In den 1980er Jahren wurde erstmals eine VDI/VDE-Richtlinie 'Industrial Design' erstellt, um die Zusammenarbeit von Ingenieuren und Designern im Produktentwicklungsprozess zu unterstützen. Viele darin beschriebene Grundlagen sind seitdem unverändert geblieben, aber Arbeitsweisen und Techniken haben sich basierend auf veränderten Entwicklungsprozessen, stärkerer Interdisziplinarität und der zunehmenden Digitalisierung umfassend weiterentwickelt [...] Daher wurde basierend auf der überarbeiteten und Ende 2018 im Entwurf erschienenen VDI-Richtlinie 2221 „Entwicklung technischer Produkte und Systeme“ die Kooperation von Ingenieuren und Designern in aktualisierter Form beschrieben, um eine verbesserte Einbindung des Industriedesign in den gesamten Produktentwicklungsprozess zu erreichen. Wesentlich dafür ist Schnittstellenkompetenz der Beteiligten und eine abgestimmte Vorgehensweise, die wiederum auf einer aus der Unternehmensstrategie abgeleiteten Marken- und Designstrategie beruht. Die Richtlinie beschreibt dazu die Aktivitäten von Engineering und Design nicht nur in der eigentlichen Produktentstehung, sondern zusätzlich in Querschnitts- und Begleitprozessen wie der strategischen Planung, der Vorentwicklung und der Nutzungsphase des Produktes. Ergänzend werden Methoden und Werkzeuge des Industriedesign im Überblick dargestellt sowie praxisrelevante Checklisten, Hinweise und Beispiele hinzugefügt, um wechselseitiges Verständnis zu fördern und die Zusammenarbeit von Engineering und Industriedesign zu verbessern. Der erweiterte Bezugsrahmen der aktuellen VDI Richtlinie 2424 Industriedesign umfasst zudem die Ingenieurpsychologie / Human Factors Engineering sowie Marke und Markenführung über die markentypische Produktsprache. Aufbauend auf dem Produktentwicklungsprozess werden die Bereiche Human Factors Engineering/Ingenieurpsychologie, sowie Marke und Markenführung folgend näher erläutert. [... aus der Einleitung]

Intrinsische Motivation gilt als wesentlicher Einflussfaktor dafür, dass Verhaltensweisen mit erhöhter Wahrscheinlichkeit und über längere Zeiträume hinweg stabil gezeigt werden (Ryan & Deci 2000a, Vallerand 1997). Dies lässt sich auch bei der Nutzung von Software-Produkten beobachten, deren Nutzung nicht aus Notwendigkeit sondern freiwillig erfolgt. So gilt etwa die Playfulness (Verspieltheit) von Systemen nicht nur als Quelle für intrinsische Motivation, sondern auch als einer der wichtigsten Faktoren für das Entstehen und Aufrechterhalten von Akzeptanz und der Bereitschaft zur Nutzung eines Systems (Venkatesh 2000). Hwang und Yi (2002) sowie Lee, Cheung und Chen (2005) beschreiben, dass das Erleben von Lernerfahrungen bei der Nutzung eines Systems die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass es langfristig genutzt wird. Sowohl Spaß, als auch Wissens-, Fähigkeits- und Fertigkeitserwerb sowie spielerische Erfahrungen können demnach als Quellen intrinsischer Motivation betrachtet werden und es gibt Grund zu der Annahme, dass sich das Hervorrufen intrinsischer Motivation positiv auf die Wahrscheinlichkeit, Häufigkeit und Dauer der Nutzung eines Software-Produktes auswirkt. Auch die User Experience (UX) bei der Nutzung interaktiver Produkte wird mit Faktoren intrinsischer Motivation in Verbindung gebracht. So beschreibt etwa Hassenzahl (2008) eine gute UX als Konsequenz der Befriedigung des Bedürfnisses unter anderem nach Autonomie, Kompetenz, und Verbundenheit. Diese Bedürfnisse gelten laut der Selbstbestimmungstheorie (Self-Deter-mination Theory, SDT) von Deci und Ryan (1985) als Grundlage für das Entstehen intrinsischer Motivation. Kompetenz beschreiben Deci und Ryan (2002b) hier als das Gefühl dafür, in welchem Ausmaß eine Person einen effektiven Einfluss auf ihre soziale und physische Umwelt ausüben kann. Darüber hinaus beinhaltet Kompetenz im Sinne der SDT das Erleben von Möglichkeiten, die eigenen Fähigkeiten und Fertigkeiten auszuüben und in kontrollierbarer Art und Weise weiterzuentwickeln (Deci & Ryan 2002a, White 1959). Nimmt eine Person sich selbst als Ursprung und Initiator ihrer Handlungen wahr, so wird dies als Erleben von Autonomie bezeichnet. Diese Empfindung wird dadurch begünstigt, dass die Person erlebt, die eigene Umwelt beherrschen und beeinflussen zu können (Angyal 1941). Autonomes Handeln bedeutet ebenso, dass das gezeigte Verhalten als Ausdruck des eigenen Willens verstanden, aus eigenem Interesse initiiert und im Sinne der eigenen Wertvorstellungen ausgeführt werden kann (Deci & Ryan 2002a). Als drittes Grundbedürfnis wird Geborgenheit, Einbettung in ein emotional stabiles soziales Umfeld sowie die Bindung an Bezugspersonen und eine Gesellschaft beschrieben (Ainsworth 1989, Baumeister & Leary 1995, Bowlby 1979). Das Gefühl von Verbundenheit im Sinne der SDT wird ebenfalls durch das Erleben einer Verbindung zu anderen Menschen, die auf gegenseitigem Füreinander-Sorge-Tragen beruht, gefördert (Ryan & Deci 2000b). Für den langfristigen Erfolg von Technik und die Integration von Produkten in den Alltag von Nutzern ist die Frage entscheidend, ob es gelingt, diese intrinsischen Bedürfnisse zu befriedigen. Bestehende Fragebögen zur Erfassung intrinsischer Motivation, wie z.B. die Kurzskala intrinsische Motivation (KIM, Wilde et al. 2009) oder der Fragebogen zur aktuellen Motivation (FAM, Rhein-berg et al. 2001) sind allerdings nicht für den Bereich UX validiert und bilden in ihrer Struktur nur selten etablierte theoretische Modelle ab. Daher wurde auf Grundlage der SDT ein neues Messinstrument konstruiert und anhand mobiler Applikationen validiert [...] Das Ziel war demnach, mit Hilfe semantischer Differenziale ein kompaktes Messinstrument für die Betrachtung der Befriedigung der drei Grundbedürfnisse nach der SDT bei der Nutzung interaktiver Softwareprodukte zu entwickeln. [... aus der Einleitung]

Bei der Produktentwicklung von B2B-Produkten erhält das Nutzererleben (User Experience – UX) eine zunehmende Bedeutung (Lu & Roto 2015, Wölfel et al. 2016, Platz et al. 2018, Zeiner et al. 2018, Wölfel & Krzywinski 2019a, b). Dies gilt auch für die Angebote des Unternehmensbereichs Sicherheitstechnik von Dräger. Das Unternehmen entwickelt u. a. Produkte für die Feuerwehr, die chemische Industrie oder den Bergbau (Abbildungen 1 und 2). Das Ziel sind sicher, effizient und zufriedenstellend zu bedienende Produkte, Software und Services. Im Rahmen der kontinuierlichen Nutzer- und Kundenevaluation stellt sich eine gute Usability und User Experience als immer wichtiger werdende Anforderungen heraus, welche es zufriedenstellend zu erfüllen gilt. Sie haben zunehmend Einfluss auf die Kaufentscheidung von Anwendern und Kunden in der Sicherheitstechnik. Die Produkte heben sich nicht mehr allein durch ihre Funktionalität vom Wettbewerb ab. Um den nutzer- und kundenorientierten Anforderungen über den gesamten Produktlebenszyklus in Zukunft noch besser gerecht zu werden, wurden die aktuellen Prozesse analysiert und der Produktdesignprozess hin zu einem nutzerzentrierten UX-Design-Prozess reformiert. Dabei ist die Integration von UX Research und Design in die Produktentwicklung einer der wichtigsten Bestandteile.

Durch ansteigende Alterserwartung werden Behandlungen für Erkrankungen des Bewegungsapparats immer relevanter. Gerade das Knie wird über die Zeit hinweg stark belastet und ist auch durchgehend in Benutzung. Durch Fehlstellungen, Brüche oder auch Arthrose kann es zum kompletten Ver-schleiß dieses Gelenks kommen. Da in einigen Fällen die konservativen Behandlungsmethoden versagen, wird ein Ersatz des Kniegelenks in Erwägung gezogen. Dieser Ersatz wird heutzutage durch Standardprothesen schon gut abgedeckt. Die Bewegungsfähigkeit kann wiederhergestellt und Schmerzen können reduziert werden. Durch das weiterhin ansteigende Alter kommen immer mehr Revisionsendoprothesen zum Einsatz, da die Lebensdauer einer Knieendoprothese nur begrenzt ist. Um diese zu verlängern, kann man eine an den Bewegungsapparat individuell angepasste Prothese implantieren, die der Belastung besser gewachsen ist. Die Erstellung solcher individueller Prothesen ist Aufgabe des Forschungs- und Entwicklungsprojektes EXPERTEB (EXPERTEB 2018). Um solch eine angepasste Prothese herzustellen, benötigt dies jedoch konkrete Maße des Knies. Diese Arbeit soll ein Verfahren präsentieren, mit dem es möglich ist, anhand von CT-Aufnahmen des Kniegelenks alle nötigen geometrischen Maße zu bestimmen. Kern des Verfahrens ist ein angelerntes Statistical Shape Model (SSM), dass nur die nötigen und zu erwartenden Verformungen des Modells zulässt, sodass es sich an das im Datensatz dargestellte Knie anpassen kann. [... aus der Einleitung]

Neue Technologien der additiven Fertigung läuten auch im Bereich der Medizin, Medizintechnik und der biomedizinischen Forschung eine neue Ära ein: Über verschiedene Fertigungsverfahren wie lithographische Techniken oder Laser-Sintering ist es bereits jetzt möglich, aus biokompatiblen Materialien entsprechend eines spezifischen Designs und ohne zusätzlich nötige Fertigungsmasken dreidimensionale Implantate in anatomischer oder patienten-individueller Geometrie herzustellen. Großes Potential ergibt sich daraus beispielsweise für Lösungen zu orthopädischen Fragestellungen: Hierzu gehören u.a. die potentielle Korrektur von Fehlbildungen im mund-, kiefer- und gesichtschirurgischen Bereich, der Ersatz größerer Knochendefekte sowie der Ausgleich von kleineren Gelenkdefekten. Letztere beschreiben die Anwendung am Gelenkknorpel-Knochen-Übergang, um Eingriffen zur Implantation einer Totalendoprothese zu entgehen oder diese ggf. hinauszuzögern. Aus diesem Grund finden für entsprechende zukünftige, klinische Konzepte, sowie in den entsprechenden Forschungsbereichen unterschiedlichste Fertigungsmethoden Anwendung. Die additive Fertigung hat nicht nur das Design und die aufbauende Fabrikation von patientenindividuellen Titanimplantaten (Gander et al. 2015) durch Spritzgussverfahren revolutioniert, sondern auch den schnellen Aufbau von Strukturen aus thermoplastischen Polymeren (Probst et al. 2010) und weicheren Materialien durch extrusionsbasierte Techniken ermöglicht. Diese über Rapid Prototyping erhaltenen, individuellen Objekte können im Vergleich zu konventionellen Verfahren sehr schnell und ohne Materialausschuss auch in Kleinserien und Einzelanfertigungen individuell gefertigt werden. Die essentielle Aufgabe für den klinischen Einsatz liegt hier in der Herstellung patientenindividueller Implantate. Allerdings sind die Technologien ebenso hinsichtlich spezifischer Gewebemodelle für forschungsrelevante Fragestellungen, die mittel- bis langfristig zu Erfolgen für die biomedizinische Patientenversorgung beitragen können, von großer Bedeutung. Um hierbei eine Lücke zwischen den individualisierten, bezüglich ihrer äußeren Geometrie spezifisch designten Implantaten und einer intrinsischen Funktionalität zu schaffen, greift die biomedizinische Forschung auf die Kombination von Ansätzen aus dem Tissue Engineering (Langer & Vacanti, 1993) und den Vorteilen der additiven Fertigung sowie der damit verbundenen Konstruktion von anatomischen Geometrien zurück. Das Forschungsfeld und die Methoden der sog. Biofabrikation (Groll et al. 2016; Moroni et al. 2018) bringen die Vorteile und Konzepte dieser doch unterschiedlichen Wissenschaftsfelder zusammen, indem sie biologische Komponenten in den Fabrikationsprozess einbeziehen. [... aus der Einleitung]

Der fünfte Mobilfunkstandard 5G wird zukünftig die Übertragung großer Datenmengen auch über weite Strecken nahezu in Echtzeit ermöglichen. Diese neue, praktisch latenzfreie Kommunikationstechnologie erlaubt einen von zeit- und ortsunabhängigen Austausch von Fähigkeiten und Kompetenzen zwischen Menschen und Maschinen. Damit werden haptisches Feedback über weite Entfernungen (taktiles Internet) und als Anwendung dessen neue Formen des räumlich verteilten Kooperierens und Lernens (Internet der Fähigkeiten und Kompetenzen) möglich. Das Exzellenzcluster CeTI der TU Dresden setzt mit seiner Forschung genau an dieser Stelle an: Eine Vielzahl möglicher interaktiver Anwendungen im Konsumenten-, aber auch im professionellen Bereich ist denkbar. In einer interdisziplinären Vorstudie des Technisches Designs und des 5G Lab Germany wurden mögliche Einsatzfelder identifiziert und durch Demonstratoren erlebbar gemacht. Als ein Anwendungsbereich wurde der Leistungssport identifiziert. Da Disziplin, hohe körperliche Belastung und Perfektion im Bewegungsablauf von professionellen Sportlern über einen langen Zeitraum abverlangt wird, bringt der Bereich ein hohes Potenzial und Akzeptanz mit sich, um effizientere Trainingsmethoden mit Hilfe von cyber-physischen Systemen zu entwickeln. Eine wesentliche Fragestellung der Vorstudie war außerdem zu untersuchen, inwieweit Demonstratoren das Erleben verschiedener Ebenen einer abstrakten Technologie ermöglichen können. In einer Primärstudie, die als Beobachtungen während einer Messeveranstaltung des 5G Summit und weiteren öffentlichen Ausstellungen in Dresden 2018 durchgeführt wurden, konnten hierzu erste Erkenntnisse gewonnen werden.

Entscheidungen im Industrial Design werden vorrangig auf Basis vorab gestalteter Designentwürfe auf der gehobenen Management- und auf Geschäftsführerebene getroffen. In diesen Unternehmensebenen finden sich nur wenige im gestalterischen Bereich ausgebildete Führungskräfte (Schoenberger 2011). Die Entscheidungen über kreative Bereiche der Produktentwicklung werden daher meist von Personen designferner Disziplinen getroffen. Dieser Umstand beinhaltet zum einen eine große Unsicherheit in Bezug auf die richtige Designentscheidung im unternehmerischen Sinne und zum anderen führt es zu zögerlichen und weniger abgesicherten Entscheidungen bei gestalterischen Fragestellungen. Die Subjektivität, die bei diesen Entscheidungen eine nicht zu unterschätzende Rolle spielt, erschwert eine sachliche Bewertung und Folgenabschätzung einer Designentscheidung. Diese haben jedoch im weiteren Produktentwicklungsprozess (PEP) und vor allem bei dessen Endergebnis einen großen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit eines Produkts und dessen möglichen Erfolg auf dem Markt. Im klassischen Innovationsmanagement werden die Designkriterien nicht oder nur unzureichend berücksichtigt. So weist beispielsweise die Innovationscheckliste nach Hauschildt/Salomo kein einziges Designkriterium auf, wenn es um die Bewertung einer möglichen Innovation geht (Hauschildt und Salomo 2011).

Aufgrund der Komplexität und den hohen Anforderungen an technische Produkte im professionellen Nutzungskontext entstehen deren Entwürfe nicht losgelöst von parallel laufenden Entwicklungsprozessen, sondern in der Regel eng verzahnt im interdisziplinären Umfeld mit fachübergreifenden Entwicklerteams. Für die erfolgreiche Zusammenarbeit ist es essenziell, zielgerichtet Arbeitsunterlagen beispielsweise für Entscheidungsprozesse zu erzeugen. Für Visualisierungen aus Designprozessen, zur Repräsentation des Entwurfsgegenstandes bedeutet das, dass ihre Eigenschaften dem angestrebten Zweck entsprechend abgestimmt sein sollten. Im Entwurfsprozess werden neben den quantitativen auch die qualitativen Produktanforderungen berücksichtigt, die sich u. a. in der Produktgestaltung widerspiegeln sollen (Heufler, 2012). Die resultierende Formgebung kommuniziert neben funktionalen auch maßgeblich die semantischen Produkteigenschaften. Die Erzeugung von Entwurfsvisualisierungen folgt in der Regel keinem einheitlichen Vorgehen, sondern erfolgt sehr individuell auf der Grundlage von Erfahrungen und dem bevorzugten Werkzeug-Einsatz des Entwerfenden. Die Wahl des Werkzeugs ist demzufolge häufig nicht auf die Funktion oder den angestrebten Zweck der Visualisierung abgestimmt (Goos & Zang, 2009). Dabei sind die Visualisierungen für Kommunikations- und Entscheidungsprozesse mit anderen Fachdisziplinen essenziell und dementsprechend müssen die zu beurteilenden Aspekte präzise dargestellt sein (Chen, You, & Lee, 2003). Zweckgerecht und angemessen können Designvisualisierungen beispielsweise inspirierend oder motivierend wirken und den Austausch anregen. Unangemessen und falsch eingesetzt sind sie irreführend und vermitteln ein unklares Bild vom Entwurfsstand, was zu Zielkonflikten in der Bewertung von Produktkonzepten zwischen Entwerfenden und Entscheidern führen kann. Demzufolge ist ein wesentliches Ziel der Arbeit zu untersuchen, inwieweit die Art der Visualisierung, grafische Merkmale und Merkmalsausprägungen einen Einfluss auf die Beurteilung des Entwurfsgegenstands haben. [... aus der Einleitung]

Im Rahmen des Artikels wird ein Ansatz für einen 'intellektuellen Konstruktionsassistenten' auf der Basis digitalisierter Erfahrung vorgeschlagen. Diese an die analytischen und numerischen Verfahren anknüpfenden Assistenten werden unter Verwendung von Methoden der Künstlichen Intelligenz erzeugt. Sie sollen bereits bekannte Wissenselemente und Erfahrungen aufnehmen und durch eine fortgesetzte Spiegelung an der Realität fortschreiben, ohne dass eine aufwendige Algorithmenbildung und zeitraubende Numerik den Transfer neuer, oftmals inhärenter Erkenntnisse in die tägliche Praxis und damit das Qualitätsmanagement behindert. Wissensunterschiede zwischen Abteilungen können auf diese Weise schnell beseitigt und Bildungsunterschiede zwischen Mitarbeitern ausgeglichen werden. Andererseits kann hiermit in den Unternehmen aber auch die Abbildung besonderer Stärken durch einen automatischen Abgleich gleichgelagerter Konstruktionen vorangetrieben werden. [... aus der Einleitung]

Die Künstliche Intelligenz (KI) mit ihren untergeordneten Forschungsgebieten wie maschinelles Lernen (ML), Spracherkennung oder Robotik ist in aller Munde. Die Leistungsfähigkeit und Stabilität von Anwendungen, die im weiteren Sinne KI zur Aufgabenbearbeitung einsetzen, sind gestiegen und durchdringen die Gesellschaft immer mehr. Weltweit wird die KI als eine Schlüsseltechnologie wahrgenommen, die in den nächsten Jahren weiter an Bedeutung gewinnt (Bitkom, DFKI 2017). So zielt auch die Ausschreibung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie von 02/2019 darauf ab, KI als Schrittmachertechnologie für „[…] volkswirtschaftlich relevante Ökosysteme“ zu fördern (BMWi 2019). Mit der zunehmenden Ausstattung der Produktionsmittel mit Sensoren und der gleichzeitig steigenden Vernetzung dieser, steigt auch die Menge verfügbarer Daten, die für die Generierung von Wissen genutzt werden können (Fraunhofer 2018). Davon profitiert besonders das ML als Teilgebiet der KI. So unterschiedlich die gewonnenen Daten sind, so unterschiedlich sind die Aufgaben, die innerhalb des Maschinenbaus mit diesen bewältigt werden können. Ziele, die mit dem Einsatz von ML verbunden werden, sind beispielsweise selbst optimierende Produktionssysteme oder die bedarfsgerechte Instandhaltung von Anlagen auf Grund einer möglichst genauen Prognose des Ausfallzeitpunktes der Komponenten. Ebenso wie jede andere Technologie bedarf der Einsatz von ML Ressourcen, die in den Unternehmen nur begrenzt vorhanden sind. Die Entscheidung für oder gegen einen Einsatz von ML in Maschinenbauprodukten ist derzeit ganz klar eine strategische und bedingt die Einbeziehung verschiedener Fachbereiche bis hin zum Management des Unternehmens (Saltz et al. 2017). Daher wird ein strategisches Diskussions- und Entscheidungswerkzeug benötigt, welches ein Projekt aus technologischer und wirtschaftlicher Sicht darstellen und fachübergreifend genutzt werden kann sowie ein strukturiertes Vorgehen ermöglicht. Die Autoren schlagen zur Entscheidungsfindung die Nutzung des hier eingeführten Analysekompetenz-Marktpriorität-Portfolios vor, welches speziell auf die Fragestellung des ML Einsatzes im Maschinenbau zugeschnitten ist. Es werden Bewertungstabellen vorgestellt und deren Nutzung erläutert, welche sich an den zu bearbeitenden Prozessschritten für komplexe Datenanalysen (Shearer 2000, Klement et al. 2018) orientiert. Die Ableitung von Normstrategien wird anhand der finalen Darstellung des Portfolios diskutiert. [... aus der Einleitung]