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]

Wir erleben durch die Ergebnisse der Digitalisierung eine Spaltung der Gesellschaft in Ausprägungen und Dimensionen wie Sie bisher nicht gekannt waren. Die Spaltung der Generationen, die Spaltung der Gestalter und der Bewahrer/Verwalter aber auch der Natur und der Geisteswissenschaften. Die Digitalisierung hat eine globale Durchdringung von Gesellschaft, Technik und Wirtschaft erreicht die uns noch vor wenigen Jahren als nicht vorstellbar erschien. Wobei die Möglichkeiten auch in vielen angrenzenden Wissensbereichen zu neuen Herausforderungen führen. Nebenbei bemerkt die CEBIT fand 2018 zum letzten Mal statt. Damit endet ein Streckenabschnitt der Digitalisierung. Der Nutzen der Computer ist erreicht sie sind ein Teil von Allem? [... aus der Einleitung]

Globaler Wettbewerb und kürzer werdende Innovationszyklen erfordern eine immer schnellere und exaktere Reaktion auf sich ständig ändernde Kundenwünsche. Die direkte Integration von Kunden und Anwendern in den Entwicklungsprozess im Rahmen kontinuierlicher Validierungsaktivitäten gewinnt im Zuge dieser Entwicklung zunehmend an Bedeutung (Ponn & Lindemann, 2011). Die Erfassung zielgerichteten Kundenfeedbacks erfordert in der Regel die Konfrontation mit konkreten Repräsentationen des späteren Produkts. Zumal physische Prototypen hierfür in frühen Entwicklungsphasen oft nicht zur Verfügung stehen und deren Aufbau kostenintensiv ist, kommen stattdessen virtuelle Produktmodelle wie CAD-Modelle oder digitale Produktskizzen zum Einsatz. Aufgrund der starken Verkürzungen im Vergleich zum späteren Produkt sind sie jedoch unter Umständen nicht in der Lage ein realistisches Produkterlebnis zu erzeugen. Sie eignen sich damit je nach Anwendungsfall nur bedingt als Kristallisationspunkt für zielgerichtetes Kundenfeedback. Durch die technologischen Entwicklungen im Bereich von Virtual Reality- und Augmented Reality-Anwendungen (VR und AR) besteht jedoch das Potenzial, diese Einschränkungen virtueller Produktmodelle für den Einsatz in der Produktvalidierung in frühen Entwicklungsphasen aufzuheben. Die Technologien ermöglichen dem Anwender das realitätsnahe Erleben von vollständig virtuellen (VR) oder gemischt physisch-virtuellen (AR) Umgebungen. Erreicht die virtuelle Umwelt einen hohen sogenannten Immersionsgrad (fachsprachlich für Grad des „Eintauchens“), ist der Anwender im Extremfall nicht mehr in der Lage zwischen der realen und der virtuellen Umwelt zu unterscheiden. Besonders die AR-Technologie bietet für den Einsatz in der Produktvalidierung große Potenziale, zumal bestehende, physische Referenzprodukte mit virtuellen Modellen kombiniert werden können (Reinemann, Hirschter, Mandel, Heimicke & Albers, 2018). Dieser Beitrag präsentiert die Ergebnisse eines Forschungsvorhabens, dessen Ziel es war die Potenziale der AR-Technik für die Produktvalidierung in einer vergleichenden Probandenstudie differenziert zu untersuchen. [... aus der Einleitung]

Ein positives Nutzungserlebnis (engl. User Experience) ist einer der Schlüsselaspekte erfolgreicher Produkte und damit auch eine der Grundlagen für den wirtschaftlichen Erfolg eines Unternehmens. Ergonomische Bedienbarkeit und ansprechende Gestaltung des Produkts haben hierauf einen starken Einfluss (Schröppel & Wartzack, 2018). Entwickler und Designer versuchen deshalb, dieses Erlebnis bereits in einer möglichst frühen Phase des Produktentwicklungsprozesses zu erfassen und zu bewerten. Ein in der Automobilbranche erfolgreich eingesetztes Werkzeug zur Bewertung des Nutzungserlebnisses ist der Prototypenbau. Der Einsatz von solchen prototypischen Realaufbauten ist allerdings mit einem hohen finanziellen und vor allem mit einem hohen zeitlichen Aufwand verbunden. Deshalb werden diese meistens erst relativ spät im Produktentwicklungsprozess verwendet. Im Sinne des „Frontloadings“ wäre es vielmehr wünschenswert und sinnvoll, früh zur Verfügung stehende, digitale Modelle für die Bewertung des Nutzererlebnisses zu verwenden. Damit könnten bereits in einer frühen Phase des Produktentwicklungsprozesses Erkenntnisse über das Nutzungserlebnis unterschiedlicher Konzepte in die Entwicklung des Produkts einfließen. [... aus Punkt 1]

Heutige industrielle Produktentstehungsprozesse basieren in weiten Teilen auf dem Einsatz digitaler Methoden, weshalb man oft von Virtuellen Produktentstehungsprozessen (VPE) spricht (Stark et al., 2011). In diesen Prozessen können häufig Elemente bekannter Vorgehensmodelle wie der VDI 2221 (VDI-2221, 1993) oder des V-Modells (Rausch, 2006; VDI-2206, 2003) wiedergefunden werden. Die im Rahmen der Produktentstehung getätigten Entwicklungsentscheidungen werden regelmäßig in sogenannten Design-Reviews geprüft und ggf. weiterentwickelt. Solche Design-Reviews sind typischerweise interdisziplinär z. B. mit Ingenieuren, Designern und Mitgliedern der Geschäftsführung besetzt (Fu & East, 1999). Sie dienen als Element der Qualitätskontrolle und können Ideengeber für konstruktive Lösungen und Entwicklungsimpulse sein. Dabei werden beispielsweise grundsätzliche Entscheidungen zur Auswahl von Varianten getroffen, die Gestaltung konstruktiver Details erörtert oder die Möglichkeit des Ein- und Ausbaus von Produktelementen im Servicefall getestet. Die Verwendung virtueller statt physischer Prototypen bietet dabei einen Zeit- und Kostenvorteil (Spur & Krause, 1997). In Teilbereichen des Produktentwicklungsprozesses, in denen Materialität eine wesentliche Rolle spielt, finden physische Modelle und Prototypen weiterhin Verwendung; zum Beispiel werden Tonmodelle nach wie vor im Fahrzeugdesign eingesetzt (Daimler-AG, 2008).

Augmented Reality (AR) Anwendungen finden zunehmend den Weg auf Smartphones und Tablets und etablieren sich stetig weiter in unseren Alltag. Bislang waren spezielle Drittanbieter-Entwicklungsumgebungen (SDKs) wie Vuforia für die Entwicklung von AR Anwendungen notwendig, um die teils komplexe Erkennung von Objekten und Umgebungen für eine positionsgetreue Darstellung von Texten und virtuellen 3D-Modellen zu ermöglichen. Heutet bieten die Hersteller der mobilen Betriebssysteme eigene SDKs, wie z.B. Google mit ARCore für eine Reihe von Smartphones und Tablets auf Android-Basis, an. Apple kaufte 2015 die Firma metaio, welche bis dato eines der leistungsstärksten AR-SDKs angeboten hat. Seit 2017 ist das SDK vollständig in das Betriebssystem integriert und lässt sich von jedem Entwickler wie jede andere Standardfunktionalität des Betriebssystems nutzen [...] Ermöglicht wird die virtuelle Positionierung über die visuell-inertiale Odometrie (VIO), bei den markanten Punkten in jedem einzelnen Kamerabild des Videostreams der Smartphone Kamera verglichen und zusätzlich mit den detektierten Bewegungen über die integrierte Bewegungs-und Beschleunigungssensoren des Smartphones abgleichen werden. Durch dieses Verfahren lassen sich digitale, dreidimensionale Abbilder der Umgebung erzeugen, ohne spezielle Kameras mit Tiefensensoren oder Stereokameras nutzen zu müssen. Die Nutzung von AR erfreut sich unter den Anwendern immer größerer Beliebtheit. Dabei ist den Anwendern häufig nicht klar, dass die anfallenden Daten, welche durch die VIO generiert werde, auch Auswertungen ermöglichen, die einen erheblichen Eingriff in die Privatsphäre bedeuten. [... aus der Einleitung]

Über die Gestalt eines optimalen Handgriffs hat sich Wilhelm Emil Fein als Erfinder der handgeführten Bohrmaschinen bereits vor hundert Jahren Gedanken gemacht (Schmid & Maier 2017). Der spanische Architekt Gaudì passte die Fenstergriffe im Casa Battlò in Barcelona Anfang des 20. Jahrhunderts der Handform an, die heute als antropomorphe Gegenform in der Forschung bekannt ist und im Griffdesign angestrebt wird (Schmid & Maier 2017). Die anthropomorphe Gegenform stellt das Pendant zu körpereigenen Formen dar und ermöglicht somit eine Maximierung der Kontaktfläche bei einer Minimierung der Flächenpressung. Die Vorteile hierbei sind eine gute Kraftübertragung bei geringer Druckstellenbildung. Bei einem nicht adaptiven Griff würde dessen Form verschiedene Hände in verschiedenen Nutzungsszenarien in ungewünschte Zwangshaltungen bringen, weswegen eine optimale Form nur durch einen adaptiven Griff sichergestellt werden kann. Aufgrund der unterschiedlichen Topographie von Händen ermöglicht ein individueller Griff die beste Kraftübertragung und einen idealen Komfort. Dementsprechend ist das Optimum ein kontinuierlich adaptiver Griff, den es bisher nicht auf dem Markt gibt (s. Stand der Forschung). Aufbauend auf einem beantragten Patent wird ein Demonstrator eines solchen Griffs entworfen. Dabei wird in der Einleitung auf die Problemstellung der Griffgrößen eingegangen, sowie der gewählte Anwendungsfall hergeleitet. Im Anschluss wird der Stand der Forschung erarbeitet. Darauffolgend wird auf die methodische Vorgehensweise sowie auf die konstruierten Prototypen eingegangen. Eine Diskussion und Ausblick runden den Beitrag ab. [... aus der Einleitung]

Wie kann man die internationale Anlagen - und Maschinenindustrie zum „Besseren Entwerfen von Mensch-Maschine-Benutzeroberflächen“ verführen. Das war die Ausgangssituation und Aufgabenstellung. [...] Mit der Erkenntnis, dass nutzerorientiertes HMI-Design ein wesentlicher Erfolgsfaktor ist, stellte sich das Unternehmen Siemens die Frage, wie es nachhaltig und schrittweise die weltweiten Kunden zum „besseren Design“ anleiten und die tägliche Arbeit der Anwender in den Maschinen-Produktionshallen der Welt spürbar verbessern könnte. In Zusammenarbeit mit chilli mind entstand mit der HMI-Design Masterclass eine erfolgversprechende Antwort: Man braucht ein zeiteffizientes und unterhaltsames Lernformat, verbunden mit praktischen und pragmatischen Lerninhalten, um die Zielgruppe der weltweiten Maschinenbauer für eine „bessere HMI-Gestaltung“ zu gewinnen und zur Teilnahme zu bewegen. (Kranert et al. 2018) Dieser Beitrag beantwortet u.a. folgende drei Fragen: 1. Welche Charakteristika von Content Marketing, Microlearning und Storytelling greifen ineinander, um zum Lernerfolg der Zielgruppe zu führen? 2. Wie sieht das Konzept der HMI-Design Masterclass konkret aus? 3. Welche messbaren Erfolge konnten mit der HMI-Design Masterclass erzielt werden? [... aus der Einleitung]