Interuniversitäres Doktorandenseminar Wirtschaftsinformatik unter Beteiligung der Universitäten Freiberg, Halle, Leipzig, Jena, Dresden und Chemnitz an der TU Bergakademie Freiberg; Dezember 2010

Die internationale Beachtung der Forschungsergebnisse in der Wirtschaftsinformatik hat in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen. Dabei wird dem kritischen Diskurs ein wachsender Stellenwert eingeräumt. Hier gilt es, den wissenschaftlichen Nachwuchs in der Konzeption und Durchführung der eigenen Forschung und den anzuwendenden Forschungsmethoden eine Lern- und Diskussionsplattform zu bieten, um sich der wissenschaftlichen Aussprache zum jeweiligen Gestaltungs- und Erkenntnisziel zu stellen. Um den Dialog zwischen Wirtschaftsinformatikern unterschiedlicher Schwerpunkte zu fördern, veranstalten die mitteldeutschen Wirtschaftsinformatikprofessuren der Universitäten Chemnitz, Dresden, Freiberg, Halle, Jena und Leipzig semesterweise eine Doktorandenkolloquium, um die wissenschaftliche Arbeit der Doktoranden kritisch zu begleiten und sie so in ihrer Entwicklung zu unterstützen. Dabei lassen sich im Programm der Freiberger Veranstaltung im Dezember 2010 zentrale Themen erkennen. Zum einen finden sich Facetten über Anwendungspotenziale der Business Intelligence als auch zum anderen Beiträge zur Definition und Einsatz von Services in Unternehmen. Ergänzend wird dies um Potenziale in der Softwarevisualisierung als auch durch einen Beitrag zur Erfolgsmessung von IT-Systemen. Wir freuen uns, Ihnen mit diesem Freiberger Arbeitspapier die Beiträge zur Verfügung stellen zu können, die traditionell in einem intensiven Austausch auf der Veranstaltung diskutiert werden, um so auch weitere Forschungsarbeiten anzuregen. -- The international recognition of research results in the scientific field of business information systems has increased in the recent years. Therefore the critical discourse on research topics has a growing emphasis. It is important to offer young scientists a platform for discussion and learning in a scientific debate about the respective scientific objective in the design and implementation of their own research and applied research methods. To promote dialogue between business information systems researchers of different focal points, the Middle German business information systems chairs from the Universities of Chemnitz, Dresden, Freiberg, Halle, Jena, and Leipzig organize a doctoral colloquium each semester to accompany the scientific work of young researches in a critical way in order to assist them in their development. The agenda shows the main topics of the event at the University of Freiberg in December 2010. Aspects related to potential applications of Business Intelligence as well as other contributions about the definition and usage of services in companies. This is in addition to the potentials of software visualization in the same way as analyzing success factors of IT systems. We are pleased to provide you the Freiberger working paper including the contributions of the participants that are traditionally discussed in an intense exchange at the meeting in order to stimulate further research.Business Intelligence,Entscheidungsunterstützung,Informationssysteme,Erfolgsfaktoren bei Informationssystemen,Softwarevisualisierung,SOA,Services,Business Intelligence,Decision Support,Information System,IS Success Factors,Software Visualization,SOA

Virtuelle Welten als Basistechnologie für Kunst und Kultur? Eine Bestandsaufnahme

Welche Rolle spielen virtuelle Welten für Kunst und Kultur? Die Fortschritte der Forschung und der Technik haben in den letzten Jahren Virtual-Reality-Technologien allgemein verfügbar gemacht. Doch sind sie jetzt ausgereift? Und können virtuelle Welten, die darauf aufbauen und das Eintauchen in eine fremde Welt ermöglichen, selber als eine Art Basistechnologie angesehen werden? Diese Fragen werden in den Beiträgen des Bandes im Kontext von Anwendungen im Kunst- und Kulturbereich geklärt

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

Virtuelle Welten als Basistechnologie für Kunst und Kultur?

Welche Rolle spielen virtuelle Welten für Kunst und Kultur? Die Fortschritte der Forschung und der Technik haben in den letzten Jahren Virtual-Reality-Technologien allgemein verfügbar gemacht. Doch sind sie jetzt ausgereift? Und können virtuelle Welten, die darauf aufbauen und das Eintauchen in eine fremde Welt ermöglichen, selber als eine Art Basistechnologie angesehen werden? Diese Fragen werden in den Beiträgen des Bandes im Kontext von Anwendungen im Kunst- und Kulturbereich geklärt

Communities in new media. Inclusive digital: Forming community in an open way. Self-determined participation in the digital transformation. Proceedings of 26th conference GeNeMe

Die jährliche Konferenz GeNeMe „Gemeinschaften in Neuen Medien“ diskutiert insbesondere Online Communities aus integraler Sicht auf mehrere Fachdisziplinen wie Informatik, Medientechnologie, Wirtschaftswissenschaft, Bildungs- und Informationswissenschaft, sowie Sozial- und Kommunikationswissenschaft. Als Forum für einen transdisziplinären Dialog ermöglicht die GeNeMe den Erfahrungs- und Wissensaustausch zwischen Teilnehmenden verschiedenster Fachrichtungen, Organisationen und Institutionen mit dem Fokus sowohl auf Forschung als auch Praxis. Die GeNeMe 2023 öffnete sich insbesondere der Diskussion von Fragen rund um Inklusion und Teilhabe im Rahmen digitaler Formate und Innovationen. Dabei wurden unter anderem folgende Fragen reflektiert: Wie kann Inklusion durch Digitalisierung umgesetzt werden und welche Möglichkeiten zeichnen sich dafür ab? Wie kann Teilhabe an und durch Digitalisierung gelingen? Wie steht es um Architekturen und professionelle Skills im Kontext spezifischer Zielgruppen? (DIPF/Orig.

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

Softwarewerkzeuge für den phasen- und domänenübergreifenden Entwurf

Im heutigen Produktentwicklungsprozess wird eine Vielzahl von Methoden und Werkzeugen für Entwurf und Simulation eingesetzt. Die vorliegende Arbeit entwickelt ein Konzept zur Integration dieser isolierten Werkzeuge in ein System für die phasen- und domänenübergreifende Modellierung und Simulation technischer Systeme. Im ersten Schritt wird die Integration verschiedener Entwurfsphasen betrachtet und im Detail ausgearbeitet am Beispiel eines Entwurfswerkzeugs, das eine Software zum Entwurf von Bewegungssystemen auf der Prinzipebene mit einem parametrischen 3D-CAD-System verbindet. In einem zweiten Schritt wird der Integrationsgedanke auf den domänenübergreifenden Entwurf erweitert. Vorgestellt wird ein Entwurfswerkzeug für heterogene Systeme, das die gewohnte domänenspezifische Darstellung der Teilsysteme (Mechanik, Optik, Regelungstechnik) beibehält. Begleitet wird die Arbeit von einer softwaretechnischen Umsetzung, die die Leistungsfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit der Ansätze nachweist.This thesis proposes two major improvements of software tools for the early phases of product design. The first one concerns phase-spanning design of motion systems based on bi-directional interconnections of product features modelled on different levels of abstraction. In addition, this approach also led to a method for manipulating CAD models directly in VR environments. Addressing the second issue, the thesis develops a concept for a software tool that allows cross-domain modeling and simulation of heterogeneous systems. Designed as an extensible platform, it provides means of incorporating arbitrary domains and related simulation methods. In contrast to previously existing software tools for cross-domain modeling it allows the user to access the product model using domain-specific concepts and visual representations. Software implementations of both concepts as well as different application examples prove the feasibility and power of the approaches. In addition, the thesis shares a broad range of experiences in devising and implementing such software tools.Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zur Verbesserung der Softwareunterstützung in frühen Phasen der Produktentwicklung. Dazu wurden insbesondere zwei Problemfelder identifiziert und bearbeitet. Dabei handelt es sich zum einen um die Realisierung eines phasenübergreifenden Entwurfskonzepts für Bewegungssysteme auf der Basis einer bidirektionalen Verknüpfung von Produktmerkmalen in Modellen unterschiedlicher Abstraktionsniveaus. Ausgehend von dieser Lösung wurde außerdem ein Verfahren entwickelt, das die Manipulation von CAD-Modellen in VR-Umgebungen erlaubt. Zum anderen wurde ein Softwarewerkzeug konzipiert, das eine domänenübergreifende Modellierung und Simulation heterogener Systeme erlaubt. Als Plattform ist es dank der komponentenbasierten Softwarearchitektur um beliebige Domänen und zugehörige Berechnungsverfahren erweiterbar. Im Unterschied zu existierenden domänenübergreifenden Werkzeugen bietet es einen nutzerzentrierten Zugang zum Produktmodell, der domänenspezifische Darstellungen und Begriffe berücksichtigt. Die Entwicklung beider Konzepte ging mit einer softwaretechnischen Umsetzung einher, die deren Realisierbarkeit belegt und eine Demonstration ihrer Arbeitsweise anhand verschiedener Anwendungsbeispiele ermöglicht. Mit dieser Arbeit wird ein umfangreiches Spektrum an Erfahrungen bei der Konzeption und Implementierung solcher Softwarewerkzeuge präsentiert und weitergegeben

Spherical tangible user interfaces in mixed reality

The popularity of virtual reality (VR) and augmented reality (AR) has grown rapidly in recent years, both in academia and commercial applications. This is rooted in technological advances and affordable head-mounted displays (HMDs). Whether in games or professional applications, HMDs allow for immersive audio-visual experiences that transport users to compelling digital worlds or convincingly augment the real world. However, as true to life as these experiences have become in a visual and auditory sense, the question remains how we can model interaction with these virtual environments in an equally natural way. Solutions providing intuitive tangible interaction would bear the potential to fundamentally make the mixed reality (MR) spectrum more accessible, especially for novice users. Research on tangible user interfaces (TUIs) has pursued this goal by coupling virtual to real-world objects. Tangible interaction has been shown to provide significant advantages for numerous use cases. Spherical tangible user interfaces (STUIs) present a special case of these devices, mainly due to their ability to fully embody any spherical virtual content. In general, spherical devices increasingly transition from mere technology demonstrators to usable multi-modal interfaces. For this dissertation, we explore the application of STUIs in MR environments primarily by comparing them to state-of-the-art input techniques in four different contexts. Thus, investigating the questions of embodiment, overall user performance, and the ability of STUIs relying on their shape alone to support complex interaction techniques. First, we examine how spherical devices can embody immersive visualizations. In an initial study, we test the practicality of a tracked sphere embodying three kinds of visualizations. We examine simulated multi-touch interaction on a spherical surface and compare two different sphere sizes to VR controllers. Results confirmed our prototype's viability and indicate improved pattern recognition and advantages for the smaller sphere. Second, to further substantiate VR as a prototyping technology, we demonstrate how a large tangible spherical display can be simulated in VR. We show how VR can fundamentally extend the capabilities of real spherical displays by adding physical rotation to a simulated multi-touch surface. After a first study evaluating the general viability of simulating such a display in VR, our second study revealed the superiority of a rotating spherical display. Third, we present a concept for a spherical input device for tangible AR (TAR). We show how such a device can provide basic object manipulation capabilities utilizing two different modes and compare it to controller techniques with increasing hardware complexity. Our results show that our button-less sphere-based technique is only outperformed by a mode-less controller variant that uses physical buttons and a touchpad. Fourth, to study the intrinsic problem of VR locomotion, we explore two opposing approaches: a continuous and a discrete technique. For the first, we demonstrate a spherical locomotion device supporting two different locomotion paradigms that propel a user's first-person avatar accordingly. We found that a position control paradigm applied to a sphere performed mostly superior in comparison to button-supported controller interaction. For discrete locomotion, we evaluate the concept of a spherical world in miniature (SWIM) used for avatar teleportation in a large virtual environment. Results showed that users subjectively preferred the sphere-based technique over regular controllers and on average, achieved lower task times and higher accuracy. To conclude the thesis, we discuss our findings, insights, and subsequent contribution to our central research questions to derive recommendations for designing techniques based on spherical input devices and an outlook on the future development of spherical devices in the mixed reality spectrum.Die Popularität von Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR) hat in den letzten Jahren rasant zugenommen, sowohl im akademischen Bereich als auch bei kommerziellen Anwendungen. Dies ist in erster Linie auf technologische Fortschritte und erschwingliche Head-Mounted Displays (HMDs) zurückzuführen. Ob in Spielen oder professionellen Anwendungen, HMDs ermöglichen immersive audiovisuelle Erfahrungen, die uns in fesselnde digitale Welten versetzen oder die reale Welt überzeugend erweitern. Doch so lebensecht diese Erfahrungen in visueller und auditiver Hinsicht geworden sind, so bleibt doch die Frage, wie die Interaktion mit diesen virtuellen Umgebungen auf ebenso natürliche Weise gestaltet werden kann. Lösungen, die eine intuitive, greifbare Interaktion ermöglichen, hätten das Potenzial, das Spektrum der Mixed Reality (MR) fundamental zugänglicher zu machen, insbesondere für Unerfahrene. Die Forschung an Tangible User Interfaces (TUIs) hat dieses Ziel durch das Koppeln virtueller und realer Objekte verfolgt und so hat sich gezeigt, dass greifbare Interaktion für zahlreiche Anwendungsfälle signifikante Vorteile bietet. Spherical Tangible User Interfaces (STUIs) stellen einen Spezialfall von greifbaren Interfaces dar, insbesondere aufgrund ihrer Fähigkeit, beliebige sphärische virtuelle Inhalte vollständig verkörpern zu können. Generell entwickeln sich sphärische Geräte zunehmend von reinen Technologiedemonstratoren zu nutzbaren multimodalen Instrumenten, die auf eine breite Palette von Interaktionstechniken zurückgreifen können. Diese Dissertation untersucht primär die Anwendung von STUIs in MR-Umgebungen durch einen Vergleich mit State-of-the-Art-Eingabetechniken in vier verschiedenen Kontexten. Dies ermöglicht die Erforschung der Bedeutung der Verkörperung virtueller Objekte, der Benutzerleistung im Allgemeinen und der Fähigkeit von STUIs, die sich lediglich auf ihre Form verlassen, komplexe Interaktionstechniken zu unterstützen. Zunächst erforschen wir, wie sphärische Geräte immersive Visualisierungen verkörpern können. Eine erste Studie ergründet die Praxistauglichkeit einer einfach konstruierten, getrackten Kugel, die drei Arten von Visualisierungen verkörpert. Wir testen simulierte Multi-Touch-Interaktion auf einer sphärischen Oberfläche und vergleichen zwei Kugelgrößen mit VR-Controllern. Die Ergebnisse bestätigten die Praxistauglichkeit des Prototyps und deuten auf verbesserte Mustererkennung sowie Vorteile für die kleinere Kugel hin. Zweitens, um die Validität von VR als Prototyping-Technologie zu bekräftigen, demonstrieren wir, wie ein großes, anfassbares sphärisches Display in VR simuliert werden kann. Es zeigt sich, wie VR die Möglichkeiten realer sphärischer Displays substantiell erweitern kann, indem eine simulierte Multi-Touch-Oberfläche um die Fähigkeit der physischen Rotation ergänzt wird. Nach einer ersten Studie, die die generelle Machbarkeit der Simulation eines solchen Displays in VR evaluiert, zeigte eine zweite Studie die Überlegenheit des drehbaren sphärischen Displays. Drittens präsentiert diese Arbeit ein Konzept für ein sphärisches Eingabegerät für Tangible AR (TAR). Wir zeigen, wie ein solches Werkzeug grundlegende Fähigkeiten zur Objektmanipulation unter Verwendung von zwei verschiedenen Modi bereitstellen kann und vergleichen es mit Eingabetechniken deren Hardwarekomplexität zunehmend steigt. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die kugelbasierte Technik, die ohne Knöpfe auskommt, nur von einer Controller-Variante übertroffen wird, die physische Knöpfe und ein Touchpad verwendet und somit nicht auf unterschiedliche Modi angewiesen ist. Viertens, um das intrinsische Problem der Fortbewegung in VR zu erforschen, untersuchen wir zwei gegensätzliche Ansätze: eine kontinuierliche und eine diskrete Technik. Für die erste präsentieren wir ein sphärisches Eingabegerät zur Fortbewegung, das zwei verschiedene Paradigmen unterstützt, die einen First-Person-Avatar entsprechend bewegen. Es zeigte sich, dass das Paradigma der direkten Positionssteuerung, angewandt auf einen Kugel-Controller, im Vergleich zu regulärer Controller-Interaktion, die zusätzlich auf physische Knöpfe zurückgreifen kann, meist besser abschneidet. Im Bereich der diskreten Fortbewegung evaluieren wir das Konzept einer kugelförmingen Miniaturwelt (Spherical World in Miniature, SWIM), die für die Avatar-Teleportation in einer großen virtuellen Umgebung verwendet werden kann. Die Ergebnisse zeigten eine subjektive Bevorzugung der kugelbasierten Technik im Vergleich zu regulären Controllern und im Durchschnitt eine schnellere Lösung der Aufgaben sowie eine höhere Genauigkeit. Zum Abschluss der Arbeit diskutieren wir unsere Ergebnisse, Erkenntnisse und die daraus resultierenden Beiträge zu unseren zentralen Forschungsfragen, um daraus Empfehlungen für die Gestaltung von Techniken auf Basis kugelförmiger Eingabegeräte und einen Ausblick auf die mögliche zukünftige Entwicklung sphärischer Eingabegräte im Mixed-Reality-Bereich abzuleiten

Effizienz und Ergonomie von Multitouch-Interaktion : Studien und Prototypen zur Bewertung und Optimierung zentraler Interaktionstechniken

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Grundfragen der Effektivität, Effizienz und Zufriedenheit von Multitouch-Interaktionen. Mithilfe einer Multitouch-Steuerung für 3D-Animation konnte gezeigt werden, dass selbst unerfahrene Multitouch-Nutzer in der Lage sind, hoch komplexe Aufgaben koordiniert und effizient zu lösen. Ein neu entwickeltes Koordinationsmaß bestätigt, dass Nutzer den Vorteil eines Multitouch nutzen, indem sie koordiniert mehrere Finger gleichzeitig für 3D-Animationen in Echtzeit einsetzen. In drei weiteren Studien zu zentralen Multitouch-Interaktionstechniken konnte gezeigt werden, dass die Originalformulierung von Fitts’ Gesetz nicht ausreicht, um die Effizienz von Multitouch-Interaktionen adäquat zu bewerten und zu analysieren. Fitts’ Gesetz ist ein Modell zur Vorhersage und Analyse von Interaktionszeiten und beinhaltet ursprünglich nur die Distanz der Interaktionsbewegung und die Zielgröße. Diese Arbeit zeigt, dass Vorhersagen mit Fitts’ Gesetz bessere Ergebnisse liefern, wenn sie neben diesen beiden Faktoren auch Bewegungsrichtung, Startpunkt der Bewegung und Neigung des Multitouch-Display berücksichtigen. Die Ergebnisse dieser Arbeitliefern Anhaltspunkte, um effiziente und benutzerfreundliche Interaktionstechniken zu entwickeln. Zudem könnten sie eingesetzt werden, um Analysen von Intertaktionstechniken für Multitouch teilautomatisch durchzuführen.This thesis deals with fundamental questions of efficiency, effectiveness and satisfaction of multitouch interactions. Using a novel multitouch interface for 3D animation it could be shown that even inexperienced multitouch users are capable of solving highly complex tasks in a coordinated and efficient way. A newly developed measure for coordination confirms that users take advantage of multitouch by using several fingers simultaneously to create a 3D real-time animation. In three additional studies on central interaction techniques for multitouch it was shown that the original Fitts’ law is not sufficient to adequately describe and analyse the efficiency of multitouch interactions. Fitts’ law is a model for the prediction and analysis of interaction time which originally only takes into account the distance of interaction movements and the target size. This work shows that predictions based on Fitts’ law provide better results when, in addition to these two factors, the direction of the movement, the starting point and the tilt of the display are considered, as well. The present results provide approaches to developing efficient interaction techniques with high usability. Furthermore, they can be used to conduct a semi-automatic analysis of interaction techniques for multitouch