeit geschlossen werden soll. Die Beschreibung des Forschungsziels, der genutzten Methoden und der Ergebnisse zeigen den wissenschaftlichen Weg, über den eine signifikante Verbesserung der Ergonomie durch den Einsatz eines adaptiven Bediensystems festgestellt werden konnte.

Der Erfolg von Prototypen und die Entwicklung des richtigen Prototyps hängt von der Expertise der Entwickelnden ab, welche zum einen durch Ausbildung und zum anderen durch das Prototypisieren selbst erlangt werden kann. Die Vermittlung dieser Expertise in der Ausbildung ist relevant, damit frühzeitig im Prototypen-Prozess strategische Entscheidungen getroffen werden können. Jedoch existiert kein einheitliches Verständnis eines richtigen Prototyps, welches innerhalb von Schulungen vermittelt werden kann. In dieser Arbeit werden Aspekte für die Entwicklung eines richtigen Prototyps basierend auf einer Literaturanalyse vorgestellt, um ein solches Verständnis für einen richtigen Prototypen zu erstellen. Die Richtigkeit eines Prototyps wird als situations- und bedarfsgerecht verstanden, welche anschließend durch Aspekte konkretisiert wird. In einer daran anknüpfenden Schulung werden die gewonnenen Erkenntnisse Studierenden vermittelt, um diese in der Entwicklung eines richtigen Prototyps zu unterstützen. Die Schulung ist hierbei in drei Phasen unterteilt. Der Lerneffekt der Schulung konnte durch einen Prä- und Post-Wissenstest evaluiert werden, da ein nachhaltiger Wissenszuwachs bei den Studierende gemessen werden konnte.

Der Vortrag zeigt anhand von drei Forschungsvorhaben zur designerischen Konzeptentwicklung (Projekt 1) bzw. Transformation hin zu einer nachhaltigeren Energienutzung (Projekte 2 und 3), wie eine transdisziplinäre Kollaboration zur Lösung komplexer Probleme geplant und umgesetzt werden kann und welche Herausforderungen entstehen. Durch eine geeignete Modellbildung sind die spezifischen methodischen Ansätze skalier- und transferierbar.

As part of the project 'Lehrwunder - Intelligenter digitaler Baukasten für kreativeren Unterricht in Schulen mittels innovativer Medienproduktionen' (Lehrwunder for short), three different scenarios for possible use in secondary school lessons were developed for the mixed reality projection system 'Virtual Reality Learning Space' (VRLS for short), which is based on projection mapping. The results include an application for geography lessons to project map material on the subject of climate change onto a hemisphere. In addition, an interactive quiz application was developed that can be transferred to different subject areas and can be edited manually by teachers. The third scenario visualizes the outside and inside of an animal cell and is designed to help pupils of different grades learn the most important cell organelles. The last two applications in particular are proving to be promising for later use in the classroom due to the possibilities for interaction. In addition, a concept for a future setup was developed. Three comparative designs were produced for further product development. / Für das auf Projection-Mapping basierende Mixed-Reality-Projektionssystem „Virtual-Reality-Learning-Space“ (kurz: VRLS) wurden im Rahmen des Projekts „Lehrwunder – Intelligenter digitaler Baukasten für kreativeren Unterricht in Schulen mittels innovativer Medienproduktionen“ (kurz: Lehrwunder) drei verschiedene Szenarien für eine mögliche Anwendung im Gymnasialunterricht erarbeitet. Entstanden ist unter anderem eine Anwendung für den Geographieunterricht, um Kartenmaterial zum Thema Klimawandel auf eine Halbkugel zu projizieren. Zudem wurde eine auf unterschiedliche Themenbereiche übertragbare interaktive Quizanwendung entwickelt, die von Lehrkräften manuell editiert werden kann. Das dritte entstandene Szenario visualisiert das Äußere und Innere einer Tierzelle und soll Schülerinnen und Schüler unterschiedlicher Klassenstufen dabei unterstützen, die wichtigsten Zellorganellen zu lernen. Insbesondere die letzten beiden Applikationen erweisen sich aufgrund der Interaktionsmöglichkeiten als vielversprechend für einen späteren Einsatz im Unterricht. Für die weitere Produktentwicklung wurden drei Vergleichsentwürfe angefertigt.

In der nutzerzentrierten Produktentwicklung wird der Mensch als Summe seiner individuellen physiologischen und psychologischen Ausprägungen verstanden, welche in persönlichen Bedürfnissen an das Produkt resultieren. Diese können auch als affektive Ansprüche definiert werden und sind folglich Anforderungen, die sich aus den individuellen, subjektiven Erwartungen ergeben. Das Affective Engineering (AE) stellt die Verbindung zwischen diesen Anforderungen und dem Produktdesign her und berücksichtigt die affektiven Bedürfnisse der Nutzer sowie deren affektive Zufriedenheit zur Entwicklung erfolgreicher Produkte und stellt somit die User Experience (UX) in den Fokus. Derzeit werden externe Einflussfaktoren wie z. B. das Alter oder die Kultur in bestehenden AE-Methoden nur bedingt berücksichtigt. In diesem Beitrag wird daher anhand einer beispielhaften AEMethode „ACADE +P“ die Integration externer Einflussfaktoren und dessen Nutzen forciert.

Bei LKGS-Patienten ist das Ablösen des Weichgewebemantels (Mobilisierung) auf der Spaltseite eine Voraussetzung, um einen sicheren Lippenspaltverschluss zu erzielen und das Risiko der Narbenbildung zu reduzieren. Die Mobilisierung kann sowohl subperiostal oder supraperiostal erfolgen. Es konnte aber festgestellt werden, dass eine supraperiostale Mobilisierung eher zu einem späteren Kollaps des Oberkiefers führt. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, die Einstellung der Knochensegmente vor und nach Lippenverschluss mit supraperiostaler bzw. subperiostaler Mobilisierung zu vergleichen. Für die Untersuchung standen Oberkiefermodelle von 51 Patienten zur Verfügung, welche mittels DVT-Scanner digitalisiert wurden. Auf Basis der Methoden des Reverse Engineerings wurden anhand dieser 3D-Modelle sowohl herkömmliche Vermessungen als auch eine neu entwickelte halbautomatische Auswertung vorgenommen. Diese Methode extrahiert zunächst die Form des Kieferkamms und approximiert daraus eine Kurve zweiter Ordnung. Durch Abweichungsanalysen sind Unterschiede zwischen reellem und idealem Kieferkammverlauf errechenbar woraus sich die Stetigkeit der Kieferhälften und folgend ein Maß für die Heilungsqualität abschätzen lässt. Mit Hilfe der herkömmlichen Methode konnten keine Unterschiede der Knochensegmente vor und nach Lippenverschluss mit jeweils supraperiostaler und subperiostaler Mobilisierung nachgewiesen werden. Bei der halbautomatischen Auswertemethode ergibt sich ein statistisch signifikanter Unterschied zwischen den beiden operativen Verfahren (p=0,001393). Es lässt sich zeigen, dass die Kieferbogenform nach subperiostaler Mobilisierung eine verbesserte Stetigkeit aufweist im Vergleich zur anderen OP-Methode. Die Auswertung anhand einzelner Messwerte, wie der Längen der Kieferkämme und der Eckzahn-Distanz, führt zum Verlust nützlicher Informationen. Die 3D-Digitalisierung sowie die Entwicklung komplexer Auswertungsstrategien für Scan-Daten bringen neue Informationen und eine bessere Auswertung der Behandlung von Patienten.

Kieferspalten werden in der Regelversorgung mittels autologer Beckenkammspongiosa im Rahmen einer Kieferspaltosteoplastik verschlossen. In der Regel wird zum Befüllen der Knochendefekte autologes Knochenmaterial aus dem Beckenkamm mittels manueller Werkzeuge, wie Hohlmeißel oder Fräsen, entnommen. Die auf diese Art gewonnenen Knochenaugmentate weisen einfache Geometrien, meist Zylinder, auf und müssen im Anschluss noch durch den Chirurgen auf den zu füllenden Defekt manuell mittels chirurgischer Zangen und Scheren angepasst werden. Es gibt keine etablierten Routinen zur Ableitung und Herstellung von patientenindividuellem, kostengünstigem OP-Zubehör. Die Passgenauigkeit der Augmentate spielt jedoch eine wichtige Rolle bei der komplikationsfreien Einheilung. In dieser Arbeit wird ein Konzept zur Ableitung von notwendigen sequenzierten Schnittgeometrien basierend auf 3D-Röntgendaten der Kieferspaltdefekte vorgestellt. Die hieraus erzeugten Schnittschablonen zeigen dabei eine sehr einfache Handhabung mit zeitgleich guter Formhaltigkeit der Knochenaugmentate.