Untersuchungen zu nutzerbezogenen und technischen Aspekten beim Langzeiteinsatz mobiler Augmented Reality Systeme in industriellen Anwendungen

Magdeburg, Univ., Fak. für Informatik, Diss., 2009Johannes Tümle

Ein gebrauchstaugliches Augmented Reality-System für geometrische Analysen in der Produktentstehung

Augmented Reality beschreibt die Erweiterung der menschlichen Wahrnehmung der Realität durch virtuelle Zusatzinformationen. Die Technologie kann in der Produktentstehung für die gemeinsame geometrische Analyse physischer und virtueller Modelle eingesetzt werden. Sie verspricht damit großes Potenzial für eine engere Verzahnung physischer und virtueller Entwicklungsaktivitäten. Trotzdem werden Augmented Reality-Systeme heute kaum produktiv in der Produktentstehung eingesetzt. Eine genauere Betrachtung der bekannten Anwendungen bestätigt die Potenziale von Augmented Reality für geometrische Analysen in Bezug auf Qualität, Kosten und Zeit der Produktentstehung. Für die Durchführung von Augmented Reality-Analysen sind in der Literatur verschiedene Systemlösungen beschrieben, welche sich hauptsächlich durch die eingesetzten Komponenten zur Lagebestimmung unterscheiden. Die einzelnen Augmented Reality-Systemkomponenten scheinen für sich betrachtet zwar technisch weitestgehend ausgereift, die Systeme bieten allerdings selten einen für den Anwender durchgängigen Gesamtprozess. Die Bedienung ist in der Regel sehr komplex und erfordert viel spezifisches Fachwissen. Um Augmented Reality für geometrische Analysen in der Produktentstehung umfassend nutzbar zu machen, wird die Gebrauchstauglichkeit in den Mittelpunkt der folgenden Systementwicklung gestellt. Auf Basis einer ausführlichen Beschreibung des Nutzungskontextes werden die grundlegenden Anforderungen an ein gebrauchstaugliches Augmented Reality-System formuliert. Die möglichen Systemkomponenten werden bezüglich dieser Anforderungen bewertet und ausgewählt, die zugehörigen Prozesse werden aus Benutzersicht ausgestaltet und im Sinne einer möglichst hohen Gebrauchstauglichkeit strukturiert. Mit diesem Wissen wird eine Benutzerführung entwickelt, welche den Anwender durch den gesamten Untersuchungsprozess führt. Die Gebrauchstauglichkeit des so entwickelten Augmented Reality-Systems wird schließlich im Rahmen einer Probandenstudie evaluiert

Robotereinsatz in der werkstattorientierten Fertigung

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Developing georeferencing augmented reality systems on mobile devices with microsensors

Die Motivation der Arbeit besteht darin, einen Beitrag zu leisten, um die Augmented Reality (AR) tiefer in den (Arbeits-)Alltag zu integrieren und leichter für (Fach-)Anwendungen zugänglich zu machen sowie konzeptuelle Vorlagen zur Entwicklung zukünftiger AR-Systeme im Bereich der graphischen Geodatenverarbeitung bereitzustellen. Die Dissertation setzt sich mit einer konkreten Art von AR-Systemen intensiv auseinander. Es handelt sich dabei um Systeme mit einem Anwendungsbereich außerhalb von Gebäuden (Außenbereich) sowie mit einem absoluten Raumbezug von AR-System und Geodaten auf der Erdoberfläche. Derartige Systeme werden hierbei als Georeferenzierende Augmented Reality System(e) für Geodaten (GeoARS) bezeichnet und weiterführend in mobil-pedestrische und stationäre Systeme unterteilt. Dem low cost Ansatz folgend integrieren GeoARS verschiedene Mikrosensoren, sind mit plattformunabhängiger handelsüblicher Massenmarkt-Hardware (Smartphone, Tablet, Einzelkomponenten) verwendbar und unabhängig von Betriebssystem und Programmiersprache. Die Komponenten von GeoARS werden hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit sowie ihrem Nutzen und Anwendungsfeld im AR-System eingehend untersucht. Die Ergebnisse der Arbeit umfassen die erarbeiteten Grundlagen – Modelle, Konzepte, Verfahren, Algorithmen sowie Beispiele – und können als „Werkzeugkasten“ zur Entwicklung zukünftiger GeoARS-Spezialisierungen verstanden werden. Die Überprüfung der entwickelten Lösungen erfolgte stets anhand zweier Referenzbeispiele – „GeoARS-Landentwicklung“ und „GeoARS-Unfallaufnahme“ – in Form mehrerer Prototypen, auf verschiedenen Plattformen, verschiedenen Betriebssystemen und unterschiedlichen Programmiersprachen, womit die Übertragbarkeit der Ergebnisse gezeigt wird.This study aims to make a contribution to integrating augmented reality (AR) more deeply in daily (work) life, to make accessing it easier for (technical) applications, and to provide conceptual models for developing future AR graphic geodata processing systems. The dissertation focuses intensely on a specific of AR systems type. These are systems that find application outside buildings (outdoor) and that also provide an absolute spatial reference between AR system and geodata on the earths surface. These systems are herein denoted as georeferencing augmented reality system(s) for geodata (GeoARS) and further subdivided into mobile pedestrian and stationary systems. Taking the low cost approach, GeoARS integrate various microsensors, can be used with platform-independent, off-the-shelf mass market hardware (smartphones, tablets, standalone components) and independent of operating systems and programming languages. The GeoARS components are extensively examined with respect to their capabilities, utility, and application in AR systems. The dissertations results comprise the fundamentals worked out in the study models, concepts, processes, algorithms and examples and can be regarded as a toolkit for developing future GeoARS specializations. The solutions developed are tested in each case by reference to two examples GeoARS Land Development and GeoARS Accident Photo in several prototypes on diverse platforms, various operating systems, and different programming languages, all designed to demonstrate the applicability of the results

Das Vehicle in the Loop : Ein Werkzeug für die Entwicklung und Evaluation von sicherheitskritischen Fahrerassistenzsystemen

Das „Vehicle in the Loop (VIL)“ ist eine Test- und Simulationsumgebung für Fahrerassistenzsysteme, welche die Vorzüge eines realen Versuchsfahrzeugs mit der Sicherheit und Reproduzierbarkeit von Fahrsimulatoren kombiniert. Als Werkzeug für Entwickler ausgelegt, wurde das VIL weiterentwickelt, um auch als Evaluationswerkzeug für sicherheitskritische Fahrerassistenzsysteme eingesetzt werden zu können. Hierfür wurde das VIL mit neuen Komponenten aufgebaut und auf eine vollständig virtuelle Visualisierung umgestellt. Mit Hilfe einer Validierungsstudie wurde geprüft, ob das VIL reales Fahrerverhalten abbildet. Hierbei konnte relative Validität bezüglich Reaktionszeit und aufgebrachtem Bremsdruck nachgewiesen werden. Gleichzeitig diente die Studie dazu, während des Aufbaus identifizierte Schwachstellen zu bestätigen und weitere Ansätze für die Verbesserung des VIL zu finden. Hierbei wurden drei Ansätze für eine Verbesserung des VIL aufgedeckt, welche näher betrachtet wurden. Bei der Auswahl des Head Mounted Displays (HMD) wurde beim Aufbau darauf geachtet, dass das darstellbare Blickfeld möglichst dem des Menschen entspricht. Jedoch war das ausgewählte HMD schwer und unhandlich, so dass dieses in einer zweiten Studie mit einem kleineren, leichteren HMD aber kleinerem Blickfeld verglichen wurde. Hierbei konnte gezeigt werden, dass das kleinere Blickfeld keinen signifikanten Einfluss auf das Fahrerverhalten hat. Zudem wurde das kleinere und leichtere HMD auch von den Probanden klar bevorzugt, so dass sich dieses als sinnvoll für die Verwendung im VIL durchsetzte. Der verwendete optische Tracker zur Verfolgung der Kopfausrichtung des Fahrers stellte im ersten VIL Aufbau die Fahrerbewegung nur stark verzögert dar. Deswegen wurde ein Headtracking-Verfahren entwickelt, welches die aktuelle Ausrichtung des Fahrerkopfs mit Hilfe von einem optischen Tracker und zwei Drehratensensoren berechnet und die Bewegung zusätzlich prädiziert, so dass die Latenz bei der Darstellung von Fahrerbewegungen signifikant verringert wurde. Durch den Einsatz einer VR-Visualisierung verliert der Fahrer die gewohnte Sicht auf den Innenraum des Fahrzeugs. Hierdurch geht die Möglichkeit der Interaktion mit dem Fahrzeug verloren und der Fahrer hat das Gefühl über die Straße zu fliegen. Um dem entgegen zu wirken, wurde ein Augemented Reality Konzept auf Basis von video-see-through erarbeitet, welches es ermöglicht, dem Fahrer sowohl den Fahrzeuginnenraum, wie auch die virtuelle Welt, in welcher er sich bewegt, darzustellen. Es konnte gezeigt werden, dass das Konzept viel Potential für eine bessere Darstellung im VIL bietet, dieses aber noch Verbesserungen bedarf bevor es im VIL für Probandenstudien eingesetzt werden kann. Durch die Weiterentwicklung des VIL hat dieses mittlerweile einen Reifegrad erreicht, welches erlaubt das VIL als kostengünstiges Werkzeug für die Entwicklung und Evaluation von sicherheitskritischen Fahrerassistenzsystemen einzusetzen.The Vehicle in the Loop (VIL) is a test and simulation tool to develop and evaluate driving assistant systems. Its greatest advantage is that the VIL combines the real driving experience with the safety and replicability of a driving simulator. Initially designed as a developer tool, the VIL was further developed to extend its field of operation to the evaluation of safety systems in the automotive context. For this purpose, the original VIL was reconstructed with the use of new hardware components and a virtual reality visualization. To proof that the VIL is capable of eliciting and promoting naturalistic driving behavior, an evaluation study was conducted in which driving scenarios were compared in reality and the VIL. In addition the evaluation study aimed at identifying further development needs. Initially a Head Mounted Display (HMD) with a field of view comparable to the natural field of view was chosen. However, it turned out that the weight and the lack of comfort of the device dominated the overall negative feedback given by participants. Thus, in an additional study, a smaller HMD was compared with the first HMD to identify the pivotal features that provide the best visual and wearing experience. Furthermore, the optical head tracker used for measuring the driver’s current head pose turned out to show a time lag which is perceived by the driver and thus affects the driving experience. Therefore, the head tracking hardware was supplemented with gyroscopes to additionally measure the drivers’ head turning rate. Based on the different sensor signals, a sensor fusion algorithm was implemented which reduces the lag. An additional reduction is achieved with a prediction of the head pose. In combination, these measures reduced the perceived lag in the head tracking significantly. Due to the virtual reality visualization, the driver has no visual feedback of the car interior. Furthermore, this visualization creates the feeling of flying over the street. To emphasize the impression of driving a car, a proof of concept for an augmented reality based on video-see-through was developed and evaluated. Hereby, the driver’s view is filmed by a camera which is mounted on the HMD. Before visualizing, the camera image is augmented with the virtual reality, which results in a view of the car’s interior and the virtual reality instead of the windshield’s view. It could be shown that the new concept of augmented reality based on video-see-through has a high potential to make driving in the VIL even more realistic. However, the concept requires further improvement before it can be used for the evaluation of driving assistant systems. Due to the reported advances in technological development, the VIL with virtual reality visualization has currently reached a level of technological readiness which enables the VIL to be used as a tool to develop and evaluate automotive safety assistance systems. Future developments show potential to promote naturalistic driving with the VIL even further

Gestaltungskonzept für Augmented Reality unterstütztes Training an manuellen Montagearbeitsplätzen

Forschungsvorhaben – Die Komplexitätssteigerung manueller Montageprozesse erfordert hochqualifizierte Arbeitskräfte, um die diffizilen Prozesse zu beherrschen. Um eine effektive und effiziente Ausbildung dieser Personen sicherzustellen, wird der Einsatz AR-basierter Trainingssysteme zunehmend relevant für die Industrie. Momentan mangelt es allerdings an wissenschaftlichen Untersuchungen im industriellen Nutzungskontext. Aufgrund dessen fehlen notwendige Erkenntnisse zur Gestaltung und Evaluation dieser Assistenzsysteme. Dem Ziel, diese Limitation zu schließen, widmet sich die vorliegende Dissertation. Forschungsrahmen – Das Vorgehen zur Erarbeitung der genannten Zielsetzung orientiert sich an der gestaltungsorientierten Forschung. Dieses Paradigma forciert die iterative Gestaltung von problemlösungsorientierten Artefakten mit Hilfe einer stringenten Anwendung wissenschaftlicher Methoden. Forschungsergebnisse – Durch Anwendung des zuvor erwähnten Forschungsparadigmas werden drei Artefakte gestaltet. Die Grundlage dafür liefern die Ergebnisse einer umfangreichen strukturierten Literaturrecherche und die Analyse domänenspezifischer Anforderungen. Basierend auf diesen wird zunächst ein menschzentriertes Vorgehensmodell zur Analyse, Gestaltung und Evaluation von AR-basierten Trainingssystemen im industriellen Nutzungskontext erarbeitet (Artefakt 1), welches seine reproduzierbare Verwendbarkeit durch ausgewählte Methoden und Empfehlungen in allen Ablaufphasen sicherstellt. Darauf aufbauend wird eine HMD-basierte Trainingssoftware instanziiert (Artefakt 2) und durch geeignete Evaluation systematisch zu einer gebrauchstauglichen Anwendung weiterentwickelt. Diese wird einem abschließenden Test unterzogen und im Vergleich zu zwei etablierten Trainingskonzepten empirisch erprobt. Die daraus resultierenden Ergebnisse verdeutlichen sowohl die Nützlichkeit des Vorgehensmodells als auch die Gebrauchstauglichkeit des innovativen Trainingssystems. Beruhend auf den zahlreichen Erfahrungen und Erkenntnissen dieser Dissertation, werden abschließende Empfehlungen (Artefakt 3) dargelegt, welche die erfolgreiche Durchführung ähnlicher wissenschaftlicher Arbeiten sicherstellen. Einschränkungen – Die umfangreichen multimodalen Funktionalitäten der Trainingssoftware wurden für eine konkrete prozedurale Montagetätigkeit entwickelt und am Beispiel eines industriellen Referenzarbeitsplatzes mit potentiellen Anwendern erprobt. Eine Anpassung der Software auf weitere Anwendungsfälle ist aufgrund des immensen Programmieraufwands sehr zeitaufwändig. Dadurch ist die Skalierbarkeit der Software stark limitiert. Angehende Forschungsprojekte sollten daher den Einsatz von Autorenwerkzeugen untersuchen, um eine effiziente Content-Erstellung zu gewährleisten. Darüber hinaus wurden keine Einflüsse der AR-Technologie auf das Langzeitgedächtnis erforscht. Diese Limitation eröffnet ein weiteres interessantes Forschungsfeld für zukünftige Untersuchungen. Implikationen – Diese Dissertation liefert sowohl wissenschaftliche als auch praxisbezogene Implikationen. Demnach schließen die Erkenntnisse zur Gestaltung und Evaluation AR-basierter Trainingssysteme bestehende Forschungslücken und gewährleisten eine reproduzierbare Instanziierung weiterer solcher Assistenzsysteme. Eine gebrauchstaugliche HMD-basierte Trainingssoftware bietet Industrieunternehmen mit manuellen Montageprozessen zudem Einsparungspotentiale durch eine vollkommen neuartige und hocheffektive Ausbildungsmöglichkeit.Purpose – The growing complexity of manual assembly processes require highly skilled workers to deal with such challenging tasks. Therefore, AR-based learning systems become more and more interesting for the industry promising to ensure effective and efficient learning processes. However, scientific research in the field of AR-based learning, especially in the industrial domain, is still very limited. For this reason, necessary knowledge for the design and evaluation of such assistive systems is lacking. This dissertation aims to close these limitations. Approach – The framework of the current scientific work is based on design science research (DSR). This research paradigm attempts to solve practical problems by developing purpose-oriented artifacts with rigorous scientific methods. Findings – Three artifacts are designed using the DSR technique. Hereof, the results of a comprehensive literature survey and an analysis of domain specific requirements provide the foundation. Based on this, a human-centered framework for analyzing, designing and evaluating AR-based learning systems in the industrial context is elaborated (artifact 1). Through well-chosen methods and recommendations in all three phases, a reproducible approach can be guaranteed. By applying this framework, a HMD-based learning software (artifact 2) is developed through several iterative evaluations with potential users using the example of a real internal combustion engine assembly task in order to ensure a high usability. Finally, the software is compared to two traditional approaches (paper-based and trainer-based learning). The results validate the utility of the framework as well as that of the innovative HMD-based learning approach. Based on numerous findings and empirical knowledge, several recommendations are derived to conclude this dissertation and facilitate forthcoming research. Limitations – The elaborate multimodal functionalities of the training software are developed and systematically improved using a concrete procedural internal combustion engine assembly task. This leads to a tremendous and time consuming programming effort as soon as individual software adjustments or assignments are requested by the industrial domain. Therefore, the software scalability is very limited. Due to the previously mentioned limitation, future research should concentrate its investigation into developing authoring tools which enable an efficient AR content creation. Furthermore, the impact of AR on the shortterm memory is only analyzed in this dissertation which opens up an additional interesting research area for future explorations. Implications – This current thesis provides scientific as well as practical oriented implications. The results regarding the design and evaluation of AR-based learning systems ensure a reproducible scientific procedure to instantiate these assistive systems further. In addition, initial insights regarding the use of these systems in the industrial domain are presented, therefore closing current research gaps. A HMD-based learning software offers the opportunity for companies with manual assembly tasks to conserve money due to a completely new and highly-effective training possibility

Augmented & Virtual Reality in der Produktentstehung : Grundlagen, Methoden und Werkzeuge; Interaktions- und Visualisierungstechniken, Virtual Prototyping intelligenter technischer Systeme mit AR/VR

12. Paderborner Workshop Augmented & Virtual Reality in der Produktentstehung, 23. und 24. April 2015 ; Heinz-Nixdorf-MuseumsForum, Paderborn; Jürgen Gausemeier, Michael Grafe, Friedhelm Meyer auf der Heide (Hrsg.

Foundations and applications of human-machine interaction

Zugleich gedruckt erschienen im Universitätsverlag der TU Berlin unter der ISBN 978-3-7983-2624-8.Der vorliegende Abstractband zur 10 Berliner Werkstatt MMS gibt einen Einblick in die aktuelle Forschung im Bereich der Mensch-Maschine-Interaktion. Einen besonderen Fokus stellt das Wechselspiel von Grundlagenforschung und anwendungsbezogener Forschung dar, was sich im breiten Themenspektrum widerspiegelt, welches von theoretischen und methodischen Betrachtungen bis hin zu anwendungsnahen Fragestellungen reicht. Dabei finden Inhalte aus allen Phasen des Forschungsprozesses Beachtung, sodass auch im Rahmen der 10. Berliner Werkstatt MMS wieder sowohl neue Untersuchungskonzepte als auch abschließende Befunde diskutiert werden. Zentrale Themengebiete sind u. a. Fahrer-Fahrzeug Interaktion, Assistenzsysteme, User Experience, Usability, Ubiquitous Computing, Mixed & Virtual Reality, Robotics & Automation, Wahrnehmungsspezifika sowie Psychophysiologie und Beanspruchung in der Mensch-Maschine-Interaktion.The abstracts of the 10th Berlin Workshop Human-Machine Systems provide an insight into the current research in the field of human-machine interaction. The main focus lies on the interplay between basic and applied research, which is reflected in the wide range of subjects: from theoretical and methodological issues to application oriented considerations. Again all stages of the research process are represented in the contributions of the 10th Berlin Workshop HMS. This means new research concepts as well as final results are subject of this volume. Central topics include driver-vehicle interaction, assistance systems, user experience, usability, ubiquitous computing, mixed and virtual reality, robotics & automation, perception specifics, as well as psychophysiology and workload in human-machine interaction

Entwerfen Entwickeln Erleben in Produktentwicklung und Design 2019 - 1

Die Konferenz Entwerfen Entwickeln Erleben hat bereits zum vierten Mal ein einzigartiges Konferenz- und Ausstellungsformat zum Austausch zwischen Wissenschaft und Praxis in Produktentwicklung und Design angeboten. Am 27. und 28. Juni 2019 ermöglichten die Professuren Konstruktionstechnik/CAD und Technisches Design der Technischen Universität Dresden in Kooperation mit weiteren Partnern den 200 Teilnehmenden die fachübergreifende Diskussion zu den Themen • Interdisziplinärer Entwurf adaptiver Produktsysteme, • Entwickeln vernetzter Anwendungen für Industrie 4.0, • Konstruktion mit hybriden Werkstoffen und für additive Fertigungsprozesse, • Entwicklungsunterstützung durch Produktdatenmanagement und VR/AR, • Design nutzerzentriertem Erleben komplexer Produkt-Service-Systeme.:Quo vadis Digitalisierung: Die digitale Engineering-Kette und Ihre nachhaltige Wirkung auf die Wertschöpfung Heinz Simon Keil 9 Augmented Reality in der Produktvalidierung: Potenziale und Grenzen in frühen Entwicklungsphasen Jonas Reinemann, Joshua Fahl, Tobias Hirschter und Albert Albers 33 Konzept zur Verbesserung des realitätsgetreuen, visuellen Erlebens in virtuellen Umgebungen durch Eye-Tracking Benjamin Gerschütz, Marius Fechter, Benjamin Schleich und Sandro Wartzack 51 Mixed Reality Assistenzsystem zur visuellen Qualitätsprüfung mit Hilfe digitaler Produktfertigungsinformationen Stefan Adwernat und Matthias Neges 67 Ein Beitrag zur Verwendung von Technologien der Virtuellen Realität für Design-Reviews Margitta Pries, Ute Wagner, Johann Habakuk Israel und Thomas Jung 75 Eingriff in die Privatsphäre der Endanwender durch Augmented Reality-Anwendungen Matthias Neges und Jan Luca Siewert 87 Virtual Prototyping als agile Feedback-Methode für frühe Produktentwicklungsphasen Manuel Dudczig 97 aHa – Der adaptive Handgriff der Zukunft Paula Laßmann, Jonathan Kießling, Stephan Mayer, Benedikt Janny und Thomas Maier 107 Design-Education: Die Siemens HMI-Design Masterclass Oliver Gerstheimer, Romy Kniewel, Sebastian Frei und Felix Kranert 125 Nutzungsaspekte von Head-Mounted-Displays in industriellen Umgebungen Maximilian Peter Dammann, Martin Gebert und Ralph Stelzer 141 Selbstlernende Assistenzsysteme für Maschinenbediener Andre Schult, Lukas Oehm, Sebastian Carsch, Markus Windisch und Jens-Peter Majschak 159 Untersuchung der Mensch-Maschine-Interaktion bei der Werkstückspannung beim Vertikal-Drehen Volker Wittstock, Patrick Puschmann, Adrian Albero Rojas, Matthias Putz und Heinrich Mödden 173 Entwicklungsassistenz zum Entwurf Innermaschineller Verfahren für Verarbeitungsmaschinen Paul Weber, Lukas Oehm, Sebastian Carsch, Andre Schult und Jens-Peter Majschak 185 Gestaltung nutzerzentrierter Assistenzen im Produktdatenmanagement Stephan Scheele und Frank Mantwill 201 Model-Based Engineering für die Automatisierung von Validierungsaktivitäten am Beispiel Fahrerassistenzsysteme Constantin Mandel, Sebastian Lutz, Olivia Rau, Matthias Behrendt und Albert Albers 221 Das Potenzial 3D-gedruckter Gradientenwerkstoffe für pharmazeutische Applikationen Tobias Flath, Alexandra Springwald, Michaela Schulz-Siegmund, Michael C. Hacker und Peter Schulze 239 Feature-Baukasten für FDM-Druckverfahren Franz Wieck, Tim Katzwinkel und Manuel Löwer 247 Gestalten mit hybriden Materialien – Additive Fertigung für neuartige, kundenindividuelle Stichschutzbekleidung Dustin Ahrendt, Sybille Krzywinski, Enric Justo i Massot und Jens Krzywinski 265 Individuelle Produktgestaltung mittels funktionsintegrierten AM-Knoten und Profilen am Beispiel eines Batteriekastens Richard Kordaß und Christian Arved Stürmer 281 Einführung in die Produktentwicklung im Rahmen eines Schülerlabors am Beispiel des PROJECT 10|2018 Nico Herzberg, Laura Marschner und Florian Schröder 299 Einflussfaktoren in der standortverteilten Produktgenerations-entwicklung – Eine literaturbasierte Momentaufnahme Katharina Duehr, David Kopp, Benjamin Walter, Markus Spadinger und Albert Albers 309 Szenarien verbinden Gerhard Glatzel und Mathias Wiehle 327 Iterationsarten und deren Auslöser in der Frühen Phase der PGE – Produktgenerationsentwicklung Miriam Wilmsen, Markus Spadinger, Albert Albers, Cong Minh Nguyen und Jonas Heimicke 339 Building Information Modeling (BIM) für Bahn-Bauwerke – von Datenakquisition bis Virtueller Realität Markus Färber, Thomas Preidel, Markus Schlauch, Bernhard Saske, Adrian Bernhardt, Michael Reeßing, Steffen Cersowsky und Ronny Krüger 355 Effiziente Produktion und Wartung durch die Industrie 4.0 – Anwendung Hashem Badra und Jivka Ovtcharova 371 Herausforderungen klassischer Maschinenelemente im nicht-elektrischen Explosionsschutz Sabrina Herbst, Thomas Guthmann und Frank Engelmann 383 Ein hybrider Ansatz für Festigkeitsnachweise von multiskaligen Strukturen Hans-Peter Prüfer 399 Interdisziplinäre Design Methodik Martin Eigner, Thomas Dickopf und Hristo Apostolov 41