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In der im Wandel begriffenen Arbeitswelt nehmen die Komplexität und die Neuartigkeit arbeitsseitiger Anforderungen zu. Es ist jedoch nur wenig darüber bekannt, wie Arbeitsgruppen ihre Handlungen unter solchen Anforderungen organisieren. Am Beispiel des Konstruierens technischer Produkte werden erfolgskritische Faktoren für die gemeinsame Bearbeitung komplexer Probleme in Gruppen handlungstheoretisch abgeleitet und empirisch überprüft. In einer kontrollierten Untersuchung wurden hypothesenkonforme Vorgehensunterschiede zwischen erfolgreichen und weniger erfolgreichen Gruppen bei der gemeinsamen Bearbeitung einer Konstruktionsaufgabe identifiziert. So zeichnen sich erfolgreiche Gruppen unter anderem durch systematische rückkoppelnde Wechsel zwischen Zielklärungs- und Handlungsplanungsphasen aus. Die Ergebnisse werden kritisch diskutiert und Implikationen für die systematische Unterstützung des Gruppenhandels abgeleitet. In the modern working life, there is a continuing increase in the complexity and novelty of work-demands. However, only little is known about how work-groups are organizing their activities under such circumstances. Therefore, promising factors for collective problem-solving strategies are derived from action-regulation theory and are empirically tested in the domain of engineering design. In an experimental study the hypothesized differences between successful and less successful groups regarding these modes of operation in an engineering design task were observed. For example, in comparison to less successful groups successful ones performed significantly more systematic feedback loops between phases of goal-clarification and action-planning. Results are critically discussed and implications for the support of group-action are deduced.

Internationale und europäische Normen (DIN EN ISO 9241-2: 2006; DIN EN ISO 614-2: 2000) fordern die Einhaltung von “Merkmalen gut gestalteter Aufgaben” bei der Tätigkeitsgestaltung. Die Gültigkeit dieser Normen wurde allerdings für Arbeitstätigkeiten mit Klienten- oder Kundeninteraktion – etwa 70 Prozent aller Arbeitstätigkeiten in der Bundesrepublik (Statistisches Bundesamt, 2005) noch nicht nachgewiesen. Exemplarisch wurden daher die Arbeitstätigkeiten von knapp 500 Beschäftigten in verschiedenen Branchen und Unternehmensgrößen des Einzelhandels mittels bedingungs- und personenbezogener Verfahren untersucht. Die statistische Auswertung bestand im Vergleich unterschiedlich „gut gestalteter“ Einzelhandelstätigkeiten in Bezug auf wahrgenommene Tätigkeitsmerkmale und erlebte psychische Beanspruchungsfolgen. Die Ergebnisse empfehlen die Anwendung der Normen zu „Merkmalen gut gestalteter Aufgaben“ auch für Einzelhandelstätigkeiten, wobei Modifikationen der Normmerkmale – insbesondere des Kernmerkmals „Ganzheitlichkeit“ vs. „Fragmentierung“ – erforderlich sind.

Kognitive Beeinträchtigungen stellen einen zentralen Faktor schizophrener Erkrankungen dar, der sich hemmend auf den Rehabilitationsverlauf auswirkt. Computergestützte kognitive Trainingsverfahren haben sich als effektiv für ihre Behandlung erwiesen. Die spezifische Wirksamkeit der Komponenten dieser Programme blieb jedoch unklar. Ziel dieser Arbeit war es, Elemente computergestützter kognitiver Trainingsverfahren für schizophrene Patienten zu evaluieren. Dafür wurde ein Training komplexer kognitiver Funktionen mit einem Training basaler Aufmerksamkeitsleistungen verglichen. Insgesamt 40 (2x20) schizophrene Patienten nahmen an je 15 einstündigen Trainingssitzungen teil. Vorab und im Anschluss wurden verschiedenen kognitive, psychopathologische und psychophysiologische Maße erhoben. Es zeigten sich in beiden Trainingsgruppen signifikante Verbesserungen kognitiver Leistungen und eine Reduktion psychopathologischer Symptome. Signifikante Gruppenunterschiede wurden nicht gefunden: Beide Trainingsmethoden waren effektiv in der Behandlung kognitiver Störungen, wobei sich auch als zeitstabil geltende basale Aufmerksamkeitsleistungen verbesserten. Verschiedenen mögliche Ursachen und die klinische Relevanz der gefundenen Effekte werden diskutiert. Cognitive impairments are a central aspect of schizophrenia and an important factor for the effectiveness of rehabilitation. Computer-assisted cognitive training programs have shown to be effective in their treatment. However, the specific effects of the components of these programs are still unknown. The aim of this thesis was to evaluate components of computer-assisted cognitive trainings for schizophrenic patients. A training of complex (executive) cognitive functions was compared with a training of basic attentional functions. Over all 40 (2x20) schizophrenic patients took part in 15 one-hour training sessions. Before and afterwards they were assessed with various cognitive, psychopathological and psychophysiological measures. In both training groups significant improvements of cognitive performance and a reduction of psychopathological symptoms where observed. No differences between the experimental groups where found: both training methods were effective in the treatment of cognitive disorders. Also basic attentional function - which are usually said to be time stable - improved. Different causes and the clinical relevance of these effects are discussed.

Sketching is a basic activity in conceptual design. It combines aspects of design methodology, cognitive psychology and work science. Surveys among designers from industry have shown that the paper-sketch is the main design tool besides CAD. Both these tools have not been integrated in one technological and methodological framework, though. Experimental studies have revealed that sketches are capable of the representation of geometrical design information on a high level of abstraction. Due to effects from basic processes of perception and action, a sketch is a highly efficient tool for the development of conceptual design solutions. Requirements on future sketching media have been derived which aim to combine the advantages from paper-sketches with the opportunities provided by CAD. They are met by the 3D-sketcher, which is the prototype of a digital and truly 3-dimensional sketching device for tomorrow’s design workplaces. Das Skizzieren stellt einen wesentlichen Bestandteil der Produktentwicklung dar. Anhand von Umfragen wird gezeigt, dass Skizzen und CAD bei der Konzeptentwicklung häufig parallel genutzt werden. Dennoch sind diese Medien bislang weder methodisch, noch technologisch miteinander verknüpft. Experimente mit Konstrukteuren zeigen, dass die Informationsdarstellung in Skizzen das kreative Denken bei der Konzeptentwicklung in besonderem Maße unterstützt. Prozesse der Wahrnehmung und Handlungsregulation ermöglichen dabei ein besonders effizientes Vorgehen. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen werden Anforderungen definiert, die ein zukünftiges Skizziermedium erfüllen sollte, um die Vorteile klassischer Skizzen mit den Möglichkeiten von CAD zu vereinen. Der 3D-Skizzierer ist der Prototyp eines digitalen, 3-dimensionalen Skizzierwerkzeuges, das diese Anforderungen erfüllt. Er basiert auf Virtual Reality und kann in zukünftige CAx-Umgebungen integriert werden.

Der Mensch als kreativer Problemlöser steht im Mittelpunkt erfolgreicher Produktentwicklungsprozesse. Konstruktionsmethodische Vorgehensempfehlungen sollen ihn bei der Bewältigung seiner kognitiv hoch anspruchsvollen Aufgaben unterstützen. Im Mittelpunkt dieser Arbeit steht die Frage, in welchem Maße diese Empfehlungen geeignet sind, das Entwurfshandeln und dessen Ergebnisse tatsächlich zu verbessern. In einer umfangreichen empirischen Studie wurde deshalb untersucht, welche individuellen Vorgehensweisen den Konstruktionserfolg messbar erhöhen. Im Ergebnis konnten erfolgreiche und weniger erfolgreiche Vorgehensweisen eindeutig differenziert werden. Dieses führt auf grundlegend neue Modellvorstellungen vom erfolgreichen individuellen Vorgehen im Prozess der Produktentwicklung, zu einer Re-Interpretation der Konzeptphase als einen erfahrungsbasierten, iterativen Lernprozess. Gedruckte Version im Verlag erschienen: Bender, Bernd: Erfolgreiche individuelle Vorgehensstrategien in frühen Phasen der Produktentwicklung. Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 1 Nr. 377 Düsseldorf: VDI-Verlag 2004. ISBN 3-18-337701-2 Creative human problem solving is a crucial factor for successful product development processes. Design Methodology shall support the designer in performing these highly challenging cognitive tasks. This dissertation focuses on the question to which degree rules and guidelines of Design Methodology are appropriate to improve design activity and its results. Therefore, individual design heuristics and their correlation with design performance have been investigated within an extensive empirical study. As a result, successful and less successful design strategies could be determined reliably. The results lead to a fundamentally changed conception of successful individual design strategies: the re-interpretation of conceptual design as an iterative process of learning, based on professional experience. Printed version available: Erfolgreiche individuelle Vorgehensstrategien in frühen Phasen der Produktentwicklung. Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 1 Nr. 377 Düsseldorf: VDI-Verlag 2004. ISBN 3-18-337701-2

Studenten und Konstrukteure mit verschiedener konstruktionsmethodischer Ausbildung wurden bezüglich ihres Vorgehens beim Konstruieren und ihrer Konstruktionsleistungen untersucht. Dabei zeigte sich, dass die Wirkung der Ausbildung für drei Teilleistungen (Konzepte erstellen, Konzepte bewerten, Entwürfe erstellen) verschieden ist. Für die konstruktionsmethodischen Empfehlungen für die frühen Phasen wird eine neue Konzeption vorgeschlagen. Der Einfluss kognitiver Variablen (Arbeitsgedächtnis, heuristische Kompetenz, Interferenz) wurde untersucht.

Vor dem Hintergrund empirischer Befunde zur Nutzung von CAD-Systemen beim konstruktiven Entwerfen in der Ausbildung sowie der Berufspraxis wird in der vorliegenden Arbeit über eine Befragungsstudie sowie eine laborexperimentelle Studie zur Bewertung des Unterstützungspotentials verschiedenartiger Arbeitsmittel in den frühen Phasen des Entwerfens von technischen Gebilden berichtet. Zu den beim Entwerfen eingesetzten Arbeitsmitteln zählen neben einfachen, aufwandsarmen Werkzeugen wie Papier und Bleistift auch computerisierte Automaten wie z. B. CAD-Systeme. CAD-Systeme sind durch die bereitgestellten Funktionalitäten heutzutage ein wesentliches Arbeitsmittel für den Konstrukteur; die für die außerordentlich komplexen, kostenbestimmenden frühen Entwurfsphasen wichtigen Funktionen werden aber offenbar nur in unzureichendem Maße oder überhaupt nicht zur Verfügung gestellt. Dadurch notwendige Wechsel zwischen analogen und digitalen Arbeitsmitteln müssen bislang manuell durchgeführt werden und haben neben zeitlichen Einbußen in der Regel Fehler und Informationsverluste bei der Übertragung zur Folge. Mit dem LCD-Monitor mit integriertem Graphiktablett WACOM Cintiq 15X, dessen Bedienung sich an den Eigenschaften herkömmlicher Handskizzen orientiert, wird eine durchgängige Nutzung von CAD-Systemen angestrebt. Zunächst wurden diese drei Arbeitsmittel hinsichtlich Ihrer Anforderungen an den Nutzer bei einem Einsatz in den frühen Entwurfsphasen aus tätigkeitspsychologischer Sicht analysiert. In der experimentellen Hauptuntersuchung bearbeiteten drei Versuchsgruppen einer Stichprobe von 66 Studierenden einer ingenieurtechnischen Fakultät dasselbe wissensreiche, praxisnahe Entwurfsproblem unter den experimentellen Bedingungen der Entwurfsentwicklung durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift, mit digitalem Graphiktablett oder mit Hilfe des Rechnerprogramms AutoCAD. Es erfolgte eine differenzierte Betrachtung des Einflusses dieser verschiedenartigen Arbeitsmittel auf unterschiedliche Variablen der Bereiche ?Ergebnisse?, ?Erleben? und ?Prozess?. Im Ergebnis der Analysen konnte weitestgehend hypothesenkonform gezeigt werden, dass Freihandskizzieren - unabhängig vom Arbeitsmittel - dem Entwerfen mittels CAD in allen betrachteten effektivitäts- und effizienzbestimmenden Kriterien überlegen war. Prozessorientierte Analysen des äußeren Handlungsablaufes sowie handlungsbegleitender mentaler Prozesse gaben erste Hinweise auf mögliche Ursachen dieser Befunde aus handlungspsychologischer Sicht. Dazu war eine Untersuchungsmethodik entwickelt worden, die es erlaubt, begründet auf den ?inneren Verlauf? des Entwerfens zu schließen. Die Ergebnisse konnten in einem weiteren Schritt an einer Problemstellung mit vergleichbarem Schwierigkeitsgrad weitgehend repliziert werden. Aus den Analysen und Resultaten wurden Schlussfolgerungen für die Konstruktionsausbildung und die Gestaltung digitaler Unterstützungssysteme abgeleitet. Due to its economic importance, engineering design as a demanding and complex problem-solving activity has been the subject of interdisciplinary research of both psychologists and design scientists for several years. In particular, the early stages of problem clarification and conceptual design are of significant interest. The design process can be supported in several different ways, e. g. with simple low-expenditure sketches. Today, high-performance digital tools (e. g. CAD) have become indispensable in product development. But their characteristics hypothetically result in an additional workload of mental capacity and hinder the full and correct establishment of necessary mental problem representations. So design engineers often combine sketches and CAD. In order to avoid a loss of time and information when switching between the different media, the functions of sketches should be implemented into CAD. An approach to realise this is the interactive pen display WACOM Cintiq 15X, which claims to have the same characteristics as paper & pencil together with differing kinds of computer functionalities. Its effectiveness and efficiency has not yet been investigated. This study focuses on the comparison of the three media ?paper & pencil?, ?pen display? and ?AutoCAD? in the early stages of the design process. On the basis of the psychological demands on the user, support potential was analysed by recording variables concerning the results, the subjective experience and the process. The sample was composed of 66 students of the mechanical engineering graduate program at the Dresden University of Technology. Random sampling resulted in three subsamples of 22 subjects each. The research was carried out in a laboratory experimental study, where people work alone on a given design scenario. No significant differences could be found between the two groups designing by freehandsketching with paper & pencil and with pen display. This speaks well for comparable demands of these two media on the user. Subjects who designed with AutoCAD produced solutions with a significant lower quality and communication of the technical information content. They needed significantly more time to develop the solution. These results can be regarded as evidence of the hypothetically discussed demands on the user: current CAD-systems do not take cognitive abilities and limitations into consideration sufficiently as well as ways of intuitive and effort-saving externalisation. Results could be replicated extensively in a study with a design problem of equally difficult requirement structure. Finally, hints for education of engineering design students and essential requirements for digital support tools in the early stages of the design process were derived.

Due to its economic importance engineering design as a creative design problem solving has been the research subject of psychologists and design engineers for several years. Observations of designer's thinking and action processes show that especially in the early stages of the design process, in which requirements are clarified and ideas are developed, generating solutions is largely associated with the use of simple external representations such as sketches and material (physical) models. In the represented thesis the use and functions of such external aids were investigated at first with a questionnaire study consulting designers (N = 106) of different industries. The results demonstrate the dominance of sketches as well as the increasing use of CAD already in the early stages of product development. In contrast models are applied to a lesser extent. Thereby simple external aids are not only used as memory-relieving external information storages, but do also support solution development and testing, serve as an analysis aid and contribute helpfully to documentation and communication. Further in an experimental study the use and functions of sketching and manual modelling applied by engineering students and designers (N = 61) while working on two design problems of different complexity with free choice of the support form were analysed. The results verify the essential importance of sketching for the design process, since almost all subjects used sketches to deal with the two design problems, while material models were hardly applied. Again the sketches fulfil different functions, so besides documentation they mainly support solution development. These statement based findings that sketches in addition to their function as external storages for memory relief serve also as thinking aids, thus support the generating and further developing of solution concepts, could be confirmed by observation data based on the analysis of the individual design processes. Finally recommendations for the design of new and advanced computer-assisted design aids could be given. Das Konstruieren als schöpferisch-entwerfendes Problemlösen (design problem solving) ist aufgrund seiner wirtschaftlichen Bedeutung seit längerem Gegenstand der Forschung von Psychologen und Konstruktionswissenschaftlern. Beobachtungen des Vorgehens des Konstrukteurs zeigen, daß insbesondere in den frühen Phasen des konstruktiven Entwurfsprozesses, in denen Anforderungen geklärt und Ideen generiert werden, die Lösungsentwicklung in hohem Maße durch einfache externe Hilfsmittel, wie Skizzen und gegenständliche Modelle, unterstützt wird. In der dargestellten Dissertation wurde Einsatz und Nutzen dieser Hilfsmittel zunächst anhand einer Befragung von Konstrukteuren (N = 106) verschiedener Branchen untersucht. Die Ergebnisse belegen die Dominanz von Skizzen sowie die Zunahme der Nutzung von CAD bereits in den frühen Phasen der Produktentwicklung. Modelle finden dagegen weniger häufig Verwendung. Einfache externe Hilfsmittel werden dabei nicht nur als gedächtnisentlastende externe Speicher eingesetzt, sondern unterstützen ebenso die Lösungsentwicklung und -überprüfung, dienen als Analysehilfe und tragen hilfreich zur Dokumentation und Kommunikation bei. Weiterhin wurde in einer experimentellen Studie der Einsatz und die Funktionen des Skizzierens und manuellen Modellierens bei der Bearbeitung zweier Konstruktionsprobleme unterschiedlicher Komplexität durch Maschinenbaustudenten und Konstrukteure (N = 61) bei freier Wahl der Unterstützungsform näher untersucht. Die Ergebnisse verifizieren die essentielle Bedeutung des Skizzierens für den konstruktiven Entwurfsprozeß, da nahezu alle Probanden die beiden Konstruktionsprobleme von Anfang an skizzierend bearbeiteten, während einfache Modelle so gut wie gar nicht eingesetzt wurden. Die Skizzen erfüllten wiederum verschiedene Funktionen, neben der Dokumentation wurden sie v.a. zur Lösungsentwicklung verwendet. Dabei konnten diese auf Aussagen beruhenden Erkenntnisse, daß Skizzen neben der Gedächtnisentlastung auch eine Denkhilfe bieten, durch aus der Analyse der Entwurfsprozesse gewonnene Beobachtungsdaten bestätigt werden. Abschließend wurden Gestaltungsempfehlungen für die Neu- und Weiterentwicklung computergestützter Hilfsmittel des konstruktiven Entwurfsprozesses formuliert.