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Browsing Abschlussarbeit by Department "Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO"
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PublicationA model-driven methodology for the development of monitoring dashboardsThe present work introduces a new model-driven methodology for the development of monitoring dashboards. The methodology uses a process and goal model and a views model, allowing the generation of user-specific dashboards. The modelled information is converted into dashboard description files using the specifically introduced VisML. These files can be rendered in different ways and easily be edited. An evaluation with a use-case from the claim management process shows that the solution is suitable for production. Die vorliegende Arbeit stellt eine Methodik für die modellgetriebene Entwicklung von Dashboards für Geschäftsprozessüberwachung vor. Diese erweitert ein Prozess- und Zielmodell um Sichten, um benutzerspezifische Dashboards zu erzeugen. Die Modelle werden in Dashboard-Beschreibungsdateien im eigens für diese Arbeit entwickelten VisML Format übersetzt. So können Dashboards leicht angepasst werden. Eine Evaluation mit einem Beispiel aus der Schadenabwicklung zeigt, dass die Lösung produktiv einsetzbar ist.
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PublicationAgentenbasierte Modellierung der Verkehrsmittelwahl von Mobilitätskomfort-Typen( 2022)
;Schenk, Tilman A.Bruckner, ThomasDer Ausgangspunkt für diese Arbeit ist das Spannungsfeld zwischen der Mobilität als Grundbedürfnis der Menschen und dem durch sie verursachten Verkehr als Herausforderung bei der Erreichung von Nachhaltigkeitszielen. Um in diesem Kontext anwendungsorientierte wissenschaftliche Erkenntnisse zu generieren, wird in der vorliegenden Arbeit die Zusammenführung der für kommunale Entscheidungsträger relevanten Konkretisierungsebenen »Visionen« und »Maßnahmen« erprobt. Das Ziel ist es, Praxisakteure für die hypothetischen zukünftigen Konsequenzen heutiger Entscheidungen zu sensibilisieren. Dazu wird ein agentenbasiertes Simulationsmodell für die alltägliche Verkehrsmittelwahl entwickelt. Es basiert auf den gleichbleibenden Mobilitätsbedürfnissen sog. Mobilitätskomfort-Typen und sich wandelnden Merkmalen der Mobilitätsangebote bis 2050. Vier Zukunftsszenarien werden für die Region Stuttgart simuliert und die Ergebnisse mit Blick auf die Gestaltung von zielgruppenspezifischen Interventionsmaßnahmen interpretiert. -
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PublicationAnomaly Induced Transport and Hall Viscous Effects in 2+1 Space-Time Dimensions( 2021)Tutschku, Christian Klaus
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PublicationAufbau von produktionsnahen Teaminformationsportalen bei kundenindividueller Produktion mittels EntwurfsmustersprachenDie fortschreitende Informatisierung der Wertschöpfungskette überwindet die Trennung von massenhafter und individueller Fertigung im Konzept der kostenneutralen, kundenindividuellen Produktion (KIP). KIP ist eine hybride Produktionsstrategie, die sich zwischen den Alternativen der Kostenführerschaft und Differenzierung ansiedelt und eine möglichst individuelle Ausführung einzelner Produktexemplare bei lediglich moderaten Preisaufschlägen realisiert. Dabei erhalten Informationen über die Ausführungsoptionen der kundenindividuellen Produkte den Rang elementarer Produktionsfaktoren, die nicht substituierbar sind und einer permanenten Nutzung unterliegen. Variantenbildende Arbeitsgänge ""verarbeiten"" Information wie Material, die Präsenz beider Arten von Ressourcen ist für jedes zu fertigende Produktexemplar zwingend erforderlich. Die Bereitstellung von Information ist daher sorgfältig zu gestalten und am Informationsbedarf zu orientieren, der an jedem Arbeitsplatz tatsächlich vorliegt. Generalisierte Informationsüberangebote aus den Originalquellen der ERP-Applikationen sind nicht geeignet. Sie sind universell einsetzbar und decken einen unspezifizierten Informationsbedarf. In einem kundenindividuellen Umfeld mit seiner hohen Nutzungsintensität führen sie zu erheblichem Mehraufwand für die Beschaffung und Sichtung der Informationen. Die vorliegende Arbeit verfolgt das Ziel einer effizienten Informationsversorgung bei KIP. Ein entsprechendes, schlankes Informationsangebot ist im Kern auf absolut notwendige, essenzielle Informationen über die kundenindividuellen Auftragsspezifikationen zu beschränken, übersichtlich und auf einen Blick erfassbar zu präsentieren sowie frei zu halten von unnötigen, Zeit verschwendenden Interaktionen. Offensichtlich ist es auf jeden Arbeitsplatz auszurichten. Darüber hinaus hat es variierende Informationsstände der Mitarbeiter zu berücksichtigen, die infolge der notwendigen Flexibilität einer KIP häufig ihre Arbeitsplätze wechseln. Eine effiziente und bedarfsgerechte Informationsversorgung bei KIP ist somit arbeitsplatzspezifisch und mitarbeiterspezifisch auszuführen. Ein probates Medium zur bedarfsgerechten und personalisierten Informationsversorgung sind Portale. Allerdings werden sie selten als Auftragsinformationssysteme für die Produktion genutzt. Es mangelt somit an Erfahrungen über die systematische Gestaltung und den Aufbau produktionsnaher Informationsportale. Eine unterstützende Methode muss sowohl problemorientierte Konzepte als auch deren Implementierung in einem Portal berücksichtigen. Zur Lösung des Defizits wurde eine Methode auf Basis einer neuen Entwurfsmustersprache für produktionsnahe Informationsportale entwickelt. Sie zeigt umfassend die anstehenden Entwicklungsaufgaben für Informationsportale, bietet über 200 Entwurfsmuster hierfür, vermittelt Wechselwirkungen und Kooperationsbeziehungen zwischen Mustern und fasst sie in Aufgabensequenzen zusammen, die eine zielgerichtete und systematische Musterauswahl ermöglichen. Den Schwerpunkt der Entwurfsmuster bilden Lösungskonzepte für durchgängige und anforderungsgerechte Informationsangebote, die intuitiv zu bedienen, flexibel und den Bedürfnissen der Mitarbeiter anzupassen sind. Mittels der Entwurfsmustersprache konzipierte Portalseiten realisieren eine Folge von angewandten Mustern. Die so gefundenen Mustersequenzen lassen sich für weitere Informationsangebote und Portalseiten nutzen. Sie tragen bei zur Vereinheitlichung der Implementierung und des technischen Aufbaus eines Portals. Vor allem sorgen sie für konsistente und damit für den Benutzer erwartungskonforme und benutzbare Informationsangebote. Bei konsequenter Umsetzung der Entwurfsmustersprache ist die Realisierung von produktionsnahen Informationsportalen mit schlanken, arbeitsplatz- und mitarbeiterspezifischen Informationsangeboten möglich, die die Ansprüche an eine effiziente Informationsversorgung bei KIP erfüllen. Das erforderliche Nutzenpotenzial für ein derart aufwendig und sorgfältig gestaltetes Informationsangebot ist in einer kundenindividuellen Produktion, mit ihrer hohen Nutzungsintensität der Informationen, in vielen Fällen gegeben.
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PublicationBeitrag zur Gestaltung von Arbeitsumgebungen für die Wissensarbeit"Wohlfühlen" und "Arbeit" sind Begriffe, die in der Vergangenheit gegensätzlich genutzt wurden. "Arbeit" war verbunden mit körperlicher und geistiger Anstrengung und Leiden. "Wohlfühlen" und das wissenschaftliche Synonym "Wohlbefinden" standen für Freude, Erholung und Glück. Mit dem Wandel von der Industrie- zu einer postmateriellen Wissensgesellschaft ist das "Wohlbefinden" ein sehr erstrebenswertes Gut geworden, steht es doch auch in einem engen Zusammenhang zur Gesundheit. Gesund ist, wer ein physisches, psychisches und soziales "Wohlbefinden" hat. Mit der Veränderung der Arbeitswelt wachsen auch die Anforderungen an die Mitarbeiter. Der Wissensarbeiter von heute muss schnell, flexibel, kommunikativ und kreativ sein. Eine Arbeitsumgebung, welche diese Eigenschaften fördert, sollte daher die geistige Anforderung des Menschen an diese Umgebung berücksichtigen. Dabei spielt das "Wohlbefinden" in den Arbeitsräumen eine zentrale Rolle. Der Zusammenhang von "Wohlbefinden" und Arbeitsumgebung ist in der Fachliteratur nur unzureichend beschrieben. So wird zwar die zentrale Bedeutung von "Wohlbefinden" oft hervorgehoben, es werden aber keine Hinweise gegeben, wie dies in der Planung von Arbeitsumgebungen zu berücksichtigen ist. Deshalb wurden in der vorliegenden Arbeit zunächst einmal die Begriffe definiert und von verwandten Begrifflichkeiten getrennt, um sie arbeitswissenschaftlichen Fragen zugänglich zu machen. In einem weiteren Schritt dient diese Definition als Baustein für die Entwicklung eines fundierten Wirkmodells, welches die Zusammenhänge und Mechanismen von Raum und "Wohlbefinden" beschreibt. Darauf aufbauend werden die Faktoren ermittelt, welche in der räumlichen Arbeitsumgebung für das "Wohlbefinden" verantwortlich sind. Die sogenannten Raumfaktoren "Raumgeometrien und Proportion", "Luft und Geruch", "Blickbeziehungen", "Abwechslung und Individualisierung", "Corporate Culture", "Technikintegration", "Materialität", "Licht", "Akustik" und "Sicherheit" bilden die Grundlage für eine breit angelegte arbeitswissenschaftliche Empirie, in welcher die Relevanz dieser Faktoren ermittelt und bewertet wird. Die Studie liefert dabei Erkenntnisse über die Zusammensetzung der einzelnen Raumfaktoren, wie z. B. welche Materialien dem "Wohlbefinden" zuträglich sind, als auch die Gewichtung der Raumfaktoren zueinander. In einem weiteren Schritt der Arbeit werden diese Ergebnisse als wesentliche Grundlage für eine Bewertungssystematik für das "Wohlbefinden" in Arbeitsumgebungen genutzt. Mit Hilfe dieser Bewertungssystematik ("PAWO") kann ein Experte eine objektivierte Beschreibung einer Arbeitsumgebung durchführen und diese im Hinblick auf das "Wohlbefinden" bewerten. Dabei können sowohl einzelne Arbeitsplätze als auch gesamte Räume untersucht werden. Diese Untersuchung kann sowohl in der gebauten Umgebung oder anhand des vorliegenden Datenmaterials auch schon in der Planung einer Arbeitsumgebung eingesetzt werdende. Durch die Bewertung erhält der Experte Hinweise auf Stärken und Schwächen der Planung und kann somit Handlungsfelder ableiten. Ein Objekt kann mehrmals untersucht werden, um in einem iterativen Prozess zu einer optimierten Planung zu gelangen. Zudem können die Daten gespeichert werden, um sie in einem Benchmark mit anderen Objekten zu vergleichen. In einem exemplarischen Fallbeispiel wird die Wirksamkeit der Bewertungssystematik nachgewiesen. Die vorgeschlagene Arbeitsumgebung wird bewertet und anhand der erhaltenen Daten neu geplant. Diese Planung wird erneut einer Bewertung unterzogen, um die positive Entwicklung der Neuplanung zu überprüfen. Diese letzte Bewertung beweist die Wirksamkeit der Bewertungssystematik und damit die entwickelten und beschriebenen Zusammenhänge von "Wohlbefinden" und Arbeitsumgebung.
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PublicationDer Einfluss dienstleistungsspezifischer Kompetenzen auf Erfolgsfaktoren des operativen Service-Geschäftes( 2016)Seit einiger Zeit ist im Verarbeitenden Gewerbe eine Neuausrichtung des Dienstleistungsgeschäftes zu beobachten. Dabei verändern sich nicht nur Leistungsangebote, sondern es kommt auch zu Veränderungen in den Anforderungs- und Kompetenzprofilen der Mitarbeiter, welche die Dienstleistung im Kundenkontakt erbringen. In diesem Zusammenhang gewinnen Kompetenzen an Bedeutung, die aus der Besonderheit der Dienstleistungssituation resultieren. Allerdings ist unklar, was unter dienstleistungsspezifischen Kompetenzen zu verstehen ist und inwiefern diese Kompetenzen erfolgskritisch sind. Auf Basis einer empirischen Analyse im deutschen Maschinen- und Anlagebau wird untersucht, in welchem Zusammenhang dienstleistungsspezifische Kompetenzen von Servicetechnikern mit Erfolgsfaktoren des operativen Dienstleistungsgeschäftes stehen. Aus einer dienstleistungstheoretischen Betrachtung und der damit einhergehenden dienstleistungsspezifischen Modellierung der Konstrukte und Kausalzusammenhänge ergeben sich zugleich neue Perspektiven auf den Kompetenzbegriff, wie er im personalwirtschaftlichen Bereich Verwendung findet.
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PublicationEin integriertes Verfahren zur robusten statistischen Auswertung von Simulationsergebnissen in der ProduktionEin erfolgreiches Unternehmen muss seine Produkte und Dienstleistungen schnell und kostengünstig auf internationalen Märkten anbieten sowie flexibel auf veränderte Anforderungen reagieren können. Die Simulationstechnik als eine Schlüsseltechnologie zur frühen und schnellen Planung, Entwicklung und Bewertung von Produkten, Dienstleistungen und Produktionsprozessen ist dabei von entscheidender Bedeutung. Allerdings sind bei der aufwändigen und komplexen statistischen Auswertung der Ergebnisse von ereignisdiskreten stochastischen Simulationen noch große Defizite vorhanden. Daher muss diese Aufgabe für industrielle Anwender methodisch unterstützt, verbessert und vereinfacht werden. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, ein integriertes Verfahren zur robusten statistischen Auswertung von Simulationsergebnissen in der Produktion zu entwickeln, das Simulationsanwender ohne vertiefte Statistikkenntnisse bei der korrekten Auswertung ihrer Simulationsergebnisse unterstützt und damit besser abgesicherte Entscheidungen ermöglicht. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde auf Grundlage der Simulationstechnik im industriellen Einsatz der Stand von Forschung, kommerziellen Werkzeugen und Praxis analysiert. Aus den erkannten Defiziten in den drei wesentlichen Bereichen Robustheit, Plausibilität und Integration wurde ein entsprechendes Anforderungsprofil für das zu entwickelnde integrierte und robuste Verfahren zur statistischen Auswertung der Simulationsergebnisse in der Produktion abgeleitet. Bei der Konzeption des integrierten Vorgehensmodells wurde anhand des Anforderungsprofils sowohl die Einbindung in die Simulationsmethodik und des Anwenders als auch der strukturierte Auswertungsprozess gestaltet. Dazu wurden, teilweise mit Unterstützung von Monte-Carlo-Studien, die geeigneten statistische Methoden und Prozeduren ausgewählt und integriert. Auf Grundlage dieses Konzepts wurde für statistische Auswertung eines Simulationsmodells das detaillierte integrierte Verfahren entwickelt. Der Anwender wird eingebunden und dabei unterstützt, Kennzahlen einer Produktionssimulation mit einem Konfidenzintervall korrekt schätzen und damit auch die Qualität der Schätzung richtig beurteilen zu können. Für den Vergleich der Ergebnisse von mehreren Simulationsmodellen hinsichtlich signifikanter Unterschiede wurden auf Basis einer Klassifikation der Beobachtungen die geeigneten Verfahren der Multiplen Mittelwertvergleiche in eine robuste Vorgehensweise integriert. Das entwickelte integrierte und mehrstufig adaptive Verfahren wurde bei zwei industriellen Simulationsstudien in der Bau- und Schuhindustrie angewendet. Die Evaluation des entwickelten Verfahrens bei der Simulation von unterschiedlichen Produktionssystemen, einer mobiler Fabrik für Fertigbauteile sowie einer flexiblen Schuhproduktion, bestätigte den Nutzen, die Anwendbarkeit sowie die Übertragbarkeit. Dabei wurde auch die Erreichung der Zielsetzung und die Erfüllung des Anforderungsprofils überprüft und bestätigt. Eine abschließende Diskussion des entwickelten integrierten robusten Verfahrens zeigt ein großes Potenzial bei der Übertragbarkeit für die Auswertung anderer Anwendungsbereiche von stochastischen Simulationen sowie die Möglichkeiten für weitere zukünftige Erweiterungen.
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PublicationEin Modell zur Auslegung und multikriteriellen Bewertung von Energiesystemen zur nachhaltigen Integration der ElektromobilitätDie Vernetzung des Strom- und Mobilitätssektors stellt zukünftig vor allem für die Stromnetze eine große Herausforderung dar. Die Forschungslücke im Kontext dieser Arbeit liegt in der Einbindung der Elektromobilität als flexiblen Verbraucher in Energiesystemen bei gleichzeitiger Bewertung von Wirtschaftlichkeit und Ökologie. Um diese Lücke zu schließen, wurde ein flexibles und modulares Simulationsmodell zur Planung von Energiesystemen in der frühen Phase entwickelt, das die Integration von Elektrofahrzeugen in besonderem Maße berücksichtigt. Die Validierung bestätigt, dass die Simulationsergebnisse bei einer 1-minütigen Zeitschrittweite ausreichend genau und für diesen Planungsprozess geeignet sind. Durch das hier entwickelte Modell können in kurzer Zeit viele verschiedene Energiesystemvarianten, Betriebsstrategien und innovative Energiekonzepte berechnet und miteinander verglichen werden. Besonderes Augenmerk wurde auf die Anpassungsfähigkeit und potenzielle Erweiterungen gelegt: Das Modell bietet die Schnittstellen und die Flexibilität für Weiterentwicklungen, um zukünftige Entwicklungen im Technologiebereich zu berücksichtigen.
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PublicationEin System zum visuell hochwertigen Echtzeitrendering für Virtuelle UmgebungenDigitale Prototypen bilden in vielen Anwendungsbereichen heute die Grundlage für den Produktentstehungsprozeß. Systeme und Verfahren der Virtuellen Realität (VR) ermöglichen es durch ihre räumliche Visualisierung und Interaktion, digitale Prototypen in einer Art und Weise darzustellen und erlebbar zu machen, daß ein physisches Modell oft entbehrlich wird. Neben dem klassischen Anwendungsbereich CAD werden digitale Prototypen zunehmend auch im Bereich der Visualisierung von Produktgestaltungs- und Architekturentwürfen eingesetzt, was in der Visualisierung eine wesentlich höhere Qualität als bei CAD-Anwendungen erfordert. Der VR-Einsatz führt zudem immer zur Anforderung der Echtzeitfähigkeit. Vor allem für den Anwendungsbereich der Computerspiele sind zahlreiche echtzeitfähige visuelle Verfahren und Effekte entwickelt worden, die sich teilweise auch unter den besonderen Randbedingungen der VR-Visualisierung einsetzen lassen. Die im Stand der Technik im VR-Bereich eingesetzten Echtzeitrendering-Systeme unterstützen jedoch diese Verfahren nur unzureichend und machen sie zudem den End\-anwendern nicht zugänglich. Daraus resultiert ein hoher Aufwand für die Aufbereitung visuell hochwertiger VR-Modelle. Deshalb wird VR im Anwendungsbereich der hochwertigen Visualisierung nur selten eingesetzt, oder die visuelle Qualität der Darstellung liegt unter den Anforderungen der Gestalter als der eigentlichen Anwender. In der vorliegenden Arbeit wird ein zweistufiger Lösungsansatz für diese Problematik entwickelt. Dieser addressiert zunächst den funktionalen Aspekt der Bildsynthese. Mit dem System ARS wird ein paralleles, hybrides Echtzeitrenderingsystem konzipiert und prototypisch realisiert, das den flexiblen Einsatz unterschiedlicher Visualisierungsverfahren in einem VR-System ermöglicht. Die von ARS unterstützte Parallelisierung der Bildsynthese auf Cluster aus mehreren Einzelrechnern ermöglicht den Einsatz auch solcher Renderingverfahren, die auf einem einzelnen Rechner bei der Darstellung anwendungsrelevanter Szenenkomplexitäten noch nicht echtzeitfähig sind. Die Untersuchung paralleler Renderingansätze in einer Clusterumgebung zeigt auch die Grenzen dieser Verfahren auf; diese werden vor allem durch die netzwerkbasierte Bilddatenverteilung gesetzt. Mit dem Entwurf eines kaskadierbaren, kostengünstigen Hardwaresystems zum Zusammensetzen des Endbildes auf der Basis digitaler Videosignale wird ein Weg aufgezeigt, diese Beschränkung zu überwinden. Das System ARS bildet damit eine technische Grundlage für eine hochwertige, effizient nutzbare VR-Visualisierung. Das hybride, parallele Konzept des Systems ARS ist zudem offen gegenüber neuen Renderingverfahren wie Raytracing und damit zukunftssicher. Der zweite Aspekt des entwickelten Lösungsansatzes ist die Integration der hochwertigen VR-Visualisierung in den digitalen Produktentstehungsprozeß, der eine wesentliche Voraussetzung für den ökonomischen Einsatz des Systems ist. Hierzu wird die im Stand der Technik übliche Vorgehensweise analysiert und daraus resultierend ein optimierter Prozeß konzipiert. Zur Implementierung dieses Prozesses wird das Softwarewerkzeug VRfx entwickelt, das es Endanwendern erstmals ermöglicht, den Prozeß der hochwertigen VR-Visualisierung vollständig zu beherrschen, ohne daß VR-Spezialisten involviert werden müssen. Zur einfachen Erweiterung der Visualisierung um räumliche Benutzungsschnittstellen wird eine Bibliothek aus wiederverwendbaren Schnittstellenelementen (Widgets) entwickelt.
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PublicationEin Verfahren zum Testen der wahrgenommenen Qualität in der Entwicklung von Smart ServicesDie fortschreitende Verbreitung digitaler Technologien verändert den Charakter von Dienstleistungsangeboten in nahezu allen wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Bereichen grundlegend. Unternehmen können auf Basis von Daten, die mit Hilfe von Sensorik in vernetzten physischen Objekten gesammelt und auf digitalen Plattformen verarbeitet werden, digitale Dienste und persönliche Dienstleistungen bedarfsgerecht zu sogenannten „Smart Services“ kombinieren. Diese datenbasierte, individuelle Konfiguration der Leistungsangebote und ihre Anpassung an den situativen Kontext von Nutzenden eröffnet einerseits neue Potenziale für kundenseitige Mehrwerte. Andererseits ermöglichen Smart Services durch den Einsatz von Verfahren der künstlichen Intelligenz eine zunehmend automatisierte Individualisierung und beinhalten daher auch Potenziale für anbieterseitige Effizienzsteigerungen. Das Ausschöpfen der Potenziale von Smart Services stellt Unternehmen jedoch auch vor Herausforderungen. Denn der Einsatz von Sensorik in sensiblen Bereichen, der erhöhte Grad an Automatisierung und schwer nachvollziehbare Algorithmen bergen auch kundenseitige Risiken, welche sich negativ auf die Wahrnehmung und Akzeptanz von Smart Services auswirken und so ihren Markterfolg beeinträchtigen können. Entsprechend kommt dem Sicherstellen einer hohen wahrgenommenen Qualität bei der Entwicklung von Smart Services eine zentrale Bedeutung zu. Bisher existieren in der wissenschaftlichen Literatur jedoch weder Ansätze für ein Verständnis der Smart-Service-Qualität noch geeignete Methoden, um dieses Verständnis in Form von Gestaltungswissen in der Entwicklung systematisch zu nutzen. Um diese Forschungslücke zu schließen und Unternehmen bei der Entwicklung von qualitativ hochwertigen Smart Services zu unterstützen, wird in der vorliegenden Arbeit ein Verfahren für einen Test der wahrgenommenen Qualität entwickelt. Mit dem Verfahren sollen Unternehmen befähigt werden, bereits während der Entwicklung von Smart Services eine Bewertung der Qualitätswahrnehmung mit unterschiedlichen Anspruchsgruppen durchzuführen und so Fehlentwicklungen vorzubeugen. Das entwickelte Verfahren umfasst zwei zentrale Lösungskomponenten. Zunächst wird ein Rahmenkonzept zur Bewertung der Smart-Service-Qualität entwickelt. Das Rahmenkonzept integriert und strukturiert bekannte Qualitätsmerkmale aus bestehenden Ansätzen und passt diese auf Besonderheiten von Smart Services an. Darüber hinaus werden in der Arbeit neue, spezifische Qualitätsmerkmale identifiziert, detailliert beschrieben und für die Bewertung operationalisiert. Mit dem Rahmenkonzept wird somit ein ganzheitliches Verständnis für die Qualitätswahrnehmung von Smart Services geschaffen und die Grundlage für eine strukturierte Bewertung gelegt. Die zweite Lösungskomponente stellt ein Verfahren dar, welches die Durchführung eines systematischen Tests von Smart Services unter Einbindung potenzieller Kunden und Nutzer ermöglicht. Anhand von fünf Verfahrensphasen wird beschrieben, wie das Rahmenkonzept zur Absicherung einer hohen wahrgenommenen Qualität systematisch eingesetzt werden kann. Die Phasen werden anhand von Zielen, Aktivitäten und Techniken sowie der zu erreichenden Ergebnisse dargelegt. Zur Unterstützung der Durchführung werden zudem entsprechende Methoden und Werkzeuge vorgestellt. Abschließend wird die Praxistauglichkeit des entwickelten Testverfahrens durch die Anwendung der beiden Lösungskomponenten in drei Entwicklungsprojekten in Kooperation mit Unternehmen nachgewiesen. Damit stellt das Verfahren eine wertvolle Unterstützung für Unternehmen bei der Umsetzung eines systematischen und qualitätszentrierten Smart-Service-Engineerings dar.
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PublicationEin Verfahren zur Bestimmung des Wertschöpfungsumfangs bei neuen ProduktenDie Identifikation und Bewertung neuer Wertschöpfungsumfänge stellt für Unternehmen eine essentielle Aufgabe dar. Im Kontext neuer Produkte werden hierfür Informationen auf der Produkt-, Prozess- und Ressourcenebene benötigt. Im Rahmen der Arbeit wird ein Verfahren entwickelt mit Hilfe dessen neue Wertschöpfungsalternativen generiert und durch Einsatz eines integrierten Portfolioansatzes bewertet werden können.
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PublicationEin Verfahren zur Entwicklung flexibler Fahrzeug-Software- und -Hardware-Architekturen unter UnsicherheitIn diesem Buch wird ein Verfahren vorgestellt, das die Konzeption von flexiblen Fahrzeug-Software- und -Hardware-Architekturen unter hoher Unsicherheit unterstützt. Dafür wird ein neues Artefakt in den Entwicklungsprozess eingeführt: Die probabilistische Architektur. Sie beschreibt unsichere Zukunftsszenarien und Anforderungen sowie darauf aufbauend die Gemeinsamkeiten und Unterschiede möglicherweise notwendiger Architekturstrukturen. Durch die probabilistische Architektur wird Unsicherheit in der Architekturkonzeption mathematisch beschreibbar und durchgängig von den Anforderungen bis in die physische Produktstruktur abgebildet. Drei Gestaltungsprinzipien leiten zusätzlich die Modularisierung und Komponentenauslegung der probabilistischen Architektur methodisch an. In Summe ermöglicht das Verfahren deshalb die Bewertung, Steuerung und Kontrolle des zielgerichteten Einsatzes von Flexibilität in Fahrzeug-Software- und -Hardware-Architekturen. Beispielsweise kann dadurch die zukunftsgerichtete Auslegung von Sensor- oder Rechenressourcen im Automobil unterstützt werden. In der Validierung ergab sich für diesen Anwendungsfall eine Senkung der erwarteten Anpassungsaufwände von nahezu 13 %.
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PublicationEin Verfahren zur technisch-induzierten Gestaltung von GeschäftsmodellenIn der Arbeit ist ein Verfahren zur technisch-induzierten Gestaltung von Geschäftsmodellen entwickelt, das es Forschungseinrichtungen und technologieorientierten Unternehmen ermöglicht, gezielt Geschäftsmodelle zur Vermarktung neuer Techniken zu entwickeln. Die Anwendung des Verfahrens wird im Rahmen der Gestaltung eines Geschäftsmodells zur Vermarktung der XXL-CT Technik für den Fachbereich eines großen Instituts für angewandte Forschung gezeigt.
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PublicationEine Vorgehensweise zur strategischen Technologieentwicklungsplanung für ForschungseinrichtungenDer Bedarf nach einem Instrument zur Unterstützung des Technologietransfers in die Unternehmen wird auch in Zukunft durch die steigende Dynamik bei der Technologieentstehung und das Zusammenwachsen von Technologiedisziplinen wachsen. Ziel der in dieser Arbeit beschriebenen strategischen Technologieentwicklungsplanung für die angewandte Forschung ist es, methodisch bei der Vermarktung der aktuellen Technologie zu unterstützen, relevante Zukunftsmärkte zu identifizieren und die Weiterentwicklung der Technologie strategisch zu planen.
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PublicationEntwicklung einer Benutzerschnittstelle für die Bedienung von Prüfhardware zur Lichtmastenprüfung( 2016)Alle gesteckten Ziele wurden erreicht. Die Messdaten werden während der Messung bereits visualisiert, danach erfolgt das automatische Speichern zur Protokollierung. Die Benutzerverwaltung und das Rechtesystem funktionieren, wie vom Kunden gewünscht. Die Passwörter zum Absichern der Administrator- und Service-Konten können mit einem externen Werkzeug in der Konfigurationsdatei gesetzt werden. Dank des XML-Formats lassen sich die Konfigurationsdateien und Prüfprofile leicht auf mehrere Rechner verteilen, wodurch die Installationszeit entsprechend gering ausfällt und der Austausch besonders schnell vonstatten geht. Im Laufe der Arbeit wurden die Anforderungen im Rahmen der Praxistauglichkeit mehrfach geändert beziehungsweise erweitert. Zum Beispiel war zu Beginn keine Parametrierung während der Kalibrierung geplant. Dabei wird der Prüfhardware bestimmte Parameter übergeben, ohne dass diese zuvor anhalten muss. Eine Vorabversion der Software wurde bereits an den Kunden ausgeliefert. Er verwendet diese bereits bei offiziellen Aufträgen parallel zur vorherigen LimaTest-Software, um die Ergebnisse zu vergleichen und damit die Prüfer die neue Software kennenlernen. Zwischenzeitlich gibt es vom Kunden die ersten Rückmeldungen, welche bisher ausschließlich positiv waren und, motiviert von der moderneren Umsetzung, Vorschläge bezüglich weiterer vorstellbarer Verbesserungen und Erweiterungen an der Software zum Inhalt hatten. Zum Beispiel war in der Vorabversion die Anzeige der Profilverwaltung und die des aktuellen Parametersatzes in zwei separaten Expandern. Die Anwendung zeigte jedoch, dass immer beides zusammen verwendet wird. In der aktuellen LimaTest-Software wurde dieser Umstand bereinigt und der Kunde ist mit der Anpassung überaus zufrieden. Das Rechtesystem kommt beim Kunden auch sehr gut an, da die Prüfer nicht mehr versehentlich Parameter verändern können. Dadurch müssen die Parametersätze nicht mehr per Fernwartung zurückgesetzt werden, wodurch sich die Zahl der Serviceanfragen stark reduziert haben. Die Prüfer bekommen zusätzlich üblicherweise nur die freigeschalteten Parameter angezeigt und können über einen Button am unterem linken Rand eine Ansicht des kompletten Parametersatzes aktivieren. Durch ein visuelles Feedback kann der Anwender sehen, welchen Parameter er verändern darf und welche nicht. Wenn er mit dem Mauszeiger über einem freigeschalteten Parameter ist, dann wird dieser in einem leichten grün angezeigt, ein gesperrter Parameter dagegen in grau. Durch die positiven Rückmeldungen des Kunden wird die neue Software auch innerhalb des Instituts bekannter. Wenn das Interesse weiter steigt, wäre eine Erweiterung der Zuständigkeiten der Software vorstellbar. Die Struktur der neue LimaTest-Software ermöglicht es, weitere EMUS-Prüfsysteme zu integrieren. Da sich die Parameter zwischen den Systemen nicht unterscheiden, sondern grundsätzlich nur in ihren Werten, wäre eine Integration sogar in relativ kurzer Zeit möglich. Durch die Aufteilung in verschiedene Prüfansichten wäre es sogar möglich, komplexere Arten der Darstellung von Messdaten zu wählen, zum Beispiel als dreidimensionales Objekt. Die dynamische Sprachumstellung demonstriert außerdem eine große Stärke der neuen Software. In den bisherigen Entwicklungen war eine Sprachumstellung nur schwer möglich beziehungsweise wurde für jede zu implementierende Sprache eine neue Version mit der entsprechenden Sprache erstellt. In der neuen Software muss lediglich eine neue Sprachdatei erstellt werden, welche zur Laufzeit automatisch erkannt und verwendbar gemacht wird. Nach dem Abschluss dieser Arbeit steht der Auslieferung der Software nichts mehr im Wege. Die Notebooks, die die Prüfer später im Außeneinsatz verwenden werden, stehen bereit. Es folgen noch kleinere Anpassungen des Aussehens verschiedener WPF-Elemente,die durch die Bildschirmgröße der Notebooks nicht optimal dargestellt werden.
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PublicationEntwicklung einer Methode zur Analyse der Tätigkeitsverteilung in Laborumgebungen der LebenswissenschaftenDie in der vorliegenden Arbeit betrachteten Laborumgebungen beziehen sich auf Forschung und experimentelle Entwicklung der Lebenswissenschaften. Das bedeutet, dass der Begriff »Laborumgebung « hier keine standardisierten Analytik- und Qualitätssicherungslabore sowie keine Labore für industrielle Produkt- oder Anpassungsentwicklung umfasst. Der Begriff Laborumgebung beschreibt in der Arbeit den räumlichen Zusammenhang von Laboren mit Schreib- /Auswerteplätzen, Sonderräumen, Laborlagern sowie Büros und Kommunikationsflächen. Laborarbeit der Lebenswissenschaften verändert sich. Wichtige Treiber sind dabei die Informatisierung und Automatisierung von Laborarbeit, die fachübergreifende Zusammenarbeit und Kommunikation sowie der steigende Anteil an wissensbasierter, theoretischer Arbeit. Diese Erkenntnisse finden vereinzelt Erwähnung in der überschaubaren Fachliteratur zum Thema. Daher sind wichtige Aspekte dazu mit eigenen Trendstudien erarbeitet worden. Die Auseinandersetzung mit Forschung und Praxis der Laborarbeit in den Lebenswissenschaften zeigte einen Mangel an wissenschaftlichen Erkenntnissen und Untersuchungen zu diesem Thema. Es existiert kein wissenschaftlicher Ansatz tätigkeitsbezogene Aspekte der lebenswissenschaftlichen Forschung und ihren Arbeitsorten systematisch zu untersuchen, um ein besseres Lagebild zur Arbeit im lebenswissenschaftlichen Labor zu erlangen. Eine fundierte gestalterische Auseinandersetzung mit den prognostizierten und wahrnehmbaren Veränderungen von Laborarbeit kann so kaum erfolgen. Zielsetzung der vorliegenden Arbeit ist daher die Entwicklung einer wissenschaftlichen Methode zur Analyse der Tätigkeitsverteilung in Laborumgebungen der Lebenswissenschaften, um Anhaltspunkte für mögliche Fehlnutzungen, Verdrängungseffekte sowie andere - positive und negative - Wirkungen im Spannungsfeld von Raum und Tätigkeiten zu erhalten. Die Methode ermöglicht zudem Aussagen zur Flächeneffizienz von Laborumgebungen. Sie basiert auf Grund ihrer spezifischen Anforderungen auf zwei arbeitswissenschaftlichen Untersuchungsmethoden, dem Selbstaufschrieb und der Multimomentaufnahme. Für die Anwendung der Methode werden jeweils nass-präparative Tätigkeiten, Schreib-, Lese- und Auswertetätigkeiten sowie Kommunikationstätigkeiten gebündelt. Kommunikationstätigkeiten werden eine besondere Relevanz in der modernen Forschungsarbeit zugeschrieben. Sie sind zudem die einzigen Tätigkeiten, die an allen Arbeitsorten in Laborumgebungen vorkommen. Als weitere Anwendung lässt die Methode daher eine Beurteilung der Qualität des raumbezogenen Informationsflusses und der tätigkeitsadäquaten Nutzung der Arbeitsorte in der Laborumgebung mittels eigener Qualitätsparameter für Kommunikation zu. Dies funktioniert zum einen über die Verknüpfung der Analyse zur Tätigkeitsverteilung mit der Erfassung der Kommunikationsmerkmale sowie der Definitionsmöglichkeit von spezifischen Merkmalkombinationen. Diese Merkmale sind bspw. die Anzahl der Teilnehmenden an Kommunikationsereignissen oder der abteilungsübergreifende Austausch. Die Qualitätsparameter zur tätigkeitsadäquaten Nutzung der Laborumgebung speisen sich dagegen aus der Kombination von Anteilen der Tätigkeitsbündel. In der praktischen Anwendung der Methode wird deutlich, dass die wissenschaftliche Herangehensweise gerade bei Einzeluntersuchungen einen gewissen Aufwand erfordert. Die Methode zeigte aber einen guten Praxisnutzen - insbesondere bei einer vergleichenden Untersuchung wie im Anwendungsbeispiel. So wurden durch die Vergleichsmöglichkeit sowohl Vorteile der effizienten Flächennutzung einer modernen »Multi-Space« Laborumgebung sichtbar, als auch die dadurch bedingten Schwierigkeiten hinsichtlich der Verdrängung raumtypischer Arbeitsweisen in dichteren räumlichen Funktionszusammenhängen. Die Methode erscheint gut geeignet, um über eine Anwendung in der Breite, zu einem wertvollen Datenfundus für die Optimierung, Konzeption und generelle Weiterentwicklung von Laborumgebungen beizutragen. Die Arbeit kann also einen wichtigen Beitrag zu einem besseren Lagebild von Laborarbeit und Laborumgebungen der Lebenswissenschaften leisten und möchte weitere Forschung zu dem Thema unterstützen.
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PublicationEntwicklung einer Softwareplattform zur ultraschallgestützten Bestimmung von Materialspannungen am Beispiel einer industriellen Schraubersteuerung( 2019)
;Esch, Markus ;Wern, Harald ;Becker, Michael M.In der zerstörungsfreien Prüfung kann die Spannung eines Materials mithilfe von Ultraschall ermittelt werden. Dazu wird zunächst die Ultraschalllaufzeit im Material ermittelt und auf Grundlage des akusto-elastischen Effekts die Spannung bestimmt. Diese kann für unterschiedliche Prozesse verwendet werden, zum Beispiel bei der Qualitätsprüfung von Bahnrädern oder der Steuerung von Verschraubungsvorgängen. Das Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren hat bereits mehrere Prüfsysteme entwickelt, welche eine Materialspannungsmessung mittels Ultraschall durchführen [Sch00]. Einige dieser Systeme stehen vor dem Ende ihres Software-Lebenszyklus, wodurch die Pflege und Wartung stetig schwieriger wird. Zudem wurden Algorithmen und Technologien dieser Softwaresysteme stark miteinander gekoppelt, was sich negativ auf die Nachvollziehbarkeit, Wartbarkeit und Wiederverwendbarkeit auswirkt. Daher ist geplant, diese Prüfsysteme mittel- bis langfristig zu ersetzen. Im Rahmen dieser Arbeit sollen die Anforderungen an eine Softwareplattform ermittelt werden, welche die Basis für neue ultraschallgestützte Softwaresysteme mit Eigenspannungsberechnung bieten soll. Dazu werden die Legacy-Systeme analysiert und den bereits existierenden Anforderungen an eine industrielle Schraubersteuerung zugeführt. Dank ähnlicher Methodik der Legacy-Systeme soll eine gemeinsame Plattform geschaffen werden, wodurch die Etablierung einer Software-Produktlinie möglich ist [Her15]. Somit soll es in Zukunft möglich sein, auf Basis der Plattform die Legacy-Systeme neu zu realisieren. Module, welche kundenorientiert realisiert werden, können aufgrund der gemeinsamen Basis in bestehenden und zukünftigen Lösungen genutzt werden. Zusätzlich reduziert sich die Entwicklungszeit weiterer Anwendungen und kundenspezifischer Software-Lösungen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, eine Architektur zu entwickeln, welche den Anforderungen an eine Softwareplattform zur ultraschallgestützten Bestimmung von Materialspannungen gerecht wird. Ein weiteres Ziel stellt die Entwicklung eines Demonstrators dar, welcher einstufige Verschraubungsprozesse steuern kann, indem er Laufzeitänderungen in der Schraube während des Prozesses ermittelt, darüber die Vorspannkraft bestimmt und beim Erreichen der Zielvorspannkraft die Verschraubung beendet. -
PublicationEntwicklung eines Modells zur Ermittlung psychischer Beanspruchung am Beispiel von Reisenden bei geschäftlich bedingten HotelaufenthaltenDie Arbeit untersucht belastende und erholungsförderliche Einflussfaktoren und deren Wirkungen während des Hotelaufenthalts auf die psychische Beanspruchung des geschäftlich Reisenden. Entwickelt wurde ein Wirkmodell, das Erholung komplementär zur psychischen Beanspruchung betrachtet. Äquivalent zur psychischen Beanspruchung wurde der Begriff der "psychischen Erholung" definiert. Der Hotelaufenthalt von Geschäftsreisenden bietet Rahmenbedingungen, um die Anforderungen der Arbeit und das Potenzial einer erholungsförderlichen Freizeitgestaltung synergetisch zu vereinen. Das Wirkmodell bezieht sich auf die situativen Merkmale der Hotelumwelt, darunter die räumliche Umgebung (Raum), die offerierte Dienstleistung (Service) sowie soziale Interaktion (Soziales) im Hotel, außerdem auf die Tätigkeiten des Reisenden während seines Aufenthalts. Der theoretische Ansatz berücksichtigt auch die Ausgangsbeanspruchung des Reisenden. Auf dieser Grundlage wurde ein Untersuchungsmodell entwickelt, das die wesentlichen Zusammenhänge der Einflussbereiche und relevante Wirkfaktoren psychischer Belastung, Erholung und Beanspruchung empirisch analysieren lässt.
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PublicationEntwicklung von Gestaltungsrichtlinien für blickgesteuerte AnwendungenWelche allgemeinen Gestaltungsrichtlinien sind bei der Entwicklung graphischer Benutzungsschnittstellen zu beachten, um auf Blicksteuerung optimiertes Design bereits im Entwurf sicherzustellen? Systematisch wird der Einfluss der Physiologie, technischer Faktoren und der Gestaltungsraum graphischer Bedienelemente untersucht, um Gestaltungsrichtlinien für blickgesteuerte Anwendungen abzuleiten und anhand eines reellen Beispiels zu evaluieren.