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The complexity of technical systems has increased significantly in order to address evolving customer needs and environmental concerns. From a product development process viewpoint, the pervasive nature of multi-disciplinary systems (i.e. mechanical, electrical, electronic, control, software) has brought some important integration challenges to overcome conventional disciplinary boundaries imposed by discipline specific approaches. This research focuses on functional reasoning, aiming to develop a structured framework based on the System State Flow Diagram (SSFD) for function modelling of complex multidisciplinary systems on a practical and straightforward basis. The framework is developed at two stages. 1) The development of a prototype for the SSFD framework. The proposed SSFD framework are tested and validated through application to selected desktop case studies. 2) Further development and extension of the SSFD framework for the analysis of complex multidisciplinary systems with multiple operation modes and functional requirements. The developed framework is validated on real world case studies collaborated with industrial partners. The main conclusion of this research is that the SSFD framework offers a rigorous and coherent function modelling methodology for the analysis of complex multidisciplinary systems. Further advantages of the SSFD framework is that 1) the effectiveness of the Failure Mode Avoidance (FMA) process can be enhanced by integrating the SSFD framework with relevant tools of the FMA process, and 2) the integration of the SSFD with the SysML systems engineering diagrams is doable, which can promote the take-up of the approach in industry.

Das laufende Forschungsvorhaben gliedert sich in drei Untersuchungsbereiche. In der vorliegenden Veröffentlichung werden die Ergebnisse der bereits durchgeführten, ersten qualitativen Befragung mit Designmanagern, Designern und Entwicklungsfachleuten dargestellt. Befragt wurden hierbei sowohl Unternehmen als auch Designagenturen, die für diese Unternehmen als externe Dienstleister arbeiten. Es wird gezeigt, welche internen und externen Anwender im Designprozess eingebunden werden und welche Methoden dazu verwendet werden. Auch der Zeitpunkt, wann Anwender im Designprozess integriert werden, ist Teil der Auswertung. Ergänzt werden diese Daten durch die Darstellung der möglichen Chancen und Risiken, die in Bezug auf eine Anwenderintegration gesehen werden Einer strategischen Anwenderintegration werden generell große Chancen eingeräumt, es ist jedoch nicht klar, wie man diese sinnvoll und ergebnisorientiert in einen Designprozess implementiert. Die Auswertung der Anwenderdaten stellt bislang die größte Hürde für eine Anwenderintegration dar.

Ausgangssituation In den beiden vergangenen Jahrzehnten hat die Product Lifecycle Management (PLM)-Durchdringung industrieller Unternehmen stetig zugenommen. Dies betrifft die verschiedenen Engineering-Disziplinen (Mechanik, Elektrik, Software, Hydraulik etc.) und immer stärker auch die der Produktentwicklung nachgelagerten Produktlebenszyklus-Phasen (Produktionsplanung, Service etc.) (Abramovici & Schindler 2010, Rudolph & Dietrich 2003). Als ein Ergebnis der zunehmenden PLM-Durchdringung existieren heute in vielen Unternehmen mehrere PLM-Umgebungen parallel, die in verschiedenen Unternehmensteilbereichen historisch gewachsen sind. Diese PLM-Umgebungen sind meist stark an bereichsspezifischen Anforderungen orientiert, aber nicht oder nur teilweise aufeinander abgestimmt. Zusätzlich zu dieser organischen Entwicklung innerhalb der Unternehmen erhöhen Fusionen und Übernahmen von Unternehmen oder Unternehmensteilbereichen die PLM-Heterogenität sprunghaft. Sichtbar wird die PLM-Heterogenität meist an der hohen Anzahl der eingesetzten PLM-Systeme (Abramovici & Schindler 2010), sie kann jedoch gleichermaßen Strategie-, Prozess- und Methoden-bezogene PLM-Komponenten sowie die PLM-Akteure betreffen (Abramovici & Göbel 2011). Der ungeplanten Heterogenität industrieller PLM-Landschaften stehen zunehmend global verteilte und sich permanent verändernde Engineering- Organisationsstrukturen gegenüber (Trippner 2002). Vor diesem Hintergrund können nicht aufeinander abgestimmte PLMUmgebungen drastische Hemmnisse für die Erreichung übergeordneter Unternehmens-Zielsetzungen, wie etwa die Produktivität und Flexibilität bei bereichsübergreifenden Kooperationen oder bei unternehmensinternen Reorganisationsvorhaben, bilden.

The complexity of technical systems has increased significantly in order to address evolving customer needs and environmental concerns. From a product development process viewpoint, the pervasive nature of multi-disciplinary systems (i.e. mechanical, electrical, electronic, control, software) has brought some important integration challenges to overcome conventional disciplinary boundaries imposed by discipline specific approaches. This research focuses on functional reasoning, aiming to develop a structured framework based on the System State Flow Diagram (SSFD) for function modelling of complex multidisciplinary systems on a practical and straightforward basis. The framework is developed at two stages. 1) The development of a prototype for the SSFD framework. The proposed SSFD framework are tested and validated through application to selected desktop case studies. 2) Further development and extension of the SSFD framework for the analysis of complex multidisciplinary systems with multiple operation modes and functional requirements. The developed framework is validated on real world case studies collaborated with industrial partners. The main conclusion of this research is that the SSFD framework offers a rigorous and coherent function modelling methodology for the analysis of complex multidisciplinary systems. Further advantages of the SSFD framework is that 1) the effectiveness of the Failure Mode Avoidance (FMA) process can be enhanced by integrating the SSFD framework with relevant tools of the FMA process, and 2) the integration of the SSFD with the SysML systems engineering diagrams is doable, which can promote the take-up of the approach in industry. / Automotive Research Centre

Die Konferenz Entwerfen Entwickeln Erleben adressiert aktuelle Fragestellungen, Innovationen und Herausforderungen in Produktentwicklung und Design. Die Themen virtuelle Entwicklung und menschzentriertes Design bilden die Klammer, um aktuelle Forschung aus verschiedenen Wissenschaftsbereichen und relevante Fallstudien unterschiedlicher Branchen vor dem Hintergrund des technologischen und nachhaltigen Wandels zu reflektieren. Ziel ist es, Ihnen einen inspirierenden Blick über die eigene Praxis hinaus zu bieten und damit vielfältige Impulse zu geben. Ein besseres Verständnis der menschlichen Arbeitsweise, Potenziale der Digitalisierung und Anforderungen des nachhaltigen Wandels eröffnen neue Perspektiven in Produktentwicklung und Design. Neue Ansätze, Methoden, Werkzeuge und Lösungen adressieren beispielsweise das Handeln in Entwicklungsteams, die Kooperation mit lernenden Algorithmen, die Komplexität von Produkt-Service-Systemen und cyber-physischen Systemen oder systematische Nachhaltigkeitsbewertungen in Entwicklungsprozessen. Forschende und Praktizierende aus Wissenschaft und Industrie präsentieren ihre Arbeit, Ihre Positionen und Ihre Forschungsergebnisse zu den Herausforderungen der Produktentwicklung.:POTENTIALE DER PERSONA-METHODE IM KONTEXT DER NACHHALTIGEN PRODUKTENTWICKLUNG Björn Kokoschko, Laura Augustin, Michael Schabacker, Ramona Träger & Christiane Beyer 1 USER-CENTERED DATA PROVISION FOR CLIMATE-FRIENDLY PRODUCTS DEVELOPMENT Stephan Arndt, Frauke Hänel, Maria Dos Santos & Bernd Zimmermann 15 SUSTAINABILITY ATTITUDES AND WILLINGNESS TO BUY ECO-FRIENDLY PCRPRODUCTS: THE EXAMPLE OF LIGHT SWITCHES Nikolas Neumann, Aline Mangold & Julia Schneider 23 VERORTUNG VON PRODUKTPROFILEN IM ZUKÜNFTIGEN UMFELD DURCH ABGLEICH VON SZENARIEN Carsten Thümmel, Domonkos Kiss, Stefan Schwarz, Andreas Siebe & Albert Albers 36 WISSENSBASIERTES UND KOLLABORATIVES SYSTEMS ENGINEERING MECHATRONISCHER PRODUKTE Stephan Husung, Faizan Faheem & Zirui Li 46 ERWEITERUNG EINES ONTOLOGIE-BASIERTEN PRODUKTKONFIGURATIONSMODELLS MIT GENERALISIERTER MICROSERVICE ARCHITEKTUR FÜR DIE ENTWICKLUNG IN EINEM PRODUKTIONSDATENRAUM Erik Konietzko 59 MBSE–GESTÜTZTE BEWERTUNG VON TECHNISCHEN ÄNDERUNGSAUSWIRKUNGEN IM MODELL DER SGE – SYSTEMGENERATIONSENTWICKLUNG Alex Martin, Jannis Lützelschwab, Vanessa Michelle Clermont, Albert Albers 71 DESIGN DRAWING PARAMETERS AND ITS IMPACT ON THE EVALUATION OF DESIGN PROPOSALS Frank Mühlbauer, Julia Schneider, Jens Krzywinski & Christian Wölfel 84 ENTWICKLUNG EINES METHODENKARTENSETS ZUR STEIGERUNG DER MULTIMODALITÄT VON BEDIENKONZEPTEN Julius Röhlig, Sebastian Lorenz 99 MULTIFUNKTIONALER JOYSTICK FÜR EINEN RADLADER Lukas Fuchs, Marcel Racs & Thomas Maier 111 ADAPTIVE BEDIENSYSTEME IM ACKERSCHLEPPER Timo Schempp, Björn-Gerrit Hülle, Marcel Racs 123 DESIGN FOR ADDITIVE MANUFACTURING – APPLICATION SYSTEM BASED ON DESIGN METHODOLOGY IN INDUSTRIAL STANDARDS Florian Günther & Alexander Koch 134 ASSESSMENT SCHEME FOR PRODUCT AND PRODUCTION FLEXIBILITY – AN INDUSTRIAL CASE STUDY Julia Beibl & Dieter Krause 147 STRATEGIEN UND METHODEN DES ROBUST DESIGNS FÜR DEN EINSATZ IN FRÜHEN PHASEN DER PRODUKTENTWICKLUNG Torsten Brix & Stephan Husung 157 ANWENDUNG VON ALLGEMEINTOLERANZEN IM ISO GPS-NORMENSYSTEM – ASPEKTE DER NORMUNG Wolfgang Steger, Thorsten Engelke, Christian Lipp, Kristin Paetzold-Byhain, Peter Robl & Bernhard Wegner 172 A THEORETICAL APPROACH TO DESIGN COMMUNICATION IN MIXED TRAFFIC Lars Gadermann, Daniel Holder & Thomas Maier 183 KONZEPTION EINES DIGITALEN ZWILLINGS FÜR DIE PRODUKTENTSTEHUNG IN DER LUFTFAHRTINDUSTRIE Jörg Brünnhäußer, Thomas Zimmermann, Terence Larusch, Renaud Kenfack, Christoph Jurczok, Jacob Böhnke, Pascal Lünnemann, Kai Lindow 196 CLOSING THE LOOP – INTEGRATING PROCESSES AND OPERATIONAL DIGITAL TWIN DATA INTO THE DIGITAL THREAD GRAPH Nico Kasper, Michael Pfenning, Martin Eigner 206 ENTSCHEIDUNGSFRAMEWORK ZUR AUSWAHL VON WIEDERHOLKOMPONENTEN IM ANLAGENBAU Lorenz Krüger, Bernhard Saske & Kristin Paetzold-Byhain 218 ERSTELLUNG EINES EINHEITLICHEN VERSTÄNDNISSES RICHTIGER PROTOTYPEN ZUR BEFÄHIGUNG VON ENTWICKELNDEN Stefan Eric Schwarz, Raphael Grau, Rebecca Schaffrath, Tobias Düser, Albert Albers 231 KOLLABORATION IN KOMPLEXEN SYSTEMEN Gerhard Glatzel, Maike Gebker, Marius Land, Stefanie Ollenburg, Samuel Zonon 245 LESEZEIT: 14 MINUTEN – DIE GESTALTUNGSPARAMETER VON ZEIT UND IHRE WIRKUNG AUF DIGITALE PRODUKT- UND SERVICE-INTERAKTIONEN Philipp Schütz & Oliver Gerstheimer 259 TOWARDS HUMAN-DRIVEN DESIGN OF TECHNOLOGY: REFLECTING ON THREE USE CASES Tina Bobbe, Sebastian Lorenz, Emese Papp, Lisa-Marie Lüneburg, Nikolas Neumann, Helge Wanta, Jens Krzywinski 279 INNOVATION DURCH KI-DIALOG – LIVING PERSONAS & DIGITAL CUSTOMER TWINS Gerstheimer, Oliver; Schütz, Philipp; Trebbin, Stefan; Rauchfuß, Frank; Holtel, Stefan 295 MIT PARTIZIPATION WIRKUNGSVOLL GESTALTEN – IDENTIFIKATION REALER BEDARFE UNTER EINBINDUNG VIELFÄLTIGER PERSPEKTIVEN Jennifer Schubert & Sophie Knittel 311 LEHRWUNDER: MR-ANWENDUNGEN FÜR DEN UNTERRICHT Ingmar S. Franke, Paulina Groschopp, Christian Steinmann 323 BERÜCKSICHTIGUNG DER PHYSIOLOGIE UND EINSTELLUNG VON NUTZERN MITTELS INTEGRATION EXTERNER EINFLUSSFAKTOREN IN AFFECTIVE ENGINEERING METHODEN Judith van Remmen, Jörg Miehling, Sandro Wartzack 336 KIEFERSYMMETRIE NACH PRIMÄREM SPALTVERSCHLUSS – ZWEI VERSCHIEDENE AUSWERTUNGSMETHODEN Michaela Buckova, Christiane Keil, Stefan Holtzhausen, Philipp Sembdner, Winnie Pradel, Franz Tritschel, Milan Drahos, Günter Lauer 346 ROUTINEN ZUM ENTWURF PATIENTENINDIVIDUELLER SCHABLONEN ZUR OPTIMALEN EINPASSUNG VON AUTOLOGEN KNOCHENAUGMENTATEN IN KIEFERSPALTEN Tom Alexander Schröder, Philipp Sembdner, Erik Selbmann, Uwe Teicher, Günter Lauer & Anas Ben Achour 357 INTERAKTION MIT LERNENDEN ALGORITHMEN ZUR UNTERSTÜTZUNG FERTIGUNGSGERECHTER BAUTEILKONSTRUKTION Sebastian Langula, Martin Erler, Christiane Kunath, Julia Schneider, Christian Wölfel, Michael Königs & Alexander Brosius 368 KEY CONCEPTS, POTENTIALS AND OBSTACLES FOR THE IMPLEMENTATION OF LARGE LANGUAGE MODELS IN PRODUCT DEVELOPMENT Maximilian Kretzschmar, Maximilian Peter Dammann, Sebastian Schwoch, Elias Berger, Bernhard Saske & Kristin Paetzold-Byhain 381 KI-BILDGENERATOREN IM HANDWERK – ENTWICKLUNG NEUER KOMMUNIKATIONSUND ENTWURFSPROZESSE IN DER PRAXIS Anne Goldammer 394 SEMANTISCHES VR-MODELL FÜR DIE QUALIFIKATION DES BEDIENPERSONALS VON VERARBEITUNGSMASCHINEN Paul Weber, Lukas Oehm 406 BEGREIFEN. MENSCHENZENTRIERTE GESTALTUNG INTERAKTIVER WISSENSCHAFTSEXPONATE Diana Simon, Jacob Richter & Ramona Wahl 419

The industry relies on interdisciplinarity to promote advancements. The diverse engineering domains, information technologies, management and social sciences are combined in the industrial environment and oriented o society’s ever-changing demands. In parallel, the demographic shifts caused by population aging present room for innovation on many fronts, such as in health, technology, industry, products, and services, and in the same way in product development processes. In an attempt to tackle such issues, this article discusses how the addressing of the elderly population demands, particularly the demand for smart products, might be supported by the principles of production digitalization. In doing so, it proposes a conceptual framework for the development of smart products for the elderly, sustained by three core pillars: specific product lifecycle stages, Industrie 4.0 requirements for smart product development; and Industrie 4.0 enabling technologies which are integrated by the User-Centered Design philosophy. Their combination into a framework aims at addressing two main points: assist in the translation of elderly real consumers’ expectations and demands into more adequate, appealing products and in creating a transition path for companies who wish to incorporate the principles and technologies of production digitalization in their value chain. Furthermore, the article discusses how this proposal could be validated in the real industrial environment.

Den välkända linjära Stage-Gate processen har genom åren blivit till en av de vanligaste produktutvecklingsprocesserna för de flesta stora företag inom tillverkningsindustrin. Innovation och teknologi sker i snabb takt och ny teknik utvecklas ständigt vilket innebär att företagen också måste anpassa sig för att fortsätta vara konkurrenskraftiga. De iterativa produktutvecklingsprocesserna har tagit över alltmer under de senaste åren, en av dessa är Design Thinking. Forskning om samexistensen av dessa båda processer inom samma organisation är mycket begränsad, syftet är därför med denna studie att öka kunskapen kring hur företag kan arbeta med integrering av iterativa processer, mer specifikt, Design Thinking i en Stage-Gate process. Studien inleddes med en litteraturstudie där kunskap och förståelse för iterativa och linjära utvecklingsprocesser skapades. Datainsamling med stöttning av denna teoretiska bakgrund genomfördes i form av en intervjustudie där tillämpning av processerna Design Thinking i kombination med Stage-Gate på arbetsplatser undersöktes. Resultatet av intervjustudien analyserades för att besvara frågor kring strategier och tillvägagångssätt för hur och när Design Thinking kan implementeras i en linjär process teoretiskt och praktiskt. I studien har tre internationellt väletablerade företag deltagit, dessa tre företag har tidigare erfarenhet av att arbeta med Design Thinking och valdes till detta projektet då de har tydligt strukturerade arbetsprocesser kopplat till ämnet. Gemensamt för företagen som deltog i studien är att de alla ser vikten att arbeta iterativt i utvecklingsprojekt och att de upplever stora möjligheter i form av bland annat stora tidsbesparingar bara organisationerna vågar investera den tid som krävs för upplärning. De är också enade om att en involverad användare är avgörande för ett lyckat projekt, men att vid implementeringen finns en rad utmaningar som övervinns genom att fatta rätt beslut. Företagen har anpassat Design Thinking och Stage-Gate processerna efter sin bransch och nuvarande processtruktur, vilket resulterat i att denna rapport inte beskriver en generellt anpassad process utan flera alternativa processer. / The famous linear Stage-Gate process has over the years become the standard product development process for most large manufacturing companies. Technological innovation is occurring at a fast-pace and new technologies are constantly being developed, meaning that companies must adapt if they want to remain competitive. The iterative product development processes have become in recent years increasingly popular, among them, Design Thinking. Since research on the coexistence of these both processes within the same organization is very limited. The purpose of this study is to increase knowledge about how companies can work with the integration of iterative processes, more specifically Design Thinking in a Stage-Gate process. The study began with a literature research with the aim to acquire knowledge and understanding of iterative and linear development processes linked to process structure and user involvement. Part of the study was based on an empirical study in the format ofsemi-structured interviews in order to collect data with the support of the theoreticalbackground. The interviews aimed to investigate the possible combination of DesignThinking and Stage-Gate within the same organization. The results of these interviews were analyzed in the interest of answering questions about strategies and approaches to how and when Design Thinking can be implemented in a linear process. Three internationally well-established companies have participated in the study. These three companies have previous experience of working with Design Thinking and were selected for this study because they have successfully implemented these processes. The companies that participated in this study had something in common, they all see the importance of working iteratively in development projects and they have seen considerable opportunities in the form of time savings if they are willing to invest the time required for training. They also agree that user involvement is crucial for a successful project, but the implementation faces a number of challenges that can be overcome by making the right decisions. The companies have adapted Design Thinking and Stage-Gate processes according to their sector and current process structure, which results in this report not describing a generally adapted process but several alternative processes.

Die rechnergestützte Topologieoptimierung wird zur Gestaltoptimierung, also im Wesentlichen zur Gewichtsreduktion von Bauteilen oder komplexeren Strukturen eingesetzt. Da die Funktionalität im Rahmen von FEM-Programmen zur Verfügung gestellt wird, erfordert sie umfangreiche Kenntnisse zur Bedienung der Software und der festigkeitstechnischen Grundlagen und wird daher überwiegend von Berechnungsexperten im rein technischen Kontext im Maschinenbau oder Luft- und Raumfahrzeugbau angewendet. Allerdings zeigen vereinzelte Arbeiten wie die Sitzmöbel »Bone Furniture«, die aus einer Zusammenarbeit des Studios »Joris Laarman Lab« mit Opel resultieren (Laarman 2006, Abbildung 1), dass derartige Methoden für das Design interessant sein können. [... aus der Einleitung]

In Sweden upper secondary school education is organised in programmes. One of these programmes is the Technology programme that covers five orientations, one of which is Design and Product Development. This thesis is based on the idea that a clearer link between upper secondary school and the demands of professional life in the area of product development is beneficial to both students and industry. Product development is performed in cross-functional teams were understanding of others competences is important. It is therefore argued that, in order to enhance both teaching and learning, interdisciplinary considerations need to be explored. In this thesis, we turn to engineers and industrial designers. The aim of the present study is to get professional actors’ views on knowledge and skills needed within the field of design and product development and to examine whether there are key areas that facilitate an interdisciplinary approach suitable to focus on for educational purpose. As artefacts play a central role in product development the informants’ views on different products/artefacts are also examined. This reasoning results in an a two-part overall research question (a) What thoughts do professional engineers and industrial designers express regarding necessary knowledge and skills, and (b) what relevance does this have for upper secondary school teaching of product development? This overall research question is examined through two sub- studies, both performed at the same time, one conducted as a semi- structured interview and the other using the repertory grid technique. Twelve engineers and industrial designers are interviewed. The first study examines the informants’ thoughts on knowledge and skills required in their work. The same informants’ interpretations and valuations of artefacts are examined in the second sub-study. In sub-study 1 two topics of significance to the informants are identified. These topics are: [1] To act within the team (Figure 4). The ability to navigate and position oneself within a team is, according to the interviewees, a necessary skill in design and product development work. Its character can be described as including specific vocational knowledge and skills as well as issues of general and interdisciplinary nature as collaborating, compromising, communicating, and leadership. The second topic [2], to CAD (Figure 4) includes both skills with CAD software and the ability to understand relationships between a CAD model on screen and the final product. The third topic [3] - a valuation of artefacts - is the outcome of sub- study 2 (Figure 4). This topic was found interesting and further analysed, resulting in the development of a comparison procedure. The result demonstrates how the interviewees interpret and discuss artefacts’ functionality linked to cultural values. These three topics are found to be relevant for technology education at upper secondary school level geared towards design and product development to explore. To act within the team can inspire the development of activities in which project and teamwork are in focus. The purpose of the CAD model in product development is to visualise a product that does not yet exist. To CAD highlights the complexity of this visualisation ability. In the educational context the students can train this ability by developing digital models into physical models or prototypes. Valuations of artefacts, the interviewees associate artefacts’ functionality with certain characteristics. In education students should learn that we are not neutral in our relations to products and other artefacts. In conclusion, a need for teachers to discuss artefacts from different perspectives such as sustainability, usability, identity and so on is also pointed out. / <p>QC 20150212</p>