Die Dissertationsschrift stellt eine Toolkette zum abstrakten Entwurf von Mikrosystemen vor. Mikrosysteme können aus Elementen verschiedener physikalischer Domänen bestehen und zusätzlich digitale Hardware sowie Software enthalten. Die Erfassung und Formalisierung dieser heterogenen Systeme stellt den ersten Schritt im Entwurfsprozess dar, die damit verbundene neue Methodik des Designs von Mikrosystemen bildet den Kern der vorliegenden Arbeit. Zur Erfassung der analogen Spezifikationsteile enthält die Arbeit die Schilderung und Implementierung neuer Datenstrukturen, die ausgehend von einer ausführlichen Anforderungsanalyse geschaffen wurden. Das abstrakte Systemverhalten wird mit Hilfe hybrider Automaten modelliert, die sowohl mit speziellen hybriden Werkzeugen als auch mit SystemC-AMS simulierbar sind. Darüber hinaus beschäftigt sich die Arbeit mit der Erfassung von Signalverläufen und Schaltplaninformationen. Die formalisierten Anforderungen ermöglichen erste Prüfungen der Spezifikation auf Konsistenz. Zur Unterstützung niedriger Abstraktionsebenen wie der Differentialgleichungsebene steht ein Wandler von SystemC-AMS nach VHDL-AMS bereit. In die Systembeschreibung mit SystemC-AMS ist die Definition und Verknüpfung von Kostenparametern integrierbar. Das daraus entstehende globale Gütemaß hilft dem Entwerferteam, die optimale Systemrealisierung zu finden. / The PhD thesis proposes a toolflow for the design of microsystems on higher abstraction levels. Microsystems may consist of components using effects in different physical domains plus additional digital hardware and software. The collection and formalization of these heterogeneous systems is a first step in the design process, the associated design method ist the key point of this work. The system behavior is modeled using hybrid automata, which are checkable using hybrid modelcheckers and simulable using SystemC-AMS. Furthermore the work deals with signal forms and circuit parameters. To support modeling on lower abstraction levels like differential algebraic equations a syntax conversion from SystemC-AMS to VHDL-AMS was included. The integration of cost factors into SystemC-AMS allows design space exploration during system simulation.

In der Architektur werden Gebäude entsprechend den Wünschen eines Kunden entworfen. Dabei entstehen neben den detaillierten Grundrissen heutzutage auch komplexe dreidimensionale Modelle. Daraus werden fotorealistische Ansichten des entworfenen Gebäudes erstellt. Diese helfen den Personen ohne Domänenwissen, wie beispielsweise den Kunden oder der Öffentlichkeit, einen besseren Eindruck vom Entwurf zu bekommen und fördern das Verständnis räumlicher Abhängigkeiten. Auch immersive Präsentationen in den Bereichen Augmented und Virtual Reality hielten in der Architektur Einzug. Zu Beginn dieser Arbeit werden zunächst verwandte Forschungen aus den Bereichen Architektur, Visualisierung und Interaktion analysiert. Dabei gewonnene Erkenntnisse fließen in die Entwicklung von Konzepten für eine Anwendung ein, welche auf die Kombination einer AR-Brille mit einem berührungsempfindlichen Display setzt. Ausgewählte Konzepte werden in einer prototypischen Anwendung umgesetzt. Diese Implementierung dient der Bewertung von kopfgebundener Augmented Reality in Kombination mit einem zusätzlichen Display für die Präsentation von architektonischen Entwürfen.:1 Einleitung 1.1 Ziel 1.2 Struktur dieser Arbeit 2 Verwandte Forschung 2.1 Architektur 2.2 Visualisierung in VR und AR 2.2.1 Virtual Reality 2.2.2 Augmented Reality 2.3 Interaktion mit dreidimensionalen Inhalten 2.4 Sonstige verwandte Forschung 2.5 Zusammenfassung 3 Konzepte 3.1 Modell-Präsentation 3.2 Modell-Interaktion 3.3 Modell-Manipulation 3.3.1 Materialien 3.3.2 Inneneinrichtung 3.4 Innenansicht 3.5 Mehrbenutzer-Betrieb 3.6 Alternative Darstellungsarten 3.7 Alternative Interaktionsmöglichkeiten 3.8 Zusammenfassung 4 Umsetzung 4.1 Hardware 4.2 Importe 4.3 Umgesetzte Konzepte 4.4 Prototyp 4.5 Performanz 4.6 Zusammenfassung 5 Evaluation und Ausblick 5.1 Evaluation 5.2 Ausblick 5.3 Zusammenfassung Literatur / Architects create buildings based on client requests. Nowadays they not only design detailed floor plans but also very complex three-dimensional CAD-models. Photorealistic views of the building are computed from these models. They can help persons without special knowledge to understand the spatial relations of the draft. In the last years immersive presentations in Augmented and Virtual Reality came up in architecture. At the beginning of this work related research in the fields of architecture, visualization and interaction will by examined. Thereby gained knowledge will be transfered into the development of concepts for a new application which combines an AR Head Mounted Display with a multi-touch capable display. A chosen subset of concepts will be implemented in a prototyp. This implementation is then used to evaluate the combination of AR with an additional display for the presentation of architectural drafts.:1 Einleitung 1.1 Ziel 1.2 Struktur dieser Arbeit 2 Verwandte Forschung 2.1 Architektur 2.2 Visualisierung in VR und AR 2.2.1 Virtual Reality 2.2.2 Augmented Reality 2.3 Interaktion mit dreidimensionalen Inhalten 2.4 Sonstige verwandte Forschung 2.5 Zusammenfassung 3 Konzepte 3.1 Modell-Präsentation 3.2 Modell-Interaktion 3.3 Modell-Manipulation 3.3.1 Materialien 3.3.2 Inneneinrichtung 3.4 Innenansicht 3.5 Mehrbenutzer-Betrieb 3.6 Alternative Darstellungsarten 3.7 Alternative Interaktionsmöglichkeiten 3.8 Zusammenfassung 4 Umsetzung 4.1 Hardware 4.2 Importe 4.3 Umgesetzte Konzepte 4.4 Prototyp 4.5 Performanz 4.6 Zusammenfassung 5 Evaluation und Ausblick 5.1 Evaluation 5.2 Ausblick 5.3 Zusammenfassung Literatur

As business requirements evolve with increasing information density and velocity, there is a growing need for efficiency and automation of Extract-Transform-Load (ETL) processes. Current approaches for the modeling and optimization of ETL processes provide platform-independent optimization solutions for the (semi-)automated transition among different abstraction levels, focusing on cost and performance. However, the suggested representations are not abstract enough to communicate business requirements and the role of the process quality in a user-centered perspective has not yet been adequately examined. In this paper, we introduce a novel methodology for the end-to-end design of ETL processes that takes under consideration both functional and non-functional requirements. Based on existing work, we raise the level of abstraction for the conceptual representation of ETL operations and we show how process quality characteristics can generate specific patterns on the process design.

Site-specific tyrosine-type recombinases are effective tools for genome engineering, with the first engineered variants having demonstrated therapeutic potential. So far, adaptation to new DNA target site selectivity of designerrecombinases has been achieved mostly through iterative cycles of directed molecular evolution. While effective, directed molecular evolution methods are laborious and time consuming. Here we present RecGen (Recombinase Generator), an algorithm for the intelligent generation of designerrecombinases. We gather the sequence information of over one million Crelike recombinase sequences evolved for 89 different target sites with whichwe train Conditional Variational Autoencoders for recombinase generation. Experimental validation demonstrates that the algorithm can predict recombinase sequences with activity on novel target-sites, indicating that RecGen is useful to accelerate the development of future designer-recombinases.

Das Dresdner Brückenbausymposium fand 2024 zum mittlerweile 33. Mal statt. Mit einer konstant vierstelligen Teilnehmerzahl ist es die etablierteste Tagung rund um den Brückenbau in Deutschland. Die 13 Vorträge waren thematisch bei Neubau und Bestand, Rückbau, Historie und Richtlinienarbeit angesiedelt. Der Tagungsband enthält zudem vier Zusatzbeiträge.:Dirk Hilbert, Oberbürgermeister der Landeshauptstadt Dresden: Spannende Herausforderungen Dipl.-Ing. (FH) IWE Karsten Eins, Dipl.-Ing. Stefan Burgard, Franziska Ducklaus, M. A.: Ersatzneubau Strombrückenzug Magdeburg Prof. Dr.-Ing. Colin Caprani: Australian bridge loadings and bridge assessment strategies (Übersetzung: Dr.-Ing. Silke Scheerer: Brückenbelastungen und Strategien zur Brückenbewertung in Australien) Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jürgen Feix, Dipl.-Ing. Christoph Waltl, Dipl.-Ing. Dr. Matthias Egger, Dipl.-Ing. Julian Konzilia, Dipl.-Ing. Jonas Wachter, Dipl.-Ing.(FH) Norbert Plattner: Großflächige Verstärkung einer Talbrücke mit Carbonbeton Dipl.-Ing. Tibor Sipos, Dipl. Bauing. ETH, Dr. sc. techn. Luc Trausch: Ersatz der Überführung Bederstrasse beim Bahnhof Enge in Zürich Prof. Dr.-Ing. Richard Stroetmann, Dipl.-Ing. Dipl.-Kffr. Sandra Christein, Dipl.-Ing. Steffen Oertel M. Sc., Dipl.-Ing. Alexander Fuchs M. Sc., Dipl.-Ing. Matthias Schönberg: Chemnitzer Viadukt – technische Instandsetzung und Verstärkung eines Denkmals Dipl.-Ing. Christian Rüters, Dipl.-Ing. (FH) Jörn Plate: Korrosionsschutz im Stahlbrückenbau – stehendes Wasser auf Beschichtungen Dipl.-Ing. Dr. techn. Franz Forstlechner: Anti-Aging-Maßnahmen für Eisenbahnbrücken aus Stahl Dr.-Ing. Gerhard Setzpfandt: Die Firma Liebold & Co. aus Langebrück bei Dresden und die Bau- und Nutzungsgeschichte der Syratalbrücke in Plauen Dipl.-Ing. Tobias Mansperger: Das Bauwerk 399c – innovativ und nachhaltig Dr. Joan Hee Roldsgaard, Dr. Claus Pedersen, Prof. Dr. Alan O‘Connor, M.Eng. Christian von Scholten, M.Eng. Alex Hansen: Leitfaden zur zuverlässigkeitsbasierten Bewertung bestehender Brücken – Beispiele aus der Praxis Prof. Dr.-Ing. Gero Marzahn, Dipl.-Ing. Andreas Jackmuth: Nibelungenbrücke Worms – digitale Erhaltung für mehr Nachhaltigkeit im Brückenbau Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E. h. Josef Hegger, Benjamin Camps, M.Sc.: Planungshilfe zur Umsetzung modularer Brückenbausysteme in Deutschland Dipl.-Ing. Matthias Münch, Dipl.-Ing. Michael Anschütz: Denkmalgerechte Instandsetzung der Müngstener Brücke – die Kaiser-Wilhelm-Brücke im Zuge der DB-Strecke Solingen–Remscheid über das Tal der Wupper Dipl.-Ing. Cedric Eisermann, Dipl.-Ing. Jenny Keßler, Max Herbers, M.Sc.: Brückenbauexkursion durch Norwegen – Bauwerke und eine Landschaft der Superlative 191 Fabian Graber, MSc Bauing. ETH/SIA, Dipl. Architekt FH: Hängebrücke am Seilnetz – der Himmelhausmattesteg im Emmental Daniel Krouhs M.Sc., Dr.-Ing. Martin Siffling, Jakub Bielski M.Sc.: Neckartalbrücke Horb – Erfahrungsbericht aus der parametrischen BIM-Ausführungsplanung Dipl.-Ing. (FH) Klaus Lanzinger, Prof. Dr.-Ing. Andreas Garg: Dauerhafte und nachhaltige Spannbetonbrücken – Kunststoffhüllrohre für interne Spannglieder

Nach den Richtlinien für die Anlage von Autobahnen (RAA) sollen Autobahnen ihre raumordnerische Funktion mit einem hohen Maß an Verkehrssicherheit und -qualität erfüllen. Der räumliche Verlauf der Straße hat dabei einen maßgebenden Einfluss auf das Fahrverhalten der Verkehrsteilnehmer. Für Autobahnen liegen bisher nur wenige Erkenntnisse zur räumlichen Linienführung vor. Die umfangreichen Ergebnisse aus den Untersuchungen für Landstraßen sind nicht ohne weiteres auf Autobahnen übertragbar. Daher wurden auch die Inhalte der RAA zur räumlichen Linienführung zunächst vorrangig über Erfahrungen und Festlegungen erarbeitet. Ziel dieser Arbeit war die Durchführung einer Grundlagenforschung zu Defiziten in der räumlichen Linienführung von Autobahnen. Die Analyse und die Bewertung der Defizite erfolgte über simulierte und reale Strecken. Für einen Teil der Defizite lagen geometrische Modelle vor bzw. konnten erstellt werden. Über die Modelle wurde berechnet, bei welcher Kombination der Entwurfsparameter der Achse, der Gradiente und des Querschnitts das entsprechende Defizit auftritt. Aus den Ergebnissen wurden quantitative Entwurfsvorgaben zur Vermeidung des entsprechenden Defizits abgeleitet. Für alle zu untersuchenden Defizite wurden über die Straßenentwurfssoftware card_1 simulierte Strecken erstellt. Für jedes Defizit wurden die Entwurfselemente einzeln, nacheinander und unter Konstanthaltung der anderen maßgebenden Entwurfselemente so lange variiert, bis sich das Defizit einstellt bzw. das Defizit nicht mehr auftrat. Zur Bewertung und zum Vergleich der Elementkombinationen wurden Perspektivbilder gemäß den Festlegungen der Hinweise zur Visualisierung von Entwürfen für außerörtliche Straßen (H ViSt) erstellt. Über card_1 können Sichtschattenbänder gemäß den H ViSt generiert werden. Aus den Ergebnissen der über card_1 erstellten simulierten Strecken konnten somit für die Defizite Sichtschatten und verdeckter Kurvenbeginn quantitative Entwurfsvorgaben abgeleitet werden. Die anderen Defizite wurden über Perspektivbilder bewertet. Es erfolgten Probandenbefragungen, um im Ergebnis qualitative und Richtwerte für quantitative Entwurfsvorgaben ableiten zu können. Neben der Analyse von simulierten Strecken wurden auch deutschlandweit bestehende Autobahnen auf potentielle Defizite in der räumlichen Linienführung untersucht. Für die maßgebenden Abschnitte freier Strecke wurden Bänder für die Qualität der Sicht (QuaSi-Bänder) erstellt. Dies erfolgte durch das Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Über die QuaSi-Bänder wurden folgende Bewertungskriterien ausgewertet: vorhandene Sichtweiten, Sichtschattentiefen, Sicht auf vorausliegende Lageplankrümmungswechsel und relativ sichtbare Fahrbahnoberflächen. Über die Bewertungskriterien konnte festgestellt werden, wie hoch die Anteile an Abschnitten mit und ohne Defiziten in der räumlichen Linienführung sind. Weiterhin wurde analysiert, wie stark die Defizite ausgeprägt sind und welche Trassierungselemente an diesen Stellen vorliegen. Durch eine Unfallanalyse wurde ermittelt, ob die festgestellten Defizite sicherheitsrelevant sind. Die Inhalte der Ziffer 5.4 „Räumliche Linienführung“ und der Ziffer 5.5 „Haltesichtweite“ der RAA sollten aufbauend auf den Ergebnissen fortgeschrieben und ergänzt werden. Für die H ViSt besteht kein Änderungsbedarf. Im Ergebnis der Untersuchung wurde ein Textvorschlag für die Ziffer 5.4 und die Ziffer 5.5 erarbeitet. In Ziffer 5.4 wird auf die H ViSt insofern verwiesen, dass die dort enthaltenen Hinweise zur Visualisierung und zur Nutzung des Sichtschattenbandes uneingeschränkt auch für Autobahnen gelten. Der Textvorschlag wurde vom Arbeitsausschuss 2.1 „Autobahnen“ der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen e. V. (FGSV) für die Überarbeitung der RAA diskutiert und für die Übernahme in die fortgeschriebenen Entwurfsrichtlinien empfohlen.

In der formalen Verifikation digitaler Schaltkreise hat sich die Methodik der vollständigen Verifikation anhand spezieller Operationseigenschaften bewährt. Operationseigenschaften beschreiben das Verhalten einer Schaltung in einem festen Zeitintervall und können sequentiell miteinander verknüpft werden, um so das Gesamtverhalten zu spezifizieren. Zusätzlich beweist eine formale Vollständigkeitsprüfung, dass die Menge der Eigenschaften für jede Folge von Eingangssignalwerten die Ausgänge der zu verifizierenden Schaltung eindeutig und lückenlos determiniert. In dieser Arbeit wird untersucht, wie aus Operationseigenschaften, deren Vollständigkeit erfolgreich bewiesen wurde, automatisiert eine Schaltungsbeschreibung abgeleitet werden kann. Gegenüber der traditionellen Entwurfsmethodik auf Register-Transfer-Ebene (RTL) bietet dieses Verfahren zwei Vorteile. Zum einen vermeidet der Vollständigkeitsbeweis viele Arten von Entwurfsfehlern, zum anderen ähnelt eine Beschreibung mit Hilfe von Operationseigenschaften den in Spezifikationen häufig genutzten Zeitdiagrammen, sodass die Entwurfsebene der Spezifikationsebene angenähert wird und Fehler durch manuelle Verfeinerungsschritte vermieden werden. Das Entwurfswerkzeug vhisyn führt die High-Level-Synthese (HLS) einer vollständigen Menge von Operationseigenschaften zu einer Beschreibung auf RTL durch. Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl die verwendeten Synthesealgorithmen, als auch die erzeugten Schaltungen effizient sind und somit die Realisierung größerer Beispiele zulassen. Anhand zweier Fallstudien kann dies praktisch nachgewiesen werden. / The complete verification approach using special operation properties is an accepted methodology for the formal verification of digital circuits. Operation properties describe the behavior of a circuit during a certain time interval. They can be sequentially concatenated in order to specify the overall behavior. Additionally, a formal completeness check proves that the sequence of properties consistently determines the exact value of the output signals for every valid sequence of input signal values. This work examines how a circuit description can be automatically derived from a set of operation properties whose completeness has been proven. In contrast to the traditional design flow at register-transfer level (RTL), this method offers two advantages. First, the prove of completeness helps to avoid many design errors. Second, the design of operation properties resembles the design of timing diagrams often used in textual specifications. Therefore, the design level is closer to the specification level and errors caused by refinement steps are avoided. The design tool vhisyn performs the high-level synthesis from a complete set of operation properties to a description at RTL. The results show that both the synthesis algorithms and the generated circuit descriptions are efficient and allow the design of larger applications. This is demonstrated by means of two case studies.

In der formalen Verifikation digitaler Schaltkreise hat sich die Methodik der vollständigen Verifikation anhand spezieller Operationseigenschaften bewährt. Operationseigenschaften beschreiben das Verhalten einer Schaltung in einem festen Zeitintervall und können sequentiell miteinander verknüpft werden, um so das Gesamtverhalten zu spezifizieren. Zusätzlich beweist eine formale Vollständigkeitsprüfung, dass die Menge der Eigenschaften für jede Folge von Eingangssignalwerten die Ausgänge der zu verifizierenden Schaltung eindeutig und lückenlos determiniert. In dieser Arbeit wird untersucht, wie aus Operationseigenschaften, deren Vollständigkeit erfolgreich bewiesen wurde, automatisiert eine Schaltungsbeschreibung abgeleitet werden kann. Gegenüber der traditionellen Entwurfsmethodik auf Register-Transfer-Ebene (RTL) bietet dieses Verfahren zwei Vorteile. Zum einen vermeidet der Vollständigkeitsbeweis viele Arten von Entwurfsfehlern, zum anderen ähnelt eine Beschreibung mit Hilfe von Operationseigenschaften den in Spezifikationen häufig genutzten Zeitdiagrammen, sodass die Entwurfsebene der Spezifikationsebene angenähert wird und Fehler durch manuelle Verfeinerungsschritte vermieden werden. Das Entwurfswerkzeug vhisyn führt die High-Level-Synthese (HLS) einer vollständigen Menge von Operationseigenschaften zu einer Beschreibung auf RTL durch. Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl die verwendeten Synthesealgorithmen, als auch die erzeugten Schaltungen effizient sind und somit die Realisierung größerer Beispiele zulassen. Anhand zweier Fallstudien kann dies praktisch nachgewiesen werden. / The complete verification approach using special operation properties is an accepted methodology for the formal verification of digital circuits. Operation properties describe the behavior of a circuit during a certain time interval. They can be sequentially concatenated in order to specify the overall behavior. Additionally, a formal completeness check proves that the sequence of properties consistently determines the exact value of the output signals for every valid sequence of input signal values. This work examines how a circuit description can be automatically derived from a set of operation properties whose completeness has been proven. In contrast to the traditional design flow at register-transfer level (RTL), this method offers two advantages. First, the prove of completeness helps to avoid many design errors. Second, the design of operation properties resembles the design of timing diagrams often used in textual specifications. Therefore, the design level is closer to the specification level and errors caused by refinement steps are avoided. The design tool vhisyn performs the high-level synthesis from a complete set of operation properties to a description at RTL. The results show that both the synthesis algorithms and the generated circuit descriptions are efficient and allow the design of larger applications. This is demonstrated by means of two case studies.

Vor dem Hintergrund empirischer Befunde zur Nutzung von CAD-Systemen beim konstruktiven Entwerfen in der Ausbildung sowie der Berufspraxis wird in der vorliegenden Arbeit über eine Befragungsstudie sowie eine laborexperimentelle Studie zur Bewertung des Unterstützungspotentials verschiedenartiger Arbeitsmittel in den frühen Phasen des Entwerfens von technischen Gebilden berichtet. Zu den beim Entwerfen eingesetzten Arbeitsmitteln zählen neben einfachen, aufwandsarmen Werkzeugen wie Papier und Bleistift auch computerisierte Automaten wie z. B. CAD-Systeme. CAD-Systeme sind durch die bereitgestellten Funktionalitäten heutzutage ein wesentliches Arbeitsmittel für den Konstrukteur; die für die außerordentlich komplexen, kostenbestimmenden frühen Entwurfsphasen wichtigen Funktionen werden aber offenbar nur in unzureichendem Maße oder überhaupt nicht zur Verfügung gestellt. Dadurch notwendige Wechsel zwischen analogen und digitalen Arbeitsmitteln müssen bislang manuell durchgeführt werden und haben neben zeitlichen Einbußen in der Regel Fehler und Informationsverluste bei der Übertragung zur Folge. Mit dem LCD-Monitor mit integriertem Graphiktablett WACOM Cintiq 15X, dessen Bedienung sich an den Eigenschaften herkömmlicher Handskizzen orientiert, wird eine durchgängige Nutzung von CAD-Systemen angestrebt. Zunächst wurden diese drei Arbeitsmittel hinsichtlich Ihrer Anforderungen an den Nutzer bei einem Einsatz in den frühen Entwurfsphasen aus tätigkeitspsychologischer Sicht analysiert. In der experimentellen Hauptuntersuchung bearbeiteten drei Versuchsgruppen einer Stichprobe von 66 Studierenden einer ingenieurtechnischen Fakultät dasselbe wissensreiche, praxisnahe Entwurfsproblem unter den experimentellen Bedingungen der Entwurfsentwicklung durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift, mit digitalem Graphiktablett oder mit Hilfe des Rechnerprogramms AutoCAD. Es erfolgte eine differenzierte Betrachtung des Einflusses dieser verschiedenartigen Arbeitsmittel auf unterschiedliche Variablen der Bereiche ?Ergebnisse?, ?Erleben? und ?Prozess?. Im Ergebnis der Analysen konnte weitestgehend hypothesenkonform gezeigt werden, dass Freihandskizzieren - unabhängig vom Arbeitsmittel - dem Entwerfen mittels CAD in allen betrachteten effektivitäts- und effizienzbestimmenden Kriterien überlegen war. Prozessorientierte Analysen des äußeren Handlungsablaufes sowie handlungsbegleitender mentaler Prozesse gaben erste Hinweise auf mögliche Ursachen dieser Befunde aus handlungspsychologischer Sicht. Dazu war eine Untersuchungsmethodik entwickelt worden, die es erlaubt, begründet auf den ?inneren Verlauf? des Entwerfens zu schließen. Die Ergebnisse konnten in einem weiteren Schritt an einer Problemstellung mit vergleichbarem Schwierigkeitsgrad weitgehend repliziert werden. Aus den Analysen und Resultaten wurden Schlussfolgerungen für die Konstruktionsausbildung und die Gestaltung digitaler Unterstützungssysteme abgeleitet. / Due to its economic importance, engineering design as a demanding and complex problem-solving activity has been the subject of interdisciplinary research of both psychologists and design scientists for several years. In particular, the early stages of problem clarification and conceptual design are of significant interest. The design process can be supported in several different ways, e. g. with simple low-expenditure sketches. Today, high-performance digital tools (e. g. CAD) have become indispensable in product development. But their characteristics hypothetically result in an additional workload of mental capacity and hinder the full and correct establishment of necessary mental problem representations. So design engineers often combine sketches and CAD. In order to avoid a loss of time and information when switching between the different media, the functions of sketches should be implemented into CAD. An approach to realise this is the interactive pen display WACOM Cintiq 15X, which claims to have the same characteristics as paper & pencil together with differing kinds of computer functionalities. Its effectiveness and efficiency has not yet been investigated. This study focuses on the comparison of the three media ?paper & pencil?, ?pen display? and ?AutoCAD? in the early stages of the design process. On the basis of the psychological demands on the user, support potential was analysed by recording variables concerning the results, the subjective experience and the process. The sample was composed of 66 students of the mechanical engineering graduate program at the Dresden University of Technology. Random sampling resulted in three subsamples of 22 subjects each. The research was carried out in a laboratory experimental study, where people work alone on a given design scenario. No significant differences could be found between the two groups designing by freehandsketching with paper & pencil and with pen display. This speaks well for comparable demands of these two media on the user. Subjects who designed with AutoCAD produced solutions with a significant lower quality and communication of the technical information content. They needed significantly more time to develop the solution. These results can be regarded as evidence of the hypothetically discussed demands on the user: current CAD-systems do not take cognitive abilities and limitations into consideration sufficiently as well as ways of intuitive and effort-saving externalisation. Results could be replicated extensively in a study with a design problem of equally difficult requirement structure. Finally, hints for education of engineering design students and essential requirements for digital support tools in the early stages of the design process were derived.

Framework: The paper as an component of an extensive research project on design methods focuses on the question how architects could develop systematically goal-oriented architectural solutions (including innovative solutions) in the complex field of social and healthcare buildings. Questions: Within this framework, the paper, a component of the whole research project, is looking at two fundamental questions in terms of the indispensability of the contribution of architects during the planning and design process for such complicated design tasks: 1. Are there any techniques for measuring the added value contributed by architects? 2. How can architects demonstrate / communicate the added value of their contribution? Hypotheses: 1. The added value of the architects' contribution can be measured either through evaluation of the architectural solution or of the planning / design process. 2. Architects can demonstrate / communicate the added value of their contribution either through the quality of the architectural solution or the successful procedure that is therefore satisfying that architects, engineers, clients, users, etc. are included.