Die Idealvorstellung eines vollständig digitalisierten Behandlungsalltags rückt mit fortschreitender technologischer und informationeller Entwicklung stetig näher an die Realität. Zu Beginn bestand lediglich die Möglichkeit einer elektronischen Patientenakte, hinzu kamen vielfältige Möglichkeiten der digitalen Bildgebung und wurden schließlich um das Ziel eines vollständigen digitalen Workflows ergänzt. Die Planung der interdisziplinären kieferorthopädischen / kieferchirurgischen Versorgung von Patienten mit Lippen-Kiefer-Gaumen-Spalten (LKGS) wird momentan noch hauptsächlich analog durchgeführt. Eine volldigitalisierte Behandlungsplanung und –freigabe unter intersektoraler Einbeziehung aller beteiligten Behandler findet nicht statt. Neu entwickelte, digitale kieferorthopädische und –chirurgische Produkte, welche bis vor ein paar Jahren noch nicht denkbar waren, unterstützen den digitalen Workflow maßgeblich. 3D-Scanner und 3D-Fotoaufnahmen erstellen digitale Modelle, deren Daten zur Integration in den digitalen Workflow durch Softwareprozesse verarbeitet werden müssen. Um einen einfachen und strukturierten Zugriff auf die gesamten 3D Daten zu gewährleisten, ist die Idee entstanden, die anfallenden Daten und Unterlagen zu digitalisieren und in einer für diesen Zweck entwickelten Datenbank zu speichern und zu bearbeiten. Die konsequente Verwendung von digitalen 3D-Analysen und der Verzicht auf die aufwändige Erstellung der Diagnostik- und Therapieplanung aus einer Kombination von Gipsmodellen und 2D-Daten (z.B. Röntgenbilder) führen zu einer fundamentalen und richtungsweisenden Veränderung des Behandlungsplanungsprozesses. Räumlich und monetär aufwendige Bearbeitungsprozesse werden eingespart und Behandlungspläne können rascher erstellt werden, da sich alle notwendigen Unterlagen gebündelt in einem System wiederfinden. Weiterhin wird die Strahlenbelastung der Patienten wesentlich verringert, da eine Doppeldiagnostik durch mehrmaliges Anfertigen von Röntgenaufnahmen, DVTs und CTs in verschiedenen Abteilungen vermieden wird. Die Kommunikation, der Austausch und die konsiliarische Zusammenarbeit zwischen den Behandlern erfolgt unter Verwendung der europaweit ersten offenen, überregionalen telemedizinischen Plattform zur Verbesserung der medizinischen Versorgung – CCS TELEHEALTH OSTSACHSEN (THOS). [... aus der Einleitung]

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]

Der Beitrag beschreibt erlebnisorientierte Aspekte der Entwicklung von körpergetragenen technischen Assistenzsystemen im industriellen Einsatz. Dabei wurde untersucht, wie Akzeptanz für technische Assistenzsysteme entsteht und was die körpernahe Produktinteraktion für das Nutzererleben bedeutet. Neben herkömmlichen Methoden aus der Design- und empirischen Sozialforschung wurden aus der Akzeptanzforschung bekannte Modelle im Hinblick auf Nutzerinteraktion und -erleben untersucht. Die Erkenntnisse können nach Ansicht der Autoren als hilfreicher und allgemein anwendbarer Teil des Entwicklungsprozesses im hoch innovativen technischen Umfeld betrachtet werden.

Im Zuge der digitalen Transformation im Kontext von Industrie 4.0 tun sich eine Vielzahl neuer Datenquellen auf, die im Produktdatenmanagement berücksichtigt werden müssen. Ein Beispiel neuer Datenquellen sind Daten der Industrie 4.0, die zum Beispiel über Sensoren in der Fertigung erhoben werden. Kennzeichen dieser Datenquellen sind die zunehmende Heterogenität der Daten, die nicht mehr in einer Tabelle erfasst werden können. So könnten dies unter anderem Bilder einer optischen Bauteilprüfung sein oder Code zur Bauteilprüfung. Dieser Umstand führt zum Aufbau vieler einzelner neuer Silos, in denen die Daten separat und getrennt vom PDM-System ver-rbeitet werden müssen. Zudem werden dort abgeschottet von den restlichen Silos Daten gespeichert. Daneben führt eine Vielzahl neuer Autorensysteme (Prüfsoftware, Kundenmanagement, Anforderungsmanagement) zu einer gesteigerten Datenmenge, die nicht mehr in klassischen tabellenbasierten und rein-relationalen Datenbanksystemen sinnvoll erfasst werden können. Um an Informationen zu gelangen, sind im Fall rein-relationaler Datenbanksysteme oft komplizierte Abfragen nötig. Diese greifen dann auf mehrere unterschiedliche Tabellen innerhalb der Datenbank zu und stellen daraus wiederum relevante Informationen bereit. Je mehr größer jedoch diese Datenbanken werden und je mehr Informationen miteinander relational verbunden werden müssen, desto mehr Expertenwissen über das jeweilige Datenbanksystem wird benötigt. Somit büßen rein-relationale (SQL-basierte) Systeme auch einen Großteil der Vorteile ihres logischen strukturellen Aufbaus ein. Um den oben genannten Problemen zu begegnen, können neue Ansätze aus dem Bereich der Linked Data herangezogen werden. Bei Linked Data werden nicht nur die reinen Daten verwendet, sondern auch beschreibende und verknüpfende Informationen um die Daten zu interpretieren verwendet und weitergegeben. Durch diesen Mehrwert an Information wird es in einem ersten Schritt möglich, heterogene Produkt- und Prozessdaten, also Daten aus verschiedensten Quellen, wie zum Beispiel Konstruktion, Simulation und Qualitätssicherung, miteinander zu verknüpfen. Durch diese Verknüpfung kann eine höherwertige Darstellungsform geschaffen werden, die neben den reinen Daten auch die sinnvolle Verknüpfung enthält und so eine semantisch höherwertige Repräsentation darstellt. Die so entstehende, vernetzte Datenbank kann z.B. über eine graphenorientierte Datenbank oder Graphdatenbank implementiert werden. Im vorliegenden Beitrag wird untersucht, inwieweit die Modellierung mit gegenwärtig existierenden Lösungen für Graphdatenbanken möglich ist. Ausgehend von einem Beispiel mit einem vereinfachten Produkt- und Prozessdatenmodell der Blechmassivumformung, wird eine allgemeine Methode vorgestellt, durch die ein SQL-basiertes Datenbanksystem in eine Graphdatenbank überführt werden kann. Anhand dieser Methode wird dargestellt, wie bestehende Lösungen teilweise auch parallel zu neuartigen Linked Data Datenbanken existieren können, um diese Schritt für Schritt in eine Graphdatenbank zu überführen. Die Ergebnisse des Beitrags sind auf der einen Seite das allgemeine Vorgehensmodell zur Einführung von Graphdatenbanken und auf der anderen Seite Aussagen über die Nutzbarkeit der vorgestellten Lösung für das Produkt- & Prozessdatenmanagement. [... aus der Einleitung]

Die seit Jahren anhaltende digitale Transformation erfährt durch neue, innovative Prozesse, Methoden und Technologien erneut ein atemberaubendes Wachstum in allen Bereichen. Entlang eines jeden Produktlebenszyklus werden unter den aktuellen Trends wie z.B. Systems Engineering, Industrie 4.0 und Internet of Things vielfältige Lösungen geschaffen, um vor allem die digitale Repräsentanz eines Produktes sowie der zu deren Herstellung notwendigen Produktionsmittel und der betreffenden Umgebung beim Betrieb des Produktes zu erschaffen bzw. auszubauen. Die digitale Repräsentanz, der sog. „Digitale Zwilling“ (oder auch 'Digitale Schatten') dient vor allem dazu, die Durchgängigkeit und Nachvollziehbarkeit aller produktrelevanten und -bezogenen Informationen sicherzustellen und für unterschiedlichste Szenarien und Stakeholder nutzbar zu machen. Die Informationen im Product Life-cycle Management (PLM) durchlaufen dabei unterschiedliche Reifegrade. In den Spezifikationsphasen werden die Informationen im Soll-Zustand auch gern als „Digitaler Master“ bezeichnet. [...]

Der BIM-Standard hat in den letzten Jahren viel Bewegung in die Softwarelandschaft gebracht. Der Wunsch und die Notwendigkeit, Daten aus der EMC Landschaft mit den digitalen Daten der Planung und dem aktuellen Progress auf den Baustellen zu verbinden, stellt hier einen besonderen Motor dar. Die digitale Bauakte – nur ein Traum? Unternehmen unterschiedlichster Größe und Ausrichtung begleiten durch Ihre Tätigkeiten einen Neu- bzw. Umbau von der Idee bis zur Realisierung. Die Lösungsansätze bzw. Lösungen der Digitalisierung in den verschiedensten Ausprägungen, Tiefen und Teilbereichen existieren. Eine Lösung, die von den KMUs bis hin zu den Konzernen genutzt wird, haben wir aus dem Blickwinkel der Planer, Betreiber und Montageunternehmen im industriellen Anlagenbauumfeld (Industrie- und Produktionsanlagen aller Art) nicht gefunden. Die Lösung von inactio und ESZETT schaut aus zwei unterschiedlichen Blickwinkeln auf die Kunden. Die Abbildung 1 reißt das Spannungsfeld ein wenig an. inactio/eebos begleitet Ihre Kunden im Umfeld von onbase, SAP und digitalen Archiven. ESZETT kommt mit ihren Erfahrungen der Planungswelten, VR-Systemen und dem WCM-System bee aus der Planungs- und Montagebegleitung. Der Wunsch, mit einer kleinen Lösung zu beginnen (KMU), die bei den einzelnen Unternehmen für ihre Belange genutzt werden kann, hin zu der Vernetzung und der Möglichkeit des Einbindens dieser ‚Inseln‘ in einem Gesamtprojekt mit allen technischen Möglichkeiten und Verknüpfungen, soll kein Traum bleiben. [...]

In der industriellen Fertigung unterliegen die Produkteigenschaften und -parameter, unabhängig vom eingesetzten Fertigungsverfahren, gewissen Streuungen. Im Rahmen der Qualitätsprüfung wird daher ermittelt, inwieweit die festgelegten Qualitätsanforderungen an das Produkt bzw. Werkstück trotz der Fertigungsstreuungen erfüllt werden (Brunner et al. 2011) [...] Insbesondere bei einer visuellen Prüfung durch den Menschen hängt das Ergebnis jedoch sehr stark vom jeweiligen Prüfwerker ab. Die wesentlichen Faktoren für die Erkennungsleistung sind Erfahrung, Qualifizierung und Ermüdung des Prüfers, Umgebungsbedingungen, wie Beleuchtung, Schmutz oder akustische Störfaktoren, aber auch die Anzahl und Gewichtung der zu bewertenden Merkmale (Keferstein et al. 2018). Infolge dessen kann die Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit der Prüfergebnisse negativ beeinflusst werden. Gleiches gilt für die vollständige und konsistente Dokumentation der Sichtprüfung [...] Vor diesem Hintergrund wird ein Mixed Reality-basiertes Assistenzsystem entwickelt, welches den Prüfwerker bei der Durchführung und Dokumentation der visuellen Sichtprüfung unterstützen soll. Die Anforderungen dieses Ansatzes sind aus einem Kooperationsprojekt in der Automobilindustrie abgeleitet. Das dargestellte Assistenzsystem ist daher Teil von übergeordneten Aktivitäten im Zusammenhang mit 3D-Master und einer zeichnungsfreien Produktdokumentation. [...aus der Einleitung]

Der Beitrag gibt einerseits eine Übersicht über die Möglichkeiten von virtuellen Produktdarstellungen durch Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR) und 360° Medien und vergleicht diese hinsichtlich geeigneter Kriterien um eine gezielte Kommunikation zu erreichen. [... aus der Einleitung]

In der Produktentwicklung nimmt die Bedeutung von Head-Mounted-Displays (HMD) stetig zu. Mit HMDs ist es möglich, virtuelle Objekte zu betrachten und mit diesen in realem oder virtuellen Kontext zu interagieren. Die Entwicklung von HMDs im Entertainment-Bereich und die nativen Augmented-Reality(AR)-Funktionen von Smartphones und Tablets (Apple Inc. 2019, Google Inc. 2019) machen AR- und Virtual-Reality(VR)-Anwendungen einer breiten Nutzerbasis zugänglich. Die individuelle Entwicklung dieser Anwendungen ist mit heutigen Software-Werkzeugen umfangreich möglich. Im Bereich der Produktentwicklung und Schulung werden die Geräte ebenfalls genutzt, bedürfen jedoch intensiver Erforschung und Anpassung an individuelle Bedürfnisse. Besondere Anforderungen kommen auf AR- und VR-Systeme zu, wenn Nutzende kollaborieren möchten. Anders als im Entertainment-Bereich spielen hier die Genauigkeit der Sensorik, eine konsistente Wahrnehmung aller Teilnehmenden und Möglichkeiten zur Vermittlung von Ideen und Anmerkungen eine tragende Rolle. Als Werkzeug für einen solchen Gedankenaustausch werden neben verbaler Kommunikation und Textverkehr meist Annotationen genutzt. Bedingt durch gerätespezifische Eingabemethoden müssen Annotationssysteme und Annotationen in AR und VR anders gestaltet werden als in klassischen Desktopanwendungen. In einem Review erzeugte Annotationen beinhalten wichtige Informationen, die in den Entwicklungsprozess integriert werden müssen. Dementsprechend bedarf es einer Möglichkeit, Annotationen auch nach dem Review verwenden zu können. Diese verschiedenen Aspekte der Kollaboration sollen im Folgenden näher untersucht werden, um wichtige Erkenntnisse für den Einsatz von HMDs als Basis einer kollaborativen Umgebung zu vermitteln. [... 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.