Entwicklung und prototypische Implementierung einer Methode zur Modellierung mobiler Interaktionsgeräte für intelligente Produktionsumgebungen

The dissertation deals with the conception of a design method for modeling mobile interaction devices with special focus upon intelligent production environments. Main result of the thesis represents a method which identifies and describes the necessary model-based tasks for designing mobile interaction devices (mobile input devices, output devices and communication devices). The method consists of a context model-based modeling tool for configuring work situations in intelligent production environments. The modeling tool enables the generation of design recommendations for product developers in the early phases of product development for creating mobile interaction devices

Modellbasierte Generierung von Benutzungsoberflächen

Die Arbeit stellt einen integrierten Gesamtprozess zur modellgetriebenen Softwareentwicklung von Benutzungsschnittstellen und Geschäftslogik vor. Dazu notwendige und unterstützende Deklarationsmodelle, sowie Modelltransformationen für dieses Verfahren, werden entwickelt und präsentiert. Weiterhin werden Meta-Modelle für Aufbau und Wartung eines HCI-Patternkatalogs vorgestellt und zur Erstellung eines solchen Kataloges benutzt. Die darin enthaltenen Einträge werden in Bezug auf Ihre softwaretechnische Komponentisierbarkeit untersucht und klassifiziert.The thesis presents an integrated model-driven approach for developing software. This approach supports the generation of user interfaces, as well as artifacts of business logic. Suitable meta models and model transformations are developed and explained. Secondly, this thesis dwells on the topic of HCI patterns. It is researched how such patterns may be classified, componentized and made use of in a model-driven process. This work eventually yields a pattern language, whose entries are declared using state-of-the-art model-driven technologies

Flexible und plattformunabhängige Entwicklung mikrocontrollerbasierter mechatronischer Systeme für Nutzer ohne Vorwissen

Der steigende Bedarf an mikrocontrollerbasierten mechatronischen Systemen ist heute nicht mehr zu übersehen. Zur Deckung des Bedarfs werden gewöhnlich modellbasierte Methoden eingesetzt, welche die Arbeit der Experten beschleunigen. Diese Methoden sind aber selbst für technikbegeisterte Laien oft nicht einsetzbar, da sie ein fundiertes Vorwissen voraussetzen. An dieser Stelle setzt die vorliegende Arbeit an. Sie stellt verschiedene Konzepte vor, mit welchen es möglich ist, die elektronische Hardware und die Software für mikrocontrollerbasierte mechatronische Systeme zu entwickeln, ohne dass hierfür Vorwissen auf den Gebieten der Elektronikentwicklung oder der Informatik benötigt wird. Eine solche Vereinfachung geschah bisher gewöhnlich nur durch die Kapselung hardwarenaher Funktionen in abstrakten Modulen. In der vorliegenden Arbeit wird jedoch ein anderer Weg gewählt. Die Nutzer sollen während der Nutzung ein Grundverständnis für die Funktionsweise mechatronischer Systeme erlangen.In this thesis new concepts for designing development systems for mechatronic systems are introduced. The concepts allow flexible and simple usage, even if the users don’t have prior expert knowledge. For this purpose, approaches are presented, which allow a transparent illustration of the mode of operation of sensors, actuators and used platforms, allowing users to understand related technical topics.In the first part of the thesis, basic knowledge and the state of the art are presented. After this, the concepts of the microsystems development systems “EasyKit” and “EasyKit macht Schule” are described. In these systems microcontrollers are used as platform, because they already contain a high functional integration. Because of this, novice users prefer to use them as platform of choice. The electronic circuits, including the microcontroller, are provided in shape modular hardware blocks. They are programmed graphically with modular software blocks. The approach of programming introduced, uses a combination of the advantages of sequential function charts and synchronous data flow charts which increases the flexibility. Tests showed that even users without prior technical knowledge were able to program the microcontroller with these languages.The EasyKit concept was advanced, to offer increased flexibility and simplicity during programming. Besides, there was the goal to give users without expert knowledge the capability of developing electronics on the circuitry level, which is far more flexible than developing on the modular level. For this purpose, requirements are analyzed and new approaches are presented in the thesis. The most important approach, to make the soft-ware development more flexible, is the introduction of a new additional programming level, which supports graphical and textual programming methods at the same time. For assisting the user during the hardware development on the circuitry level, approaches are presented, which allow modeling most sensors and actuators, by abstracting them to their types of interfaces. Through this, the user can be supported when developing driver circuits to be used between the sensors, actuators and the microcontroller. Besides, this approach allows a comprehensible visualization of the signal behavior and the signal transformation at the interface of the microcontroller. Further approaches to increase the usability during the development phase are also presented in the thesis.The most promising approaches were implemented to a development environment and tested with members of the target audience

Hybride Simulation mobiler Geschäftsprozesse

Die Methode zur teilautomatisierten Identifikation mobiler Teilprozesse ermöglicht eine computergestützte, kriterien-spezifische Analyse der Inschriften von Geschäftsprozess-Schemata und gibt Empfehlungen für potenziell mobile Teilprozesse. Die Methode zur hybriden Simulation erlaubt die Abbildung spezifischer Aufgabenausführungen mobiler Aufgabenträger auf Interaktionen mit mobilen Geräten. Diese werden realitätsnah in der simulativen Analyse des modellierten Geschäftsprozesses ausgeführt

Hybride Simulation mobiler Geschäftsprozesse

Die effiziente und effektive Unterstützung von Unternehmensmitarbeitern mittels mobiler IT in deren ortsunabhängiger Aufgabenausführung setzt die Anpassung der zugrundeliegenden Geschäftsprozesse voraus. Diese Problemstellung adressierend, werden in der Arbeit zwei Methoden vorgestellt, die eine teilautomatisierte Identifikation mobiler Teilprozesse in Geschäftsprozessen sowie die hybride Simulation mobiler Geschäftsprozesse zur Analyse der angepassten Geschäftsprozesse ermöglichen

Entwicklung multipler Benutzerschnittstellen für eine Anwendung

Die stetig wachsende Zahl von mobilen Endgeräten und Konzepte wie "Designing for Peak Experience", führt unweigerlich zu einem Streben nach Anwendungen, welche für immer mehr verschiedene Nutzungskontexte Benutzerschnittstellen (UIs) bereitstellen. Die Nutzungskontexte unterscheiden sich in Bezug auf Plattformen und Geräte, Benutzergruppen und deren Ziele, sowie Randbedingungen wie z.B. die Umgebung während der Interaktion. Diese Dissertation stellt Konzepte bereit, welche den Entwickler bei der Erstellung solcher Multi-Benutzerschnittstellen (MBS) unterstützen und die Ausführung dieser ermöglichen. Dabei liegt ein erster wesentlicher Beitrag der vorliegenden Arbeit in der Begriffsbildung und Erhebung von Anforderungen, wobei sie weit über verwandte Arbeiten hinausgeht. Begriffe der Problem- sowie der Lösungsdomäne wurden im Kontext der verwandten Arbeiten untersucht; dabei wurden Inkonsistenzen festgestellt, insbesondere im Zusammenhang mit den Begriffen "Konkrete Benutzerschnittstelle (CUI)" und "Abstrakte Benutzerschnittstelle (AUI)". Diese Erkenntnisse hatten wesentlichen Einfluss auf die in dieser Arbeit entwickelten Konzepte. Insbesondere wurde die herkömmliche Dichotomie zwischen AUI und CUI aufgehoben und durch eine beliebige Zahl von Stufen zunehmend konkreter Beschreibungen von Benutzerschnittstellen ersetzt. Diese Neuerung prägt die vorliegende Arbeit und schlägt sich im Begriff der "Abstraktionsunabhängigen Benutzerschnittstelle (UUI)" nieder. Entsprechend den Anforderungen wurde ein Konzept entwickelt, welches aus i) einem Architekturmuster für MBS, ii) einer domänenspezifischen Sprache zur Beschreibung von MBS und iii) interaktiven sowie explorativen Unterstützungskonzepten besteht. Hierbei werden Modellierungstechniken für die UI-Struktur (bei z.B. grafischen UIs das Layout) mit Programmiertechniken für das UI-Verhalten verknüpft. Das Architekturmuster für MBS basiert auf dem Muster "Model View Controller (MVC)", welches um die Unterstützung mehrerer Varianten einer UI sowie die explizite Handhabung des Erbens von Verhalten erweitert wurde. Die im Rahmen der Arbeit ebenfalls entwickelte domänenspezifische Sprache (DSL) stellt Möglichkeiten zur Modellierung der MBS-Varianten und ihrer Verfeinerungsbeziehungen (Vererbung) untereinander bereit. Die verschiedenen Varianten einer MBS werden so in einer Baumstruktur (Verfeinerungsbaum) angeordnet, welche die Propagation einer Modifikation auf beliebig viele Varianten ermöglicht. Basierend auf dem Architekturmuster und der im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Architektur wurden Unterstützungskonzepte entwickelt, welche auf einfache Nutzbarkeit durch den Entwickler ausgelegt sind. Explorative Unterstützungskonzepte machen den Entwicklungsstand der MBS transparent; sie visualisieren hierfür den Verfeinerungsbaum sowie Schnittstellen zwischen Verhalten und Struktur. Interaktive Unterstützungskonzepte dagegen ermöglichen die gleichzeitige Modifikation einer oder mehrerer Varianten der MBS. Zentral dabei ist der Interpreter, welcher Benutzerschnittstellenmodelle direkt zur Interaktion bringt; dies Konzept sieht auch den Ausbau des Interpreters zu einem WYSIWYG-artigen Editor vor. Modulare Adaptionskonzepte schließlich kapseln spezifische Anpassungen (z.B. Skalierungen) in einer einfach durch den Entwickler nutzbaren Weise. Die Konzepte wurden im Rahmen eines Forschungsprojekt mit Industriepartnern konkret eingesetzt, mit Hilfe einer prototypischen Realisierung, genannt Mapache. Eine entwickelte Infrastruktur unterstützt hierfür die Lauf- und Entwicklungszeit. Die in Eclipse realisierte Entwicklungsumgebung baut auf ihr auf und ermöglicht eine hoch integrierte Entwicklung Java basierter Multi-Benutzerschnittstellen. Abschließend wurden die entwickelten und realisierten Konzepte in einer Fallstudie des Projektes sowie einer Nutzerstudie evaluiert. Die Fallstudie zeigte, dass die erhobenen Anforderungen vom entwickelten Ansatz erfüllt werden. Die Nutzerstudie, durchgeführt in Form der sogenannten "Kooperativen Evaluation", ergab eine positive Bewertung des Ansatzes und zeigte Themen auf, welche bei der Anwendung des Ansatzes in der Praxis beachtet werden müssen. Wie erwartet, erwies sich die grundlegend neue Möglichkeit, Benutzerschnittstellen auf unterschiedlichen Abstraktionsgraden gleichzeitig zu bearbeiten, als äußerst hilfreich für die Entwicklung föderierter Benutzerschnittstellen. Insgesamt wurden Fortschritte im Bereich der Anforderungen Effizienz, Nutzbarkeit und Konsistenz gemacht. Die Qualität der Studie selbst geht über verwandte Arbeiten hinaus, weil zum Einen nur berufsmäßige Entwickler von Benutzerschnittstellen teilnahmen und zum Anderen die Wahl der Evaluationsmethode klar und transparent dargelegt wurde

Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung SSP 2017 : Stuttgart, 29. Juni 2017, Wissenschaftliche Konferenz

Veränderte Anforderungen in internationalen Märkten erfordern hohe Anstrengungen, um Prozesse in Innovation und Produktentwicklung zu optimieren. Das Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung (SSP) ermöglicht die Diskussion der an Produktgestaltung und -entwicklung beteiligten Disziplinen aus Industrie und Wissenschaft. Das SSP zeigt, wie erfolgreiche Produkte effizient gestaltet und entwickelt werden. Neueste Forschungsergebnisse zu Methoden, Strategien und Werkzeugen werden vorgestellt, um Prozesse zu verbessern und die Digitalisierung zu unterstützen. Mit dem Ziel, nationale und internationale Fachleute unterschiedlicher Disziplinen der Produktentwicklung aus Industrie und Wissenschaft in den Dialog zu bringen, veranstaltet das Fraunhofer IAO gemeinsam mit dem Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design IKTD, dem Institut für Maschinenelemente IMA und dem Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement IAT der Universität Stuttgart das Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung SSP. Am 28. und 29. Juni 2017 fand das SSP bereits zum vierten Mal im Zentrum für Virtuelles Engineering des Fraunhofer IAO statt, nachdem die Symposien 2011, 2013 und 2015 mit jeweils über 200 Besuchern aus Wissenschaft und Wirtschaft großen Zuspruch gefunden hatten. Am Forumstag stand wie immer die Industrie im Fokus, am zweiten Tag die wissenschaftliche Konferenz. Die Konferenz bietet Wissenschaftlern eine Plattform zur Präsentation und Diskussion ihrer neuesten Forschungsergebnisse im Bereich der Produktentwicklung und fördert so den interdisziplinären Wissenstransfer. Aufgerufen waren in der SSP 2017 Beiträge aus folgenden Kategorien: • Wissensmanagement in der Produktentwicklung • Nachhaltige Produktentwicklung • Altersgerechte Produktentwicklung • Zuverlässige Produktentwicklung • Industrie 4.0/Cyber-Physical Products • Konstruktionsmethodiken • Leichtbau in der Produktentwicklung • Nutzerzentriertes Design • Innovations- und Technologiemanagement • Digital Engineering • Lean Development. Eingereicht wurden Beiträge zu Methoden, Strategien und Verfahren, die es ermöglichen, Produktentwicklungsprozesse zu vernetzen, digitale Werkzeuge zu integrieren und die Potenziale neuer Technologien und Werkstoffe optimal auszuschöpfen