Die Digitalisierung der Arbeitswelt zwingt zur Innovation ingenieurwissenschaftlicher Lehre. Während sich technologische, personelle und organisatorische Aspekte dieses Wandels in den Lerninhalten wiederfinden, wird das Potenzial für die kompetenzorientierte Digitalisierung von Lehr- und Lernprozessen noch unzureichend genutzt. In der vorliegenden Dissertation wird ein Vorgehensmodell anhand des Design Science Research entwickelt und erprobt, das zwei Anforderungen kombiniert: die systematische Handlungsleitung im Gestaltungsprozess innovativer technologiebasierter Lehr-Lernformate sowie den Aufbau einer digitalen Gestaltungskompetenz der ausführenden Lehrenden. Hierfür werden die Potenziale des User-centered Design und Usability Engineering adaptiert. Aus der iterativen Evaluation des Vorgehensmodells werden Empfehlungen für den Aufbau von kompetenzförderlichen Gestaltungsprozessen für hybride Lehr-Lernarchitekturen (hLA) abgeleitet, in denen die Vorteile digitaler und analoger Lernformate verschmelzen. Praktisches Ergebnis ist ein gebrauchstaugliches Vorgehensmodell mit erprobter hLA. Die hierbei gewonnenen Erkenntnisse werden als Konzept der hLA in der ingenieurwissenschaftlicher Hochschullehre sowie als Präzisierung einer digitalen Lehrgestaltungskompetenz in die Wissensbasis zurückgespielt.:1 Einleitung 2 Forschungsdesign 3 Innovative Lehrgestaltung - Stand der Wissenschaft 4 Entwicklung des Leifadens zur Gestaltung von hLA 5 Iterative Evaluation des Vorgehensmodells 6 Schlussbetrachtung

Der e/mCommerce Markt ist einer der am stärksten wachsenden Märkte für den Absatz von Waren und Dienstleistungen in Deutschland. Bis 2020 wird erwartet, dass 20% des Umsatzes aus dem Einzelhandel (Non-Food) über elektronische Medien abgewickelt werden. Um erfolgreich in diesen Markt eindringen und bestehen zu können, sind genaue Kenntnisse über den Kunden und die relevanten Marktstrukturen sowie die Beherrschung der notwendigen Technologien notwendig. Die Entwicklungen des Internet und dessen Möglichkeiten (Web 1.0 → Web 3.0) sowie des Nutzerverhaltens zeigen auf, dass über die Technologie, die Produkte oder über den Preis alleine keine Wettbewerbsvorteile mehr generiert werden können. Marken- und Multi-Channel-Management, Serviceleistungen, die Interaktion mit dem Kunden sowie die Interaktion der Kunden untereinander (z.B. User Driven Innovation, Social Media bzw. Social Commerce) und die Beachtung relevanter Erfolgsfaktoren rücken damit verstärkt in den Fokus, um Raum und Potenziale für geeignete Strategien zur Generierung von Wettbewerbsvorteilen zu schaffen. Auf lange Sicht werden sich daher nur die Anbieter behaupten können, deren Business Models genau auf den Zielmarkt und die Kundenbedürfnisse zugeschnitten sind bzw. neue Märkte durch das Wecken neuer Bedürfnisse erschließen oder durch eine geschickte Gestaltung ihrer Business Models Effizienzvorteile und damit auch Kostenvorteile gegenüber dem Wettbewerb realisieren. Unternehmen wie Amazon, Dell, Ryan Air, 3M, Xerox, Virgin, Nintendo, Würth, Nokia, Lego, facebook, Google, etc. stellen eindrucksvoll dar, wie die (teils revolutionäre) Neuentwicklung bzw. Transformation ganzer Business Models oder Teile davon, häufig auch als Business Model Innovation bezeichnet, zu neuen Erlösquellen, Kundenzuwachs oder Wettbewerbsvorteilen führen kann. Business Modeling kann dabei zusammenfassend als der Vorgang zur Erstellung eines Business Models bezeichnet werden, wobei Business Modeling nicht gleich Business Modeling ist. Diese Arbeit unterscheidet zwischen Entrepreneurial Business Modeling und Formal Business Modeling und befasst sich in ihrer Zielsetzung primär mit der Herleitung des Begriffs Entrepreneurial Business Modeling sowie damit verbundener Methoden und Werkzeuge. Dabei wird eine Einordnung in das Requirements-Engineering vorgenommen sowie ein Vorgehensmodell für Entrepreneurial Business Modeling und ein Business Model-Framework, zur Darstellung und Beschreibung von Business Models, entwickelt. Sowohl das Vorgehensmodell als auch das Business Model-Framework sollen dabei den Anspruch der Allgemeingültigkeit erfüllen. Zusätzlich werden zwei Prototypen vorgestellt, die Entrepreneurial Business Modeling-Aktivitäten unterstützen sollen. Vier Fallbeispiele aus dem studentischen und wirtschaftlichen Umfeld stellen die Praxistauglichkeit der im Rahmen dieser Niederschrift erarbeiteten Artefakte unter Beweis und deuten auch auf eine bestimmte Allgemeingültigkeit hin. Diese praxisorientierte Arbeit ermöglicht einen grundlegenden Einblick in ein junges Forschungsgebiet, stellt damit eine solide Ausgangsbasis für weitere Forschungen dar und schließt mit entsprechenden Empfehlungen dahingehend.

Die effektive sowie effiziente Planung von Energieeffizienzmaßnahmen hat große Bedeutung für Produktionsunternehmen. Die um energetische Betrachtungen erweiterte Materialflusssimulation wird in diesem Kontext zunehmend als Werkzeug zur Untersuchung komplexer Wechselwirkungen von Material- und Energieflüssen in Fabriken eingesetzt. Die vorliegende Arbeit hat die Konzeptionierung und Systematisierung einer Methodik zur Ausgestaltung derartiger Simulationsstudien speziell in Umplanungsprojekten zur Energieeffizienzsteigerung zum Inhalt. Unter besonderer Beachtung entscheidungstheoretischer Ansätze soll es diese ermöglichen, unabhängig von der jeweils eingesetzten Simulationslösung projektspezifische Ausprägungen für die relevanten Gestaltungsaspekte einer Simulationsstudie in diesem Problemfeld zu bestimmen (z. B. zur Art und Weise der Modellierung des Energieverbrauchs). Das entwickelte Lösungskonzept besteht aus einem 13 Schritte umfassenden Vorgehensmodell sowie neun Lösungsmodulen zur Unterstützung von Entscheidungen hinsichtlich der Ausprägung ausgewählter Gestaltungsaspekte. Auf diesem Wege wird der gesamte Prozess von der Entwicklung einer Effizienzmaßnahme über die eigentliche Simulationsanwendung (in Anlehnung an die VDI-Richtlinie 3633 Blatt 1:2014) bis hin zur finalen Investitionsentscheidung unterstützt. Exemplarisch wurde die im Ergebnis der Arbeit stehende Methodik an drei Fallstudien erprobt. Dabei konnten alle definierten Anforderungen erfolgreich geprüft werden. / Effective and efficient planning of energy efficiency measures is of great importance to manufacturing companies. Material flow simulation that has been extended to also include energy is increasingly used in this context as a tool for the analysis of complex interactions between material flows and energy flows in factories. This thesis deals with the conception and the systemization of a methodology for designing such simulation studies specifically in re-planning projects that aim for energy efficiency improvements. Taking basic approaches from decision theory into particular consideration, it is intended to provide guidance in deciding on the project-specific manifestation for relevant characteristics of a simulation study in this problem area (e.g. the manner to model energy consumption), regardless of the utilised simulation solution. The developed solution comprises a 13 steps spanning process model as well as nine solution modules to support decisions concerning the choice of manifestation for selected characteristics. In this way, the entire process from the development of an energy efficiency measure through the actual application of simulation (following VDI guideline 3633 Part 1:2014) to the eventual investment decision is assisted. The results of this thesis were exemplarily tested in three case studies. All initially defined requirements could thereby be positively verified.

Der e/mCommerce Markt ist einer der am stärksten wachsenden Märkte für den Absatz von Waren und Dienstleistungen in Deutschland. Bis 2020 wird erwartet, dass 20% des Umsatzes aus dem Einzelhandel (Non-Food) über elektronische Medien abgewickelt werden. Um erfolgreich in diesen Markt eindringen und bestehen zu können, sind genaue Kenntnisse über den Kunden und die relevanten Marktstrukturen sowie die Beherrschung der notwendigen Technologien notwendig. Die Entwicklungen des Internet und dessen Möglichkeiten (Web 1.0 → Web 3.0) sowie des Nutzerverhaltens zeigen auf, dass über die Technologie, die Produkte oder über den Preis alleine keine Wettbewerbsvorteile mehr generiert werden können. Marken- und Multi-Channel-Management, Serviceleistungen, die Interaktion mit dem Kunden sowie die Interaktion der Kunden untereinander (z.B. User Driven Innovation, Social Media bzw. Social Commerce) und die Beachtung relevanter Erfolgsfaktoren rücken damit verstärkt in den Fokus, um Raum und Potenziale für geeignete Strategien zur Generierung von Wettbewerbsvorteilen zu schaffen. Auf lange Sicht werden sich daher nur die Anbieter behaupten können, deren Business Models genau auf den Zielmarkt und die Kundenbedürfnisse zugeschnitten sind bzw. neue Märkte durch das Wecken neuer Bedürfnisse erschließen oder durch eine geschickte Gestaltung ihrer Business Models Effizienzvorteile und damit auch Kostenvorteile gegenüber dem Wettbewerb realisieren. Unternehmen wie Amazon, Dell, Ryan Air, 3M, Xerox, Virgin, Nintendo, Würth, Nokia, Lego, facebook, Google, etc. stellen eindrucksvoll dar, wie die (teils revolutionäre) Neuentwicklung bzw. Transformation ganzer Business Models oder Teile davon, häufig auch als Business Model Innovation bezeichnet, zu neuen Erlösquellen, Kundenzuwachs oder Wettbewerbsvorteilen führen kann. Business Modeling kann dabei zusammenfassend als der Vorgang zur Erstellung eines Business Models bezeichnet werden, wobei Business Modeling nicht gleich Business Modeling ist. Diese Arbeit unterscheidet zwischen Entrepreneurial Business Modeling und Formal Business Modeling und befasst sich in ihrer Zielsetzung primär mit der Herleitung des Begriffs Entrepreneurial Business Modeling sowie damit verbundener Methoden und Werkzeuge. Dabei wird eine Einordnung in das Requirements-Engineering vorgenommen sowie ein Vorgehensmodell für Entrepreneurial Business Modeling und ein Business Model-Framework, zur Darstellung und Beschreibung von Business Models, entwickelt. Sowohl das Vorgehensmodell als auch das Business Model-Framework sollen dabei den Anspruch der Allgemeingültigkeit erfüllen. Zusätzlich werden zwei Prototypen vorgestellt, die Entrepreneurial Business Modeling-Aktivitäten unterstützen sollen. Vier Fallbeispiele aus dem studentischen und wirtschaftlichen Umfeld stellen die Praxistauglichkeit der im Rahmen dieser Niederschrift erarbeiteten Artefakte unter Beweis und deuten auch auf eine bestimmte Allgemeingültigkeit hin. Diese praxisorientierte Arbeit ermöglicht einen grundlegenden Einblick in ein junges Forschungsgebiet, stellt damit eine solide Ausgangsbasis für weitere Forschungen dar und schließt mit entsprechenden Empfehlungen dahingehend.:Inhaltsverzeichnis VII Abbildungsverzeichnis IX Tabellenverzeichnis XII Abkürzungsverzeichnis XIII Zusammenfassung 1 1 Einleitung 2 1.1 Ausgangssituation 2 1.2 Problemstellung 4 1.3 Zielsetzung 5 1.4 Aufbau der Arbeit 8 1.5 Wissenschaftliche Einordnung 9 2 Grundlagen 13 2.1 Business Modeling 13 2.1.1 Begriffsbestimmung \"Business Model\" und \"Business Modeling\" 13 2.1.2 Abgrenzung zum Business Engineering 22 2.1.3 Business Model-Management-Modi 25 2.1.4 Business Model-Ansätze 26 2.1.5 Business Model-Komponenten 30 2.1.6 Erfolgsrelevanz 36 2.2 Strategie 37 2.2.1 Begriffsbestimmung 37 2.2.2 Strategieentwicklung 39 2.2.3 Marktorientierter Ansatz 41 2.2.4 Ressourcenorientierter Ansatz 42 2.2.5 Einordnung beider Ansätze in den Strategieentwicklungsprozess 43 2.3 Kritische Erfolgsfaktoren 45 2.3.1 Traditionelle Erfolgsfaktoren 45 2.3.2 Erfolgsfaktoren im eBusiness/ eCommerce 47 2.3.3 Erfolgsfaktoren im mBusiness/ mCommerce 49 2.4 Early Requirements Engineering 53 2.4.1 Begriffsbestimmung und Entwicklung des Requirements Engineerings 53 2.4.2 Early und Late Requirements 56 2.4.3 Zielorientierte Requirements Engineering Ansätze 59 3 Entrepreneurial Business Modeling 68 3.1 Business Model oder Strategie - Was kommt zuerst? 68 3.2 Business Modeling im Kontext der Evolution einer Organisation 71 3.2.1 Early Stage 72 3.2.2 Expansion Stage 74 3.2.3 Later Stage 76 3.3 Komponenten des Entrepreneurial Business Modeling 79 3.4 Gestaltungsfaktoren 88 4 Vorgehensmodell: EBM2Loop 94 4.1 Erfolgsfaktorenorientierter Managementprozess 94 4.2 Loop 1: Design-Loop 96 4.3 Bridge-Phase 100 4.4 Loop 2: Administration-Loop 103 4.5 Einordnung in die Business Model-Management-Modi 106 5 Framework: Business Model-Poster 111 5.1 Vision 112 5.2 Value Proposition 113 5.3 Value Configuration 115 5.3.1 Key Resources 116 5.3.2 Key Activities 116 5.3.3 Customer Relationships 117 5.3.4 Channels 118 5.4 Customers 119 5.5 Key Partners 120 5.6 Revenue Model 122 5.7 Cost Structure 123 5.8 Critical Success Factors 123 5.9 Strategies 126 5.10 Anwendungsbeispiel: Apple 126 6 Softwarelösung: i*-basierter Business Modeler (ibBM) 130 6.1 Kombiniertes Erfolgsfaktorenmodell 130 6.2 Erweiterung der vorhandenen i*-Notation 131 6.3 ibBM-Prototyp: ePOINT.EC 134 6.4 ibBM-Prototyp: ePOINT.SL 140 7 Validierung 145 7.1 Studierende: Business Modeling 145 7.1.1 Curricular 145 7.1.2 Außercurricular 149 7.2 Startup: Business Modeling 153 7.3 Konzern: Business Case Modeling 160 7.4 Vergleich der Prototypen ePOINT.EC und ePOINT.SL 168 8 Fazit und Ausblick 173 8.1 Zusammenfassung und Erkenntnisse 173 8.2 Kritische Würdigung 176 8.3 Weitere Forschungsthemen und Entwicklungsmöglichkeiten 178 Stichwortverzeichnis A Literaturverzeichnis D Eidesstattliche Erklärung R Referenzen S Anlagen T Lebenslauf VV

While semantic web data is machine-understandable and well suited for advanced filtering, in its raw representation it is not conveniently understandable to humans. Therefore, visualization is needed. A core challenge when visualizing the structured but heterogeneous data turned out to be a flexible mapping to Visual Variables. This work deals with a highly flexible, semi-automatic solution with a maximum support of the visualization process, reducing the mapping possibilities to a useful subset. The basis for this is knowledge, concerning metrics and structure of the data on the one hand and available visualization structures, platforms and common graphical facts on the other hand — provided by a novel basic visualization ontology. A declarative, platform-independent mapping vocabulary and a framework was developed, utilizing current standards from the semantic web and the Model-Driven Architecture (MDA). / Während Semantic-Web-Daten maschinenverstehbar und hervorragend filterbar sind, sind sie — in ihrer Rohform — nicht leicht von Menschen verstehbar. Eine Visualisierung der Daten ist deshalb notwendig. Die Kernherausforderung dabei ist eine flexible Abbildung der strukturierten aber heterogenen Daten auf Visuelle Variablen. Diese Arbeit beschreibt eine hochflexible halbautomatische Lösung bei maximaler Unterstützung des Visualisierungsprozesses, welcher die Abbildungsmöglichkeiten, aus denen der Nutzer zu wählen hat, auf eine sinnvolle Teilmenge reduziert. Die Grundlage dafür sind einerseits Metriken und das Wissen über die Struktur der Daten und andererseits das Wissen über verfügbare Visualisierungsstrukturen, -plattformen und bekannte grafische Fakten, welche durch eine neuentwickelte Visualisierungsontologie bereitgestellt werden. Basierend auf Standards des Semantic Webs und der Model-getriebenen Architektur, wurde desweiteren ein deklaratives, plattformunabhängiges Visualisierungsvokabular und -framework entwickelt.

While semantic web data is machine-understandable and well suited for advanced filtering, in its raw representation it is not conveniently understandable to humans. Therefore, visualization is needed. A core challenge when visualizing the structured but heterogeneous data turned out to be a flexible mapping to Visual Variables. This work deals with a highly flexible, semi-automatic solution with a maximum support of the visualization process, reducing the mapping possibilities to a useful subset. The basis for this is knowledge, concerning metrics and structure of the data on the one hand and available visualization structures, platforms and common graphical facts on the other hand — provided by a novel basic visualization ontology. A declarative, platform-independent mapping vocabulary and a framework was developed, utilizing current standards from the semantic web and the Model-Driven Architecture (MDA).:ABSTRACT S. x 1. INTRODUCTION S. 1 2. VISUALIZATION OF STRUCTURED DATA IN GENERAL S. 4 2.1. Global and Local Interfaces S. 4 2.2. Steps of the Visualization Process S. 4 2.3. Existing Visual Selection Mechanisms S. 6 2.4. Existing Visualizations of Structured Data S. 12 2.5. Categorizing SemVis S. 25 3. REQUIREMENTS FOR A FLEXIBLE VISUALIZATION S. 27 3.1. Actors S. 27 3.2. Use Cases S. 27 4. FRESNEL, A STANDARD DISPLAY VOCABULARY FOR RDF S. 31 4.1. Fresnel Lenses S. 31 4.2. Fresnel Formats S. 33 4.3. Fresnel Groups S. 33 4.4. Primaries (Starting Points) S. 33 4.5. Selectors and Inference S. 34 4.6. Application and Reusability S. 34 4.7. Implementation S. 35 5. A VISUALIZATION ONTOLOGY S. 37 5.1. Describing and Formalizing the Field of Visualization S. 37 5.2. Overview S. 37 5.3. VisualVariable S. 38 5.4. DiscreteVisualValue S. 39 5.5. VisualElement S. 41 5.6. VisualizationStructure S. 42 5.7. VisualizationPlatform S. 42 5.8. PresentationScenario S. 43 5.9. Facts S. 44 6. A NOVEL MAPPING VOCABULARY FOR SEMANTIC VISUALIZATION S. 45 6.1. Overview S. 45 6.2. Mapping S. 46 6.3. PropertyMapping S. 47 6.4. ImplicitMapping S. 48 6.5. ExplicitMapping S. 53 6.6. MixedMapping S. 54 6.7. ComplexMapping S. 55 6.8. Inference S. 58 6.9. Explicit Display of Relations S. 58 6.10. Limitations s. 59 7. A MODEL-DRIVEN ARCHITECTURE FOR FLEXIBLE VISUALIZATION S. 60 7.1. A Model-Driven Architecture S. 61 7.2. Applications of the MDA Pattern S. 62 7.3. Complete System Overview S. 71 7.4. Additional Knowledge of the System S. 72 7.5. Comparison to the Graphical Modelling Framework — GMF S. 77 8. VISUALIZATION PLATFORMS S. 80 8.1. Extensible 3D (X3D) S. 80 8.2. Scalable Vector Graphics (SVG) S. 81 8.3. XHTML + CSS S. 82 8.4. Text S. 82 9. OUTLOOK AND CONCLUSION S. 84 9.1. Advanced Mapping Vocabulary S. 84 9.2. Reusing Standardized Ontologies S. 84 9.3. Enabling Dynamic, Interaction and Animation S. 84 9.4. Implementation and Evaluation S. 85 9.5. Conclusion S. 85 GLOSSARY S. 86 BIBLIOGRAPHY S. 87 A. S. 90 A.1. Schemata S. 90 / Während Semantic-Web-Daten maschinenverstehbar und hervorragend filterbar sind, sind sie — in ihrer Rohform — nicht leicht von Menschen verstehbar. Eine Visualisierung der Daten ist deshalb notwendig. Die Kernherausforderung dabei ist eine flexible Abbildung der strukturierten aber heterogenen Daten auf Visuelle Variablen. Diese Arbeit beschreibt eine hochflexible halbautomatische Lösung bei maximaler Unterstützung des Visualisierungsprozesses, welcher die Abbildungsmöglichkeiten, aus denen der Nutzer zu wählen hat, auf eine sinnvolle Teilmenge reduziert. Die Grundlage dafür sind einerseits Metriken und das Wissen über die Struktur der Daten und andererseits das Wissen über verfügbare Visualisierungsstrukturen, -plattformen und bekannte grafische Fakten, welche durch eine neuentwickelte Visualisierungsontologie bereitgestellt werden. Basierend auf Standards des Semantic Webs und der Model-getriebenen Architektur, wurde desweiteren ein deklaratives, plattformunabhängiges Visualisierungsvokabular und -framework entwickelt.:ABSTRACT S. x 1. INTRODUCTION S. 1 2. VISUALIZATION OF STRUCTURED DATA IN GENERAL S. 4 2.1. Global and Local Interfaces S. 4 2.2. Steps of the Visualization Process S. 4 2.3. Existing Visual Selection Mechanisms S. 6 2.4. Existing Visualizations of Structured Data S. 12 2.5. Categorizing SemVis S. 25 3. REQUIREMENTS FOR A FLEXIBLE VISUALIZATION S. 27 3.1. Actors S. 27 3.2. Use Cases S. 27 4. FRESNEL, A STANDARD DISPLAY VOCABULARY FOR RDF S. 31 4.1. Fresnel Lenses S. 31 4.2. Fresnel Formats S. 33 4.3. Fresnel Groups S. 33 4.4. Primaries (Starting Points) S. 33 4.5. Selectors and Inference S. 34 4.6. Application and Reusability S. 34 4.7. Implementation S. 35 5. A VISUALIZATION ONTOLOGY S. 37 5.1. Describing and Formalizing the Field of Visualization S. 37 5.2. Overview S. 37 5.3. VisualVariable S. 38 5.4. DiscreteVisualValue S. 39 5.5. VisualElement S. 41 5.6. VisualizationStructure S. 42 5.7. VisualizationPlatform S. 42 5.8. PresentationScenario S. 43 5.9. Facts S. 44 6. A NOVEL MAPPING VOCABULARY FOR SEMANTIC VISUALIZATION S. 45 6.1. Overview S. 45 6.2. Mapping S. 46 6.3. PropertyMapping S. 47 6.4. ImplicitMapping S. 48 6.5. ExplicitMapping S. 53 6.6. MixedMapping S. 54 6.7. ComplexMapping S. 55 6.8. Inference S. 58 6.9. Explicit Display of Relations S. 58 6.10. Limitations s. 59 7. A MODEL-DRIVEN ARCHITECTURE FOR FLEXIBLE VISUALIZATION S. 60 7.1. A Model-Driven Architecture S. 61 7.2. Applications of the MDA Pattern S. 62 7.3. Complete System Overview S. 71 7.4. Additional Knowledge of the System S. 72 7.5. Comparison to the Graphical Modelling Framework — GMF S. 77 8. VISUALIZATION PLATFORMS S. 80 8.1. Extensible 3D (X3D) S. 80 8.2. Scalable Vector Graphics (SVG) S. 81 8.3. XHTML + CSS S. 82 8.4. Text S. 82 9. OUTLOOK AND CONCLUSION S. 84 9.1. Advanced Mapping Vocabulary S. 84 9.2. Reusing Standardized Ontologies S. 84 9.3. Enabling Dynamic, Interaction and Animation S. 84 9.4. Implementation and Evaluation S. 85 9.5. Conclusion S. 85 GLOSSARY S. 86 BIBLIOGRAPHY S. 87 A. S. 90 A.1. Schemata S. 90