Experience Prototyping for Automotive Applications

In recent years, we started to define our life through experiences we make instead of objectswe buy. To attend a concert of our favorite musician may be more important for us thanowning an expensive stereo system. Similarly, we define interactive systems not only by thequality of the display or its usability, but rather by the experiences we can make when usingthe device. A cell phone is primarily built for making calls and receiving text messages,but on an emotional level it might provide a way to be close to our loved ones, even thoughthey are far away sometimes. When designing interactive technology, we do not only haveto answer the question how people use our systems, but also why they use them. Thus,we need to concentrate on experiences, feelings and emotions arising during interaction.Experience Design is an approach focusing on the story that a product communicates beforeimplementing the system. In an interdisciplinary team of psychologists, industrial designers, product developers andspecialists in human-computer interaction, we applied an Experience Design process to theautomotive domain. A major challenge for car manufacturers is the preservation of theseexperiences throughout the development process. When implementing interactive systemsengineers rely on technical requirements and a set of constraints (e.g., safety) oftentimescontradicting aspects of the designed experience. To resolve this conflict, Experience Prototypingis an important tool translating experience stories to an actual interactive product. With this thesis I investigate the Experience Design process focusing on Experience Prototyping.Within the automotive context, I report on three case studies implementing threekinds of interactive systems, forming and following our approach. I implemented (1) anelectric vehicle information system called Heartbeat, communicating the state of the electricdrive and the batteries to the driver in an unobtrusive and ensuring way. I integrated Heartbeatinto the dashboard of a car mock-up with respect to safety and space requirements butat the same time holding on to the story in order to achieve a consistent experience. With (2)the Periscope I implemented a mobile navigation device enhancing the social and relatednessexperiences of the passengers in the car. I built and evaluated several experience prototypesin different stages of the design process and showed that they transported the designed experiencethroughout the implementation of the system. Focusing on (3) the experience offreehand gestures, GestShare explored this interaction style for in-car and car-to-car socialexperiences. We designed and implemented a gestural prototypes for small but effectivesocial interactions between drivers and evaluated the system in the lab and and in-situ study. The contributions of this thesis are (1) a definition of Experience Prototyping in the automotivedomain resulting from a literature review and my own work, showing the importanceand feasibility of Experience Prototyping for Experience Design. I (2) contribute three casestudies and describe the details of several prototypes as milestones on the way from a anexperience story to an interactive system. I (3) derive best practices for Experience Prototypingconcerning their characteristics such as fidelity, resolution and interactivity as well asthe evaluation in the lab an in situ in different stages of the process.Wir definieren unser Leben zunehmend durch Dinge, die wir erleben und weniger durchProdukte, die wir kaufen. Ein Konzert unseres Lieblingsmusikers zu besuchen kann dabeiwichtiger sein, als eine teure Stereoanlage zu besitzen. Auch interaktive Systeme bewertenwir nicht mehr nur nach der Qualität des Displays oder der Benutzerfreundlichkeit, sondernauch nach Erlebnissen, die durch die Benutzung möglich werden. Das Smartphone wurdehauptsächlich zum Telefonieren und Schreiben von Nachrichten entwickelt. Auf einer emotionalenEbene bietet es uns aber auch eine Möglichkeit, wichtigen Personen sehr nah zusein, auch wenn sie manchmal weit weg sind. Bei der Entwicklung interaktiver Systememüssen wir uns daher nicht nur fragen wie, sondern auch warum diese benutzt werden. Erlebnisse,Gefühle und Emotionen, die während der Interaktion entstehen, spielen dabei einewichtige Rolle. Experience Design ist eine Disziplin, die sich auf Geschichten konzentriert,die ein Produkt erzählt, bevor es tatsächlich implementiert wird. In einem interdisziplinären Team aus Psychologen, Industrie-Designern, Produktentwicklernund Spezialisten der Mensch-Maschine-Interaktion wurde ein Prozess zur Erlebnis-Gestaltung im automobilen Kontext angewandt. Die Beibehaltung von Erlebnissen über dengesamten Entwicklungsprozess hinweg ist eine große Herausforderung für Automobilhersteller.Ingenieure hängen bei der Implementierung interaktiver Systeme von technischen,sicherheitsrelevanten und ergonomischen Anforderungen ab, die oftmals dem gestaltetenErlebnis widersprechen. Die Bereitstellung von Erlebnis-Prototypen ermöglicht die Übersetzungvon Geschichten in interaktive Produkte und wirkt daher diesem Konflikt entgegen. Im Rahmen dieser Dissertation untersuche ich den Prozess zur Erlebnis-Gestaltung hinsichtlichder Bedeutung von Erlebnis-Prototypen. Ich berichte von drei Fallbeispielen im automobilenBereich, die die Gestaltung und Implementierung verschiedener interaktiver Systemenumfassen. (1) Ein Informationssystem für Elektrofahrzeuge, der Heartbeat, macht den Zustanddes elektrischen Antriebs und den Ladestand der Batterien für den Fahrer visuell undhaptisch erlebbar. Nach der Implementierung mehrerer Prototypen wurde Heartbeat unterBerücksichtigung verschiedener technischer und sicherheitsrelevanter Anforderungen in dieArmaturen eines Fahrzeugmodells integriert, ohne dass dabei das gestaltete Erlebnis verlorengegangen ist. (2) Das Periscope ist ein mobiles Navigationsgerät, das den Insassensoziale Erlebnisse ermöglicht und das Verbundenheitsgefühl stärkt. Durch die Implementierungmehrere Erlebnis-Prototypen und deren Evaluation in verschiedenen Phasen des Entwicklungsprozesseskonnten die gestalteten Erlebnisse konsistent erhalten werden. (3) ImProjekt GestShare wurde das Potential der Interaktion durch Freiraumgesten im Fahrzeuguntersucht. Dabei standen ein Verbundenheitserlebnis des Fahrers und soziale Interaktionenmit Fahrern anderer Fahrzeuge im Fokus. Es wurden mehrere Prototypen implementiert undauch in einer Verkehrssituation evaluiert. Die wichtigsten Beiträge dieser Dissertation sind (1) eine intensive Betrachtung und Anwendungvon Erlebnis-Prototypen im Auto und deren Relevanz bei der Erlebnis-Gestaltung,beruhend auf einer Literaturauswertung und der eigenen Erfahrung innerhalb des Projekts; (2) drei Fallstudien und eine detaillierte Beschreibung mehrere Prototypen in verschiedenenPhasen des Prozesses und (3) Empfehlungen zu Vorgehensweisen bei der Erstellung vonErlebnis-Prototypen hinsichtlich der Eigenschaften wie Nähe zum finalen Produkt, Anzahlder implementierten Details und Interaktivität sowie zur Evaluation im Labor und in tatsächlichenVerkehrssituationen in verschiedenen Phasen des Entwicklungsprozesses

Experience Prototyping for Automotive Applications

In recent years, we started to define our life through experiences we make instead of objectswe buy. To attend a concert of our favorite musician may be more important for us thanowning an expensive stereo system. Similarly, we define interactive systems not only by thequality of the display or its usability, but rather by the experiences we can make when usingthe device. A cell phone is primarily built for making calls and receiving text messages,but on an emotional level it might provide a way to be close to our loved ones, even thoughthey are far away sometimes. When designing interactive technology, we do not only haveto answer the question how people use our systems, but also why they use them. Thus,we need to concentrate on experiences, feelings and emotions arising during interaction.Experience Design is an approach focusing on the story that a product communicates beforeimplementing the system. In an interdisciplinary team of psychologists, industrial designers, product developers andspecialists in human-computer interaction, we applied an Experience Design process to theautomotive domain. A major challenge for car manufacturers is the preservation of theseexperiences throughout the development process. When implementing interactive systemsengineers rely on technical requirements and a set of constraints (e.g., safety) oftentimescontradicting aspects of the designed experience. To resolve this conflict, Experience Prototypingis an important tool translating experience stories to an actual interactive product. With this thesis I investigate the Experience Design process focusing on Experience Prototyping.Within the automotive context, I report on three case studies implementing threekinds of interactive systems, forming and following our approach. I implemented (1) anelectric vehicle information system called Heartbeat, communicating the state of the electricdrive and the batteries to the driver in an unobtrusive and ensuring way. I integrated Heartbeatinto the dashboard of a car mock-up with respect to safety and space requirements butat the same time holding on to the story in order to achieve a consistent experience. With (2)the Periscope I implemented a mobile navigation device enhancing the social and relatednessexperiences of the passengers in the car. I built and evaluated several experience prototypesin different stages of the design process and showed that they transported the designed experiencethroughout the implementation of the system. Focusing on (3) the experience offreehand gestures, GestShare explored this interaction style for in-car and car-to-car socialexperiences. We designed and implemented a gestural prototypes for small but effectivesocial interactions between drivers and evaluated the system in the lab and and in-situ study. The contributions of this thesis are (1) a definition of Experience Prototyping in the automotivedomain resulting from a literature review and my own work, showing the importanceand feasibility of Experience Prototyping for Experience Design. I (2) contribute three casestudies and describe the details of several prototypes as milestones on the way from a anexperience story to an interactive system. I (3) derive best practices for Experience Prototypingconcerning their characteristics such as fidelity, resolution and interactivity as well asthe evaluation in the lab an in situ in different stages of the process.Wir definieren unser Leben zunehmend durch Dinge, die wir erleben und weniger durchProdukte, die wir kaufen. Ein Konzert unseres Lieblingsmusikers zu besuchen kann dabeiwichtiger sein, als eine teure Stereoanlage zu besitzen. Auch interaktive Systeme bewertenwir nicht mehr nur nach der Qualität des Displays oder der Benutzerfreundlichkeit, sondernauch nach Erlebnissen, die durch die Benutzung möglich werden. Das Smartphone wurdehauptsächlich zum Telefonieren und Schreiben von Nachrichten entwickelt. Auf einer emotionalenEbene bietet es uns aber auch eine Möglichkeit, wichtigen Personen sehr nah zusein, auch wenn sie manchmal weit weg sind. Bei der Entwicklung interaktiver Systememüssen wir uns daher nicht nur fragen wie, sondern auch warum diese benutzt werden. Erlebnisse,Gefühle und Emotionen, die während der Interaktion entstehen, spielen dabei einewichtige Rolle. Experience Design ist eine Disziplin, die sich auf Geschichten konzentriert,die ein Produkt erzählt, bevor es tatsächlich implementiert wird. In einem interdisziplinären Team aus Psychologen, Industrie-Designern, Produktentwicklernund Spezialisten der Mensch-Maschine-Interaktion wurde ein Prozess zur Erlebnis-Gestaltung im automobilen Kontext angewandt. Die Beibehaltung von Erlebnissen über dengesamten Entwicklungsprozess hinweg ist eine große Herausforderung für Automobilhersteller.Ingenieure hängen bei der Implementierung interaktiver Systeme von technischen,sicherheitsrelevanten und ergonomischen Anforderungen ab, die oftmals dem gestaltetenErlebnis widersprechen. Die Bereitstellung von Erlebnis-Prototypen ermöglicht die Übersetzungvon Geschichten in interaktive Produkte und wirkt daher diesem Konflikt entgegen. Im Rahmen dieser Dissertation untersuche ich den Prozess zur Erlebnis-Gestaltung hinsichtlichder Bedeutung von Erlebnis-Prototypen. Ich berichte von drei Fallbeispielen im automobilenBereich, die die Gestaltung und Implementierung verschiedener interaktiver Systemenumfassen. (1) Ein Informationssystem für Elektrofahrzeuge, der Heartbeat, macht den Zustanddes elektrischen Antriebs und den Ladestand der Batterien für den Fahrer visuell undhaptisch erlebbar. Nach der Implementierung mehrerer Prototypen wurde Heartbeat unterBerücksichtigung verschiedener technischer und sicherheitsrelevanter Anforderungen in dieArmaturen eines Fahrzeugmodells integriert, ohne dass dabei das gestaltete Erlebnis verlorengegangen ist. (2) Das Periscope ist ein mobiles Navigationsgerät, das den Insassensoziale Erlebnisse ermöglicht und das Verbundenheitsgefühl stärkt. Durch die Implementierungmehrere Erlebnis-Prototypen und deren Evaluation in verschiedenen Phasen des Entwicklungsprozesseskonnten die gestalteten Erlebnisse konsistent erhalten werden. (3) ImProjekt GestShare wurde das Potential der Interaktion durch Freiraumgesten im Fahrzeuguntersucht. Dabei standen ein Verbundenheitserlebnis des Fahrers und soziale Interaktionenmit Fahrern anderer Fahrzeuge im Fokus. Es wurden mehrere Prototypen implementiert undauch in einer Verkehrssituation evaluiert. Die wichtigsten Beiträge dieser Dissertation sind (1) eine intensive Betrachtung und Anwendungvon Erlebnis-Prototypen im Auto und deren Relevanz bei der Erlebnis-Gestaltung,beruhend auf einer Literaturauswertung und der eigenen Erfahrung innerhalb des Projekts; (2) drei Fallstudien und eine detaillierte Beschreibung mehrere Prototypen in verschiedenenPhasen des Prozesses und (3) Empfehlungen zu Vorgehensweisen bei der Erstellung vonErlebnis-Prototypen hinsichtlich der Eigenschaften wie Nähe zum finalen Produkt, Anzahlder implementierten Details und Interaktivität sowie zur Evaluation im Labor und in tatsächlichenVerkehrssituationen in verschiedenen Phasen des Entwicklungsprozesses

Hybrid Prototypes to Assist Modeling Automotive Seats

The development of new modular seats is an important issue in the automotive industry. However, is very time consuming and costly. Virtual models and hybrid prototypes could accelerate the car seats development process. The hybrid prototypes are mainly manufactured by rapid prototyping with multi materials. The objective of this paper is to establish a methodology to develop innovative lightweight multi-functional, modular car seats to be used in Multi-Purpose Vehicles (MPV), by means of FEA simulation and rapid prototyping additive/subtractive technologies utilizing multi materials. A case study is presented to validate the developed methodology. The manufactured hybrid prototype’s reproduces the main functionalities of the MPV modular seat, namely its three key positions: normal, stored and table.Mechanical Engineerin

Machine Design Experiments Using Gears to Foster Discovery Learning

Machine Design Experiments Using Gears to Foster Discovery Learning For the typical undergraduate engineering student the topic of gears is introduced and discussed in several courses. Early exposure may be in a physics course or in a first dynamics course,where gear pairs are presented as an idealized means to change speed ratios and torque ratios.They are used for mechanical advantage or to achieve desired speed, and the focus is usually on kinematics. Since gears have inertia they store kinetic energy and are part of the dynamic equations of motion of mechanisms and machines. For mechanical engineering students, gears are a core component studied in courses such as \u27kinematics and dynamics of mechanisms\u27 and \u27machine design\u27, where the nomenclature and design equations are developed for various types of gears. There may be exposure to real gears in a mechanical engineering laboratory; more often, students may see gears passed around in class and as part of demonstrations.In this paper we describe new experiments that were designed to provide mechanical engineering students with discovery learning experiences with gears and mechanical systems using gears.The suite of practical experiments presents students with a range of challenges that require them to analyze, measure, design, and fabricate gears. Activities in the experiments include: (1) Identifying gear types (spur, helical, bevel, etc.) and appropriate applications (automotive transmissions and differentials, drills, gear head motors). (2) Disassembling and re-assembling a kitchen mixer (with design and manufacturing questions related to its gears). (3) Disassembling and re-assembling an automotive HVAC baffle sub-assembly (with measurement of train ratios, and design and manufacturing questions related to its gears). (4) Designing the gear mechanism for driving the minute and hour hands of a gear clock given a known yet arbitrary drive speed. Fabricating the gears of the clock via rapid prototyping (3D printing), assembling the clock, and then testing the timing accuracy.In addition to reporting the details of the experiments, we share experiences of students and teaching assistants in their use and effectiveness. We provide insights into how well students became familiar with types and nomenclature of gears and understood the applicability of different gears to actual real-world problems. The intent of the experiments is to effectively enhance mechanical engineering students\u27 awareness of gears and expand their knowledge and confidence in the use of gears in machine and mechanism design

Networks and Competitiveness in Polish Foreign-owned and Domestic Firms

In this study deepens the available knowledge about the networks of Polish manufacturing firms. Among the questions touched upon in this analysis are: Do foreign-owned companies have less developed networks of Polish suppliers than domestically owned companies? What is the role of the science and technology sector in industrial innovation? What benefits do firms derive from cooperation with various types of partners? To achieve a mix of mature and emerging industries, four manufacturing industries were selected for analysis: • electronics • auto/auto parts • pharmaceuticals •food and beverages. The introduction, briefly overviews the recent development and performance of the four industries in Poland. The second section presents case studies of eight firms – two from each of the four industries studied. These case studies were carried out in 2003. The third section, analyzes data collected from a sample of 226 companies in 2004.Networks, upgrading, Poland, manufacturing, competitiveness.

Simulation and BIM in building design, commissioning and operation: a comparison with the microelectronics industry

Analogy between the Microelectronics and Building industries is explored with the focus on design, commissioning and operation processes. Some issues found in the realisation of low energy buildings are highlighted and techniques gleaned from microelectronics proposed as possible solutions. Opportunities identified include: adoption of a more integrated process, use of standard cells, inclusion of controls and operational code in the design, generation of building commissioning tests from simulation, generation of building operational control code (including self-test) from simulation, inclusion of variation and uncertainties in the design process, use of quality processes such as indices to represent design robustness and formal continuous improvement methods. The possible integration of these techniques within a building information model (BIM) flow is discussed and some examples of enabling technologies given