The work of an engineer is closely intertwined with safety. An engineer’s perception of the “safety” task is traditionally inherent in his or her design. However, in the technical world most machines and systems designed by engineers contain a human element, which engineers have to consider in their work. In the oil and gas upstream industry – especially drilling, production and workover operations – petroleum engineers (including drilling and production engineers) are responsible not only for design but also for operational and organizational aspects. The human factor becomes more important in complex offshore operations. Incorporating safety into a sys-tem design requires identifying, analyzing and evaluating risks and ensuring that any not accounted for are taken into consideration. This process requires communication among everyone involved in the process. Analysis of accidents in the oil and gas industry shows that often a lack of that communication led to incident triggering events. In this thesis, the author proposes a novel communication model that improves this exchange of information and supposedly makes the process of risk assessment more effective. In addition, the new model also incorporates factors such as emotions, feelings, needs and imagination into the risk assessment process. This broadens the information base for the risk identification and analysis and creates an atmosphere of psychological ownership for the stakeholders in the process, which leads to a perceived safety climate in the organization where the new model is applied. The innovative communication or consultation model, as it is also referred to in risk assessments, is based on a structured process used in conflict resolution called mediation. Mediation is an alternative conflict resolution process that is centered on mutual under-standing and listening to each other’s needs. The process is composed of elements that characterize it. These elements of mediation are used to assess other communication processes and to develop new communication models. The application of the elements of mediation and the safety-mediation consultation into the risk assessment process enables this process to be enhanced with human factors such as emotions, feelings, intuition and imagination. The inclusion of all stakeholders creates psychological ownership, improves communication, enables organizational learning and expands the knowledge base for risk analysis. The applicability of the safety-mediation consultation process for a human factor-based risk assessment is presented and tested using illustrative examples and field cases from the international oil and gas industry. Possible concerns and limitations are also discussed. This thesis shows that mediation and elements of the mediation process can be applied to improve communication in the international oil and gas industry. This is facilitated by educated safety mediators, who help the petroleum engineer and operational crew on a drilling rig to achieve a better understanding by ensuring that they hear and fully register each other’s needs.

Inspired by the enormous technological advancements of previous decades, this doctoral thesis revolves around users’ perception of emotion-sensitive artificial intelligence (AI), with particular focus on the role of human likeness attributions. For the development of my hypotheses, I acknowledge both cognitive scientific as well as philosophical and cultural psychological literature. Eventually, my interdisciplinary review culminates in one central assumption: Since many people regard the recognition of mental and emotional states in other entities as a core component of their human uniqueness, affective technology with similar capabilities runs the risk of being seen as uncanny or aversive—turning into a discomforting ‘challenger’ of an inherently human domain. Indeed, a first empirical study (N = 92) provides evidence for the validity of my hypothesis. My findings show that empathically acting characters in a virtual environment are met with much stronger aversion if participants suspect them to be controlled by highly complex AI (autonomous agents) instead of other humans (avatars). Acknowledging statements from my participants which repeatedly hint towards the importance of threat perceptions, I turn this concept into the main subject of a second study. Based on additional literature research, I develop a “Model of Autonomous Technology Threat”, which combines two potential determinants of technology aversion: Whereas the model’s distal facet summarizes overarching attitudes about human uniqueness, I also postulate a strong influence of immediate (proximal) perceptions, including the experience of situational control or users’ concern about their immediate physical well-being. Using yet another virtual reality (VR) setting, I ask participants (N = 125) to interact with an allegedly autonomous—in fact remotely controlled—digital agent under different conditions, which allow for a statistical comparison of my proposed model. Although the yielded results do lend some support to the validity of the distal path, it is mostly the proposed proximal factor that connects to participants’ threat experience, which in turn emerges as a negative predictor of technology acceptance. Lastly, a third study is designed to investigate whether perceptions of human likeness possess any relevance in the context of disembodied emotion-sensitive AI. Moreover, I now focus on potential cross-cultural differences, inviting participants from different cultural backgrounds (N = 89) to familiarize themselves with automatic emotion recognition software. Whereas Chinese participants, whose cultural socialization encompasses a much broader understanding of ‘animacy’, only show brief arousal after feedback from the affective software, I observe a significantly longer increase in physiological activity among German participants. At the same time, the obtained subjective measures paint a surprising picture: The more participants attribute human likeness to the emotion-sensitive machine—an abstract mechanical box in this scenario—the higher they actually rate the technology’s attractiveness. By summarizing the three conducted studies, I reach the conclusion that only AI stimuli involving elaborate embodiments activated both paths of the developed threat model, which might be a requirement for a distinctly aversive reaction. The presentation of the abstract software in Study 3, on the other hand, did not influence participants’ immediate control perceptions—a possible explanation as to why attributions of human likeness turned out as a positive predictor for the subjective evaluations in this experiment. / Inspiriert von den enormen technologischen Fortschritten der letzten Jahrzehnte beschäftigt sich die vorliegende Dissertation mit der Wahrnehmung emotionssensitiver künstlicher Intelligenz (KI) und nimmt dabei vor allem die Bedeutung von erlebter Menschenhaftigkeit in den Fokus. Bei der Entwicklung meiner Hypothesen finden Befunde von kognitionswissenschaftlichen Studien ebenso Beachtung wie philosophische und kulturpsychologische Literatur. Tatsächlich gipfelt die interdisziplinäre Recherche in einer deutlichen Vermutung: Da das Erkennen von Geistes- und Gefühlszuständen in anderen Lebewesen von vielen Personen als Kernkomponente ihrer menschlichen Einzigartigkeit betrachtet wird, laufen affektive Technologien mit ähnlichen Fähigkeiten Gefahr, unheimlich oder abstoßend zu wirken – sie werden zu unliebsamen ‚Eroberern‘ einer urmenschlichen Domäne. In einer ersten empirischen Studie (N = 92) finde ich Hinweise auf die Gültigkeit der getroffenen Annahme. Es zeigt sich, dass empathisch agierende Figuren in einer virtuellen Umgebung deutlich stärkere Ablehnung hervorrufen, wenn Probanden dahinter keine Menschen (Avatare), sondern ein hochkomplexes KI-System (autonome Agenten) vermuten. Nachdem persönliche Beobachtungen und Aussagen der Versuchspersonen wiederholt auf die Rolle von Bedrohungswahrnehmnungen hindeuten, stelle ich diese Variable ins Zentrum einer zweiten Untersuchung. Mithilfe vertiefender Literaturrecherche entwickle ich ein „Model of Autonomous Technology Threat“ („Modell der Bedrohung durch autonome Technologie“), welches zwei potentielle Determinanten von Technologieaversion kombiniert: Während die distale Facette übergeordnete Einstellungen zu menschlicher Einzigartigkeit bündelt, wird zudem ein starker Einfluss von unmittelbaren (proximalen) Wahrnehmungen postuliert, etwa dem erlebten Ausmaß an situativer Kontrolle oder der Sorge um die eigene physische Unversehrtheit. Ein neues Virtual-Reality-Experiment, in dem Probanden (N = 125) mit einem angeblich autonomen – tatsächlich jedoch ferngesteuerten – Agenten interagieren, dient dazu, das Modell statistisch zu überprüfen. Obgleich sich durchaus Hinweise zur Bedeutsamkeit des distalen Pfades abzeichnen, erweisen sich vor allem proximale Faktoren als signifikanter Prädiktor von Bedrohungsempfinden und infolgedessen der Nutzerakzeptanz. Mit einer dritten Studie soll schließlich exploriert werden, inwieweit die Wahrnehmung von Menschenartigkeit auch bei nicht verkörperlichten, emotionssensitiven KIs Relevanz besitzt. Zugleich rücke ich nun Kultureinflüsse in den Fokus, indem ich Versuchspersonen verschiedener kultureller Herkunft (N = 89) eine automatisierte Emotionserkennungssoftware kennenlernen lasse. Während chinesische Probanden, deren kulturelle Sozialisation tendenziell ein breiteres Verständnis von ‚Beseeltheit‘ umfasst, nur kurzzeitig vom Feedback der affektiven Software in Erregung versetzt werden, lässt sich bei deutschen Versuchspersonen ein deutlich längerer Anstieg physiologischer Aktivierung feststellen. Zugleich zeichnet die Messung subjektiver Empfindungen ein überraschendes Bild: Die emotionssensitive Maschine – in diesem Fall ein abstrakter, mechanischer Kasten – wird umso positiver bewertet, je mehr Menschenhaftigkeit Probanden in ihr erkennen. Angesichts der drei durchgeführten Studien komme ich zu dem Schluss, dass lediglich Szenarien mit verkörperlichter KI im Sinne des entwickelten Bedrohungsmodells beide Pfade bedienen, was für eine eindeutig aversive Reaktion erforderlich sein könnte. Die Gestaltung der Software in Studie 3 spielte unterdessen für das unmittelbare Kontrollerleben der Versuchspersonen keine Rolle; eine mögliche Erklärung, warum sich Attributionen von Menschenähnlichkeit hier sogar positiv in den subjektiven Evaluationen niederschlugen.

Neben der äußeren Formgebung und den guten Fahreigenschaften eines Kraftfahrzeugs kommt dem Innenraum eine immer größer werdende Bedeutung für die Schaffung einer positiven Emotionalität zu. Der Innenraum ist der Bereich, in dem der Kunde den engsten Kontakt mit dem Auto hat. Hier bewältigt er seine Fahraufgabe, hier „lebt“ er während der Fahrzeugnutzung. Die unterschiedliche Gewichtung der Anforderungen für die Gestaltung des Fahrzeuginnenraums bei den verschiedenen Automobilherstellern führte zu Beginn der 1990er-Jahre dazu, dass die Stellteile trotz einer steigenden Anzahl von Funktionen tendenziell abnahmen. Dies wurde durch die Einführung von sogenannten multifunktionalen Stellteilen ermöglicht. Eine intern durchgeführte Analyse von Anordnungskonzepten für Bedienelemente im PKW-Innenraum [Anguelov, 2002] bestätigte die folgenden zwei Erkenntnisse: Erstens findet eine Funktionsgruppierung der Stellteile und damit auch eine räumliche Gruppierung im Innenraum statt, zweitens sind die am häufigsten betätigten Stellteile der Taster und der Drehschalter. Weiterhin zeigte diese Analyse, dass häufig und herstellerunabhängig für sicherheits- und fahrspezifische Funktionen Taster und/oder Drehschalter verwendet werden – Start-Stopp- Taster, Taster für die Warnblinkanlage, Notruftaster, Taster für das elektronische Stabilitätsprogramm (ESP), Lichtdrehschalter etc. Der Kunde interessiert sich nicht dafür, was sich hinter dem einzelnen Bedienelement verbirgt, solange es seine Funktion erfüllt. Außerdem erwartet der Kunde hinsichtlich des Interieurs, dass der erste optische Eindruck durch die bei der Betätigung der Bedienelemente wahrnehmbare Haptik und das dabei auftretende Geräusch bestätigt wird. Kann diese Erwartungshaltung aufgrund des Schaltergeräusches nicht bestätigt werden, so verliert selbst ein ergonomisch hervorragender und mit einer ansprechenden Optik versehener Schalter jedwede Kundenakzeptanz. Die Steigerung der haptischen und akustischen Wertigkeit im Innenraum erweist sich daher als ein wesentlicher Beitrag zur Wertanmutung des gesamten Fahrzeugs. Kundengruppen mit spezifischen Eigenschaften und Motiven zu identifizieren und zu beschreiben. Psychologen arbeiten stetig an der Verbesserung der existierenden Kundentypologien, wobei Merkmale wie z. B. der Fahrstil und die technische Affinität berücksichtigt werden. Ohne ein solides Wissen über die speziellen Wünsche und Erwartungen der Kunden bezüglich der haptischen und akustischen Gestaltung der Bedienelemente ist der Automobilhersteller oft zu weit vom Kunden entfernt und entwickelt Produkte, welche die erwartete und erhoffte Kundenakzeptanz verfehlen. Aber nicht nur die Automobilhersteller, sondern auch die entsprechenden Zulieferer entdecken zunehmend die Wichtigkeit der Wertanmutung, wie folgende Zitate belegen: „Die Wertanmutung wird zu einem der wichtigsten Kriterien beim Kauf“ [Pressemappe Fa. Faurecia, Oktober 2004]; „Wertigkeit und Emotion sind entscheidende Elemente im Fahrzeuginnenraum. Denn die empfundene Wertanmutung ist bedeutend für die Kaufentscheidung des Kunden“ [Internetpublikation, Fa. Bayern Innovativ GmbH, Innovationskongress November 2006]. Trotz der weitverbreiteten Verwendung des Kunstwortes „Wertanmutung“ liegen seine genaue Bedeutung und Herkunft noch immer im Dunkeln, da es eine klare und eindeutige Definition des Begriffes in der deutschen Sprache bis heute nicht gibt. Aus den im Duden beschriebenen Bedeutungen der Begriffe „anmuten“1 und „zumuten“2 ließe sich jedoch ableiten, dass dieses Begriffspaar für eine Subjekt-Objekt- Beziehung steht bzw. auf eine solche übertragen werden kann. Demzufolge fühlt sich ein Subjekt „angemutet“ als Reaktion auf die „Zumutung“ eines Gegenstandes. Darüber hinaus suggeriert der Begriff „Anmutung“ ein gefühlsmäßiges, meist unbewusstes Eindruckerlebnis.

Angesichts der steigenden Anzahl von Funktionen in Fahrzeugen, insbesondere im Pkw, sind neue Bedien- und Anzeigesysteme notwendig, die eine optimale Bedienbarkeit der Funktionen sicherstellen und die Ablenkung des Fahrers von der Fahraufgabe minimieren. Im Rahmen dieser Arbeit wird dazu der Einsatz variabler Bedienelemente verfolgt, die sich der aktuellen Bedienaufgabe optimal anpassen. Ziel dieser Arbeit ist es insbesondere, Vorgehensweisen und Gestaltungsempfehlungen für variable Beschriftung von Tasten und zentrale Bedienelemente mit variabler Formcodierung für abgesetzte Bedien- und Anzeigesysteme zu erarbeiten. Unter Zuhilfenahme arbeitswissenschaftlicher Methoden wird dafür zunächst die Gestaltung variabler Beschriftung von Tasten untersucht und Empfehlungen für deren Gestaltung abgeleitet. Des Weiteren wird die Entwicklung eines zentralen Bedienelements mit variabler Formcodierung beschrieben. Dazu wird, aufbauend auf bekannten Entwicklungs- und Auswahlverfahren für Bedienelemente, eine Vorgehensweise zur Entwicklung variabler Bedienelemente vorgeschlagen. Das entwickelte variable zentrale Bedienelement wird darüber hinaus hinsichtlich seiner Bedienbarkeit und Ablenkungswirkung bewertet. Aus den Versuchsergebnissen konnten Gestaltungsempfehlungen abgeleitet werden, wie durch ein variables zentrales Bedienelement die Bedienbarkeit von abgesetzten Bedien- und Anzeigesystemen verbessert und die Ablenkungswirkung reduziert werden kann. Die Ergebnisse dieser Arbeit leisten einen Beitrag zur Entwicklung zukünftiger abgesetzter Bedien- und Anzeigesysteme und geben insbesondere Entwicklern und Gestaltern eine Hilfestellung beim Einsatz variabler Bedienelemente.

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In dieser Veröffentlichung soll untersucht werden, ob vorhandene Methoden aus dem Bereich der sozio-technischen Systeme (STS) genutzt werden können, um Mensch-Roboter-Kollaborationen (MRK) hinsichtlich ihrer Ergonomie zu optimieren. [... aus der Einleitung]

Die Auswertung von Unfallzahlen an Produktionsmaschinen der vergangenen Jahre zeigt, dass nach Jahren sinkender Unfallzahlen eine Stagnation eintritt (Mödden 2018). Der Unfallstatistik der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV) ist außerdem zu entnehmen, dass die Ursache für tödliche oder schwere Unfälle sehr häufig freigesetzte Werkstücke sind. In den meisten Fällen lagen mangelhafte Aufspannsituationen vor (Kesselkaul Meyer 2016). Wenn die Möglichkeiten der inhärent sicheren Konstruktion und der technischen Schutzmaßnahmen ausgeschöpft sind und trotzdem Restrisiken verbleiben, muss im Schritt 3 die Benutzerinformation, die als instruktive Sicherheit zusammengefasst wird, darauf hinweisen (Neudörfer 2014, ISO 12100 2011, MRL 2006). Das Problem ist hierbei, dass die Beachtung der instruktiven Sicherheit vom Bediener abhängig ist. Das Vertikal-Drehen auf Fräsbearbeitungszentren ist ein arbeitssicherheitstechnisch besonders kritischer Prozess, weil dafür die Maschine mit vollwertigen Rotationsachsen für das Werkstück ausgerüstet wird. Durch die hohen Drehzahlen der Werkstücke steigen deren kinetische Energie und damit das Gefährdungsrisiko gegenüber der reinen klassischen Fräsbearbeitung stark an. Im Stillstand und bei geringen Drehzahlen hat das Werkstück dagegen in der Regel einen sicheren Stand und vermittelt dem Maschinenbediener unter Umständen eine trügerische Sicherheit. Wird das Werkstück außerdem manuell gespannt, entstehen trotz ausreichender technischer Zuverlässigkeit des Systems 'Werkzeugmaschine-Spannmittel-Werkstück' Unwägbarkeiten, die rein auf das menschliche Handeln also die Mensch-Maschine-Interaktion zurückzuführen sind. Die auf einer bewährten Risikoabschätzung beruhende normungstechnische Konvention erfordert Überwachungsfunktionen und instruktive Sicherheit für die konkrete Werkstückspannung (ISO 16090 2017). Sie setzt also quasi einen idealen und z. B. nicht ermüdenden und immer richtig handelnden Maschinenbediener voraus. Die oben erwähnten Unfallzahlen sind ein Beweis, dass die reale Situation nicht befriedigend ist. Die wesentliche Frage ist: Wie kann die Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) als Teil des Maschinendesigns sicherer gestaltet werden? Und auf das konkrete Beispiel bezogen: Wie kann die Instruktion so verbessert werden, dass schwere Unfälle verhindert werden? Um diese Frage zu beantworten, ist es im ersten Schritt notwendig, den Einfluss der menschlichen Unzuverlässigkeit zu quantifizieren, um ihn so sowohl in technisch-physikalische Auslegung als auch in die Bewertung der Maschinensicherheit einfließen zu lassen.

Der vorliegend Band 14 der Reihe Technisches Design schlägt nach Tagungsbänden und Dissertationsschriften – dem Charakter nach eher abgeschlossene Werke – eine Brücke in die Zukunft der Forschung im Technischen Design, indem es die Textfassungen von acht Beiträgen des ersten öffentlichen Kolloquiums Technisches Design vom September 2020 beinhaltet, die allesamt aus dem Prozess laufender Promotionsvorhaben verfasst wurden. Diese acht Arbeiten stehen damit auch stellvertretend für ganz individuelle Forschungsperspektiven und Schwerpunktsetzungen innerhalb des weiten Möglichkeitsraums aktueller Designforschung. Die Design-Promovierenden stellen ihre jeweiligen aktuellen Stände und besonderen Aspekte ihrer Forschungsarbeiten zur Diskussion und erlauben damit einen Einblick in verschiedenste Phasen ebenso wie sichere und noch offene Passagen ihrer Auseinandersetzung. Die Bandbreite reicht von ausgearbeiteten Exposees der Promotionsvorhaben über die Ergebnisse systematischer Literaturanalysen bis hin zur Darstellung konkreter Untersuchungsplanungen. Alle Beiträge eint die Auseinandersetzung mit dem menschlichen Erleben und Interagieren mit gestalteten Artefakten. Innerhalb dieses Felds decken die Artefakte ein sehr breites Spektrum von nachhaltigen Materialien oder Fertigungsverfahren über vorwettbewerbliche Technologiedemonstratoren bis hin zu kollaborativen Arbeitsplätzen ab. Innerhalb der Arbeiten werden Bezüge und Fragestellungen zu Menschen und Umgebungen in interdisziplinären Entwicklungsprozessen sowie zur Beurteilung und Kommunikation von Neuem durch Expert:innen und Laien entwickelt. Mit der Bandbreite dieser acht Beiträge wird das thematische Spektrum von Promotionsvorhaben an der Professur für Technisches Design gut ausgeleuchtet und entsprechend stolz sind wir auf diesen ersten Band, der ausschließlich Arbeiten unserer Promovend:innen zeigt. Band 14 der Reihe Technisches Design gibt einen aktuellen Einblick in die Forschung an einer der größeren Designforschungseinrichtungen im deutschsprachigen Raum und lässt Sie teilhaben an empirischer Forschung zur erlebenszentrierten Entwicklung vielfältiger Mensch-Technik-Interaktion.

Das klassische Arbeiten in Unternehmen unterliegt einer Transformation – dies ist seit der im Frühjahr 2020 in Deutschland angekommenen Corona-Pandemie für die breite Bevölkerung spürbar. Aus einer oftmals vorhandenen Möglichkeit des Arbeitens von Zuhause wird plötzlich eine verbindliche Phase des Rückzugs ins Homeoffice. Aus dieser Situation heraus stellt sich vermehrt die Frage, wie sich diese Lage während und nach der Pandemie weiter entwickeln wird. Um die Innovationskraft in Unternehmen zu erhalten und zu steigern, ist eine effiziente Zusammenarbeit unterschiedlicher Disziplinen essentiell. Das im folgenden Artikel vorgestellte Forschungsvorhaben entsteht im Rahmen des globalen Innovationsmanagements der Robert Bosch GmbH am Campus für Forschung und Vorausentwicklung in Renningen. Ziel ist die Übersetzung eines regulären Coworking Space in einen sogenannten Corporate Coworking Space innerhalb eines Unternehmens. Durch eine ganzheitliche Gestaltung und Bewertung soll aufgezeigt werden, ob ein solches Vorhaben die disziplinübergreifende Zusammenarbeit unterstützen kann.

With the introduction of the Tactile Internet, the vision of democratising the access to skills and expertise for everyone is closer to realisation than ever before. Enabling humans to interact with cooperative product-service systems through technologies such as wearables, exo-skeletons or other IoT devices inhibits a potential of disruptive innovations to significantly change our everyday lives. Therefore, in order to create out of this technological advantages meaningful applications for society in general a shift in academic research is required away from purely technology-oriented to socio-economic solutions (Mazzucato, 2018).