24 research outputs found
Empirical investigation of a hybrid simulator for the holistic experience of new vehicle interior concepts
Moderne Fahrzeuge charakterisieren sich durch immer mehr Fahrzeugfunktionen. Die daraus resultierenden Herausforderungen hinsichtlich der Gebrauchstauglichkeit haben bei Automobilunternehmen zu einer Funktionsorientierung im Entwicklungsprozess geführt. Darüber hinaus erfordert die hohe Individualisierung der Produkte als wesentliches Kaufkriterium die Berücksichtigung des ganzheitlichen Nutzererlebnisses (User Experience) während der gesamten Produktentwicklung. Besonders in frühen Entwicklungsphasen, in denen keine realen Versuchsfahrzeuge verfügbar sind, werden daher interaktive Entwicklungswerkzeuge eingesetzt, um neue Fahrzeuginterieur-Konzepte subjektiv erlebbar zu machen.
Subjektive Evaluierungen sind in der Gesamtprodukt-Konzeptphase gegenwärtig auf visuelle bzw. haptische Betrachtungen ästhetischer, ergonomischer und geometrischer Themen in statischen Bewertungsumgebungen fokussiert. Als interaktive Entwicklungswerkzeuge werden Design-Sitzkisten sowie (variable) Ergonomie-Prüfstände eingesetzt und mithilfe von Virtual Reality (VR)-Techniken erweitert. In diesen Tools werden Evaluierungen in dynamischen Bewertungsumgebungen (während der Fahrt) und Untersuchungen von Schnittstellen zwischen Fahrer und Fahrzeugfunktionen (z.B. Fahrerassistenzsystemen, Infotainment) nur sehr begrenzt berücksichtigt. Derartige Evaluierungen finden schwerpunktmäßig erst nach Konzeptentscheiden in der darauffolgenden Gestaltungsphase der Systemauslegung statt. In diesen Phasen werden Fahrsimulatoren, Vehicle in the Loop (ViL)- und Wizard of Oz-Fahrzeuge eingesetzt. Der Fokus der subjektiven Evaluierungen liegt dann allerdings auf System- und Teilsystemebene (d.h. Einzel- bzw. Teilfunktionen). Hinsichtlich einer ganzheitlichen Erlebbarkeit neuer Fahrzeuginterieur-Konzepte resultiert daher in der Gesamtprodukt-Konzeptphase eine Lücke bei der subjektiven Absicherung.
Zum Schließen dieser Lücke wurde ein neuer Simulator als Hybride aus einem variablen VR-Prüfstand und einem dynamischen Fahrsimulator entwickelt und aufgebaut. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf der Untersuchung der Eignung dieses neuartigen Entwicklungswerkzeugs in Bezug auf die ganzheitliche Erlebbarkeit neuer Fahrzeuginterieur-Konzepte in der Gesamtprodukt-Konzeptphase. Auf Basis der Erläuterungen grundlegender Zusammenhänge bei der Konzipierung und dem Einsatz interaktiver Entwicklungswerkzeuge, werden zur Herausarbeitung des Stands der Forschung und Technik zunächst gegenwärtig vorhandene Tools identifiziert. Darauf aufbauend erfolgt im Rahmen einer multikriteriellen Gegenüberstellung die Bewertung dieser Entwicklungswerkzeuge und des hybriden Simulators hinsichtlich detaillierter Anforderungen des Anwendungsfalls, welche durch umfangreiche Expertenbefragungen ermittelt wurden. Anschließend werden auf Basis eines systematisch hergeleiteten konzeptuellen Modells mithilfe von drei umfangreichen Validierungsstudien alle Aspekte der Fahraufgabe analysiert.
Die zentralen Erkenntnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Zusammenführung bisher eingesetzter Entwicklungswerkzeuge im hybriden Simulator zu einer gesteigerten physikalischen Validität führt. Weiterhin zeigen die Ergebnisse der ersten beiden Validierungsstudien, dass der Einsatz des hybriden Simulators im Vergleich zum Stand der Technik und in Bezug zu Fahrversuchen in einem Realfahrzeug in dynamischen Szenarien eine Erhöhung der verhaltensbezogenen Validität bei primären Fahraufgaben zur Folge hat. Die Erkenntnisse der dritten Validierungsstudie verdeutlichen allerdings, dass mit dem hybriden Simulator das Fahrerverhalten bei der Interaktion mit Fahrzeugfunktionen (sekundäre und tertiäre Fahraufgaben) noch nicht valide nachgebildet werden kann. Daher erfolgt abschließend die Ableitung von Weiterentwicklungspotenzialen und Handlungsempfehlungen.Modern vehicles are characterized by many different functions. Due to resulting usability challenges, automotive companies have adopted a functional orientation in their development processes. Additionally, consumers increasingly consider individualization as an essential purchase criterion for products. Therefore, the holistic user experience must be considered throughout the development process. In the early development phases, interactive tools are used to make new vehicle interior concepts subjectively tangible at a stage of the process when no actual test vehicles are available.
In the product concept phase, subjective evaluations currently focus on visual or haptic analysis of aesthetic, ergonomic and geometric issues in static evaluation environments. In this phase, design seating bucks and variable ergonomics test benches expanded with virtual reality (VR) technologies are used as interactive development tools. Evaluations in dynamic environments (e.g. while driving) and investigations of driver-vehicle interfaces (e.g. driver assistance systems or infotainment systems) are generally not considered when using these tools. Such evaluations are usually conducted after concept decision milestones in the subsequent design phases. In these phases driving simulators, vehicle in the loop (ViL) and Wizard of Oz vehicles are used as interactive development tools. However, subjective evaluations in the design phases focus on the system and subsystem level (i.e. single functions or subfunctions). Based on these facts, a gap exists in the subjective evaluation of the product concept phase with regard to the holistic experience of new vehicle interior concepts.
A new simulator was developed as a hybrid of a variable VR-test bench and a dynamic driving simulator to close this gap. This work describes an investigation of the suitability of this new development tool to evaluate the holistic experience of new vehicle interior concepts in the product concept phase. A multi-criteria comparison of interactive development tools, including the hybrid simulator, is conducted based on the explanations of fundamental relationships in the design and use of these tools. Available variants are identified to analyze the state of the art. The criteria for this comparison are based on detailed requirements of their application as determined through expert surveys. A conceptual model is derived, and all aspects of the driving task are analyzed in three extensive validation studies.
The findings indicate that a combination of previously used development tools increases the physical validity of the hybrid simulator. The results of the first two validation studies indicate that use of the hybrid simulator results in increased driver behavior validity of primary driving tasks in comparison to other interactive development tools and in relation to driving tests conducted in a real vehicle in dynamic scenarios. However, the findings of the third validation study reveal that the current state of the hybrid simulator cannot accurately simulate driver behavior in interactions with vehicle functions (secondary and tertiary driving tasks). Based on these findings, potential areas for further development and recommendations for such development are derived
Optimierung der Tragfähigkeit von Zahnwellenverbindungen
In diesem Open-Access-Buch wird gezeigt, dass die Tragfähigkeit evolventisch basierter Zahnwellenverbindungen auf geradezu revolutionäre Art und Weise gesteigert werden kann, wenn für ihre Realisierung nicht das System zur Bezugsprofilgenerierung der [DIN 5480], sondern das in dieser Dissertation neu entwickelte, hoch innovative System zur Profilgenerierung zugrunde gelegt wird. Mit ihm werden, wie mit umfangreichsten Studien belegt wird, die Gestaltfestigkeitsgrenzen nicht nur verschoben, sondern völlig neu definiert. Des Weiteren werden Näherungsgleichungen zur Beschreibung der für das Kriterium der Gestaltfestigkeit optimalen Geometrien sowie für ihre zur nennspannungsbasierten Auslegung erforderlichen Grundgrößen entwickelt. Diese vereinfachen die optimale Ausführung evolventisch basierter Zahnwellenverbindungen außerordentlich. Darüber hinaus wird widerlegt, dass alternative Profilformen, die in der Regel erhebliche wirtschaftliche Nachteile haben, Tragfähigkeitsvorteile aufweisen. Mit dem neuen System zur Profilgenerierung ist nicht nur das volle Potenzial evolventisch basierter Zahnwellenverbindungen erschlossen, sondern zudem deren Anpassung an die an sie gestellten Anforderungen respektive Versagenskriterien möglich
Ein Beitrag zum Wissensmanagement in der Bahnsicherungstechnik
Angesichts der Brisanz des Themas Wissensmanagement für den Bereich der Bahnsicherungstechnik aufgrund der Gefahr des Wissensverlustes im Zuge des demografischen Wandels beschäftigt sich die vorliegende Dissertation mit der Konzeptionierung eines unterstützenden Systems dafür. Es werden strukturelle Mindestanforderungen als Erfolgsvoraussetzung hergeleitet und entsprechende Handlungsempfehlungen abgeleitet. Die Arbeit verdeutlicht den großen Stellenwert des Menschen, denn ohne ihn und dessen Akzeptanz des Systems sowie Motivation, sich zu beteiligen, wird es trotz aller technischer und organisatorischer Maßnahmen zum Verlust seiner bis dahin nicht erfassten, für andere verständlich aufbereiteten und teilbaren Erfahrungen kommen. Wie die Vorgehensweise bezüglich solch einer Wissensmobilisierung aussehen kann, zeigt diese Arbeit. Eine Strategie zur flächendeckenden Einführung von entsprechenden Wissensmanagementmaßnahmen mit Schwerpunkt des Einsatzes einer informationstechnisch unterstützten Plattform sowie der Ansatz einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung runden die Ausführungen ab
Entwicklung eines Patternkatalogs für Augmented Reality Interfaces in der Industrie
Für die Gestaltung eines User Interfaces für ein Augmented Reality-System im industriellen Kontext gibt es gegenwärtig keine Vorgaben oder Richtlinien. Dabei gelten in diesem Be-reich besondere Anforderungen für das Wahrnehmen und Erkennen von Inhalten, die durch die Rahmenbedingungen der industriellen Umgebung, die Mensch-Technik-Interaktion und die Arbeitsaufgabe gegeben sind. Die vorliegende Dissertation befasst sich mit dieser For-schungs-lücke. Auf Basis der Anforderungsanalyse wurde mit Hilfe des modifizierten Usability Engineering Lifecycle nach Mayhew ein Designkonzept entwickelt. Dieses konzentriert sich auf die Wahr-nehmung von Informationen in Augmented Reality-Systemen. Eine Evaluation mit ExpertIn-nen untersuchte die Sättigung von Grau- und Farbwerten, in Bezug auf die Wahrnehmung und Erkennbarkeit bei minimal und maximal zulässiger Leuchtdichte des industriellen Umfeldes. Als Ergebnis wurde deutlich, dass sich Grauwerte für dauerhafte Textdarstellungen eignen und Farben bei Hervorhebungen oder Grafiken von Vorteil sind. Ein weiteres Hauptaugen-merk der Dissertation befasste sich mit dem Layout und Interaktionsmöglichkeiten des User-Interfaces des Augmented Reality-Systems. Basisinteraktionen und de-facto Standards wur-den spezifisch bezüglich der generischen Aufgaben untersucht. Daraus entstand ein Prototyp, der in einer ausführlichen Untersuchung getestet wurde. Die vier generischen Aufgaben „Auswählen aus dem Hauptmenü“, „Navigieren in Dokumenten“ „Vertiefen von Objektin-formation“ und „Auswählen aus der Funktionsleiste“ wurden auf ihre Nützlichkeit und Nut-zerfreundlichkeit hin evaluiert. Es wurde deutlich, dass bei der Gestaltung der Layout-Elemente demDer NutzerIn die Möglichkeit gegeben werden sollte, die Darstellung nach eigenen Erfahrungen anzupassen und bestehende Lösungen zu übernehmen. Im Ergebnis entstand ein Patternkatalog mit elf Layout- und 18 Interaktionsvarianten. Dieser kann bei der Entwicklung eines industriellen Augmented Reality-Systems in Hinblick auf eine nutzerorientierte Darstellung des Interfaces unterstützend wirken.Currently, there are no guidelines or specifications for the design of a user interface for an augmented reality system in an industrial context. Special requirements such as the (DIN Norm) in fluency the perception and recognition of information in industrial environment. The conditions in turn impact the human-machine-interaction as well as the job assignment. The present dissertation explores on this research gap. Based on a Usability Engineering Lifecycle model according to Mayhew, a design concept was developed, which deals with perception in augmented reality systems. An evaluation with experts examines the saturation of gray and color values, in terms of perception and recog-nizability at minimum and maximum permissible luminance of the industrial environment. The results indicate that gray values are suitable for permanent text display and colors are more suitable for highlighting or graphics. Another focus of the dissertation concerns the concept of the user interface for the augmented reality system. Basic interactions and de-facto standards were examined for the generic tasks of the industrial context. This resulted in a prototype, which was tested in a detailed evaluation. The four generic tasks “select from the main menu”, “navigate in documents”, “deepen object information” and “select from the function bar” were evaluated for their usefulness and usability. As a result, it became clear that when designing the layout elements, the users must be given the opportunity to adapt the presentation according to their own experience and existing solutions should be adopted. The result of the dissertation is a pattern catalog with eleven layouts and eighteen interac-tion alternatives. These design solutions can support the development of user-oriented inter-faces for industrial augmented reality systems.Für die Gestaltung eines User-Interfaces für ein AR-System im industriellen Kontext gelten besondere Anforderungen für das Wahrnehmen und Erkennen von Inhalten, die durch die Rahmenbedingungen der industriellen Umgebung, die Mensch-Technik-Interaktion und die Arbeitsaufgabe gegeben sind. Die Dissertation befasst sich näher mit der Gestaltung des Interface. Eine Studie konzentriert sich auf die Wahrnehmung von Informationen in AR-Systemen. Eine Evaluation mit ExpertInnen untersuchte die Sättigung von Grau- und Farbwerten in Bezug auf die Wahrnehmung und Erkennbarkeit bei minimal und maximal zulässiger Leuchtdichte des industriellen Umfeldes. Ein weiteres Hauptaugenmerk der Dissertation befasste sich mit dem Layout und Interaktionsmöglichkeiten des User-Interfaces des AR-Systems. Basisinteraktionen und de facto Standards wurden bezüglich der generischen Aufgaben untersucht. Daraus entstand ein Prototyp, der in einer ausführlichen nutzerorientierten Untersuchung getestet wurde. Im Ergebnis entstand ein Patternkatalog, der bei der Entwicklung eines industriellen AR-Systems in Hinblick auf eine nutzerorientierte Darstellung des Interfaces unterstützend kann
Multimodales kollaboratives Zeichensystem für blinde Benutzer
Bilder und grafische Darstellungen gehören heutzutage zu den gängigen Kommunikationsmitteln und Möglichkeiten des Informationsaustauschs sowie der Wissensvermittlung. Das bildliche Medium kann allerdings, wenn es rein visuell präsentiert wird, ganze Nutzergruppen ausschließen. Blinde Menschen benötigen beispielsweise Alternativtexte oder taktile Darstellungen, um Zugang zu grafischen Informationen erhalten zu können. Diese müssen jedoch an die speziellen Bedürfnisse von blinden und hochgradig sehbehinderten Menschen angepasst sein. Eine Übertragung von visuellen Grafiken in eine taktile Darstellung erfolgt meist durch sehende Grafikautoren und -autorinnen, die teilweise nur wenig Erfahrung auf dem Gebiet der taktilen Grafiktranskription haben. Die alleinige Anwendung von Kriterienkatalogen und Richtlinien über die Umsetzung guter taktiler Grafiken scheint dabei nicht ausreichend zu sein, um qualitativ hochwertige und gut verständliche grafisch-taktile Materialien bereitzustellen. Die direkte Einbeziehung einer sehbehinderten Person in den Transkriptionsprozess soll diese Problematik angehen, um Verständnis- und Qualitätsproblemen vorzubeugen.
Großflächige dynamisch taktile Displays können einen nicht-visuellen Zugang zu Grafiken ermöglichen. Es lassen sich so auch dynamische Veränderungen an Grafiken vermitteln. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein kollaborativer Zeichenarbeitsplatz für taktile Grafiken entwickelt, welcher es unter Einsatz eines taktilen Flächendisplays und auditiver Ausgaben ermöglicht, eine blinde Person aktiv als Lektorin bzw. Lektor in den Entstehungsprozess einer Grafik einzubinden. Eine durchgeführte Evaluation zeigt, dass insbesondere unerfahrene sehende Personen von den Erfahrungen sehbehinderter Menschen im Umgang mit taktilen Medien profitieren können. Im Gegenzug lassen sich mit dem kollaborativen Arbeitsplatz ebenso unerfahrene sehbehinderte Personen im Umgang mit taktilen Darstellungen schulen.
Neben Möglichkeiten zum Betrachten und kollaborativen Bearbeiten werden durch den zugänglichen Zeichenarbeitsplatz auch vier verschiedene Modalitäten zur Erzeugung von Formen angeboten: Formenpaletten als Text-Menüs, Gesteneingaben, Freihandzeichnen mittels drahtlosem Digitalisierungsstift und das kamerabasierte Scannen von Objektkonturen. In einer Evaluation konnte gezeigt werden, dass es mit diesen Methoden auch unerfahrenen blinden Menschen möglich ist, selbständig Zeichnungen in guter Qualität zu erstellen. Dabei präferieren sie jedoch robuste und verlässliche Eingabemethoden, wie Text-Menüs, gegenüber Modalitäten, die ein gewisses Maß an Können und Übung voraussetzen oder einen zusätzlichen technisch aufwendigen Aufbau benötigen.Pictures and graphical data are common communication media for conveying information and know\-ledge. However, these media might exclude large user groups, for instance visually impaired people, if they are offered in visual form only. Textual descriptions as well as tactile graphics may offer access to graphical information but have to be adapted to the special needs of visually impaired and blind readers. The translation from visual into tactile graphics is usually implemented by sighted graphic authors, some of whom have little experience in creating proper tactile graphics. Applying only recommendations and best practices for preparing tactile graphics does not seem sufficient to provide intelligible, high-quality tactile materials. Including a visually impaired person in the process of creating a tactile graphic should prevent such quality and intelligibility issues.
Large dynamic tactile displays offer non-visual access to graphics; even dynamic changes can be conveyed. As part of this thesis, a collaborative drawing workstation was developed. This workstation utilizes a tactile display as well as auditory output to actively involve a blind person as a lector in the drawing process. The evaluation demonstrates that inexperienced sighted graphic authors, in particular, can be\-ne\-fit from the knowledge of a blind person who is accustomed to handling tactile media. Furthermore, inexperienced visually impaired people may be trained in reading tactile graphics with the help of the collaborative drawing workstation.
In addition to exploring and manipulating existing graphics, the accessible drawing workstation offers four different modalities to create tactile shapes: text-based shape-palette-menus, gestural drawing, freehand drawings using a wireless stylus and scanning object silhouettes by a ToF-camera. The evaluation confirms that even untrained blind users can create drawings in good quality by using the accessible drawing workstation. However, users seem to prefer robust, reliable modalities for drawing, such as text menus, over modalities which require a certain level of skill or additional technical effort
Ein Konzept für die nutzerbezogene Gestaltung von Assistenzsystemen und deren Nutzerschnittstellen
Die Entwicklung von Assistenzsystemen und ihren Nutzerschnittstellen kann nur durch einen systematischen Prozess erfolgreich gestaltet werden. Mit dem neuen Konzept NuGASt (nutzerbezogene Gestaltung von Assistenzsystemen und deren Nutzerschnittstellen) wird ein solcher Prozess vorgestellt. Er basiert auf einem angepassten Problemlösungszyklus nach VDI 2221 unter Nutzung von Wissen über die Systembestandteile eines Mensch-Maschine-Systems. Kennzeichen des neuen Konzepts ist eine frühzeitige Nutzereinbindung in den Entwurfsprozess. Das entscheidende Kriterium für den Erfolg einer Entwicklung ist die beim späteren Nutzer durch hohe Gebrauchstauglichkeit erreichbare Akzeptanz. Es wird die schrittweise Herleitung des Konzepts beschrieben sowie die Überprüfung der Funktions- und Passfähigkeit des Konzepts auf die zu Beginn gestellten Ziele. Neben dem Entwurf dieses Konzepts werden auch Anwendungsfälle gezeigt, in denen NuGASt erfolgreich zum Einsatz gebracht wurde.This thesis demonstrates the feasibility of a successful development of assistance systems and its user interfaces with a newly development concept called NuGASt. This concept is detailed within this work. The motivation to develop this new concept was given by search and evaluation of existing design solutions of special user interfaces during a research project.
To be able of classifying and ranging the investigated objects of assistance systems into other systems or to demarcate it from those, some preliminary definitions and determinations have to be made. Also, a definition of assistance systems themselves was searched and found.
It is described how the concept was derived by analyses from other development models and concepts of software and usability engineering. The concept was created using the problem-solving approach known from mechanical engineering and mechatronics (in VDI 2221). In difference to analyzed models and concepts the base of NuGASt is to integrate the users into the developing process just from the start of the activities. Besides this all the stages of development are based on the knowledge about the future users, their abilities and properties to use such interfaces and assistance systems. The pattern of the new concept is also leaned on problem solving approach, but it links this approach with elements of other development models. Furthermore, it will be added by flexibly applicable feedback loops and user participations.
As a criterion to evaluate the later development results the usability and manageability was chosen, because it is best representing the aim of the new concept which is strictly pointed to the later users of products developed.
Step-by-step is shown the conceptual design and the test and evaluation of operational capability of this new concept relating to the aims and requirements from the beginning (usefulness for development of assistance systems and user interfaces). This is documented by examples from research projects. These results and also evaluations with potential users show that it is possible to find sustainable solutions in projects to develop assistance systems and their user interfaces by the use of new concept NuGASt. And they also promise, that these solutions will be accepted by the later users.In dieser Arbeit wird gezeigt, dass die Entwicklung von Assistenzsystemen und ihren Schnittstellen bei Nutzung eines neuen Konzeptes (nutzerbezogene Gestaltung von Assistenzsystemen und deren Nutzerschnittstellen NuGASt), erfolgreich durchgeführt werden kann. Die Motivation zur Entwicklung des neuen Konzepts ergab sich aus der Identifikation von Problemen bei der Untersuchung und Beurteilung vorhandener Gestaltungslösungen für eine Nutzerschnittstelle (Fernbedienungen).
Um eine Einordnung des Untersuchungsgegenstands „Assistenzsystem“ machen zu können, werden einleitend verschiedene notwendige Begriffsbestimmungen und Definitionen vorgenommen sowie eine für diese Arbeit nutzbare Definition von Assistenzsystemen vorgeschlagen.
Es wird beschrieben, wie dieses Konzept aus der Analyse vorhandener Entwicklungsmodelle verschiedener Bereiche wie Softwareentwicklung und Usability Engineering abgeleitet und mittels des bekannten Problemlösungsansatzes (s. VDI 2221) entworfen wurde. Im Unterschied zu den untersuchten anderen Konzepten und Modellen ist das Kennzeichen von NuGASt eine frühzeitige Nutzereinbindung bereits vom Start einer Entwicklung an. Außerdem basieren alle Entwicklungsschritte auf Kenntnissen über die späteren Nutzer, ihren Eigenschaften und Befähigungen hinsichtlich der Nutzung des zu entwickelnden Systems. Das Konzept ist strukturell ebenfalls an den Problemlösungsansatz angelehnt, verbindet diesen aber mit Elementen anderer Entwicklungsmodelle und wird ergänzt durch flexibel einsetzbare Rückkopplungen und Nutzerbeteiligungen.
Als Kriterium zur Bewertung des späteren Entwicklungsergebnisses wurde die Gebrauchstauglichkeit gewählt (s. DIN ISO EN 9241:11), da sie die mit dem Konzept gewünschte Ausrichtung auf den späteren Nutzer eines Produkts repräsentiert.
Es wird die schrittweise Herleitung des Konzepts beschrieben sowie die Überprüfung der Funktions- und Passfähigkeit des Konzepts auf die zu Beginn gestellten Ziele (Entwicklung von Assistenzsystemen und Schnittstellen), was an ausgewählten Beispielen aus Forschungsprojekten belegt wird. Die Ergebnisse der gezeigten Projekte und Evaluationen mit potentiellen Nutzern zeigen, dass durch den Einsatz von NuGASt in Projekten zur Entwicklung von Assistenzsystemen tragfähige Lösungen gefunden werden können, die auch durch die späteren Nutzer akzeptiert werden
Concepts for the application of versioned object models in the building industry
Bauwerke sind in der Regel Unikate, für die meist eine komplette und aufwändige Neuplanung durchzuführen ist. Der Umfang und die Verschiedenartigkeit der einzelnen Planungsaufgaben bedingen ein paralleles Arbeiten der beteiligten Fachplaner. Darüber hinaus ist die Bauplanung ein kreativer und iterativer Prozess, der durch häufige Änderungen des Planungsmaterials und Abstimmungen zwischen den Fachplanern gekennzeichnet ist. Mithilfe von speziellen Fachanwendungen erstellen die Planungsbeteiligten verschiedene Datenmodelle, zwischen denen fachliche Abhängigkeiten bestehen. Ziel der Arbeit ist es, die Konsistenz der einzelnen Fachmodelle eines Bauwerks sicherzustellen, indem Abhängigkeiten auf Basis von Objektversionen definiert werden. Voraussetzung dafür ist, dass die Fachanwendungen nach dem etablierten Paradigma der objektorientierten Programmierung entwickelt wurden. Das sequentielle und parallele Arbeiten mehrerer Fachplaner wird auf Basis eines optimistischen Zugriffsmodells unterstützt, das ohne Schreibsperren auskommt. Weiterhin wird die Historie des Planungsmaterials gespeichert und die Definition von rechtsverbindlichen Freigabeständen ermöglicht. Als Vorbild für die Systemarchitektur diente das Softwarekonfigurationsmanagement, dessen Versionierungsansatz meist auf einem Client-Server-Modell beruht. Die formale Beschreibung des verwendeten Ansatzes wird über die Mengenlehre und Relationenalgebra vorgenommen, so dass er allgemeingültig und technologieunabhängig ist. Auf Grundlage dieses Ansatzes werden Konzepte für den Einsatz versionierter Objektmodelle im Bauwesen erarbeitet und mit einer Pilotimplementierung basierend auf einer Open-Source-Ingenieurplattform an einem praxisnahen Szenario verifiziert. Beim Entwurf der Konzepte wird besonderer Wert auf die Handhabbarkeit der Umsetzung gelegt. Das betrifft im Besonderen die hierarchische Strukturierung des Projektmaterials, die ergonomische Gestaltung der Benutzerschnittstellen und der Erzielung von geringen Anwortzeiten. Diese Aspekte sind eine wichtige Voraussetzung für die Effizienz und Akzeptanz von Software im praktischen Einsatz. Bestehende Fachanwendungen können durch geringen Entwicklungsaufwand einfach in die verteilte Umgebung integriert werden, ohne sie von Grund auf programmieren zu müssen.Structures are normally unique which often require a new, complete and complex design. The extensiveness and diverseness of the several planning tasks cause a parallel work of the involved planners. Furthermore, the building planning is a creative and iterative process that is characterised by frequent changes of the planning material and coordinations between the professional designers. The planners create different data models with dependencies between each other. The aim of this thesis is to ensure the consistency of the particular expert models by defining dependencies on the basis of object versions. A prerequisite is the development of all specialised applications with the established object-oriented programming paradigm. The sequential and parallel work of many planners is supported by an optimistic access model that does not require write locks. The history of the planning material will be stored additionally and the definition of release states is provided. The software configuration management served as a model for the system architecture whose versioning approach often relies on the client-server concept. The formal description of the used approach is done by the usage of the set theory and relational algebra to ensure its generality and independency from technologies. On the basis of this approach concepts for the application of versioned object models in civil engineering are formulated and verified at a practical scenario with a pilot implementation based on an open source engineering platform. A great importance was attached on the usability of the implementation. This affects especially the structuring of the project material, the ergonomic design of the user interface as well as the achievement of short response times. These aspects are a precondition for the efficiency and acceptance of the software by the practical users. Existing expert applications can be easily integrated in the distributed environment without programming them from scratch
Concepts for the application of versioned object models in the building industry
Bauwerke sind in der Regel Unikate, für die meist eine komplette und aufwändige Neuplanung durchzuführen ist. Der Umfang und die Verschiedenartigkeit der einzelnen Planungsaufgaben bedingen ein paralleles Arbeiten der beteiligten Fachplaner. Darüber hinaus ist die Bauplanung ein kreativer und iterativer Prozess, der durch häufige Änderungen des Planungsmaterials und Abstimmungen zwischen den Fachplanern gekennzeichnet ist. Mithilfe von speziellen Fachanwendungen erstellen die Planungsbeteiligten verschiedene Datenmodelle, zwischen denen fachliche Abhängigkeiten bestehen. Ziel der Arbeit ist es, die Konsistenz der einzelnen Fachmodelle eines Bauwerks sicherzustellen, indem Abhängigkeiten auf Basis von Objektversionen definiert werden. Voraussetzung dafür ist, dass die Fachanwendungen nach dem etablierten Paradigma der objektorientierten Programmierung entwickelt wurden. Das sequentielle und parallele Arbeiten mehrerer Fachplaner wird auf Basis eines optimistischen Zugriffsmodells unterstützt, das ohne Schreibsperren auskommt. Weiterhin wird die Historie des Planungsmaterials gespeichert und die Definition von rechtsverbindlichen Freigabeständen ermöglicht. Als Vorbild für die Systemarchitektur diente das Softwarekonfigurationsmanagement, dessen Versionierungsansatz meist auf einem Client-Server-Modell beruht. Die formale Beschreibung des verwendeten Ansatzes wird über die Mengenlehre und Relationenalgebra vorgenommen, so dass er allgemeingültig und technologieunabhängig ist. Auf Grundlage dieses Ansatzes werden Konzepte für den Einsatz versionierter Objektmodelle im Bauwesen erarbeitet und mit einer Pilotimplementierung basierend auf einer Open-Source-Ingenieurplattform an einem praxisnahen Szenario verifiziert. Beim Entwurf der Konzepte wird besonderer Wert auf die Handhabbarkeit der Umsetzung gelegt. Das betrifft im Besonderen die hierarchische Strukturierung des Projektmaterials, die ergonomische Gestaltung der Benutzerschnittstellen und der Erzielung von geringen Anwortzeiten. Diese Aspekte sind eine wichtige Voraussetzung für die Effizienz und Akzeptanz von Software im praktischen Einsatz. Bestehende Fachanwendungen können durch geringen Entwicklungsaufwand einfach in die verteilte Umgebung integriert werden, ohne sie von Grund auf programmieren zu müssen.Structures are normally unique which often require a new, complete and complex design. The extensiveness and diverseness of the several planning tasks cause a parallel work of the involved planners. Furthermore, the building planning is a creative and iterative process that is characterised by frequent changes of the planning material and coordinations between the professional designers. The planners create different data models with dependencies between each other. The aim of this thesis is to ensure the consistency of the particular expert models by defining dependencies on the basis of object versions. A prerequisite is the development of all specialised applications with the established object-oriented programming paradigm. The sequential and parallel work of many planners is supported by an optimistic access model that does not require write locks. The history of the planning material will be stored additionally and the definition of release states is provided. The software configuration management served as a model for the system architecture whose versioning approach often relies on the client-server concept. The formal description of the used approach is done by the usage of the set theory and relational algebra to ensure its generality and independency from technologies. On the basis of this approach concepts for the application of versioned object models in civil engineering are formulated and verified at a practical scenario with a pilot implementation based on an open source engineering platform. A great importance was attached on the usability of the implementation. This affects especially the structuring of the project material, the ergonomic design of the user interface as well as the achievement of short response times. These aspects are a precondition for the efficiency and acceptance of the software by the practical users. Existing expert applications can be easily integrated in the distributed environment without programming them from scratch
Integrationsmanagement
Der vorliegende Arbeitsbericht soll dem Leser Einblicke in unterschiedliche Aspekte des Integrationsmanagements geben, mit dessen unterschiedlichen Facetten und Problemen sich Jörg Becker seit Beginn seiner wissenschaftlichen Laufbahn intensiv beschäftigt hat. Hierbei wird der Terminus Integration weit gefaßt, damit die unterschiedlichsten Integrationsaspekte die Breite der Forschungsinteressen von Jörg Becker adäquat wiedergeben