Abgeschlossene Arbeiten

Die vorliegende Arbeit untersucht den Zusammenhang zwischen den Persönlichkeitsmerkmalen Gewissenhaftigkeit und Offenheit für neue Erfahrungen mit der Performanz bei der Durchführung der (De-)Montage eines Winkelschleifers. Die Persönlichkeitsmerkmale wurden mittels des Big-Five-Inventory erhoben. Die Performanz wurde über die Bearbeitungszeit erfasst. In einer Pilotstudie mit 36 Versuchspersonen, von welchen ein Teil vorab ein Training zur Aufgabe absolvierte, zeigten sich keine signifikanten Zusammenhänge zwischen den Persönlichkeitsmerkmalen und der Performanz in einem stabilen Aufgabensetting. Bei der Bearbeitung einer unbekannten Variante des Winkelschleifers, als Maß für adaptive Performanz, zeigte sich lediglich bei der Montage ein signifikanter Zusammenhang zwischen höherer Gewissenhaftigkeit und längerer Bearbeitungszeit. Das Konfidenzintervall umfasste den Nullwert, weshalb der Befund vorsichtig zu interpretieren ist. Darüber hinaus wiesen untrainierte Personen signifikant steilere Lernkurven über mehrere Durchgänge hinweg auf. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung individueller Unterschiede in Persönlichkeit und Training für die Bearbeitung technischer Aufgaben und betonen die Relevanz der differenzierten Analyse verschiedener Prozessstrukturen.

Despite advancements in autonomous driving technology, challenges that necessitate human intervention remain. Teleoperation serves as a viable solution by allowing remote operators (ROs) to assist highly automated vehicles (HAVs) when they encounter difficulties. These difficulties can be roadworks, diversions or unreadable signs. A critical element in developing teleoperation systems is maintaining strong situation awareness (SA), especially during nighttime when the reliability of autonomous systems is reduced. This Master’s Thesis aims at exploring how time of day influences the SA of ROs. The research questions explore how lighting conditions during day and night teleoperation affect SA and confidence levels. A quantitative within-subject study (N = 32) was conducted in which the participants engaged with simulations designed to mirror situations likely to result in vehicle disengagements. Situation Awareness Global Assessment Technique (SAGAT), Situation Awareness Rating Technique (SART), and verbal elicitation methods were employed as assessment techniques. Statistical analyses revealed significant effects of time of day on Level 1 SA (V = 274.5, p < .05), Level 3 SA (t(31) = 2.15, p < .05), and operator confidence (V = 496, p < .01). These findings underscore the necessity of enhancing operator Human-Machine Interfaces (HMIs) to better support SA during nighttime teleoperation. Recommendations for HMI design are presented based on the analysis of both statistical results and audio recordings gathered during the experiment. This work addresses the current lack of research on teleoperation under nighttime lighting conditions.

Der Übergang zum bedingt automatisierten Fahren stellt neue Anforderungen an die Gestaltung effektiver Human-Machine Interfaces (HMIs). Um Sicherheit, Vertrauen und Technologieakzeptanz zu fördern, müssen HMIs Systemzustände und Übernahmeaufforderungen klar und inklusiv kommunizieren. Frühere Studien konnten zeigen, dass farbcodierte Ambientebeleuchtung das Situationsbewusstsein und die Nutzererfahrung verbessern kann. Da Ambientebeleuchtung jedoch herstellerabhängig stark variiert und aufwendig in der Implementierung ist, verfolgt diese Arbeit einen neuen Ansatz: die Übertragung der farbbasierten Kommunikation auf Bildschirmanzeigen, um so eine breitere Anwendbarkeit über verschiedene Fahrzeugplattformen hinweg zu ermöglichen.
In einem within-subject-Fahrsimulator-Experiment (N = 36) wurden drei multimodale HMI-Prototypen untersucht: eine konventionelle Basisvariante mit text- und symbolbasierten Hinweisen, eine bildschirmbasierte farbcodierte Variante sowie eine Ausführung mit farblichen Elementen im Bildschirm und in der Ambientebeleuchtung. Bewertet wurden die Prototypen unter variierenden kognitiven Anforderungen hinsichtlich Übernahmeleistung, subjektiver Beanspruchung, Vertrauen, Akzeptanz und User Experience. Die Ergebnisse zeigten keine signifikanten Unterschiede in der Übernahmeleistung zwischen den HMIs. Subjektiv wurde jedoch das ambientebeleuchtete HMI klar bevorzugt und in den Dimensionen Innovationswahrnehmung und hedonische Qualität am höchsten bewertet. Auch das bildschirmbasierte HMI erzielte signifikant höhere Präferenzwerte als die Basisvariante. Außerdem zeigte es verglichen dazu signifikant bessere Vertrauenswerte. Geschlechtsabhängige Unterschiede konnten nicht festgestellt werden; die geringe Anzahl an Teilnehmenden mit Farbsehschwäche ließ hierzu keine differenzierte Auswertung zu.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass farbcodierte visuelle Elemente in multimodalen HMIs die Übernahmeleistung nicht verbessern, jedoch das Vertrauen und die Nutzererfahrung signifikant steigern können. Insbesondere bildschirmbasierte HMIs bieten dabei eine technisch einfache und vielseitig einsetzbare Alternative zu aufwendigeren Ambientebeleuchtungslösungen im Kontext automatisierter Fahrzeugsysteme

Die Arbeit untersucht den Bereich der Mensch-KI Interaktion: Der Einfluss von kognitiven Unterstützungsstrategien bei erklärbarer KI (Explainable Artificial Intelligence, XAI). Ziel der Untersuchung war herauszufinden, inwiefern sich individuelle Unterschiede in der Fehlerrate sowie der Bearbeitungszeit, insbesondere das Need for Cognition (NfC), auf XAI auswirken.
Teilnehmende mussten in einer Studie Aufgaben mit keiner KI-Unterstützung und mit verschiedenen KI-Unterstützungen bearbeiten. Die Teilnehmenden mussten die Aufgaben unter drei verschiedene Bedingungen bearbeiten. Die Daten wurden mittels Eingaben über einer Python-Programmierung sowie Selbsteinschätzung der Teilnehmenden erfasst. Die Datenanalyse wurde mit SPSS durchgeführt und umfasst die Kennwerte und Zusammenhänge.
Die Ergebnisse zeigten keinen signifikanten Zusammenhang zwischen NfC und der Fehlerrate. Zwar deuten die Daten darauf hin, jedoch waren die Daten nicht robust, um die Hypothese klar zu bestätigten.
Die Ergebnisse verdeutlichen die Bedeutung von kognitiven Unterstützungsstrategien in XAI-Systemen. In Zukunft sollte für die Teilnehmenden flexible Erklärungen und differenzierte Gestaltung ermöglicht werden.

Ein wichtiger Faktor, der dazu beiträgt, dass ausgediente Produkte wieder nutzbar gemacht werden, ist die Wiederaufbereitung. Indem veraltete Produkte einer Reihe von Prozessschritten unterzogen werden, können sie wieder in den Nutzungskreislauf zurückgeführt werden. Dieser zirkuläre Ansatz ersetzt das bisherige lineare System der Materialhandhabung. Dieses Konzept kommt sowohl Unternehmen als auch Verbrauchern zugute, da diese Güter auf dem Markt zu einem geringeren Preis als ein neu hergestelltes Produkt angeboten werden können und dennoch einen höheren Erlös erzielen. Die Umwelt profitiert durch einen geringeren Einsatz von natürlichen Ressourcen. Ein Produkt, das nicht demontiert werden kann, ist für die Wiederaufbereitung unbrauchbar. Ein wesentlicher Hebel für eine ungehinderte Demontage ist das Design eines Produktes. In dieser Arbeit wird ein Beispielprodukt (Elektrowerkzeug) hinsichtlich seiner konstruktiven Eignung für die Demontage im Rahmen des Remanufacturing bewertet. Zu diesem Zweck wird das Beispielprodukt manuell zerlegt. Die grafische Darstellung der Demontage erfolgt mittels eines Petri-Netzes. Probleme, die die Demontage behindern, werden identifiziert und Lösungsansätze zur Überwindung dieser Hindernisse werden vorgestellt. Unter Anwendung der Design for Disassembly Richtlinien werden alternative Produktdesignkonzepte vorgeschlagen. Für den akademischen Bezug werden die produktspezifischen Erkenntnisse schließ- lich auf ein wissenschaftliches Niveau gehoben.

One critical aspect within the emerging field of insect farming is ensuring the occupational safety of employees operating within controlled environments. This qualitative study, based on theoretical foundations from BAuA (Federal Institute for Occupational Safety and Health in Germany) and NIOSH (National Institute for Occupational Safety and Health in the US), aims to address this challenge. Through semi structured interviews analyzed according to Mayring’s direct content analysis method, the study highlighted significant environmental constraints faced by operators during the draining operation, considered as the most difficult operation. The main challenges identified were high temperatures, humidity, and the presence of drosophila. Temperature and humidity were measured using sensors to ensure accurate data collection for assessing environmental conditions. These conditions caused excessive sweating, discomfort, and occasionally hindered breathing, impacting operators' performance and efficiency. Physical strain was also notable, especially due to awkward postures like squatting and leaning. Addressing these issues through ergonomic improvements, proper hydration practices, and better protective equipment can help mitigate the adverse effects of heat and physical strain, ultimately improving the working conditions and efficiency of the operators.

In dieser Arbeit soll das Arbeitsumfeld von Sicherheitsfahrern von autonomen Shuttles analysiert werden. Damit werden die Beanspruchungen und die nötigen Kompetenzen aufgedeckt. Diese werden mit den Beanspruchungen und Kompetenzen von Autofahrern abgeglichen. So kann untersucht werden, ob die Automation der Shuttles eine Entlastung für die Sicherheitsfahrer darstellt. Ermöglicht wird dies mit einem qualitativen Interviewleitfaden. Die Durchführung der qualitativen Interviews ergab, dass die Beanspruchung der Sicherheitsfahrer durch das Shuttle nicht gesenkt wird und dass sich die Wichtigkeit einzelner Kompetenzen ändert.

With the rapid development of the intelligent transportation field, the integration of remote autonomous driving and remote assistance technology has become a key area of innovation. These dual components work together to redefine how vehicles are operated and supported over the network, allowing human operators to not only take control but also provide critical support to autonomous vehicles from a distance. This approach not only addresses the inherent challenges that autonomous vehicles encounter in complex driving scenarios, but also enhances the reliability and decision making capabilities of these systems. By providing manual decision support and monitoring capabilities, operators can intervene in special situations, thereby enhancing the safety and effectiveness of operations.

However, practical testing of these technologies poses considerable challenges, including substantial time requirements and the potential for unforeseen risks. The possibility of test failure not only brings the risk of financial loss, but also the threat of dangerous events. Given the myriad possible scenarios, exhaustive testing is both impractical and dangerous. Therefore, seeking a safe and efficient testing method has become an important research task.

To address these challenges, our proposal introduces a comprehensive remote operations strategy that leverages the sophisticated simulation capabilities of CARLA and Robot Operating System (ROS) environments. The strategy is enhanced by a novel machine learning algorithm that proposes waypoint suggestions based on historical data to improve remote operator operational efficiency while keeping vehicles and personnel safe. Through preliminary data collection on the Town04 map in the CARLA simulation environment, followed by rigorous testing on a variety of maps, our experimental results highlight the effectiveness of our approach. As the amount of data collected increases, we observe a significant increase in the success rate of remote operations, emphasizing the practical feasibility and potential of our approach for practical applications.

This study not only makes a significant contribution to the field of autonomous driving, but also provides feasible solutions to the challenges faced by intelligent transportation systems in complex environments.

Ziel der vorliegenden Masterarbeit war es, eine Potentialanalyse zur Optimierung fertigungstechnischer Prozessketten in einem variantenreichen Produktionssystem durchzuführen. Als Fallbeispiel wurde hierbei die Produktion des Werks GPH 1 der Firma ZIEHL-ABEGG betrachtet. Hierfür wurde zunächst die Organisationsform bestimmt und daraus die geeigneten Analysemethoden zum Finden von Optimierungspotentialen abgeleitet. Eine Layoutanalyse hat den Flächennutzungsgrad für wertschöpfende Tätigkeiten in der Werkstattfertigung auf unter 40 % bestimmt. Aus diesem Grund wurde der Materialfluss in Form eines Sankey-Diagramms dargestellt und eine Wertstromanalyse für Produktfamilien durchgeführt. Durch Zusammenführen der Ergebnisse aus diesen Analysemethoden konnten die Optimierungspotentiale abgeleitet werden. Das größte Optimierungspotential liegt im elastischen Verketten der Maschinen mit dem größten Materialfluss durch Einführen eines FiFo-Systems.

Die Forschung an Aspekten der künstlichen Intelligenz hat in den letzten Jahren eine rapide Zunahme erlebt. Insbesondere die Erforschung erklärbarer künstlicher Intelligenzen ist daher Forschungsgegenstand vieler Studien.
Im Rahmen dieser Arbeit wird die Gestaltung effektiver, erklärender Systeme beleuchtet, indem die Kombination aus explorativen Möglichkeiten zur Erforschung von Erklä- rungen und dem Einsatz kontrafaktischer Erklärungen als Gestaltungsmöglichkeit vorgestellt und hinsichtlich ihrer Effektivität evaluiert wird.
Hierfür wurde ein Laborexperiment mit 70 Versuchspersonen durchgeführt, in dem drei verschiedene Explorationsbedingungen zum Einsatz kamen, die bezüglich des Effekts auf das subjektive, sowie objektive Verständnis evaluiert wurden. Darüber hinaus wurde ebenfalls der Effekt des Vertrauens in die generierten Erklärungen untersucht.
Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass die angewandten Explorationsbedingungen keinen Einfluss auf das objektive Verständnis haben, während das subjektive Verständnis durch die statische Versuchsbedingung erhöhte wurde. Darüber hinaus hat das Vertrauen in die Erklärungen keinen Einfluss auf den Effekt, den die Explorationsbedingungen auf das subjektive oder objektive Verständnis hat.

Künstliche Intelligenz (KI) wird zunehmend in klein- und mittelständischen Unternehmen (KMU) zur Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit eingesetzt. Der Einsatz von KI kann zu einer Verbesserung der Produktivität führen, indem Aufgaben automatisiert, Daten analysiert und Erkenntnisse geliefert werden, die bei der Entscheidungsfindung helfen. Die Einführung von KI in KMU führt zu zahlreichen Veränderungen für die Mitarbeitenden, besonders im Falle der Interaktion zwischen Mensch und KI. Für eine produktive Zusammenarbeit müssen die Mitarbeitenden bereits zu Beginn der Einführung berücksichtigt werden. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird ein theoretisches Modell von Makarius et al. (2020) hinsichtlich der praktischen Relevanz geprüft. Aus den Inhalten des Modells sowie den Ergebnissen einer qualitativen Datenerhebung mit Beratungsunternehmen wird eine Checkliste für die menschenzentrierte Einführung von KI entwickelt. Im Rahmen einer quantitativen Datenerhebung von Mitarbeitenden in KMU wird eine Bewertung der Checkliste auf Praxistauglichkeit vorgenommen. Diese fällt positiv aus.

Bei der Steuerung mithilfe von Handgesten handelt es sich um ein innovatives Bedienkonzept zur Steuerung von Geräten. Die Gestensteuerung kann die Mensch-MaschineInteraktion nachhaltig beeinflussen. Das Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss der Menüart und der Anzahl der Schaltflächen auf die Eingabezeit, Fehlerquote und Nutzerfreundlichkeit zu untersuchen. Um diese Forschungsfrage zu untersuchen, wurde ein experimentelle Probandenstudie durchgeführt. Aufgabe der Versuchspersonen war es, Zahlen mittels inertialbasierter Gestensteuerung einzugeben. Dafür standen ein Linearmenü und Radialmenü mit jeweils fünf und zehn Schaltflächen zur Verfügung. Die Untersuchung zeigte, dass das Linearmenü dem Radialmenü bezüglich der Eingabezeit überlegen war. Bei der Nutzung des Menüs mit fünf Schaltflächen ermöglichte das Radialmenü eine minimal geringere Fehlerquote. Bei der Nutzung des Menüs mit zehn Schaltflächen war die Fehlerquote bei der Nutzung des Linearmenüs deutlich geringer. Bezüglich der Nutzerfreundlichkeit unterschieden sich die Menüs nicht signifikant. Unsere Untersuchung kommt zu dem Schluss, dass man beim Einsatz von Gestensteuerung bevorzugt auf Linearmenüs zurückgreifen sollte.

With the development of technology, autonomous vehicles will become more and more involved in road traffic in the near future. A mixed traffic involving autonomous vehicles and human drivers brings in many challenges, especially at unsigned intersections. Hence it is in particular crucial to understand and predict drivers’ behaviours. This article uses computer-aided computational methods to calculate the complexity of intersections. It then analyses whether these computational methods can predict perceived complexity through linear regression and random forests regression. Finally, these video-based computer-aided complexity calculation methods are used to perform predictions of human driver behaviours at T-intersections. The results show that the driving behaviours can be predicted by using the computer-aided complexity calculation methods.
Key words: Intersection complexity, driving behaviours prediction, video processing

Obwohl Künstliche Intelligenz (KI) als Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts gilt und Unternehmen vielfältige Potentiale bietet, sind insbesondere KMUs trotz ihrer volkswirtschaftlichen Stellung zurückhaltend bei der Adaption von KI in ihren Unternehmensprozessen. In diesem Zusammenhang wurden bereits Chancen und Herausforderungen erforscht, aber kaum untersucht, wie Informationsangebote KMUs dabei unterstützen können, KI-Anwendungen einzuführen. Der vorliegende Beitrag dient der Erforschung des Status Quo bezüglich der Chancen und Herausforderungen der KIEinführung in KMUs sowie damit verbundenen Informationsbedarfen, um daraus Handlungsempfehlungen zur Schaffung von Unterstützungsangeboten abzuleiten. Dazu wurde nach einer theoriebasierten Ableitung der mit der KI-Einführung verbundenen Chancen und Herausforderungen eine Online-Befragung mit N = 40 Teilnehmenden durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass KMUs einen hohen Bedarf an Vermittlung von Verständnis und Kompetenzen bezüglich KI und ihrem Mehrwert haben, um Herausforderungen im Einführungsprozess von KI zu bewältigen und Voraussetzungen für die KI-Einführung zu schaffen zu können.

Hintergrund Exoskelette werden in Rehabilitation und Industrie genutzt. Ihr Gewicht beeinflusst die Korpermechanik und erfordert Anpassungen. Eine Untersuchung des Gangzyklus analysiert diese Prozesse. Geschlechtsunterschiede führen oft zu Gangabweichungen, weshalb zusätzlich Männer und Frauen getrennt betrachtet werden.
Methodik In einer Studie sind zehn gesunde Probanden, bestehend aus fünf Frauen und fünf Männer, auf einem Laufband in ihrer bevorzugten Geschwindigkeit abwechselnd mit und ohne Gewichtsmanschetten gelaufen. Die Bewegungen wurden anhand der markerbasierten Ganganalyse aufgezeichnet. Die insgesamt neun Kilogramm schweren Gewichtsmanschetten wurden am Oberschenkel und Unterschenkel befestigt. Zur Analyse wurden die Gelenkwinkelverlaufe in der sagittalen Ebene sowie kinematischen Parameter untersucht.
Ergebnisse und Diskussion Signifikante Effekte durch Gewichtsmanschetten wurden an Hüft-, Knie- und ins Besondere im Sprunggelenk beobachtet. Mogliche Gründe neben der Fokussierung des Körpers auf Energieeinsparung sind höhere Trägheitskrafte im Hüft- und Kniegelenk. Geschlechterspezifische Unterschiede können auch durch das zusätzliche Gewicht auftreten. Frauen haben aufgrund ihrer Anatomie möglicherweise ein höheres Massenträgheitsmoment im Hüftgelenk, was zu kaum unterschiedlichen Gelenkwinkelverlaufen führt

Ziel dieser Masterarbeit war es, die Fähigkeit der Kanban-Methode zu untersuchen, sich an Chargenproduktionsumgebungen mit komplexen Parametern, wie z. B. hohen Rüstzeiten für Serienwechsel, anzupassen. Nachdem eine Reihe von Eigenschaften aufgezeigt wurde, die für die Standardmethode ungünstig sind, wie lange Vorbereitungszeiten für den Serienwechsel an einer Maschine, große Losgrößen, instabile Nachfrage, unzuverlässige Informationen über den Lagerbestand, große Variabilität der Stückzeiten, viele verschiedene Produkte an einer Maschine, viele Lieferanten, komplexe Flussorganisation (Job-Shop) und große Entfernungen zwischen den einzelnen Stationen in der Fabrik, wurde eine breite Palette von 43 Varianten gesammelt, die einigen dieser Anforderungen gerecht werden. Die Methode der Nutzwertanalyse wurde als Werkzeug vorgeschlagen, um relevante Varianten im Rahmen einer Anpassungssuche anhand mehrerer Kriterien von unterschiedlicher Bedeutung aufzuzeigen. Anhand einer Fallstudie des Michelin-Werks in Karlsruhe konnte die Anpassungsfähigkeit der Kanban-Methode an diese Besonderheiten demonstriert werden, indem eine neue Variante für diese Produktionsumgebung realisiert und getestet wurde, die durch lange Serienwechselzeiten, einen breiten Produktmix an einer Arbeitsstation, Beschränkungen hinsichtlich der Mindestalterung der Produkte, die eingehalten werden müssen, und einen komplexen Fluss gekennzeichnet ist. Der für die Fallstudie von Michelin vorgeschlagene Ansatz kann als Ausgangspunkt für andere Unternehmen mit ähnlichen Besonderheiten dienen, um eine für ihre Bedürfnisse geeignete Variante zu finden. Diese Masterarbeit hat die Fähigkeit der Kanban-Methode hervorgehoben, sich an Losgrößenumgebungen mit komplexen Parametern anzupassen, und damit den Weg für zukünftige Forschungsarbeiten geebnet, um andere Ansätze zur Anpassung der Kanban-Methode vorzuschlagen.

Die derzeitige Alterung der Bevölkerung (insbesondere in Europa) stellt die Unternehmen vor echte Herausforderungen hinsichtlich der Nachhaltigkeit des Knowhows und der Ausbildung zukünftiger Generationen in Arbeitsprozessen. Diese Masterarbeit ist Teil des Forschungsprojekts KI_eeper, das darauf abzielt, eine KI zu entwickeln, die Unternehmen bei der Identifikation, Speicherung und Weitergabe von Wissen und Know-how unterstützt. Der folgende Bericht befasst sich in diesem Projekt mit der Veränderung von Arbeitsumgebungen bei der Umsetzung dieser künstlichen Intelligenz und den damit verbundenen ethischen Problemen für die Mitarbeiter. Es soll untersucht werden, welchen Beitrag ein ELSI-Workshop zur Einbeziehung und Akzeptanz von Veränderungen in der Arbeitsumgebung durch den betroffenen Mitarbeiter leistet.

Menschen werden in ihrer Entscheidungsfindung zunehmend von künstlich intelligenten Systemen unterstützt. Diese Systeme leiten mithilfe maschineller Lernverfahren Empfehlungen ab. Jedoch handelt es sich bei diesen Modellen oftmals um Black Boxen. Aus ethischen und juristischen Gründen ist die Nachvollziehbarkeit der Empfehlungen zwingend notwendig. Das Konzept der erklärbaren KI (XAI) versucht, verständliche Erklärungen über das Verhalten solcher Systeme zu liefern. Jedoch existiert noch wenig Forschung zur optimalen Darstellung der Erklärungen. In dieser Arbeit wird die Gestaltung von XAI-Erklärungen auf Ebene der Benutzerschnittstelle untersucht. Ziel der Bachelorarbeit ist es, mithilfe der gewonnenen Erkenntnissen einen Leitfaden anzufertigen, die wichtige Anhaltspunkte bezüglich der Gestaltung eines nutzerzentrierten XAI-Designrahmens beinhalten. Dazu werden folgende Forschungsfragen gestellt: Welche Lücken und Herausforderungen bestehen in der Schnittstelle Mensch – KI? Wie kann man diese Lücken füllen? Wie beeinflussen Visualisierungen die menschliche Entscheidungsfindung? Inwiefern unterstützt die XAI die medizinische Entscheidungsfindung? Wie kann man die Frameworks kategorisieren? Diese Fragestellungen stellen das Gerüst der vorliegenden Arbeiten dar, dessen Antworten grundlegende Mittel darstellen, um so dem Konzept der XAI näherzukommen.

Ziel der Arbeit ist die Entwicklung einer Roadmap für die Digitalisierung von Arbeitsprozessen in kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU). Dafür werden zunächst die Besonderheiten von KMU im Kontext der Digitalisierung in Anforderungen und Rahmenbedingungen an eine geeignete Roadmap übersetzt. Die Anforderungen und Rahmenbedingungen können in die drei Bereiche KMU Tauglichkeit, individuelle Anpassbarkeit auf das einzelne Unternehmen und Überwindung typischer Hindernisse der digitalen Transformation unterschieden werden. Es wird ein Überblick über bereits vorhandene Roadmaps für die Digitalisierung gegeben und analysiert inwiefern diese die Anforderungen und Rahmenbedingungen erfüllen. Darauf aufbauend wird eine Roadmap entwickelt, welche für die Digitalisierung von Arbeitsprozessen in KMU geeignet ist. Die entwickelte Roadmap wird an einem Praxisbeispiel angewandt.

Im Rahmen des Projektes der „Fahrerkabine 4.0“, einer adaptiven Mensch-Maschine Schnittstelle in der Landwirtschaft, prüft die vorliegenden Masterarbeit, ob eine psychische Beanspruchungsmessung mittels Sprachanalyse realisiert werden kann. Diese ist weniger invasiv, einfacher umzusetzen und kostengünstiger als die Alternativen. Hierzu wurden verschieden Sprachparameter von Aufnahmen, eines bereits am IFAB durchgeführten Versuchs (Funk, Haase, Remmers J. & Deml B., 2021), mit Hilfe des Programmes „Audacity“ extrahiert und zum Training verschiedener Maschineller-Lernen-Algorithmen in „Matlab“ verwendet. Diese sollen eine Aussage über die aktuelle psychische Beanspruchung des Probanden treffen. Die Untersuchungen liefern Ergebnisse mit einer Genauigkeit von bis zu 76%. Somit ist es generell möglich, eine psychische Beanspruchung anhand verschiedener Sprachparameter zu erkennen. Dennoch besteht ein Spielraum für Verbesserungen, um die Zuverlässigkeit der Algorithmen noch weiter zu erhöhen.

Ziel dieser Arbeit ist es, ein besseres Verständnis über die Bewertung verschiedener Verhaltensweisen von Verkehrsteilnehmern in Auffahrsituationen an Autobahnen zu ermöglichen. Betrachtet wurden beide Perspektiven einer Auffahrsituation, die eigene Auffahrt und die Auffahrt eines anderen Verkehrsteilnehmers. Hierbei wurden drei Verhaltensweisen betrachtet: Beschleunigen, Verzögern und Halten der Geschwindigkeit. Diese wurden in zwei Bewertungsdimensionen verglichen, der wahrgenommenen Kooperativität und der Kritikalität der daraus resultierenden Situation.

Als zweiter Fokus der Untersuchung wurde betrachtet, welchen Einfluss eine Markierung von Fahrzeugen als automatisiert fahrendes Fahrzeug (eHMI) auf Verhaltensbewertung und beobachtetes Verhalten diesem gegenüber hat. Zur Beantwortung dieser Fragen wurde ein Fahrsimulatorversuch mit Befragung durchgeführt und ausgewertet.

Die wichtigsten Ergebnisse sind, dass Verkehrsteilnehmer das Verhalten „Verzögern“ in beiden Perspektiven der Auffahrt als kooperativer und weniger kritisch bewerten als „Beschleunigen“. Hinsichtlich des Einflusses der Markierung automatisierter Fahrzeuge zeigte sich, dass bei eigener Auffahrt ein signifikanter Unterschied der Bewertung der Kritikalität der Situation bestand. Durchschnittlich wurden automatisierte Fahrzeuge in allen Fahrsituationen als kooperativer und weniger kritisch eingeschätzt. Eine Auswertung der gehaltenen Fahrzeugfolgezeiten ergab, dass diese bei der Auffahrt eines anderen Verkehrsteilnehmers signifikant größer sind, wenn dieser als automatisiert gekennzeichnet ist.

Ziel dieser Arbeit war es zu prüfen, ob Cobots oder Exoskelette dazu beitragen, offene Ergonomiepotenziale an manuellen Arbeitsplätzen zu nutzen. Zunächst wurden verschiedene Montageprozesse näher untersucht und ein konkreter Umsetzprozess als Fallstudie ausgewählt. Mit einer Literaturanalyse wurden Aspekte zur Eignung der Assistenzsysteme gesammelt. Anschließend wurde mit Hilfe von Experteninterviews praktisch relevante Aspekte über die Assistenzsysteme gesammelt. Die Daten der Experteninterviews wurden nach Mayring ausgewertet. Bezüglich des Einsatzes eines der Assistenzsysteme zur Verbesserung der Ergonomie am ausgewählten Arbeitsplatz ist festzuhalten, dass die Expertinnen und die Literatur grundsätzlich den Systemen eine positive Wirkung auf die Ergonomie zusprechen. Unter Einbezug weiterer Faktoren wie bspw. Produktivität, Prozesskomplexität und Kosten, aber auch technischer Restriktionen ist jedoch festzustellen, dass keines der Assistenzsysteme „Exoskelett" oder „Cobot" einen ganzheitlichen Mehrwert an diesem Arbeitsplatz bieten würde und die Expertinnen aus diesem Grund keines der Systeme ohne weiteres einsetzen würden.

Objektübergaben sind für Menschen alltäglich und laufen intuitiv ab. In der Robotik wird in diesem Zusammenhang versucht sichere, zuverlässige und flüssige Objektübergaben zwischen Menschen und Robotern zu realisieren. Roboter sind bereits in der Lage, Objekte zu übergeben und sich dabei a die Bewegungen des Menschen in Echtzeit anzupassen. Im Zuge dieser Arbeit wird anhand von Objektübergaben vom Roboter zum Menschen untersucht, ob ein hohes Maß an Adaptivität des Roboters während der Transportphase zu einer besseren Übergabe führt als ein geringes Maß. Zum Vergleich beider Transportmethoden wird untersucht, wie sich diese auf die Interaktionszeit, als Kriterium für die Performance und Flüssigkeit der Übergabe auswirken. Hierbei konnte gezeigt werden, dass Übergaben mit einem geringen Maß an Adaptivität in der Transportphase zu einer geringeren Interaktionszeit führen als Übergaben mit einem hohen Maß an Adaptivität in der Transportphase. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass sich die Interaktionszeit in beiden Verfahren im Laufe der Durchgänge verbessert.

Personal wird in der Arbeitswelt durch den demografischen Wandel und den herrschenden Fachkräftemangel zunehmend knapper. Um MitarbeiterInnen zu schützen und langjährig beschäftigen zu können ist es im Interesse eines Unternehmens die Arbeitsumgebung so zu gestalten, dass die durchzuführenden Aufgaben niemanden schädigen. Im Rahmen der vorliegenden Bachelorarbeit wurde ein manueller Montagearbeitsplatz betrachtet und optimiert. Das Ziel war es, durch entsprechende Maßnahmen, die auf die Versuchspersonen wirkende Arbeitsbelastung zu reduzieren. Während des Arbeitsvorgangs wurden in einer ersten Analyse, durch Fragebögen und am Körper befestigte Bewegungssensoren, Daten zur Beanspruchung der Versuchspersonen ermittelt. Daraufhin wurde der Arbeitsplatz optimiert und es wurden in einem zweiten Durchlauf erneut Daten erhoben. Daran konnten potenzielle Effekte der durchgeführten Maßnahmen analysiert und am Ende der Arbeit diskutiert werden. Die Ergebnisse zeigen, dass die physische Belastung der Versuchspersonen durch die Maßnahmen verschoben, aber nicht eliminiert wurde. Die Versuchspersonen empfanden den optimierten Arbeitsplatz als psychisch und physisch weniger beanspruchend.

Automatisierte Fahrzeuge entwickeln sich immer weiter. Auf den Straßen wird so in Zukunft ein Mischverkehr entstehen. Es ist deshalb eine gute Kommunikation zwischen den automatisierten und nicht automatisierten Fahrzeugen notwendig, um einen reibungsfreien Verkehrsfluss zu gewährleisten. In dieser Arbeit werden drei Aspekte der Kommunikation und deren Einfluss auf die Bewertung einer Fahrsituation an einer Autobahnauffahrt betrachtet. Es werden die Dauer, die Position des Fahrstreifenwechsels und die Art des Fahrzeuges (automatisiert, nicht automatisiert) variiert. Zu jedem Szenario wurden Videoaufnahmen aus der Egoperspektive des Fahrzeuges auf dem rechten Fahrstreifen erstellt. Die Erhebung der Daten fand mittels einer Onlinevideostudie statt. Teilnehmer bewerteten die Situationen nach dem Grad wie kritisch und wie kooperativ sie diese empfanden. Die Umfrage ergab, dass ein langsamer Fahrstreifenwechsel als weniger kritisch und kooperativerer bewertet wird. Bei der Position des Wechsels ergibt sich ein nichtlinearer Zusammenhang. Ein Wechsel in der Mitte des Beschleunigungstreifen wird am kooperativsten und am wenigsten kritisch bewerget. Zu Unterschieden in der Bewertung bei automatisierten und nicht automatisierten Fahrzeugen konnten in dieser Arbeit keine eindeutigen Aussagen getroffen werden.

Eine Echtzeitauswertung mentaler Beanspruchung könnte zukünftig Industrie und Wirtschaft maßgeblich prägen. Dabei könnte die Überwachung der Herzfrequenz, als kardiovaskulärer Indikator des Grads mentaler Beanspruchung, eine mögliche praktische Umsetzung darstellen. In diesem Kontext wurden für diese Arbeit drei Verfahren der Herzfrequenzmessung ausgewertet und miteinander verglichen.

In einer Studie wurde dafür versucht, durch eine Variation von kognitiven Aufgaben und Aufgabenschwierigkeiten, Unterschiede der mentalen Beanspruchung mittels drei verschiedener Messverfahren simultan zu detektieren. Ziel dieser Arbeit ist es zu überprüfen, ob die gewählten Methoden EKG, Fitbit und Remote Photoplethysmographie Bilderkennungsalgorithmen die Verläufe der Herzfrequenz gleichermaßen aufzeichnen.

Ergebnisse der Untersuchungen legen den Schluss nahe, dass maßgebliche Unterschiede zwischen den aufgenommenen Herzfrequenzen der angewandten Messmethoden existieren. Weiterführende Untersuchungen auf Grundlage dieser Arbeit sollten prüfen, ob und in welchem Umfang diese Methoden dennoch zur Erfassung von Schwankungen in der mentalen Beanspruchung eingesetzt werden können.

Individualisierte Produkte und kürzere Produktlebenszyklen erhöhen die Anforderungen in der manuellen Montage. Diese Anforderungen können als negativer Stress empfunden werden. Im Zuge der Industrie 4.0 werden verschiedene visuelle Assistenzsysteme eingesetzt, welche die Montagefachkräfte bei ihrer Arbeit durch gezielte Informationsanzeige unterstützen und deren kognitive Ergonomie fördern sollen. Für eine erfolgreiche Nutzung von Technologien ist die Akzeptanz durch den Menschen entscheidend. In dieser Studie wird in einem Laborexperiment die Auswirkung von vier visuellen Assistenzsystemen auf die Akzeptanz und den subjektiv empfundenen Stress der Personen untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass der Bildschirm signifikant weniger akzeptiert wurde als die Projektion, das Lichtsignal und die Kombination aus Bildschirm und Lichtsignal. Ein Unterschied in ihrer Auswirkung auf den erlebten Stress und die mentale Beanspruchung der Personen, sowie auf die Fehleranzahl konnte nicht nachgewiesen werden. Es konnte keine Korrelation zwischen der Akzeptanz und dem Stress festgestellt werden. Die Projektion und das Lichtsignal zeigten großes Potential und könnten hilfreich eingesetzt werden.

This paper studies the impact of large vehicles on the driving behavior of drivers entering and in the acceleration lane. To this end, this paper uses drones to take aerial videos of the entrance of the B10 highway in the south of Karlsruhe, and then process the collected videos to obtain relevant data sets. In order to study the effect of large vehicles on driver driving behavior patterns, three hypotheses are proposed in this paper: 1) different main road vehicles flow and large vehicle mixing rates; 2) different types of main road intersecting vehicles; and 3) relative positions of main road vehicles and on-ramp vehicles on driver driving behavior in the acceleration lane. Then use significance test analysis to analyze the data set. The results show that the main road traffic flow and the mixing rate of large vehicles have significant effects on the average speed and average acceleration of drivers in the acceleration lane. The type of vehicles on the main road in front has a significant effect on the speed and acceleration of drivers of small vehicles entering the acceleration lane. The relative position of the vehicles on the main road and the vehicles on the ramp has a significant effect on the average speed of drivers in the acceleration lane.

Mit Blick auf vermehrtes Autonomes-Fahren und dem daraus resultierenden Mischverkehr, untersucht diese Studie in wie weit unbeteiligte Fußgänger Einfluss auf das Kooperationsverhalten von Autofahrern an T-Kreuzungen in Patt-Situationen haben.
Mit Hilfe von Videoclips wurde in einer Online-Umfrage geprüft, wie sich das Verhalten sowie die Verhaltenserwartung als auch die eingeschätzte Schwierigkeit und Übersichtlichkeit den jeweiligen Situationen ändern. Der Einfluss der Fußgängeranzahl, der Gehwegzone (am Haus oder entlang der Straße), eines Fußgängersperrgitters und die Anfahrrichtung wurde untersucht. Das Kooperationsverhalten wurde dabei durch das eingeschätzte eigene Verhalten und die Verhaltenserwartung für die anderen Verkehrsteilnehmer geprüft. Die Studie ergab, dass lediglich die Anfahrrichtung Einfluss auf das Verhalten und die Verhaltenserwartung hat, und diese miteinander korrelieren. Weiterhin zeigte sich, dass bei vielen Fußgängern die Schwierigkeit zunimmt und die Übersichtlichkeit abnimmt. Eine Interaktion zwischen Fußgängeranzahl und Fußgängersperrgitter zeigte, dass bei vielen Fußgängern mit Fußgängersperrgitter die Übersichtlichkeit, widererwarten, zunimmt.

Unlike other methods of stress measurement, determining mental workload through speech is non-invasive, less intrusive, and less expensive. In this work, an experimental environment is adapted from an existing experiment to induce mental workload through two visual tasks (surveillance task and mental rotation) and one secondary auditive tasks. A study of performance indicators such as reaction time and error rate during the tasks, as well as a study of speech features, should show a correlation with the increase in the subjects' mental workload. During the study (N = 21), the subjects' responses are recorded with a microphone. Praat software is used to analyse jitter variations, and OpenSmile audio feature extraction software is used to build a database to construct a multi-layer perceptron using Weka software. The experiment shows that the reaction time and the error rate of the subjects during the auditory tasks are significant indicators of the increase of the mental workload; the jitter decreases, but not significantly; finally, the model developed by Deep Learning method is 67.7% accurate in recognizing the mental workload state.

Understanding Mental Workload in human-machine interface could bring tremendous benefits in Ergonomics. Meanwhile, the rising popularity of wearables introduces them as possible instrumentation for assessing mental effort. This study compares Fitbit Charge 3 and Garmin Vivosmart HR+, and questions their accuracy and potential as new instruments for mental workload.

To test the hypothesis that these watches can replace the standard electrocardiogram, an experiment was conducted, measuring heart rate with these three instruments, while volunteers were performing mental demanding tasks. The analysis was divided into two parts: first, to determine the most accurate watch using agreement comparison methods; second, to determine their potential to detect changes in mental load. As results, Fitbit was better than Garmin, but could not replace an electrocardiogram.

Findings indicate that both watches were not suitable for identifying mental workload. Still, wearable devices have potential for identifying high mental effort and assisting humans in increasing cognitive demands.

Die Einführung einer automatischen Fahrzeugführung führt in erster Linie zu einem Mischverkehr bestehend aus automatisch und menschlich geführten Fahrzeugen. Im Straßenverkehr kann es an verschiedenen Stellen dazu kommen, dass die Vorfahrt nicht eindeutig geregelt ist und die Fahrzeuge miteinander kooperieren müssen. Eine solche Situation ist beispielsweise eine gleichrangige Engstelle, an der gleichzeitig zwei Verkehrsteilnehmer eintreffen. Die automatische Fahrzeugführung muss nun mit dem menschlichen Verkehrsteilnehmer kooperieren. Außer den beiden kooperierenden Verkehrsteilnehmern können weitere Fahrzeuge in der Situation an verschiedenen Stellen auftreten. In einer Online-Umfrage wurden Videosequenzen von gleichrangigen Engstellen mit unterschiedlichem Verkehr gezeigt und hinsichtlich wahrgenommener Schwierigkeit, eingeschätztem Unfallrisiko, Fahrreihenfolge, eingeschätztem Verhalten und Sicherheit über diese Einschätzung analysiert. Aus den Ergebnissen zur wahrgenommenen Schwierigkeit geht hervor, dass nicht nur die Anzahl der Fahrzeuge, sondern auch der Ort der Fahrzeuge eine Rolle spielt. Außerdem wird im Allgemeinen eher defensiv gefahren, allerdings führt ein vorausfahrendes Fahrzeug zu einer offensiveren Fahrweise.

Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit war es, die Gütekriterien psychologischer Verfahren und verschiedene Textbewertungsmodelle vorzustellen. Anhand dieser gewonnenen Erkenntnisse sollten 195 Tickets mittels eines ausgewählten Textbewertungsmodells bewertet werden und im Anschluss eine Berechnung der Interrater Reliabilität durchgeführt werden. Die Tickets sind Teil einer Vorstudie zur kognitiven Ergonomie mobiler Wissensarbeit in öffentlichen Verkehrsmitteln und finden Anwendung im Rahmen einer Routineaufgabe. Durch die Berechnung der Interrater Reliabilität sollte geprüft werden, ob die Tickets den Gütekriterien psychologischer Arbeit genügen oder ob einzelne Tickets geändert werden müssen. Aufgrund der Berechnungen der Interrater Reliabilität konnte festgestellt werden, dass die Tickets den Gütekriterien psychologischer Verfahren genügen und in unveränderter Form angewandt werden können.

In this article, we proposed an optimization method for eye-tracking. We designed a test procedure that enables the optimization of an eye-tracking system within the distance range from 20 cm to 100 cm and the angle range within 30° for both vertical and horizontal axes. This method can reduce the error between the real gaze point and the estimated point from the video of this kind of eye-tracking system. With the help of an open-source RCNN artificial neural network, the error can be detected by our program automatically, and the error data can be transferred and analyzed to build an error model with the help of space interpolation. This error model can be applied to the analyzed eye-tracking system to eliminate or reduce the error and lead the estimated point iteratively to the real gaze point. This method focuses only on the output data of the eye-tracking system instead of the internal features of the system, which makes it universally applicable to different eye-tracking systems with the same form of output data. Experiments show that this method is feasible and effective in decreasing the gaze point error by about 36.64%.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine Studie durchgeführt, die Einflussfaktoren auf das menschliche Verhalten an einer T-Kreuzung im innerstädtischen Gebiet untersucht. In der untersuchten Verkehrssituation ist die Vorfahrt nicht eindeutig geregelt und es bedarf einer Form der Kooperation der Verkehrsteilnehmer, um die Blockade aufzulösen.

Im Rahmen der Studie wurden Probanden Videos der Anfahrt aus verschiedenen Richtungen und unterschiedlichen Umgebungen an die Kreuzung gezeigt. Anschließend wurden sie hinsichtlich ihres eigenen, erwarteten Verhaltens und des erwarteten Verhaltens der anderen beteiligten Verkehrsteilnehmer befragt.

Es konnte gezeigt werden, dass die Anfahrtsrichtung an die T-Kreuzung einen Einfluss auf das angegebene Verhalten hat – sowohl auf das vorhergesagte eigene Verhalten als auch auf das erwartete Verhalten der anderen beiden Verkehrsteilnehmer. Für verschieden gestaltete Komplexitäten der Umgebung der T-Kreuzung kann ein Zusammenhang mit der Bewertung der Übersichtlichkeit der Situation aufgezeigt werden. Ein Einfluss der Komplexität der Umgebung auf das erwartete eigene Verhalten und Anderer kann nicht gezeigt werden.

The recent increasing demand of the dismantling processes left the disassembly operators suffering from loads affecting their musculoskeletal system due to the limited ergonomic interventions to the disassembly workstations. As a result, the purpose ofthis paper is to develop an ergonomic clamping system to support the disassemblersin dismantling the use case of an electric motor on a stress free workbench. The sub-handling of the disassembly task is analysed and evaluated according to the objective ergonomic DIN standards. The evaluated downsides are tackled using the physiological characteristics of ergonomics that included the suggested workplace enhancements as well as recommended handling to disassemble the motor. The broad analysis of the disassembly of the electric motor defined the features to be acquired by the clamping system that aided in minimising the loads acting on the body muscles. Then, a digital CAD-Model of the concept is created and further validation processes are suggested to ensure the concept’s assembly and functionality success.

Eine vollständige Automatisierung von Montageprozessen ist in produzierenden kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) nur selten wirtschaftlich umsetzbar. Eine Teilautomatisierung dagegen, in Form eines hybriden Montagesystems in dem Menschen und Automatisierung zusammenarbeiten, könnte die Produktivität erhöhen, Mitarbeiter entlasten, und bietet eine hohe Flexibilität bei geringerem Investitionsaufwand. Diese Masterarbeit untersucht deshalb die Veränderungen in Produktivität und Belastung von Menschen durch den Einsatz eines rekonfigurierbaren Robotersystems. Dafür wurde ein Experiment mit einer einfachen industriellen Montageaufgabe durchgeführt. Dieses Experiment wird durch Probanden sowohl manuell als auch hybrid (in Zusammenspiel mit dem Robotersystem) durchgeführt. Die Montagezeit, die Belastung und Beanspruchung des Probanden, wie auch seine Zufriedenheit mit der Aufgabe wurden analysiert. Es konnte festgestellt werden, dass der Einsatz eines Robotersystems die Montagezeit verkürzt, und die Zufriedenheit des Mitarbeiters erhöht. Der Einsatz eines solchen hybriden Systems zeigt also wirtschaftliches Potential bei gleichzeitig schneller Akzeptanz der Mitarbeiter, womit die Nutzung solcher Systeme, speziell in KMU, sinnvoll erscheint.

Mobiles Arbeiten beim Kunden, im Hotel oder unterwegs gewinnt seit einigen Jahren bei Arbeitnehmern und -gebern zunehmend an Bedeutung. Mit moderner Kommunikationstechnik sind insbesondere Wissensarbeiten nicht länger an feste Standorte gebunden. Ergonomische Eigenschaften der Arbeitsumgebung bei mobiler Arbeit sind jedoch in vielen Fällen unbekannt. Es können daher keine allgemeingültigen Aussagen zur Gefährdungsbeurteilung psychischer Belastung abgeleitet werden. Auch ist der Einfluss nicht-arbeitsbezogener Umwelten auf erbrachte Leistung nicht vollständig entschlüsselt. Das Institut für Arbeitswissenschaft und Betriebsorganisation (ifab) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) plant eine Feldstudie zum Vergleich physischer und psychischer Belastung und der daraus resultierenden psychischen Beanspruchung während Wissensarbeiten im Büro und im Zug. Zusätzlich soll untersucht werden, welchen Einfluss die Arbeitsumgebungen der Experimentalbedingungen auf die erbrachte Leistung haben. Ziel der Studie ist das Aufdecken möglicher Gefährdungen im Rahmen mobiler Arbeit in öffentlichen Verkehrsmitteln und die Ableitung möglicher Maßnahmen zum gesundheitlichen Schutz von Arbeitnehmern. Für die geplante Studie wird in der hier vorliegenden Masterarbeit ein detailliertes Experimentalkonzept erarbeitet und vorgestellt. Dieses umfasst zugrundeliegende theoretische Hintergründe, einen konkreten Experimentalaufbau und -ablauf, die Ausarbeitung einer Routineaufgabe und die Programmierung eines Ticketssystems für diese. Weiter wird eine Kreativaufgabe in vier Teilaufgaben theoretisch hergeleitet und anhand von Aufgabenstellungen und Bewertungsleitfäden ausgearbeitet. Schließlich umfasst diese Arbeit einen strukturierten Interviewleitfaden zur Erfassung von Arbeitsaufwand, empfundener Schwierigkeit, Blockaden und Störungen sowie die geplante Auswertung sämtlicher erhobenen Daten einschließlich Forschungsfragen und statistischer Hypothesen. Das entworfene Experimentalkonzept ist vollständig und kann auf die in dieser Masterarbeit beschriebenen Weise durchgeführt werden.

Um ein Fahrzeug sicher zu führen, muss ein Fahrer in der Lage sein, aufkommende Risiken in einer Situation frühzeitig zu erkennen. Wenn auf Risiken zu langsam oder gar nicht reagiert wird, kann dies durch ein nicht adäquates Situationsbewusstsein verursacht sein. Auf Grundlage des Modells des Situationsbewusstseins von Endsley (2013) soll in der vorliegenden Arbeit mithilfe eines Experiments untersucht werden, wie sich das Situationsbewusstsein mit steigendem Erfahrungsgrad sowohl qualitativ als auch quantitativ verändert. Dabei werden all drei Ebenen des Situationsbewusstseins (Wahrnehmen, Verstehen, Antizipieren) berücksichtigt.

Hierfür wurde ein Experiment in Form einer Onlinestudie entwickelt, die auf der Untersuchung von Sommer (2012) aufbaut und mit der weitverbreiteten, von Endsley (2013) entwickelten und standardisierten Messmethode für das Situationsbewusstsein (SAGAT) weiter fortgeführt. Die Arbeit mündet in Gestaltungsempfehlungen für ein zukünftiges Assistenzsystem, dessen Ziel darin besteht, den Aufbau eines adäquaten Situationsbewusstseins unter Berücksichtigung der individuellen Fahrerfahrung bestmöglich zu unterstützen.

Ziel dieser Arbeit ist es, einen Fragenkatalog zum Vergleich von Produktionsarbeitsplätzen in Bezug auf ihr Potential für Mensch-Roboter-Kollaboration zu entwickeln. Der Fragenkatalog dient als selbstständig zu verwendendes Tool zur Erstevaluierung eines bestehenden Arbeitsplatzes in kleinst- und mittelständischen Unternehmen (KMU). Dabei werden zuerst die Herausforderungen vorgestellt, die aus der zukünftigen Gesellschaftsstruktur, der älter werdenden Gesellschaft und der längeren Erwerbsphase von Arbeitnehmern resultieren. Gefolgt von einem Kapitel zu den Belastungen und Krankheiten von Arbeitnehmern am Arbeitsplatz, werden die Merkmale und Herausforderungen von KMU im Wandel der Digitalisierung betrachtet. Bevor vergleichbare Bewertungstools und Bewertungskataloge in Kapitel 2.6 analysiert werden, wird ein Überblick zum Robotereinsatz in der Industrie sowie deren Herstellern als auch die technischen Merkmale einiger Vertreter der kollaborativen Roboter (CoBots) gegeben. Eine genaue Analyse ähnlicher Fragenkataloge hat ergeben, dass diese fundamentale Unterschiede in ihrer Ausführung und Schwerpunktlegung haben. Daraus resultierend erfolgt die Erstellung des CoBot-Fragenkataloges in Kapitel 3.3 aus den zuvor gesammelten Kriterien. Dieser wird nachfolgend bei zwei KMU durchgeführt und mittels Expertenbefragung anschließend evaluiert. Das Ergebnis dieser Durchführungen, neben einigen Änderungen von Formulierungen, ist der Wunsch nach einer Erweiterung des Fragenkatalogs hinsichtlich des Potentials zur Vollautomatisierung. Die beiden befragten KMU teilen die primäre Motivation nach Lohnkostensenkung in der Montage. Somit ist eine erneute Überarbeitung des Fragenkatalogs durch Ergänzungen in Bezug auf Fragen und Kriterien zur Vollautomatisierung gewünscht. Neben den gewonnenen Erkenntnissen könnte ein weiterer Ausblick die Verwendung des Fragenkatalogs für Industrie 4.0 Implementierungen an bestehenden Produktionsanlagen verwendet werden.

Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Optimierung eines Produktionsarbeitsplatzes bezüglich ergonomischer und organisatorischer Aspekte. In vielen Unternehmen werden diese bei der Konzeption von Arbeitsplätzen unzureichend beachtet. Ziel dieser Arbeit ist es, Optimierungspotentiale für den betrachteten Arbeitsplatz aufzuzeigen und geeignete Maßnahmen umzusetzen.

Zur Erreichung des Ziels wird eine umfassende Analyse des Arbeitsplatzes und des Fertigungsablaufes durchgeführt. Die dafür notwendigen Methoden und Bewertungstools werden im Vorfeld ausführlich dargestellt. Die Analyse zeigt Optimierungspotentiale in Bezug auf die Körperhaltung der Mitarbeiter sowie Verbesserungen in der Organisation am Arbeitsplatz und des Fertigungsablaufes. Nach einer Kategorisierung und Priorisierung folgen die Entwicklung von Konzepten und die Umsetzung der Optimierungsmaßnahmen.

Die Evaluation der umgesetzten Maßnahmen zeigt, dass die Anpassung der Arbeitshöhe an die Mitarbeiter zu einer deutliche Verbesserung der Körperhaltung führt. Durch Einbeziehen der Mitarbeiter in den Optimierungsprozess werden Verbesserungen im Ablauf und in der Organisation umgesetzt, die zu einer Erleichterung der Arbeit führen. Im Rahmen zukünftiger Projekte können die Ergebnisse dieser Bachelorarbeit auf andere Arbeitsplätze übertragen werden und zu einer ganzheitlichen Optimierung beitragen.

In dieser Arbeit wird das Verhalten von Autofahrern an einer ungeregelten T-Kreuzung untersucht. Dabei wird insbesondere der Einfluss der Richtung, des Verkehrs, einem vorausfahrenden Fahrzeug und Fahrzeugen hinter den Kooperationsfahrzeugen betrachtet. Die Untersuchung wird mittels einer Online Probandenstudie durchgeführt. Den Probanden wurden dabei Videos mit verschiedenen Szenarien vorgespielt. Im Anschluss wurden sie gebeten Angaben zu ihrem Verhalten und der empfundenen Schwierigkeit zu machen. Die Ergebnisse der Arbeit besagen, dass sich Autofahrer auf der geraden Durchgangsstraße offensiver als Autofahrer auf den anderen Positionen verhalten. Herrscht Verkehr an der Kreuzung bevor Autofahrer die Kreuzung erreichen, lässt sie das defensiv agieren. Die Fahrzeuge hinter den Kooperationsfahrzeugen und das vorausfahrende Fahrzeug haben keinen Einfluss auf das Verhalten der Autofahrer. Ausschließlich das vorausfahrende Fahrzeug hat einen Einfluss auf die empfundene Schwierigkeit. Die Situation wird dadurch schwieriger eingeschätzt.
Die Ergebnisse der Arbeit können einen wichtigen Beitrag dazu leisten autonome Fahrzeuge in den manuellen Straßenverkehr zu integrieren und einen Mischverkehr zu ermöglichen.

Der Einsatz von Strategien bei der Störungsdiagnose wurde anhand der computerbasierten Prozesssimulation AWASim untersucht. Dabei dienten sowohl Prozessparameter, wie Meldezeiten und Richtigkeit der Störungsdiagnose, als auch die aufgezeichneten Blickbewegungen als Grundlage der Analyse. Die gesammelten Daten wurden hinsichtlich zweier Fragestellungen ausgewertet. Zunächst interessierte, ob ein systematisches Vorgehen bei der Störungsdiagnose effizienzsteigernd ist. Anschließend wurden Veränderungen des Strategieeinsatzes und die Verwendung von Informationen über den Studienverlauf betrachtet.

Weder die Anwendung einer topografischen Suchroutine noch die Anwendung einer Half-Split-Heuristik erwiesen sich als nutzbringend bei der Störungsdiagnose. Weiter ließ sich beobachten, dass fließwegunabhängige Informationen über die Dauer des Experimentes vermehrt betrachtet wurden. Dies resultierte jedoch in keiner Effizienzsteigerung bei der Störungsdiagnose.

In den vergangenen Jahren hat sich ein deutlicher Trend zur Projektarbeit gezeigt. Unternehmen stehen dabei vor der Herausforderung, das Erfahrungswissen aus Projekten in die organisationale Wissensbasis zu integrieren. Diese Abschlussarbeit beschäftigt sich mit der Frage, wie Wissensmanagement im Bereich des Projektmanagements gefördert werden kann.

Auf Basis einer Literaturrecherche werden Befragungen in Form von Experteninterviews und Workshops konzipiert und bei einem Partnerunternehmen durchgeführt. Ziel der Befragungen ist es, Einflussfaktoren auf den Wissensaustausch abzuleiten und ein relevantes Handlungsfeld zu identifizieren. Für dieses Handlungsfeld wird auf Grundlage von Empfehlungen aus der Forschung eine Methodik zur Förderung des projektmanagementbezogenen Wissensaustauschs entwickelt. Anschließend wird diese im Partnerunternehmen erprobt und bewertet.

Aus den gewonnenen Erkenntnissen lassen sich Rückschlüsse auf einen praxisgerechten Einsatz der entwickelten Methodik ziehen.

Das manuelle Ausführen physischer Arbeiten kann zu gesundheitlichen Konsequenzen führen. Deshalb wird sich in dieser Arbeit mit der Fragestellung – welche ergonomischen Potenziale kollaborierende Mensch-Roboter-Lösungen aufweisen können – auseinandergesetzt. Die Ermittlungen ergonomischer Potenziale erfolgen anhand eines prototypischen Arbeitsplatzes, an dem die Implementierung eines kollaborierenden Roboters durchgeführt wird.

Neben dieser Implementierung werden zusätzlich kooperierende Roboter eingeführt und deren Betrieb analysiert und mit kollaborierenden Lösungen verglichen. Diese Ermittlungen erfolgen anhand systematisch ausgewählter Ergonomie-Auswertungsverfahren und der Ergonomie-Software Jack – Human Modelling and Simulation Tool – (Siemens PLM). Zusätzlich wird in dieser Arbeit ein Einblick in die psychischen Auswirkungen eines Roboters auf den Menschen verschafft.

Die Ergebnisse in dieser Arbeit zeigen, dass kollaborierende Mensch-Roboter-Lösungen das Potenzial aufweisen, Arbeitsbedingungen im Sinne der physischen Belastung und der Ermüdung ergonomisch zu verbessern. Bei kooperierenden Mensch-Roboter-Lösungen wird, verglichen zu kollaborierenden Lösungen, ein erhöhtes ergonomisches Potenzial ermittelt.

Zur Vorhersage der thermischen Wahrnehmung von Menschen stehen mehrere klassische Modelle zur Verfügung. Sie konzentrieren sich jedoch nicht auf die individuelle thermische Wahrnehmung. Neuere Forschungen verwenden vitale Parameter, um Modelle zu erstellen, mit denen die persönliche Wärmewahrnehmung vorhergesagt werden kann.

Diese Arbeit untersucht die Leistung von Modellen des maschinellen Lernens zur Vorhersage der persönlichen thermischen Wahrnehmung, deren Eingaben die Integration von vitalen Parametern und Eingaben klassischer Modelle sind. Beteiligte vitale Parameter sind Hauttemperaturen und Herzaktivitätsmetriken. Die Modelle des maschinellen Lernens werden auf zwei verfügbaren Datensätzen entwickelt und bewertet, die unter kalten bzw. nahezu neutralen thermischen Bedingungen gesammelt wurden.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Modelle des maschinellen Lernens unter kalten thermischen Bedingungen mehr als die doppelte Genauigkeit klassischer Modelle erreichen können, während unter nahezu neutralen thermischen Bedingungen nur geringe Verbesserungen der Genauigkeit zu beobachten sind.

Das Lernen anhand des Prinzips des Modelllernens funktioniert bei motorischen Fähigkeiten sehr eindrucksvoll. Studien belegen, dass das Prinzip des Modelllernens ebenfalls auf den Bereich der Blickbewegungen übertragen werden kann, welche gemäß der Eye-Mind-Hypothese Rückschlüsse auf die kognitiven Prozesse zulassen. Anfängern soll es daher durch das Betrachten der Blickbewegungen von Experten gelingen, deren Strategie zu verinnerlichen.

In dieser Abschlussarbeit wird daher die Gestaltung einer effektiven Visualisierung von Blickbewegungen bei Problemlöseaufgaben diskutiert und hinsichtlich ihrer Benutzerfreundlichkeit geprüft. Im Rahmen eines Experiments mit vierzig Probanden werden vier verschiedene Visualisierungsformen von Blickbewegungen zu „Turm von London“-Aufgaben untersucht.

Die vier Visualisierungsformen unterscheiden sich unter anderem signifikant in durch sie ausgelöster mentaler Beanspruchung, ihrer Benutzerfreundlichkeit, ihren affektiv ausgelösten Emotionen und in ihrem Einfluss auf die Merkfähigkeit und Leistung. Die Geschwindigkeit der Visualisierungsvideos hat meist nur einen geringen Einfluss auf die Kriterien der Benutzerfreundlichkeit.

In der abschließenden Interpretation und Diskussion der Ergebnisse werden Implikationen für geeignete Visualisierungen von Blickbewegungen herausgearbeitet.

Visuelle Komplexität ist ein Schlüsselkonzept in mehrere Bereiche, insbesondere für das Webdesign, um benutzerfreundliche und attraktive Webseiten zu entwickeln. Ziel dieses Forschungsprojekt ist es, visuelle Komplexität von Webseite zu definieren, durch die Analyse von Faktoren, die sie beeinflussen, und durch die Analyse des Links zwischen visuelle Komplexität und Ästhetik. Mittels 60 schematische Mustern von Webseiten, hat diese Arbeit zum Ziel, die menschliche Wahrnehmung der visuellen Komplexität von Webseiten und die Reaktionen von Augen darauf zu studieren. Vier Faktoren wurden durch Litteraturrecherche ausgewählt, die bedeutend visuelle Komplexität von Webseiten beeinflussen: die Menge von Elementen, Farbenvielfältigkeit, Symmetrie und Prototypikalität. Nach den Ergebnissen beeinflussen tatsächlich diese vier Faktoren die visuelle Komplexität von Webseiten, aber Farbenvielfalt hat einen sehr niedrigeren Effekt als die drei anderen. Außerdem sind in diese Recherche visuelle Komplexität und Ästhetik durch ein negatives lineares Gesetz verbunden. Schließlich steigt die Fixationszahl, wenn die Zahl von Elementen und das Prototypikalität steigen, aber das Farbenvielfalt und die Symmetrie haben kein signifikanter Effekt darüber.

In absehbarer Zeit werden automatische Systeme alle Aufgaben von Menschen übernehmen, wobei der Mensch zunehmend in die Rolle des Überwachers tritt. Um den Kompetenzverlust von Menschen nach langfristiger Überwachung zu erkennen, ist der Zusammenhang zwischen Erfahrung und entsprechenden psychophysiologischen Daten von großer Bedeutung. Basierend auf dem EsA-Modell (Heine, 2017) wird in der vorliegenden Arbeit untersucht, inwieweit ein Zusammenhang zwischen dem Erfahrungsgrad und somatischen Markern besteht und wie das EsA-Modell validiert werden kann.

Zu diesem Zweck wurde ein Experiment mit zwei Messzeitpunkten durchgeführt. In jedem Messzeitpunkt bearbeiteten die Probanden 21 Aufgaben, während ihre elektrodermale Aktivität (EDA) erfasst wurde. Die 21 Aufgaben wurden in drei Teile gegliedert. Die Ergebnisse zeigten, dass die SCR-Mittelwerte (Skin Conductance Response) der drei Teile im ersten Messzeitpunkt graduell anstiegen. Im zweiten Messzeitpunkt stiegen die Mittelwerte zunächst an und sanken anschließend wieder. Zwischen den SCR-Mittelwerten der entsprechenden Teile ließ sich jedoch keine signifikante Veränderung feststellen.

In Zeiten des globalen Wettbewerbs sind die Bedürfnisse der Kunden die treibende Kraft jeder Produktentwicklung. Mit der ständigen Verbesserung des Verbrauchermarktes haben die Kunden immer höhere Anforderungen an den Komfort bei der Benutzung von PKWs. Mercedes-Benz erforscht seit vielen Jahren neue Speichergeräte für PKWs. Ein perfektes Produkt wurde bisher jedoch noch nicht in Serie auf den Markt gebracht.

Basierend auf der Leitidee der Nutzer- bzw. Menschenzentrierung sowie auf mehreren früheren studentischen Arbeiten bei Daimler AG wird in dieser Arbeit die Mercedes-Benz S-Klasse als Träger genutzt, um ein Speichermedium hinter den Vordersitzen im Auto zu entwickeln. Das Gerät muss mithilfe einer ergonomischen Analyse so gestaltet werden, dass es die Kundenanforderungen an Benutzerfreundlichkeit und Sicherheit bei der Verwendung erfüllt – vorausgesetzt, der Stauraum ist groß genug und das Design ästhetisch ansprechend.