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1. H chste L sungsg tewerte und Geringste L sungsg tewerte k rzeste Bearbeitungszeiten und l ngste Bearbeitungszeiten Vp 44 Vp 51 Vp 54 Vp 19 Vp 43 Vp 47 Papier und Graphik Graphik CAD CAD CAD Bleistift tablett tablett Planung P 15 1 10 2 14 5 4 8 5 2 2 9 Bereitstellung B 34 9 34 4 30 4 41 8 34 3 38 5 Generierung G 18 0 21 4 28 4 6 4 12 5 10 3 Kontrolle K 12 7 7 5 7 8 18 5 14 5 12 4 Verwerfung V 0 8 2 5 3 0 10 2 12 7 9 8 Anpassung A 9 7 15 5 11 5 13 6 16 1 20 7 Wiederholung W 8 5 8 5 4 4 4 8 4 6 5 4 Um die Unterschiede im Bezug auf die Abfolgen der Entwurfsschritte zwischen den beiden Extremgruppen aufzuzeigen sollen exemplarisch zeitlich vergleichbare Ausschnitte aus den Protokollen der Versuchspersonen 44 und 19 gegen bergestellt werden welche f r die jeweili ge Gruppe charakteristisch sind Die Abbildung 7 zeigt die erste F nf Minuten Sequenz der Versuchsperson 44 die den Garten grill durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwarf und einen sehr hohen Wert f r die L sungsg te in einer kurzen Bearbeitungszeit erzielte Die Buchstaben entsprechen dabei den einzelnen Entwurfsschritten vgl Tabelle 51 1 Sequenz Minute 1 bis 5 P B G P G P B G P G P B G P B G P B G A P B G B G B G B A P G P B W B W K B W K A WI IK B A B G K B P B G A G P B G B G P B G P B G P G W K B WI K AI Abb 7 Extremgruppenvergleich Ausschnitt aus dem Protokoll d
2. Experimentelle Gestikulierende Sprechende Pro Bedingung Probanden in banden in 1 Papier und Bleistift 90 9 54 5 2 Graphiktablett 73 3 36 4 3 2D CAD 50 0 22 7 Hinsichtlich der Abfolgen der Teilt tigkeiten wurden Wechsel zwischen dem Aufgabenstudium in Form des Lesens und externen Skizzieren bzw Zeichnen Notieren Radieren bzw L schen sowie internen Teilt tigkeiten Betrachten keine sichtbare Aktivit t erfasst Zus tzlich interes sierten die Wechsel zwischen externen und internen Teilt tigkeiten Die Anzahl der Wechsel war vor der Durchf hrung einer einfaktoriellen ANOVA in Bezug zur ben tigten Bearbei tungszeit gesetzt worden Die Gesamtstichprobe N 66 vollzog beim Entwurfsproblem Gartengrill im Mittel pro Stunde 9 4 Wechsel Aufgabenstudium externe Teilt tigkeit 5 0 Wechsel Aufgabenstudi um interne Teilt tigkeit und 137 0 Wechsel Externe interne Teilt tigkeit Eine einfaktorielle ANOVA erbrachte keinen signifikanten Gruppenunterschied im Bezug auf die Wechsel Aufgabenstudium externe Teilt tigkeit Fanova 847 p gt 05 im Hinblick auf die Wechsel Aufgabenstudium interne Teilt tigkeit Fanova 4 898 p lt 05 und Externe interne Teilt tigkeit Fanova 4 378 p lt 05 ergaben sich signifikante Gruppenunterschiede Zwischen den Probanden die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit einem Gra
3. Fernsehbildschir Schreibttisch u Videokamera CAD Arbeitsplatz Abb 6 Untersuchungsanordnung Die Versuchsleiterin sa leicht schr g nach hinten versetzt mit einigem Abstand vom Proban den entfernt so dass dieser beim Umherblicken die Versuchsleiterin nicht im Blickfeld hatte Die Videokamera stand je nach H ndigkeit links oder rechtsseitig vom Probanden Der Fort gang des Entwurfs konnte von der Versuchsleiterin auf einem zu ihr gerichteten Fernsehbild schirm verfolgt werden gleichzeitig lie diese Konstellation eine ungehinderte Beobachtung der Versuchsperson zu Es war davon ausgegangen worden dass aufgrund der geforderten Zielstellung und der Bear beitungsdauer eine Adaptation an die Situation eintritt und die Beeinflussung oder Beanspru chung des Probanden durch diese Prozesserfassungsmethode daher minimal und f r die drei Untersuchungsbedingungen gleich ist 7 10 Strategien der Datenauswertung Aufgrund des geringen Stichprobenumfangs von N 6 Probanden und der dreifach gestuften unabh ngigen Variable waren die Daten der Pilotstudie einer statistischen Auswertung nicht zug nglich Im folgenden werden die Ergebnisse f r die erhobenen abh ngigen Variablen nach 108 Problemstellungen getrennt deskriptiv dargestellt und anschlie end zusammenfassend disku tiert 7 11 Ergebnisse der experimentellen Pilotstudie Entwurfsproblem Gartengrill 7 11 1 Homogenisierungsvariablen 711 1 1 Motivation
4. Verfahrens sowie Verarbeitungstechnik Ihr durchschnitt liches Alter lag bei 22 Jahren SD 1 37 83 Keiner der Teilnehmenden hatte vor dem Studium eine Lehre absolviert einer konnte im Rah men eines Praktikums Einblicke in den Konstruktionsbereich gewinnen Alle sechs Studieren den hatten mindestens eine zweieinhalbj hrige Erfahrung mit dem Programm AutoCAD einer arbeitete zus tzlich mit den 3D CAD Programmen ProE und Solidworks Ihre F higkeiten im Konstruieren sch tzten zwei der Probanden 33 3 als ausreichend drei 50 als befriedi gend und einer 16 7 als gut ein Die wesentlichen demographischen Daten und qualifikationsbezogenen Informationen fasst die Tabelle 9 getrennt nach den sechs Probanden zusammen Tab 9 Demographische Daten und qualifikationsbezogene Informationen der Probanden aus der Pilotstudie N 6 Proband Studienrichtung Semester Praktikum CAD Kenntnisse Selbsteinsch tzung im Konstruieren 1 Textil und Konfektion 5 nein AutoCAD ausreichend stechnik Kfz und Schienentechnik AutoCAD befriedigend Verarbeitungstechnik 6 nen AutoCAD befriedigend 4 Allgemeiner und konstrukti nein AutoCAD gut ver Maschinenbau ProE Solidworks 5 Allgemeiner und konstrukti ja AutoCAD befriedigend ver Maschinenbau 7 4 Untersuchte Entwurfsprobleme 7 4 1 Beschreibung der konstruktiven Problemstellungen W hrend sich die herk mmlichen Experimente der klassischen Denkpsychologie vorzugsw
5. auf Um nachteilige Verzerrungen innerhalb dieser Bedingung zu vermeiden wurden die drei Probanden aus der Stichprobe ausgeschlossen 8 6 1 3 Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts Die in der Pilotstudie erreichten Werte f r die Urteiler bereinstimmung von mindestens 81 f r die Empf ngergruppe Experte und 92 f r die Empf ngergruppe Technischer Laie erlaubten dass die Bewertung der Entw rfe der Hauptuntersuchung ausschlie lich von einem Studenten des Technischen Designs und der Versuchsleiterin vorgenommen werden konnten 8 6 2 Variablen des Erlebens Die Variablen des Erlebens Erlebte Problemschwierigkeit Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit und Psychische Beanspruchung wurden in der Hauptuntersuchung entspre chend der im Abschnitt 7 6 2 2 vorgestellten Methoden erfasst 8 6 3 Prozessvariablen 8 6 3 1 Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten Die Erfassung der Teilt tigkeiten erfolgte in der Hauptuntersuchung computergest tzt entspre chend dem im Abschnitt 7 6 2 3 vorgestellten Kategorienschema 8 6 3 2 Anteile und Abfolgen der Entwurfsschritte Um das Entwerfen als Beispielfall f r komplexe Arbeitst tigkeiten mit hohen kognitiven An forderungen einer Analyse zug nglich zu machen wurde eine Untersuchungsmethodik entwik kelt die es erlaubt begr ndet auf den inneren Verlauf des Entwurfsprozesses zu schlie en 143 Die Erfassung der beim Entwe
6. 141 Untersuchungsteilnehmer zur Bearbeitung der Problemstellung sowie ihre F higkeit zur r um lichen Vorstellung pro Versuchsbedingung bez glich der Mittelwertsgleichheit kontrolliert Die Teilnahme war freiwillig und wurde verg tet 8 5 Experimentelle Bedingungen Die Versuchsbedingungen Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift und Rechnergest tztes Entwerfen wurden in der Hauptuntersuchung ohne nderungen bernom men Bei der Bedingung Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett ergab sich durch eine Kooperation mit der Firma WACOM die M glichkeit das Nachfolgermodell des im Rah men der Pilotstudie genutzten Ger ts einzusetzen In der Hauptuntersuchung verwendeten die Probanden die Nachfolgerversion Cintig 15X einen 4 7 kg schweren Monitor mit 15 1 gro Bem Display Diagonale 38 cm der durch einen verstellbaren Fu stufenlos in der H he vari iert werden kann Neben der um rund 30 erweiterten Bildschirmdarstellung bietet das Cintiq 15X im Vergleich zum PL 400 einen breiteren Blickwinkel eine h here Sch rfe und einen bes seren Kontrast in der Darstellung sowie eine Farbtiefe von 24 Bit Die LCD Oberfl che ist ge gen Spiegelung und Kratzer versiegelt und erm glicht durch eine rauhere Beschichtung eine realistischere Stift auf Papier Haptik sowie durch einen erh hten Ablesewinkel von 160 Grad horizontal vertikal eine bessere Lesbarkeit unter wechselnden Lichtverh
7. 1994 Designing Engineers Cambridge MIT Press B hler K 1907 I Tatsachen und Probleme einer Psychologie der Denkvorg nge Archiv f r Psychologie 9 297 305 II ber Gedanken Archiv f r Psychologie 12 1 23 Bullinger H J 1994 Ergonomie Produkt und Arbeitsplatzgestaltung Stuttgart B G Teub ner Burger H 1986 Die allm hliche Verfertigung der Idee beim Schreiben Frankfurter Poetik Vorlesung Frankfurt Fischer Buss W 1989 Heutige Anwendungsm glichkeiten zur Unterst tzung des Entwurfsprozesses VDI Fortschrittberichte 752 D sseldorf VDI Butz H W 1997 Entwicklungsstand von CAD Amerikanischer Einfluss ist unverkennbar SMM Schweizer Maschinenmarkt Computereinsatz und Design Optionen f r die Zukunft 45 97 84 87 Buur J amp Andreasen M M 1989 Design models in mechatronic product development De sign Studies 10 3 155 162 Cakir A E 1996 Ein Sinn verliert seinen Sinn und findet ihn wieder Der Tastsinn im Spiegel des Technikwandels In Kunst und Ausstellungshalle der Bundesrepublik Deutschland GmbH Hrsg Tasten Schriftenreihe Forum Bd 7 262 275 G ttingen Steidl 221 Cantor J amp Engle R W 1993 Working memory capacity as long term memory activation An individual differences approach Journal of Experimental Psychology Learning Memory and Cognition 19 1101 1114 Card S K Moran T P amp Newell A 1983 The psychology of human co
8. 1996 Sch n 1992 137 schreibt dazu unter besonderer Betonung der externalen Entwurfshandlung Design knowledge is knowing in action revealed in and by actual design ing designers know more than they can say tend to give inaccurate descriptions of what they know and can best or only gain access to their knowing in action by putting themselves into the mode of doing vgl auch Tovey 1986 Suwa et al 1998 Radcliffe 1998 Nach Clapar de 1932 umfassen Bewusstseinsinhalte nur das was der Verstand zu tun beab sichtigt oder was er gerade getan hat zit nach Weidle amp Wagner 1989 88 also den Plan und das Ergebnis nicht aber die eigentliche Ausf hrung der Denkhandlung Auch gehen einem Konstrukteur in der komplexen Entwurfssituation sicherlich oftmals deutlich mehr Gedanken durch den Kopf als er auszusprechen vermag Dabei handelt es sich eventuell auch um von der aktuellen T tigkeit unabh ngige Gedanken Hier kann es zu einer Konkurrenz um Verarbei tungskapazit t und infolgedessen zu einem Auswahlproblem kommen Dadurch wird unter Umst nden das Probleml sen an sich behindert Brown 1984 Folglich ist anzunehmen dass die verbale Wiedergabe vor allem in den fr hen Entwurfsphasen unvollst ndig irrelevant oder gar falsch ist Wenn sich das Denken in Sprechen verwandelt strukturiert es sich um und ver ndert sich Wygotski 1964 303 Aufgrund der Anzahl der aufgef hrten Gr nde f r m glic
9. Baddeley A D amp Hitch G J 1974 Working memory In G H Bower Ed The psychology of learning and motivation 8 47 89 New York Academic Press Ball L J Evans J St B T amp Dennis I 1994 Cognitive processes in engineering design a longitudinal study Ergonomics 37 11 1753 1786 Ball L J amp Ormerod T C 1995 Structured and opportunistic processing in design A critical discussion International Journal of Human Computer Studies 43 131 151 Ballay J M 1987 An experimental view of the design process In W B Rouse amp K R Boff Eds System Design 65 82 New York North Holland Bartl C amp D rner D 1998 Sprachlos beim Denken Zum Einfluss von Sprache auf die Pro bleml se und Ged chtnisleistung bei der Bearbeitung eines nicht sprachlichen Problems Sprache amp Kognition 17 224 238 Baykan C 1996 Design Strategies In N Cross H Christiaans amp K Dorst Eds Analysing Design Activity Chichester Wiley Beitz L E 1996 Schl sselqualifikation Kreativit t Personal Organisation Management Bd 4 Hamburg Steuer und Wirtschaftsverlag Beitz W 1984 Entwicklungszw nge f r den Konstrukteur Zeitschrift f r wirtschaftliche Ferti gung und Automatisierung 79 3 116 119 Beitz W 1985 Kreativit t des Konstrukteurs Konstruktion 37 10 381 386 Beitz W 1992 Ber cksichtigung menschbezogener Anforderungen durch methodisches
10. Durch den Einsatz neuer Informationstechniken im Entwicklungsbereich sind einige bislang dem Menschen zugeordnete Routine T tigkeiten dem Rechner bertragen worden woraus sich eine Entlastung des Menschen ableiten l sst Die in der Folge dieser Ver nderungen not wendige hochkonzentrierte Bildschirmarbeit und die zur Benutzung eines CAD Systems erfor derlichen Kenntnisse ber die Struktur und Syntax eines Befehlsvorrats und die Handhabung verschiedener Systemkomponenten haben allerdings eine Anforderungsverschiebung von pri m r physischen hin zu psychisch kognitiven und psychisch affektiven Belastungen f r den Konstrukteur zur Folge Heinrich 1987 Langner M ller amp Springer 1990 Kleinbeck 1992 5 3 Bewertung im Bereich des Prozesses Im Kapitel 4 wurden aus handlungstheoretischer Perspektive hypothetische Unterschiede in den sensumotorischen und kognitiven Anforderungen herausgestellt die mit der Nutzung der ver schiedenartigen Arbeitsmittel verbunden sind Eine Beurteilung des Unterst tzungspotentials der betrachteten Arbeitsmittel kann also nicht allein durch die Feststellung des Grades der Zielerreichung im Sinne der Ergebniskriterien erfolgen Es ist dar ber hinaus die Frage zu be antworten welche Anforderungen der verschiedenen Arbeitsmittel in den fr hen Entwurfsab schnitten unterst tzend oder behindernd wirken Dazu ist es notwendig den Prozess der T tig keit von der Anforderungskl rung bis zum technischen Entw
11. Reitman W R 1964 Heuristic decision procedures open constraints and the structure of ill defined problems In M W Shelly amp G L Bryan Eds Human Judgement and Optimality New York Wiley Reitman W R 1965 Cognition and thought New York Wiley Richter G 0 J Psychische Belastung und Beanspruchung Schriftenreihe der Bundesanstalt f r Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin Bremerhaven Verlag f r neue Wissenschaft Richter W 1983 Skizzieren als anschauliche Darstellungsart Konstruktion 35 10 391 396 Richter W 1987 Gestalten nach dem Skizzierverfahren Konstruktion 39 6 227 237 Riemer S 1996 Prototyping als Unterst tzungsm glichkeit des Probleml sens im konstruktiven Entwurfsprozess Unver ffentlichte Diplomarbeit TU Berlin Riemer S Wei hahn G amp Hacker W 1999 Zur Organisation der Entwurfst tigkeit Oppor tunistisches Vorgehen mit geplanten Episoden Forschungsbericht der TU Dresden Institut f r Allgemeine Psychologie und Methoden der Psychologie Bd 68 Rittel H W amp Musso A 1992 ber das Messen der G te von Geb uden In H W Rittel Hrsg Planen Entwerfen Design Ausgew hlte Schriften zu Theorie und Methodik 93 103 Stuttgart Kohlhammer Rittel H W amp Webber M W 1984 Planning problems are wicked problems In N Cross Ed Developments in Design Methodology Chichester Wiley Roadstrum W 1967 Excellence in Engineering New
12. auf Bei der Versuchsperson 6 zeigte sich ein Ungleichgewicht der Teilt tigkeiten Zeichnen und Betrachten zugunsten des Zeichnens das mit 53 5 ber die H lfte der Bearbeitungszeit in Anspruch nahm Die Prozentwerte f r das Aufgabenstudium lagen etwas unter denen der durch Freihandskizzieren entwerfenden Probanden 2 bis 4 Bez glich der Teilt tigkeiten Radieren bzw L schen und Keine sichtbare Aktivit t lie en sich keine offensichtlichen Unterschiede zwischen den einzelnen Bedingungen ausmachen Tab 24 Prozentuale Anteile der Teilt tigkeiten der Probanden an der Bearbeitungszeit N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Gartengrill Proband Experimentelle Aufgaben Notieren Skizzieren Betrachten Radieren Keine Bedingung studium in Zeichnen in L schen sichtbare in in in Aktivit t in 1 2D CAD 4 9 0 41 4 43 2 5 4 5 1 2 Graphiktablett 8 2 4 9 30 8 47 7 5 7 2 6 3 Graphiktablett 6 6 31 5 18 5 36 7 2 2 4 5 4 Papier und Blei 7 3 1 5 45 2 36 9 4 6 4 5 stift 5 Papier und Blei 3 9 4 8 26 5 56 4 0 8 7 9 stift 6 2D CAD 4 7 0 53 5 33 5 2 3 6 0 Bis auf den mit AutoCAD entwerfenden Probanden 1 gestikulierten alle restlichen 83 3 bei der L sungserarbeitung des Entwurfsproblems Gartengrill Es u erte sich keiner der Teil nehmer verbal Hinsichtlich der Abfolgen der Teilt tigkeiten zeigten sich zwischen den du
13. ber den 36 Kongress der Deut schen Gesellschaft f r Psychologie in Berlin 1988 G ttingen Hogrefe Ueckert H 1995 Planung Organisation und Kontrolle In W Sarges Hrsg Management Diagnostik 254 263 G ttingen Hogrefe Jhlmann J 1995 Design f r Ingenieure TU Dresden Fakult t Maschinenwesen himann J 2000 Design f r Ingenieure 3 berarbeitete und erweiterte Auflage TU Dresden Fakult t Maschinenwesen Uhlmann J a 7 Problemkreise des Freihandzeichnens Vorlesungsunterlagen TU Dresden unver ffentlicht Uhlmann J amp Feuchtenberger U 2000 Das UL I Projekt Innovatives Design eines Ultra leichtflugzeuges mit ICEM Surf Vortrag auf dem ICEM Surf Usermeeting 2000 Paris 9 10 Oktober 2000 Uhlmann J amp Richter P 1994 Aufbau und Funktion subjektinterner Geometriemodelle SIG bei der CAD CAM Arbeit Computergest tztes Entwerfen von physischen Freiformfl chen im technischen Design CASFM und dessen Integration in den konstruktiven Entwurfspro zess BMBF Antrag TU Dresden unver ffentlicht Uhlmann J amp Schaarschmidt K H 1997 Technisches Design Eine Ausbildungs und Ar beitsrichtung an der TU Dresden Dresden Technische Universit t Ulich E 1998 Arbeitspsychologie Z rich Stuttgart vdf Sch ffer Poeschel Ullman D G 1997 The Mechanical Design Process McGraw Hill ee 235 Ullman D G Wood S amp Craig D 1990 The importance
14. e Parallele vs serielle Verarbeitung e Zeitverz gerungen e Mentale Modelle e Beanspruchung des Arbeits und Langzeitged chtnisses e Dimensionalit t motorischer Aktivit t Die Entlastung von Routinet tigkeiten bei der Arbeit mit CAD f hrt durch die Steigerung der Arbeitsmenge und den andauernden Entscheidungsdruck oftmals zur Leistungsverdichtung Derisavi Fard Frieling amp Hilbig 1989 Bergmann 1998 Volpert 1988 Aufgrund der h ufig 57 unangemessenen Funktionsteilung zwischen Mensch und Rechner und der damit verbundenen berforderung der Wahrnehmungs und Verarbeitungskapazit t kommt es zu einer psychophy sischen Zusatzbeanspruchung f r den Entwerfenden die in einen Leistungsabfall m nden kann M ller 1986b Durch die hohen Anforderungen an das visuelle System bedingt das rechnergest tzte Entwerfen m glicherweise Beschwerden im Augenbereich In einigen Studien ber gesundheitliche Be schwerden bei Computerarbeit berichten drei Viertel Smith Cohen Stammerjohn amp Happ 1981 Sauter Gotlieb Roher amp Dodson 1983 bzw ber die H lfte der Anwender Smith 1984 von Augenproblemen in Form von Erm dung Brennen R tungen Flimmern etc Auch muskuloskelatale Beschwerden wie z B R cken Schulter und Nacken sowie Hand und Handgelenksschmerzen sind h ufige Begleiterscheinungen an Arbeitspl tzen mit berwie gender Bildschirmarbeit Ertel 1994 Als Hauptursache wird die statische Sitz und Blic
15. ein generie rendes Vorgehen auf F nf 22 7 zogen beim Hauptprinzip mindestens zwei L sungen gleichzeitig in Betracht jeweils ein Proband 4 5 bei Teilprinzipien bzw sowohl beim Hauptprinzip als auch bei Teilprinzipien Bezogen auf die gesamte Versuchsgruppe 2 wurden im Schnitt 2 L sungsm glichkeiten entwickelt in der Teilgruppe der generierend vorgehen den Teilnehmer waren es 3 Die Probanden die den Korkenzieher mit AutoCAD entwarfen gingen im Gegensatz zu den durch Freihandskizzieren entwerfenden Versuchspersonen ausschlie lich korrigierend vor Keiner der rechnergest tzt entwerfenden Probanden generierte zu Beginn mehr als eine L sungsm glichkeit Damit unterschied sich die dritte Gruppe bez glich der H ufigkeit des gene rierenden Vorgehens und der Anzahl der hier generierten Alternativen deutlich von den ersten 192 beiden Versuchsgruppen vor allem von den Teilnehmern die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwarfen Einen berblick ber die deskriptiven Kennwerte f r das generierende Vorgehen der drei Ver suchsgruppen bei der L sungserzeugung gibt die Tabelle 68 Tab 68 L sungserzeugung generierendes Vorgehen der Versuchsgruppen N 66 Replikations untersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher Experimentelle Generierendes Gesamtanzahl der zu Zu Beginn entwickelte Bedingung Vorgehen in Beginn entwickelten Varianten der generierend Varianten MW S
16. f r den Korkenzieher zwischen 72 und 89 Als Richtwert wird in der Literatur eine 50 ige Urteilerkonkordanz der Experten angegeben Greve amp Wentura 1987 7 5 Experimentelle Bedingungen 7 5 1 Bedingung 1 Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift Die Probanden dieser Versuchsbedingung sollten zur L sungsfindung freihandskizzieren Dazu standen wei es DIN A4 Zeichenpapier Bleistifte verschiedener H rtegrade und ein Radier gummi zur Verf gung Da als Ergebnis kein ma st blicher Entwurf in Form einer technischen Zeichnung verlangt war wurde die Nutzung zus tzlicher Hilfsmittel wie Lineal oder Zirkel auch auf Nachfrage nicht gew hrt 7 5 2 Bedingung 2 Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett Unter dieser experimentellen Bedingung sollte das Entwerfen als Freihandskizzieren mit einem Graphiktablett f r die Stifteingabe direkt auf der Bildschirmoberfl che erfolgen Die Teilneh mer der Pilotstudie arbeiteten mit dem zum Untersuchungszeitpunkt seit zwei Jahren erfolg reich eingef hrten Modell WACOM PL 400 Bei diesem Ger t handelt es sich um einen 2 9 kg schweren Monitor mit 13 3 gro em Display Diagonale 33 8 cm und einer Farbtiefe von 18 Bit Als Software fungierte das mitgelieferte Programm ParaGraph PenOffice das im Zeichen modus sowohl das Skizzieren und Zeichnen als auch das Schreiben von Hand auf dem Bild schirm erm glicht Das Programm ist aufgrund der begre
17. h tte verglichen werden k nnen Die Probanden sollten den Schwierig keitsgrad der Problemstellung einsch tzen ohne eine aktuelle Vergleichsm glichkeit an der 169 Hand zu haben Eventuell nutzte ein Gro teil der Stichprobe ohne R cksicht auf das verwende te Arbeitsmittel bisherige w hrend des Studiums behandelte Problemstellungen als Ver gleichsgrundlage Dadurch sind Ergebnisverzerrungen nicht auszuschlie en d h diese Varia ble muss unter Vorbehalt betrachtet werden Weiterhin kann angenommen werden dass die rechnergest tzt entwerfenden Teilnehmer mit Schwierigkeiten w hrend der L sungserarbeitung konfrontiert waren die auf den deutlich h heren Anforderungen des Arbeitsmittels CAD an den Nutzer hinsichtlich des Arbeitsge d chtnisses des Aufbaus mentaler Problemrepr sentationen und der Externalisierung beruhen In der Folge sind vermutlich die im Abschnitt 2 2 1 angesprochenen kognitiven Notfallopera tionen und Fehlerfaktoren wie z B das deklarative und prozedurale Vereinfachen aufgetre ten Wird etwa die Mentalkapazit t bereits durch die Programmbedienung erheblich belastet kann eine Zentralreduktion des Problems auf wenige Einflussgr en die Folge sein Dies kann dazu gef hrt haben dass der Entwerfende die Problemstellung gar nicht in ihrer G nze betrach tet und essentielle Anforderungen beiseite gelassen hat Die Schwierigkeit der Problemstellung wurde in der Folge unter Umst nden untersch t
18. schlie ende Betrachten der selbsterstellten Skizze n regte im Sinne eines Selbstgespr chs zu neuen Ideen an Hinsichtlich der Anteile und Abfolgen der Entwurfsschritte ergab ein Extremgruppenvergleich bei der Problemstellung Gartengrill folgendes Bild Die drei Probanden der Extremgruppe mit den h chsten L sungsg tewerten und den k rzesten Bearbeitungszeiten hatten durch Frei handskizzieren entworfen w hrend die Probanden der Extremgruppe mit den geringsten L sungsg tewerten und den l ngsten Bearbeitungszeiten AutoCAD genutzt hatten Dieses Ergeb nis best tigt die obengenannten Befunde zur L sungsg te und zur Bearbeitungszeit In beiden Gruppen nahm der Entwurfsschritt Bereitstellen mit deutlich ber 30 den gr ten Anteil ein W hrend in der ersten Extremgruppe sehr viel generiert und geplant wurde war dies in der zweiten Gruppe vergleichsweise selten der Fall Hier wurde im Gegensatz dazu er heblich mehr angepasst und kontrolliert Die unterschiedliche Verteilung der Entwurfsschritte entsprach den Vorgehensweisen beim Entwerfen mit den Arbeitsmitteln Papier und Bleistift bzw Graphiktablett und Auto CAD Der hohe Anteil an Generierungsschritten bei den Personen der ersten Extremgruppe wurde durch das rasche und intuitive Externalisieren beim Freihandskizzieren erm glicht Die L sungserarbeitung mit dem CAD System erforderte hingegen durch die Systemlogik ein per manentes Kontrollieren
19. 1994 Untersuchung individueller Konstruktionsprozesse In G Pahl Hrsg Psychologische und p dagogische Fragen beim methodischen Konstruieren Ergebnisse des Ladenburger Diskurses vom Mai 1992 bis Oktober 1993 43 57 K ln T V Rheinland Ehrlenspiel K 1995 Integrierte Produktentwicklung M nchen Hanser Ehrlenspiel K 1999 Practicans how are they designing And why In U Lindemann H Birkhofer H Meerkamm amp S Vajna Eds Proceedings of ICED99Schriftenreihe WDK 26 721 726 M nchen Technische Universit t Ehrlenspiel K Bernard R amp G nther J 1995 Unterst tzung des Konstruktionsprozesses durch Modelle In W Hacker amp P Sachse Hrsg Bild und Begriff III Zur Rolle von An schauung und Abstraktion im konstruktiven Entwurfsprozess Bericht ber das Werkstattge 223 spr ch 45 59 Ehrlenspiel K amp Dylla N 1991 Untersuchung des individuellen Vorgehens beim Konstruieren Konstruktion 43 43 51 Ehrlenspiel K amp G nther J 1995 Wie wird Konstruieren erfolgreich In VD I Berichte 1169 45 70 D sseldorf VDI Ehrlenspiel K amp Rutz A 1987 Konstruieren als gedanklicher Prozess Konstruktion 39 10 409 414 Eisentraut R 1995 Vorstellungen im Konstruktionsprozess In W Hacker amp P Sachse Hrsg Bild und Begriff III Zur Rolle von Anschauung und Abstraktion im konstruktiven Ent wurfsprozess Bericht ber das Werkstattgespr ch 11 92 El
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21. Anpassen und auch Verwerfen des bisherigen Entwurfs Im Bezug auf die Abfolgen der Entwurfsschritte konnten bei dem Fallbeispiel der ersten Ex tremgruppe sowohl zu Beginn als auch im fortgeschrittenen Entwurfsprozess h ufig Generie rungs mit vorausgehenden Planungsphasen festgestellt werden Anpassungen und Verwerfun gen fanden zu Beginn kaum und auch sp ter nur dosiert statt Der als Fallbeispiel dienende rechnergest tzt entwerfende Proband der zweiten Extremgruppe t tigte in den einzelnen F nf Minuten Sequenzen insgesamt weniger Schritte Bereits nach wenigen Generierungsschritten zu Beginn der L sungserstellung wurde nach erfolgter Hand lungskontrolle mehrheitlich angepasst und verworfen Im Laufe des Entwurfsprozesses wurde in den Denkphasen ausschlie lich kontrolliert In der Folge fanden Anpassungsschritte statt Generiert wurde zu diesem Zeitpunkt gar nicht mehr Die Betrachtung der Abfolgen zeigt beim ersten Beispielfall ein Wechselspiel aus internalem und externalem Handeln Dieses entspricht aufgrund der Merkmale der Arbeitsmittel Papier und Bleistift und Graphiktablett der charakteristischen Vorgehensweise beim Freihandskiz 174 zieren Der zweite Beispielfall weist durch die beschriebenen Schrittfolgen auf eine deutlich weniger kreative und innovative Vorgehensweise beim rechnergest tzten Entwerfen hin Bezogen auf die Art und Weise der L sungserzeugung unterschieden sich die Probanden der Versuchsgrup
22. Arbeitsmittel gew hlt da erst im Ergebnis der Un tersuchung experimentell best tigte Aussagen zu eventuellen Unterschieden in deren Unterst t zungspotential gemacht werden k nnen Nach Hacker 1998a b 1997 k nnen Arbeitsmittel Werkzeuge klassische Maschinen oder computerisierte Automaten sein Werkzeuge verl ngern und verst rken die Organe des Menschen Bei computerisierten Automaten findet eine Funkti onsteilung zwischen dem Arbeitsmittel und dem Nutzer statt So vermag etwa das CAD System 37 menschliche Funktionen zu bernehmen Daraus entstehen im weiteren arbeitsgestalterische Fragen die die psychischen Arbeitsanforderungen ausschlaggebend mitbestimmen vgl Hak ker 1996b Im Rahmen dieser Arbeit soll jedoch nicht das gesamte CAD System sondern ausschlie lich dessen Teilfunktion des Zeichnens n her betrachtet werden 2 3 1 Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift Bei einer Skizze handelt es sich um eine vorwiegend freih ndig erstellte Zeichnung die mit einem hohen Grad an Spontaneit t entsteht DIN 199 3 1984 Sie ist ein essentielles Element im Entwurfsprozess Als unmittelbare und rasche physikalische Fixierung auch vager Kon struktionsideen steht sie am Anfang eines jeden Entwurfs und begleitet diesen bis zum endg l tigen Produkt Papier und Bleistift sind dabei Verst rker der menschlichen schlussfolgernden F higkeiten Bruner Over amp Greenfield 1971 83 Neben der ex
23. B die Form des Grillrosts variiert wurde Bei Untersuchungsteilnehmern mit einer korrigierenden Vorgehensweise wurde die Anzahl der im Laufe des Bearbeitungsprozesses nacheinander erzeugten Varianten erfasst Die L sungsvarianten die die Versuchspersonen geistig erzeugten jedoch nicht aufzeichneten oder schriftlich niederlegten konnten mittels der verwendeten Methoden nicht zuverl ssig er fasst werden so dass sie hier keine Ber cksichtigung fanden Zus tzlich zu den direkten Kon struktionsergebnissen in Form von Skizzen und CAD Entw rfen wurden die Videoaufzeich nungen herangezogen um den L sungsprozess im Detail nachvollziehen zu k nnen 7 7 Versuchsablauf Die Bearbeitung der beiden Entwurfsprobleme fand in Form von Einzelexperimenten zu zwei separaten Terminen statt F r jeden Untersuchungstermin waren etwa 120 Minuten vorgesehen 7 7 1 Erhebung von Personenvariablen Nach der Begr ung und Vorstellung erfolgte eine kurze Schilderung der Untersuchungsthema tik und des Versuchsablaufs durch die Versuchsleiterin Der Proband erhielt Informationen zum Datenschutz und zur anonymisierten Weiterverwendung des erhobenen Datenmaterials Er wurde gebeten schriftlich in die Videoaufzeichnung des Konstruktionsversuchs einzuwilligen Neben den wesentlichen demographischen Daten des Versuchsteilnehmers wurden auch quali fikationsbezogene Informationen wie Studienrichtung und Semesteranzahl vorangegangene Lehre absolvierte Prakti
24. C 1997 Rapid Prototyping bernimmt strategische Bedeutung Technische Rund schau 39 40 20 26 Williges B H amp Williges R C 1984 Dialogue design considerations for interactive computer systems In F A Muckler Ed Human Factor Review 167 209 Santa Monica Human Factors Society Wingert B 1984 CAD im Maschinenbau Wirkungen Chancen Risiken Berlin Springer Wygotski L S 1964 Denken und Sprechen Berlin Akademie Verlag Wirth J amp Zanini R 1999 Realisierung eines gegenst ndlichen CAD mittels optischer Mess technik und Roboterfr sen In P Sachse amp A Specker Design thinking Analyse und Unter st tzung konstruktiver Entwurfst tigkeiten Mensch Technik Organisation Bd 22 Z rich vdf Zuboff S 1988 In the Age of the Smart Machine New York Basic Book 237 Fragebogen zum Einsatz von Arbeitsmitteln in den Al fr hen Phasen des konstruktiven Entwerfens 1 Welche Arten von Unterst tzungsformen verwendest Du vorrangig beim Kl ren der Anforderungen und beim Entwickeln von L sungskonzepten Skizzen O Freihandskizzen Papier amp Bleistift O ma haltige Skizzen auch Konstruktionszeichnungen Einfache gegenst ndliche Modelle O einfachste Modelle bei denen die Materialien und Abmessungen nicht von Bedeutung sind O einfache Modelle bei denen die Abmessungen zumindest teilweise von Bedeutung sind z B ma st bliche Papiermodelle O einfache Modelle bei denen
25. Darstellung relevanter Eigenschaften anhand von Skizzen und parallel zu CAD eingesetzten Skizzen bei CAD Beurteilung der Erkennbarkeit relevanter Eigenschaften des L sungskonzepts anhand des CAD Modells als gut N 61 Befragungsstudie Anfertigungs bzw Einsatzzwecke von Skizzen CAD und parallel zu CAD eingesetzten Skizzen N 61 Befragungsstudie Unterst tzende Auswirkungen bzw wahrgenommene Effekte beim Umgang mit Skizzen und CAD N 61 Befragungsstudie Untersuchungsplan der Pilotstudie N 6 Entwurfsproblem Gartengrill einfaktorieller Randomisierungsplan mit drei Stufen Untersuchungsplan der Pilotstudie N 6 Replikation Entwurfsproblem Korkenzieher ausbalancierter einfaktorieller Plan mit drei Stufen Demographische Daten und qualifikationsbezogene Informationen der Probanden aus der Pilotstudie N 6 Fest und Mindestforderung en des Entwurfsproblems Gartengrill Fest und Mindestforderungen des Entwurfsproblems Korkenzieher Anforderungsstruktur der Entwurfsprobleme Gartengrill und Korken zieher bersicht ber die Homogenisierungs und abh ngigen Variablen sowie ihre Erfassung Teilt tigkeiten w hrend der L sungserarbeitung und ihre Operationalisie rung Entwurfsschritte und ihre Operationalisierung Versuchsablauf der Pilotstudie F higkeit der Probanden zur r umlichen Vorstellung N 6 Pilotstudie Seite 60 71 12 74 76
26. Gru ber Ed Contemporary Approaches to Creative Thinking 63 119 New York Newell A amp Simon H A 1972 Human problem solving Englewood Cliffs N J Prentice Hall Nisbett R E amp Wilson T D 1977 Telling more than we can know Verbal Reports on Mental Processes Psychological Review 84 231 259 Norman D A 1986 New views of information processing implications for intelligent decision support systems In E Hollnagel G Mancini amp D D Woods Eds Intelligent decision support in process environments 123 136 Berlin Springer Norman D A 1989 Cognitive Artifacts In J M Carroll Ed Designing Interaction Psychol ogy at the Human Computer Interface 17 38 New York University of Cambridge Press Offner J D 1967 Energizing the creative potential future engineer Journal of Creative Behav ior 1 15 21 Owens W A 1969 Cognitive noncognitive and environmental correlates of mechanical ingenu ity Journal of Applied Psychology 53 199 209 Pache M Lindemann U R mer A amp Hacker W 2001 Skizzieren mit dem CAD System CAD CAM Report 3 98 103 Pache M Wei hahn G R mer A Lindemann U amp Hacker W 1999 Effort Saving Modeling in Early Stages of the Design Process In U Lindemann H Birkhofer H Meer kamm amp S Vajna Eds Proceedings of ICED99 Schriftenreihe WDK 26 2 679 684 M n chen Technische Universit t Pahl G 1990 Kon
27. Innerhalb der Gruppen Gesamt 8583 177 13051 712 21634 889 4291 588 217 529 19 729 Kommunizierbarkeit Laie Zwischen den Gruppen Innerhalb der Gruppen Gesamt 184 121 394 864 578 985 92 061 6 268 14 688 Kommunizierbarkeit Experte Zwischen den Gruppen Innerhalb der Gruppen Gesamt 129 121 297 364 426 485 64 561 4 720 Erlebte Problemschwierigkeit Zwischen den Gruppen Innerhalb der Gruppen Gesamt 9 003 193 997 203 000 4 501 3 079 Sicherheit hinsichtl der L sungsrichtigkeit Zwischen den Gruppen Innerhalb der Gruppen Gesamt 20 151 159 159 179 310 10 076 2 526 Beanspruchung Psychophys Zustand Differenz Dr Encttachwart Zwischen den Gruppen Innerhalb der Gruppen Gesamt 1 313 90 957 92 270 657 Beanspruchung Konzentration Differenz Pr Posttestwert Zwischen den Gruppen Innerhalb der Gruppen Gesamt 1 634 91 986 93 620 Beanspruchung Motivation Differenz Pr Posttestwert Zwischen den Gruppen Innerhalb der Gruppen Gesamt 1 538 60 121 61 659 769 954 Beanspruchung Affektive Lage Differenz Pr Posttestwert Zwischen den Gruppen Innerhalb der Gruppen Gesamt 328 78 767 79 095 164 1 250 Prozentantei Aufgabenstudium Zwischen den Gruppen Innerhalb der Gruppen Gesamt 14 201 360 750 374 951 7 100 6 012 Prozentanteil Skizzieren bzw Zeichnen Zwischen den
28. L schen von keiner der beiden anderen Versuchsgruppen signifikant Auch hier kann digital ohne sichtbare Folgen radiert werden der Radiervorgang ist jedoch an gelehnt an denjenigen mit einem realen Radiergummi In der Regel wurde beim Freihandskiz zieren eher weniger radiert da das im Vergleich zum rechnergest tzten Entwerfen geringere Ma an darstellerischer Konkretheit auch eine geringere Exaktheit und Sauberkeit erforderte Die zu ndernde Form wurde stattdessen mit dem Stift entsprechend modifiziert Gestikuliert wurde beim rechnergest tzten Entwerfen von deutlich weniger Probanden als beim Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett Diese Unterschiede lassen sich durch die fehlende M glichkeit eines intuitiven und raschen Vorge hens bei der Bedienung eines CAD Systems erkl ren Die Befunde der drei Versuchsgruppen im Hinblick auf die Abfolgen der Teilt tigkeiten k n nen folgenderma en interpretiert werden Bei den Wechseln Aufgabenstudium externe Teilt tigkeit lie en sich keine signifikanten Unterschiede nachweisen Das Skizzieren bzw Zeichnen war sowohl beim Entwerfen durch 202 Freihandskizzieren als auch beim Entwerfen mit AutoCAD die externe Hauptaktivit t so dass die vergleichbare Anzahl an Wechseln zwischen dem Lesen und dem darauffolgenden Externa lisieren nicht weiter verwundert Hinsichtlich der durchgef hrten Wechsel Aufgabenstudium interne Teilt tigke
29. Schnelle Wege zu innovativen Produkten VDI Z 136 4 38 45 Streitz N A 1990 Psychologische Aspekte der Mensch Computer Interaktion In C Graf Hoyos amp B Zimolong Hrsg Ingenieurpsychologie Enzyklop die der Psychologie Bd D UV2 241 280 G ttingen Hogrefe Stufflebeam D L 1972 Evaluation als Entscheidungshilfe In C Wulf Hrsg Evaluation 234 Beschreibung und Bewertung von Unterricht Curricula und Schulversuchen 113 145 M nchen Piper Suwa M Gero J S amp Purcell T 1999 Unexpected discoveries How designers discover hid den features in sketches In J S Gero amp B Tversky Eds Visual and Spatial Reasoning in Design Key Centre of Design Computing and Cognition 145 162 Sydney University of Sydney Suwa M Purcell T amp Gero J S 1998 Macroseptic analysis of design processes based on a scheme for coding designers cognitive actions Design Studies 19 4 455 483 Suwa M Tversky B Gero J S amp Purcell T 2001 Seeing into sketches Regrouping parts encourages new interprtations In J S Gero B Tversky amp T Purcell Eds Visual and Spa tial Reasoning in Design II Key Centre of Design Computing and Cognition 207 217 Syd ney University of Sydney Sydow H 1972 Zur Klassifikation von Problemen und L sungsprozeduren In F Klix W Krause amp H Sydow Hrsg Analyse und Synthese von Probleml sungsprozessen 11 27 Berlin Deutscher Ve
30. So lassen sich an Vorstellungsbildern im Sinne des gedanklichen Probehandelns mentale Trans formationen und Simulationen von Bewegungen durchf hren die als Pr fprozesse der Analyse und Bewertung von L sungen dienen Ehrlenspiel et al 1991 Diese k nnen sich erfolgsf r dernd auswirken belasten allerdings auch in erheblichem Ma e das Arbeitsged chtnis Nach Fricke 1993 l sst das weitestgehend automatisierte ganzheitlich r umliche Vorstellen jedoch eher kognitive Kapazit ten f r die eigentlichen konstruktiven Handlungen frei als rein logisch analytisches Vorstellen Zur Messung der F higkeit zur r umlichen Vorstellung vgl dazu Maier 1999 wurde die Kurzform des Dreidimensionalen W rfeltests von Gittler 1990 mit acht Teilaufgaben ge w hlt welche in einem Zeitraum von maximal 25 Minuten bearbeitet werden sollten Dabei hatte der Proband durch mentales Rotieren zu entscheiden ob eine von sechs vorgegebenen L sungsalternativen einem Referenzw rfel entsprach Je nach Anzahl der richtig beantworteten Teilaufgaben wurde die F higkeit zur r umlichen Vorstellung als weit unterdurchschnittlich unterdurchschnittlich durchschnittlich oder berdurchschnittlich verglichen mit der entspre chenden Eichstichprobe Studenten Technischer Universit ten klassifiziert 7 6 2 Operationalisierung der abh ngigen Variablen 7 6 2 1Ergebnisvariablen L sungsg te Die Beurteilung der Qualit t der erzeugten Entwurfsl sungen erfolgte bei
31. Wiederholung W 9 4 3 3 1 4 3 8 5 9 7 8 Im weiteren sollen die Abfolgen der Entwurfsschritte der Probanden 55 und 10 n her betrachtet werden Die Abbildung 11 zeigt die erste Sequenz der L sungserarbeitung des Probanden 55 der den Korkenzieher durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwarf und einen sehr hohen Wert f r die L sungsg te in einer kurzen Bearbeitungszeit erreichte 1 Sequenz Minute 1 bis 5 P B G P B G P B G P G B G A G A G P G P B G A G A P G A G P B G B G B G A G B W B P G A P G A K W P G A G A K B W P G A Abb 11 Extremgruppenvergleich Ausschnitt aus dem Protokoll der Entwurfsschritte der Vp 55 1 Sequenz Minute 1 bis 5 N 6 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher Es finden sich regelm ige Wechsel zwischen internalen Planungs und externalen Generie rungsschritten denen meist Bereitstellungen zwischengelagert sind Nach anf nglichem Gene rieren werden auch Anpassungen durchgef hrt 190 In der Abbildung 12 ist der Ablauf der ersten beiden Zeiteinheiten der Versuchsperson 10 dar gestellt Diese erarbeitete die L sung rechnergest tzt und erzielte bei langer Bearbeitungsdauer einen sehr geringen Wert f r die L sungsg te 1 Sequenz Minute 1 bis 5 P B B G B G B G B A B A B A K B A B P B G B A P B G K B G A B A K B A B G B A P B G B A B A P G B A B V B V 2 Sequenz Minute 6 bis 10 V B K V B V W IB A B A K B V K
32. bei beiden Arbeitsmitteln eine unerhebliche psychophysische Zusatzbeanspruchung gegeben ist Das Arbeitsmittel CAD hingegen stellt diesbez glich erheblich h here Anforderungen an den Nutzer Die Notwendigkeit bei der Bedienung einer vorgeschriebenen Systemlogik zu folgen okkupiert hypothetisch Teile der Mentalkapazit t Diese stehen dann f r die eigentliche Pro blembearbeitung nicht mehr zur Verf gung Daneben wird durch die strukturellen Vorgaben der Software und die Eigenschaften der Hardware sowohl der Aufbau geeigneter mentaler Repr sentationen als auch deren Externalisierung erschwert Obwohl sich in der Pilotstudie keine eindeutigen arbeitsmittelbedingten Unterschiede bei den Variablen des Erlebens nachweisen lie en wird erwartet dass die hypothetischen Anforde rungsabweichungen von CAD im Vergleich zu Papier und Bleistift und Graphiktablett erkenn bare Einfl sse in der experimentellen Hauptuntersuchung aus ben Hypothese 2 1a Es existiert kein signifikanter Unterschied zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift und dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett bez glich der Variable des Erlebens Erlebte Problemschwierigkeit 133 Hypothese 2 1b Es existieren signifikante Unterschiede zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett und dem rechnerge st tzten Entwerfen bez glich der Variable des Erlebens Erlebte Pr
33. der Prozess der Erzeugung und Transformation einer mentalen Repr sentation und der Prozess der Nutzung dieser mentalen Repr sentation f r die Anforderungsbew ltigung vgl auch Hacker et al 1998 Klauer 1995 Defizit re Denkergebnisse k nnen somit durch ungeeignete bzw unvollst ndige interne Repr sentationen oder durch ineffiziente Operationen an diesen verursacht werden Zur Art und Weise des Aufbaus mentaler Repr sentationen existieren unterschiedliche theoreti sche Auffassungen die in ihren Grundz gen im folgenden kurz dargestellt werden sollen Meh rere Autoren st tzen sich auf die Annahme dass mentale Repr sentationen externe Gegeben heiten analog wiedergeben Paivo 1969 1971 1986 Steiner 1988 Das bedeutet die Repr sentation verk rpert eine strukturerhaltende Abbildung die daf r sorgt dass intrinsisch die inh renten Gesetzm igkeiten des Originals erhalten bleiben Rehk mper 1993 123 Ein Beispiel f r diese Annahme ist die duale Kodierungstheorie von Paivo 1971 1986 der ein bildhaftes und ein verbales Kodierungssystem unterscheidet Die Einheiten des bildhaften non verbalen Systems erm glichen ber einen parallelen Verarbeitungsmodus den Aufbau analoger visueller Vorstellungen Das sequentiell organisierte verbale Kodierungssystem sorgt f r die Verarbeitung abstrakter sprachlicher Stimuli Beide Systeme funktionieren unabh ngig vonein ander sind jedoch verbunden und erm glichen s
34. e 22 000 280 Wechsel Aufgabenstudium externe Teilt tigkeit pro Std a Duncan Untergrup pe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung Graphiktablett Papier und Bleistift 2D CAD Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 Wechsel Aufgabenstudium interne Teilt tigkeit pro Std Duncan Experimentelle 05 Bedingung N 22 2D CAD Graphiktablett 22 Papier und Bleistift 22 Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 Wechsel Externe interne Teilt tigkeit pro Std Duncan Untergruppe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung 2D CAD 111 885 Graphiktablett 155 777 Papier und Bleistift Signifikanz 119 Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 281 Erkl rung Hiermit versichere ich dass ich die vorliegende Arbeit ohne unzul ssige Hilfe Dritter und ohne Benutzung anderer als der angegebenen Hilfsmittel angefertigt habe die aus fremden Quellen di rekt oder indirekt bernommenen Gedanken sind als solche kenntlich gemacht Die Arbeit wurde bisher weder im Inland noch im Ausland in gleicher od
35. edocs tu berlin de diss 2000schroda frauke htm Schroda F amp Hacker W 1998 ber das Ende wird am Anfang entschieden Die Analyse der Anforderungsstruktur sch pferischer konstruktiver Arbeitsaufgaben Zeitschrift f r Ar beitswissenschaft 52 3 162 168 Schroda F Leinert S amp Sachse P 1996 Anforderungsstruktur task structure und Problem raum problem space theoretische und empirische Problemanalyse Forschungsbericht der TU Dresden Institut f r Allgemeine Psychologie und Methoden der Psychologie Bd 31 233 Sch tze M 2000 Unterst tzungspotential des Skizzierens und Modellierens als Prozess beim Konstruieren Unver ffentlichte Diplomarbeit TU Dresden Sch tze M Sachse P amp R mer A 2001 Unterst tzungspotential des Skizzierens im Ent wurfsprozess Zeitschrift f r Arbeitswissenschaft 4 249 259 Sch tze M Sachse P amp R mer A 2003 Support value of sketching in the design process Research in Engineering Design 14 89 97 Shiffrin R M 1975 Short term store The basis for a memory system In F Restle et al Eds Cognitive theory I 193 218 Hillsdale Erlbaum Shiffrin R M amp Schneider W 1977 Controlled and automatic processing II Perceptual learning automatic attending and a general theory Psychological Review 84 127 190 Simon H A 1973 The structure of ill structured problems Artificial Intelligence 4 181 201 Simon H A
36. es erlangten und in der Konsequenz eine vorsichtigere Einsch tzung der Richtigkeit ihrer L sung vornahmen Die Ergebnisse zur L sungsg te belegen diese Aussage 170 Die Versuchspersonen die durch Freihandskizzieren entwarfen erlebten weiter keine signifi kant geringere psychische Beanspruchung als im Umgang mit CAD ausgebildete Probanden die rechnergest tzt entwarfen Die Teilhypothese 2 3b lie sich somit nicht best tigen Als Erkl rung f r dieses Ergebnis muss die Bearbeitungsdauer von maximal 120 Minuten her angezogen werden Die zeitliche Nutzung des Arbeitsmittels CAD war unter Umst nden nicht ausreichend um bei den Nutzern eine erh hte psychische Beanspruchung nachzuweisen Zudem beruhen die mittels der verwendeten Ratingskalen gemachten Aussagen auf einer g nz lich subjektiven Einsch tzung der Faktoren Psychophysischer Zustand Konzentration Motivation und Affektive Lage Um zu einer objektiven und aussagekr ftigeren Erfassung der psychophysischen Beanspruchung zu gelangen m ssten in l nger dauernden Versuchen zus tzlich psychophysiologische Parameter wie die Herzschlag und Atemfrequenz erhoben werden 8 9 4 Bereich des Prozesses Im Rahmen der experimentellen Hauptuntersuchung wurde gefragt ob sich die Versuchsbedin gungen Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett und Rechnergest tztes Entwerfen in den fr hen Entwurfsphasen
37. in MW SE der relativen H ufigkeiten Aufgabenstudium 8 1 0 081 51 SD 4 16 Skizzieren bzw Zeichnen 36 7 0 367 1 46 SD 11 83 Notieren 7 0 0 070 96 SD 7 77 Betrachten 38 8 0 388 1 18 SD 9 62 Radieren bzw L schen 3 2 0 032 35 SD 2 80 Keine sichtbare Aktivit t 6 1 0 061 84 SD 6 79 Bezogen auf die prozentualen Anteile der Teilt tigkeiten an der Bearbeitungszeit zeigte ein varianzanalytischer Vergleich signifikante bzw hochsignifikante Gruppenunterschiede bei den Teilt tigkeiten Aufgabenstudium F nova 3 104 p 05 Skizzieren bzw Zeichnen Fanova 16 345 p lt 001 Notieren Fanova 9 632 p lt 001 Betrachten F nova 3 159 p lt 05 und Radieren bzw L schen Fanova 3 629 p lt 05 Kein signifikanter Gruppenunterschied ergab sich bei der Teilt tigkeit Keine sichtbare Aktivit t F nova 025 p gt 05 In Einzelvergleichen unterschieden sich die Teilnehmer der ersten Versuchsbedingung bei den Teilt tigkeiten Aufgabenstudium Notieren Betrachten Radieren bzw L schen und Keine sichtbare Aktivit t nicht signifikant von den Versuchspersonen der zweiten Bedingung jeweils p r gt 05 Bei der Teilt tigkeit Skizzieren bzw Zeichnen ergab sich hingegen ein signifikanter Unterschied p r lt 05 Mit einem durchschnittlichen Prozentanteil von 36 2 skizzierten die Pr
38. ndlich wenn der Empf nger den Kode zu ihrer Entschl sselung kennt Graphische Re pr sentationen bedeuten f r Personen mit verschiedenartiger Expertise Unterschiedliches Hen derson 1999 Eckert amp Stacey 2001 Technische Experten sind im Vergleich zu Fachfremden in der Lage derartige Darstellungen richtig zu dekodieren sie stellen jedoch andererseits auch h here Forderungen an den Informationsgehalt der Darstellung Mittels bildlicher Repr senta tionen unterst tzte kommunikative Prozesse zwischen Experten sowie zwischen Konstrukteu ren und technischen Laien m ssen folglich getrennt betrachtet werden 64 5 2 Bewertung im Bereich des Erlebens Die subjektive Wahrnehmung der Problemstellung ihrer Bearbeitung und des erzeugten Er gebnisses durch den Bearbeiter selbst liefert bei einem gezielten Vergleich der verschiedenarti gen Arbeitsmittel wichtige Aussagen aus der Sicht des handelnden Individuums Zusammen mit der Motivation der Probanden stellt sie eine wesentliche M glichkeit dar die beobachteten Ergebnisse und Prozesse zu interpretieren In der vorliegenden Arbeit wurden in diesem Kon text Informationen zur e erlebten Problemschwierigkeit e Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit sowie zur e psychischen Beanspruchung erhoben 5 2 1 Erlebte Problemschwierigkeit Die nachtr gliche Beurteilung der Problemschwierigkeit durch den Probanden steht im Bezug zum verwendeten Arbeitsmittel Je st rker das Unterst
39. r eine fehlerfreie Interpretation so dass die Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts rechnergest tzter Entw rfe h ufig f r beide Empf ngergruppen einge schr nkt war 197 8 11 3 Bereich des Erlebens Bezogen auf die erlebte Problemschwierigkeit die Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtig keit sowie die psychische Beanspruchung existierten im Rahmen der Replikationsuntersuchung keine signifikanten Unterschiede zwischen den Probanden die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift und mit Graphiktablett entwarfen Die Teilhypothesen 4 2 1a 4 2 2a und 4 2 3a konnten damit best tigt werden Das bedeutet eine Replikation der entsprechenden Er gebnisse der Problemstellung Gartengrill Die Tatsache dass die durch Freihandskizzieren entwerfenden Probanden beider Versuchs gruppen auch beim Entwurfsproblem Korkenzieher ein vergleichbares Erleben hinsichtlich der Problemstellung der entwickelten L sung und der psychischen Beanspruchung aufwiesen best tigt die hnlichkeit der subjektiven Wahrnehmung dieser beiden Arbeitsmittel Die in der m ndlichen Nachbefragung genannten Ver nderungen von Routinen der taktil kin sthetischen Bewegungssteuerung und die Verz gerung zwischen Sensumotorik und visueller R ckmeldung scheinen einen berschaubaren Einfluss auf das Erleben der Probanden gehabt zu haben Diese negativen Aspekte lassen sich durch den Einsatz einer komplexeren Software beheben oder zuminde
40. te 7 11 2 2 Bearbeitungszeit 7 11 2 3 Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts 7 11 3 Variablen des Erlebens 7 11 3 1 Erlebte Problemschwierigkeit 7 11 3 2 Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit 7 11 3 3 Psychische Beanspruchung 7 11 4 Prozessvariablen 7 11 4 1 Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten 7 11 4 2 Anteile und Abfolgen der Entwurfsschritte 7 11 4 3 L sungserzeugung generierendes vs korrigierendes Vorgehen Ergebnisse der experimentellen Pilotstudie Entwurfsproblem Korkenzieher 7 12 1 Homogenisierungsvariable Motivation zur Bearbeitung der Problem stellung 7 12 2 Ergebnisvariablen 7 12 2 1 L sungsg te 1 12 2 2 Bearbeitungszeit 1 12 2 3 Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts 7 12 3 Variablen des Erlebens 7 12 3 1 Erlebte Problemschwierigkeit 1 1232 Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit 712 383 Psychische Beanspruchung 7 12 4 Prozessvariablen 103 104 105 105 107 108 109 109 109 109 109 109 110 111 111 111 112 113 113 113 116 116 117 117 117 117 117 117 119 119 119 120 121 7 13 8 1 8 2 8 3 8 4 8 5 8 6 7 12 4 1 Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten 7 12 4 2 Anteile und Abfolgen der Entwurfsschritte 7 12 43 L sungserzeugung generierendes vs korrigierendes Vorgehen Zusammenfassende Diskussion der Ergebnisse und Schlussfolgerungen f r die experimentelle Hauptuntersuchung Experimentelle Hauptu
41. von Denkleistungen in der Produktion 190 220 Berlin Volk und Wissen Goldschmidt G 1991 The dialectics of sketching Design Studies 4 123 143 Goldschmidt G 1994 On visual design thinking the vis kids of architecture Design Studies 15 158 174 Goldschmidt G 1996 The Designer as a Team of One In N Cross H Christiaans amp K Dorst Eds Analysing Design Activity Chichester Wiley Goldschmidt G 1999 The Backtalk of Self Generated Sketches In J S Gero amp B Tversky Eds Visual and Spacial Reasoning in Design 163 184 Sydney Key Center of Design Computing and Cognition University of Sydney Gollwitzer P M 1991 Abw gen und Planen Bewusstseinslagen in verschiedenen Handlungs phasen G ttingen Hogrefe Grabowski H amp Geiger K Hrsg 1997 Neue Wege zur Produktentwicklung Stuttgart Raabe Grabowski H amp P tzold B 1988 Entwurfsunterst tzung durch Handskizzeneingabe CAD CAM Report 5 94 100 Grabowski H amp Rude S 1989 Anforderungen an CAD Konstrukteure aus der Sicht der Kon struktionsmethodik Fortschrittberichte VDI 752 1 26 D sseldorf VDI Greve W amp Wentura D 1987 Wissenschaftliche Beobachtung Eine Einf hrung Weinheim 225 PVU Gross M D 1994 Recognizing and interpreting diagrams in design In T Catarci M Costablie S Levialdi amp G Santucci Eds Advanced Visual Interfaces 94 Rome ACM Press Grote K H
42. 1 und 6 0 als signifikant bes ser kommunizierbar eingestuft als die derjenigen die durch Freihandskizzieren mit Graphikta blett entwarfen Deren Entw rfe erzielten sowohl im Hinblick auf die Kooperation mit Laien als auch mit Experten im Mittel einen Wert von 4 0 Die Probanden der ersten beiden Bedingungen unterschieden sich bei der Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts der Entw rfe im Hinblick auf beide Empf ngergruppen hochsignifikant bzw signifikant von den rechnergest tzt Entwerfenden jeweils p lt 01 und P23 lt 05 Deren durchschnittliche Werte betrugen f r die Kooperation mit technischen Laien 2 0 und mit Experten 2 6 und lagen damit deutlich unter denen der durch Freihandskizzieren entwerfenden Versuchsgruppen Die Tabelle 58 gibt einen berblick ber die deskriptiven Kennwerte f r die Kommunizierbar keit des technischen Informationsgehalts in den einzelnen experimentellen Bedingungen ge trennt nach Empf ngergruppen Tab 58 Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts der Versuchsgruppen N 66 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher Experimentelle Kommunizierbarkeit des techni schen Informationsgehalts max Punktzahl 8 MW SE 1 Papier und Bleistift Laien 6 1 49 SD 2 30 Experten 6 0 39 SD 1 81 Bedingung 2 Graphiktablett Laien 4 0 64 SD 3 00 Experten 4 0 52 SD 2 42 3 2D CAD Laien 2 0 45 SD 2
43. 13 Experten 2 6 48 SD 2 24 180 8 10 3 Ergebnisse zur Fragestellung 4 2 Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen im Bereich des Erlebens Eine einfaktorielle MANOVA erbrachte beim Entwurfsproblem Korkenzieher bez glich der Variablen des Erlebens Erlebte Problemschwierigkeit Sicherheit hinsichtlich der L sungs richtigkeit und Psychische Beanspruchung keine signifikanten Unterschiede zwischen den experimentellen Bedingungen Fuanova 1 218 p gt 05 Im Hinblick auf die betrachteten Variablen zeigten sich in univariaten Analysen die im folgen den dargestellten Ergebnisse 8 10 3 1 Erlebte Problemschwierigkeit Die Gesamtstichprobe N 66 stufte das Entwurfsproblem Korkenzieher im Mittel mit ei nem Wert von 3 2 SD 1 77 als durchschnittlich schwierig ein Eine univariate Testung erbrachte keinen signifikanten Gruppenunterschied Fanova 1 462 p gt 05 Die deskriptiven Kennwerte f r die erlebte Problemschwierigkeit der drei Versuchsgruppen sind in der Tabelle 59 dokumentiert Tab 59 Erlebte Problemschwierigkeit der Versuchsgruppen N 66 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher Experimentelle Erlebte Problemschwierigkeit Bedingung MW SE 0 sehr schwierig 7 berhaupt nicht schwierig 1 Papier und Bleistift 3 6 43 SD 2 00 2 Graphiktablett 3 3 28 SD 1 33 3 2D CAD 2 7 40 SD 1 87 8
44. 16 Radieren bzw L schen 2 7 0 027 46 SD 2 14 Keine sichtbare Aktivit t 6 4 0 064 84 SD 6 79 3 2D CAD Aufgabenstudium 6 4 0 064 66 SD 3 10 Skizzieren bzw Zeichnen 45 3 0 453 2 54 SD 11 89 Notieren 1 8 0 018 68 SD 3 19 Betrachten 35 9 0 359 1 89 SD 8 86 Radieren bzw L schen 4 5 0 045 64 SD 2 99 Keine sichtbare Aktivit t 6 0 0 060 1 73 SD 8 11 Bezogen auf die Gesamtstichprobe N 66 gestikulierten 48 72 7 bei der L sungserarbei tung des Gartengrills w hrend sich nur 25 37 9 verbal u erten Von den durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwerfenden Probanden gestikulier ten 20 90 9 s Tabelle 48 von den Versuchspersonen die durch Freihandskizzieren mit einem Graphiktablett entwarfen 17 73 3 Es u erten sich 12 54 5 bzw 8 36 4 der jeweils 22 Probanden verbal Bei der dritten Gruppe gestikulierten mit 11 der 22 Probanden 50 0 deutlich weniger im Vergleich zu den beiden ersten experimentellen Bedingungen Auch der Prozentsatz derer die sich w hrend der Bearbeitung der Problemstellung verbal u erten war mit 22 7 5 Vpn bei den mit AutoCAD entwerfenden Probanden am geringsten ausgepr gt 156 Tab 48 Anteile der w hrend der L sungserarbeitung gestikulierenden und sprechenden Probanden pro Versuchsgruppe N 66 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Gartengrill
45. 178 179 179 181 181 8 10 3 2 Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit 8 10 3 3 Psychische Beanspruchung 8 10 4 Ergebnisse zur Fragestellung 4 3 Unterschiede zwischen den Versuchs gruppen im Bereich des Prozesses 8 10 4 1 Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten 8 10 4 2 Anteile und Abfolgen der Entwurfsschritte 8 10 4 3 L sungserzeugung generierendes vs korrigierendes Vorgehen 8 11 Interpretation der Ergebnisse Entwurfsproblem Korkenzieher 8 11 1 Homogenisierungsvariablen 8 11 2 Bereich der Ergebnisse 8 11 3 Bereich des Erlebens 8 11 4 Bereich des Prozesses 9 Zusammenfassende Diskussion und Schlussfolgerungen 9 1 Zusammenfassende Diskussion beider Problemstellungen 92 Aussagef higkeit der Ergebnisse 9 2 1 Einschr nkungen aufgrund der Problemstellungen 9 2 2 Einschr nkungen aufgrund der Untersuchungsmethoden 9 3 Beitrag der Ergebnisse zur Konstruktionsausbildung 9 4 Beitrag der Ergebnisse zur Gestaltung von Unterst tzungsmitteln 10 Ausblick 11 Literaturverzeichnis Anhang Al Fragebogen zum Einsatz von Arbeitsmitteln in den fr hen Phasen des konstruk tiven Entwerfens A2 Tab Prozentuale Verteilung der Probanden der Hauptuntersuchung auf die verschiedenen Studienrichtungen der Fakult t Maschinenwesen A3 Allgemeiner Beobachtungsbogen Entwurfsproblem Gartengrill A4 Allgemeiner Beobachtungsbogen Entwurfsproblem Korkenzieher A5 Likertskalen zur Erfassung der Motivation zur Bearbeitung der Problemst
46. 198 Vergleicht man die einzelnen Versuchsgruppen beider Problemstellungen hinsichtlich ihrer f r die Problemschwierigkeit abgegebenen Wertungen so f llt auf dass das Entwurfsproblem Korkenzieher mit einem durchschnittlichen Wertunterschied von 0 8 bis 1 5 als schwieriger erlebt wurde W hrend die Problemstellung Gartengrill tendenziell als eher weniger schwie rig eingestuft wurde erlebten die Probanden die Problemstellung Korkenzieher insgesamt als eher durchschnittlich schwierig Die im Rahmen der Interpretation der Ergebnisse des ersten Entwurfsproblems angesprochene Problematik der fehlenden alternativen Problemstellung war in der Replikationsuntersuchung nicht mehr gegeben Es kann davon ausgegangen werden dass die Untersuchungsteilnehmer die Schwierigkeit der Problemstellung Korkenzieher im Ver gleich zum Gartengrill einsch tzten Dieser h here erlebte Schwierigkeitsgrad der Problemstel lung Korkenzieher hat vermutlich die negativen Auswirkungen der Behinderungen in der Nutzung des Graphiktabletts erst zu Tage treten lassen Dadurch d rften sich die Unterschiede in der L sungsg te dieser beiden Versuchsgruppen erkl ren lassen Bezogen auf die Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit zeigte sich ein bedeutsamer Un terschied zwischen den Probanden die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift ent warfen und im Umgang mit CAD ausgebildeten Versuchsteilnehmern die rechnergest tzt entwa
47. 1990 Invariants of human behavior Annual Review of Psychology 41 1 19 Skell W Hrsg 1972 Denkleistungen in der Produktion Berlin Deutscher Verlag der Wissen schaften Smith G F amp Browne G J 1993 Conceptual foundations of design problem solving IEEE Transactions on Systems Man and Cybernetics 23 5 1209 1219 Smith M J 1984 Health issues in VDT work In J Bennet Ed Visual Display Terminals Usability Issues and Health Concerns 193 228 New Jersey Prentice Hall Smith M J Cohen B G F Stammerjohn L W amp Happ A 1981 An investigation of health complaints and job stress in video display operations Human Factors 23 387 400 Smith W M Crary J W amp Smith K U 1960 Delayed visual feedback and behavior Sci ence 132 Sommerfeld E Krause W amp Schleu ner C 1995 Zur Messung des kognitiven Aufwands im Konstruktionsprozess In W Hacker amp P Sachse Hrsg Bild und Begriff III Zur Rolle von Anschauung und Abstraktion im konstruktiven Entwurfsprozess Bericht ber das Werkstatt gespr ch 131 167 Sonnentag S 1996 Experten in der Softwareentwicklung Untersuchung hervorragender Lei stungen im Kontext intellektueller Teamarbeit Habilitationsschrift Fachbereich Psycholo gie Justus Liebig Universit t Gie en Specker A 1999 Gegenst ndliches CAD In P Sachse amp A Specker Hrsg Design thinking Analyse und Unterst tzung konstruktiver
48. 2 2b Es existieren signifikante Unterschiede zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett und dem rechnergest tzten Entwerfen bez glich der Variable des Erlebens Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit wie folgt Probanden die durch Freihandskizzieren entwerfen sind sich hinsichtlich der Rich tigkeit der L sung signifikant sicherer als im Umgang mit CAD ausgebildete Probanden die rechnergest tzt entwerfen Hypothese 4 2 3a Es existiert kein signifikanter Unterschied zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift und dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett bez glich der Variable des Erlebens Psychische Beanspruchung Hypothese 4 2 3b Es existieren signifikante Unterschiede zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett und dem rechnergest tzten Entwerfen bez glich der Variable des Erlebens Psychische Beanspruchung wie folgt Pro banden die durch Freihandskizzieren entwerfen erleben eine signifikant geringere psychische Beanspruchung als im Umgang mit CAD ausgebildete Probanden die rechnergest tzt entwer fen 138 8 2 4 3 Bereich des Prozesses Hypothese 4 3 1a Es existiert kein signifikanter Unterschied zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift und dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett bez glich der Prozess
49. 77 82 83 84 85 86 87 89 98 101 104 12 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 Entwurfsproblem Gartengrill L sungsg te der Probanden N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Garten grill Bearbeitungszeit der Probanden N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Gartengrill Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts der Probanden N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Gartengrill Erlebte Problemschwierigkeit der Probanden N 6 Pilotstudie Entwurfs problem Gartengrill Sicherheit der Probanden hinsichtlich der L sungsrichtigkeit N 6 Pilot studie Entwurfsproblem Gartengrill Psychische Beanspruchung der Probanden Differenz aus Pr und Posttestwert N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Gartengrill Prozentuale Anteile der Teilt tigkeiten der Probanden an der Bearbeitungszeit N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Gartengrill Abfolgen der Teilt tigkeiten der Probanden N 6 Pilotstudie Entwurfs problem Gartengrill L sungserzeugung generierendes vs korrigierendes Vorgehen der Pro banden N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Gartengrill L sungsg te der Probanden N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Korken zieher Bearbeitungszeit der Probanden N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Korkenzieher Kommunizierbarkeit des technischen
50. Als Gr nde werden langes Sitzen die erforderliche starre Blickhaltung die Mausbedienung aber auch softwareseitige Aspekte wie eine unlogische verschachtelte Bedienung und zu viele oftmals un bersichtliche Anwendungsm glichkeiten genannt Bezogen auf die mit den Arbeitsmitteln dargestellten Inhalte ergab sich folgendes Bild vgl Tabelle 4 Mit der Hilfe von Skizzen werden ann hernd von allen teilnehmenden Studierenden die Gestalt bzw r umliche Anordnungen sowie die Funktionseigenschaften des zu Konstruie renden Objekts dargestellt Seltener werden Montage und Fertigungseigenschaften abgebildet Anhand der Darstellung durch das CAD Modell wurden die Eigenschaften Form Geometrie Montageeigenschaften Gr e Dimension und Fertigungseigenschaften eines L sungs konzepts bezogen auf die Erkennbarkeit von ber der H lfte der Befragten als gut beurteilt In parallel zu CAD genutzten Skizzen wird nahezu von allen Befragten die Form bzw Geome trie dargestellt Zudem werden sie von der Mehrheit der Befragten f r die Abbildung von Gr e bzw Dimension und Design bzw sthetik eingesetzt Da die Darstellung relevanter Eigenschaften durch den verwendeten Fragebogen bei Skizzen und parallel zu CAD eingesetzten Skizzen nicht identisch erfasst wurde ist an dieser Stelle leider nur ein unvollst ndiger Vergleich m glich Tab 4 Darstellung relevanter Eigenschaften anhand von Skizzen und parallel zu CAD einge
51. Anschluss an die multivariate Testung wurde f r eine differenziertere Interpretation der auf multivariater Ebene signifikanten Effekte der Einfluss der unabh ngigen Variable auf die ein zelnen abh ngigen Variablen je nach Fragestellung Datenniveau und Verteilungsform durch einfaktorielle univariate Varianzanalysen ANOVA Analysis of Variance spezifiziert Diesem Vorgehen einer globalen Hypothesenpr fung wurde gegen ber A Priori Einzelvergleichen der Vorrang gegeben da e zu der in dieser Arbeit untersuchten Vielzahl abh ngiger Variablen in der Literatur empiri sche Befunde und geeignete Theorien die eindeutige Schlussfolgerungen im Hinblick auf die Richtung der zu erwartenden Effekte zulassen in nicht ausreichendem Ma e existieren e den Ergebnissen im Rahmen der Pilotstudie aufgrund der geringen Stichprobengr e keine ausreichende Beweiskraft zukommt Dar ber hinaus ist das Arbeitsmittel Graphiktablett bislang nicht Gegenstand derartiger Un tersuchungen gewesen 145 Im Anschluss daran sollten A Posteriori Einzelvergleiche dar ber Aufschluss geben welche Einzelvergleiche ma geblich daf r verantwortlich sind dass die globale Nullhypothese der Varianzanalyse zu verwerfen ist Das Risiko die varianzanalytische Nullhypothese ber einen Einzelvergleichstest f lschlicherweise zu verwerfen steigt bei a posteriori durchgef hrten Ein zelvergleichen mittels t Test Es wird deshalb empfohlen A Posteriori Einzelvergleic
52. Aus bereits genannten Gr nden vgl Abschnitt 7 3 wurden jedoch keine realen Entwurfsprozesse sondern ausschlie lich das Entwerfen in einer Laborsituation untersucht Im folgenden soll auf einige untersuchungskritische Anmerkungen hingewiesen werden die bei der Interpretation der Ergebnisse und der bertragbarkeit auf reale Entwurfsprozesse zu be r cksichtigen sind 9 2 1 Einschr nkungen aufgrund der Problemstellungen F r das Untersuchungsvorhaben wurden konstruktive Problemstellungen ausgew hlt die zur Beantwortung der interessierenden Fragestellungen unter Einbeziehung des Versuchskontextes und der Stichprobe geeignet erschienen Sowohl das Entwurfsproblem Gartengrill als auch der Korkenzieher erforderten ein selbst ndiges Finden von L sungsprinzipien Allerdings handelte es sich bei beiden Entwurfsauftr gen um geometrieorientierte Probleme ohne Berech 209 nungs und Auslegungsanteil die in dieser vereinfachten Form in der Praxis im allgemeinen nicht vorliegen Die durchgef hrten Versuche umfassten ausschlie lich die generative Neuerstellung von Zeichnungen bei CAD Systemen nutzbare zeitsparende Techniken wie der Einsatz von Norm und Wiederholteilbibliotheken kamen nicht zum Einsatz Bei den erzeugten Entwurfsl sungen handelte es sich aufgrund der Instruktion um ausreichend ausgearbeitete L sungskonzepte die sich je nach Detaillierungsgrad der sp ten Konzeptphase oder der fr hen Entwurfsphase zuordn
53. Bildschirmarbeitspl tze Grunds tze der Dialoggestaltung Berlin Beuth DIN EN ISO 9241 10 1996 Ergonomische Anforderungen f r B rot tigkeiten mit Bildschirmge r ten Teil 10 Grunds tze der Dialoggestaltung Berlin Beuth DIN EN ISO 10075 Ergonomische Grundlagen bez glich psychischer Arbeitsbelastung Teil 1 2000 Allgemeines und Begriffe Teil 2 2000 Gestaltungsgrunds tze Teil 3 2002 Prin zipien und Anforderungen f r die Messung und Erfassung psychischer Arbeitsbelastung Ber lin Beuth Dixon P amp Just M A 1978 Normalisation of Irrelevant Dimensions in Stimulus Comparisons Journal of Experimental Psychology 4 1 36 46 D rner D 1974 Die kognitive Organisation beim Probleml sen Bern Huber D rner D 1976 1987 Probleml sen als Informationsverarbeitung Stuttgart Kohlhammer D rner D 1982 Kognitive Prozesse und die Organisation des Handelns In W Hacker W Vol 222 pert amp M von Cranach Hrsg Kognitive und motivationale Aspekte der Handlung 26 37 Bern Huber D rner D 1988 Wissen und Verhaltensregulation Versuch einer Integration In H Mandl amp H Spada Hrsg Wissenspsychologie 204 279 M nchen PVU D rner D 1989 Die Logik des Misslingens Reinbeck Rowohlt D rner D 1994 Ged chtnis und Konstruieren In G Pahl Hrsg Psychologische und p dago gische Fragen beim methodischen Konstruieren Ergebnisse des Ladenburger Dis
54. Erkennen der Auswirkungen von Festlegungen 20 Rp 10 46 Rp 2 5 bzw Anderungen auf das Gesamtprodukt Schweres Variieren bereits fixierter L sungen L 46 Rp 2 5 L nicht erfasst 6 4 5 Digitales Skizzieren mit automatischer CAD Weiterverarbeitung Abschlie end wurden die Studierenden gefragt ob sie die automatische CAD Verarbeitung von Inhalten die auf einem Graphiktablett freihandskizziert wurden und nicht der Geometrie von Bauteilen entsprechen m ssen als hilfreich empfinden w rden Dies wurde von 82 bejaht Dabei wurden unter anderem die folgenden denkbaren Vor und Nachteile des digitalen Skiz zierens und dessen automatischer Integration in CAD im Sinne einer geschlossenen Informati onskette genannt Vorteile e Arbeiten in nur einem kompakten System e Schnelles Korrigieren m glich durch unproblematisches Entfernen von Elementen e L ckenlose Dokumentation des Entwurfsprozesses durch Speicherm glichkeit e Kommunikation mit entfernt lokalisierten Partnern wird erleichtert e Unproblematisches Integrieren von Regelgeometrie und gr ere Variabilit t an Werk zeugeigenschaften schon in den fr hen Entwurfsphasen 74 e Anwenden von PC Funktionen wie Zoomen Kopieren etc e Zeitersparnis bei automatischer Umsetzung in CAD Nachteile e Entsprechender Bildschirm erforderlich e bertragung der Freihandskizze in ein CAD Modell erfordert eventuell aufwendiges Nachbearbeiten e Am Bildschirm lassen sich mehrere Skizz
55. Es soll ein neuer Gartengrill im Handel angeboten werden bei dem sich der Abstand zwi schen Grillrost und Kohlepfanne stufenlos verstellen l sst Der Abstand soll hierbei kontinuierlich zwischen 5 cm und 25 cm variierbar sein und sich ein stellen lassen ohne dass Grillrost und Kohlepfanne direkt ber hrt werden m ssen auch nicht mit einer Zange oder mittels eines einhakbaren Griffes 2 F r eine lange Benutzungsdauer ist es unabdingbar dass sowohl Grillrost als auch Kohle pfanne gereinigt werden k nnen weshalb beide Teile leicht zu entnehmen sein m ssen um sie gesondert absp len zu k nnen 3 Es versteht sich von selbst dass alle Teile die sich in der N he der Kohlepfanne befinden hitzebest ndig sein m ssen 4 Dar ber hinaus ist die Wetterfestigkeit des gesamten Ger tes zu gew hrleisten Der Grill muss transportabel sein d h das Gewicht soll so gering wie m glich gehalten wer den 5 Aus Gr nden der Wetterfestigkeit und der Mobilit t darf das Ger t keine elektrischen Be standteile aufweisen 253 A10 Konstruktionsauftrag Korkenzieher Sie geh ren der Entwicklungsabteilung einer Firma an die verschiedene Haushalts und K chenkleinger te wie z B Mixer P rierst be Dosen ffner und Korkenzieher herstellt Das Angebot der Korkenzieher soll nun um ein Modell erweitert werden welches ihre Abteilung zu entwickeln hat Sie erhalten folgenden Auftrag Projekt Korkenzieher
56. Es stellt sich unter anderem die Frage wie externe Unterst tzungsformen beschaffen sein m ssen und wann sie eingesetzt werden sollten damit bei h chsten Qualit tsanspr chen eine Verk rzung der Ent wicklungszeiten und eine Verringerung der Herstellungskosten gew hrleistet werden k nnen u a Steger amp Geiger 1994 Grote 1995 Wijers 1997 Gebhardt 2000 Miller 2000 Hacker amp Lindemann 2000 Als ausschlaggebend f r den Produktentwicklungsprozess haben sich die fr hen Phasen der Aufgabenkl rung und Konzeptentwicklung erwiesen da sie eine hohe Verantwortung f r alle weiteren im Zusammenhang mit dem Produkt stehenden Kosten sowie f r dessen Qualit t tra gen Da hier gleichzeitig die Korrekturm glichkeiten am gr ten sind kommt dem konstrukti onsbegleitenden Einsatz von aufwandsarmen gegenst ndlichen Skizzen und Modellen eine 18 entscheidende Rolle zu Ehrlenspiel Bernard amp G nther 1995 Lindemann Bernard amp Irlin ger 1996 Bernard 1997 Deren Nutzung ben tigt wenig geistige Kapazit t und der Zeit und Kostenaufwand f r ihre Herstellung ist gering Gerade der rasante Wandel von den klassischen hin zu digitalen Arbeitsmitteln im Bereich der Konstruktion erfordert es den nat rlichen Entwurfsprozess unter Ber cksichtigung der be grenzten kognitiven Kapazit t des Konstrukteurs detailliert zu erfassen Skizzen und einfache Modelle als intuitiv einsetzbare Hilfsmittel zu ber cksichtigen und aus
57. H J 1967 Die Strukturanalyse von Denkprozessen als Mittel der Intelli genzdiagnostik In F Klix W D Gutjahr amp J Mehl Hrsg Intelligenzdiagnostik Berlin Deutscher Verlag der Wissenschaften 228 Klix F Neumann J Seeber A amp Sydow H 1963 Die algorithmische Beschreibung des L sungsprinzips einer Denkanforderung Zeitschrift f r Psychologie 168 Klose J amp Meerkamm H 1994 Perspektiven der Konstruktionsunterst tzung durch das CAD Referenzmodell In J Gausemeier Hrsg CAD 94 Fachtagung der Gesellschaft f r Infor matik e V Paderborn 17 18 3 1994 333 352 M nchen Hanser Kluwe R H 1988 Methoden der Psychologie zur Gewinnung von Daten ber menschliches Wissen In H Mandl amp H Spada Hrsg Wissenspsychologie 359 385 M nchen Urban amp Schwarzenberg Kluwe R H 1990 Probleml sen Entscheiden und Denkfehler In C Graf Hoyos amp B Zimo long Hrsg Ingenieurpsychologie Enzyklop die der Psychologie Bd D IV2 121 147 G ttingen Hogrefe Kluwe R H amp Haider H 1990 Modelle zur internen Repr sentation komplexer technischer Systeme Sprache amp Kognition 9 173 192 Knoblich G amp Rhenius D 1995 Zur Reaktivit t Lauten Denkens beim komplexen Probleml sen Zeitschrift f r Experimentelle Psychologie 3 419 454 Knoegen N amp Sondergeld K 1985 Wissenschaftstheorie f r Sozialwissenschaftler eine pro blemorientierte Einf
58. Hacker 1998b Erfolgreiches Konstruieren erfordert neben dem Einsatz verf gbaren Wissens ber L sungsmethoden und Handlungsstrategien das Ermit teln neuartiger Vorgehensweisen zur berwindung der Barrieren 21 Bei der objektiven Beschreibung der Problemanforderung muss je nach Klarheit ber das anzu strebende Ziel die zur Verf gung stehenden Mittel und zu beachtenden Bedingungen zwischen gut und schlecht definierten und strukturierten Problemen unterschieden werden D rner 1976 1987 vgl Sydow 1972 Frost 1994 beschreibt in einer psychologischen Problemtaxonomie drei Arten von Barrieren die den Weg zur gew nschten Probleml sung behindern e Bei der Interpolationsbarriere sind die Anforderungen als Ausgangs und Zielzustand be kannt aber der Konstrukteur muss die richtige Kombination bekannter Operatoren zur Trans formation finden Diese Art von Problem stellt sich bei einer Variantenkonstruktion die ge kennzeichnet ist durch die Variation der Gr e und oder der Anordnung von Teilen und Bau gruppen innerhalb bestimmter Grenzen wobei die Funktion und das L sungsprinzip erhalten bleiben e Bei Synthesebarrieren sind Ausgangs und Zielzustand ebenfalls klar definiert allerdings k nnen bekannte Mittel und Vorgehensweisen nur begrenzt genutzt werden Dem Konstrukteur fehlen beispielsweise Informationen zur Zielerreichung oder diese sind nicht aus dem Lang zeitged chtnis abrufbar Im Konstruktionsbereich handelt es sich h
59. Heurista Huberty C J amp Morris J D 1989 Multivariate analysis versus multiple univariate analysis Psychological Bulletin 105 302 308 Hwang T S amp Ullman D 1990 The design capture system capturing back of the envelope sketches Journal of Engineering Design 1 4 339 353 Jansen H amp Krause 1984 Interpretation of Freehand Drawings for Mechanical Design Process Computer amp Graphics 8 4 351 369 Jansen H Nullmeier E amp Roediger K H 1985 Handsketching as a Human Factor Aspect in Graphical Interaction Computer amp Graphics 9 3 195 210 Jansen H amp Timmermann M 1987 Handskizzierter Entwurf von CAD Modellen mit CA SUS Zeitschrift f r wirtschaftliche Fertigung 82 7 398 404 Jaspers K 1983 Von der Wahrheit M nchen Piper Johnson Laird P N 1980 Mental models Towards a cognitive science of language inference and consciousness Cambridge Cambridge University Press Johnson Laird P N 1983 Mental models Cambridge Harvard University Press Kavakli M Scrivener S A R amp Ball L J 1998 Structure in idea sketching behaviour De sign Studies 19 4 485 517 Kesselring F 1951 Bewertung von Konstruktionen D sseldorf Deutscher Ingenieur Verlag Kieras D E 1978 Beyond pictures and words Psychological Bulletin 85 3 532 554 Kintsch W amp Ericsson A 1996 Die kognitive Funktion des Ged chtnisses In D Albert amp
60. Informationsgehalts der Probanden N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Korkenzieher Erlebte Problemschwierigkeit der Probanden N 6 Pilotstudie Entwurfs problem Korkenzieher Sicherheit der Probanden hinsichtlich der L sungsrichtigkeit N 6 Pilot studie Entwurfsproblem Korkenzieher Psychische Beanspruchung der Probanden Differenz aus Pr und Posttest wert N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Korkenzieher Prozentuale Anteile der Teilt tigkeiten der Probanden an der Bearbeitungszeit N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Korkenzieher Abfolgen der Teilt tigkeiten der Probanden N 6 Pilotstudie Entwurfs problem Korkenzieher 109 110 110 111 112 112 113 114 115 116 117 118 119 119 120 120 121 122 13 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 L sungserzeugung generierendes vs korrigierendes Vorgehen der Probanden N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Korkenzieher Untersuchungsplan der Hauptuntersuchung N 66 Entwurfsproblem Gartengrill einfaktorieller Randomisierungsplan mit drei Stufen Untersuchungsplan der Replikationsuntersuchung N 66 Entwurfs problem Korkenzieher ausbalancierter einfaktorieller Plan mit drei Stufen Motivation der Versuchsgruppen zur Bearbeitung der Problemstellung N 66 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem G
61. K H Stapf Hrsg Kognition Enzyklop die der Psychologie Bd C IV4 541 601 G ttingen Hogrefe Kirby K N amp Kosslyn S M 1992 Thinking visually In G W Humphreys Ed Under standing vision An interdisciplinary perpective 71 86 Cambridge Mass Blackwell Kirkpatrick D L 1959 Techniques for Evaluating Training Problems Journal of the American Society of Training Directors 3 26 Kirkpatrick D L 1967 Evaluation of Training In R S Craig amp D R Bittel Eds Training and Development Handbook New York Mc Graw Hill Kirkpatrick D L 1976 Evaluation of Training In R S Craig amp D R Bittel Eds Training and Development Handbook New York Mc Graw Hill Klauer K C 1993 Belastung und Entlastung beim Probleml sen Eine Theorie deklarativen Vereinfachens G ttingen Hogrefe Klauer K C 1995 Grundlagen der Probleml seforschung In B Strau amp M Kleinmann Hrsg Computersimulierte Szenarien in der Personalarbeit 17 42 G ttingen Verlag f r Angewandte Psychologie Kleinbeck U 1992 Grundlagenforschung und Anwendung ein Spannungsfeld zum Nutzen der Psychologie In D Frey C Graf Hoyos amp D Stahlberg Hrsg Angewandte Psychologie Ein Lehrbuch Weinheim Psychologie Verlags Union Klix F 1971 Information und Verhalten Berlin Deutscher Verlag der Wissenschaften Klix F 1993 Erwachendes Denken Heidelberg Spektrum Klix F amp Lander
62. Keine sichtbare Aktivit t 7 3 0 073 1 32 SD 6 03 2 Graphiktablett Aufgabenstudium 5 4 0 054 70 SD 3 26 Skizzieren bzw Zeichnen 29 7 0 297 1 72 SD 8 08 Notieren 9 3 0 093 1 29 SD 6 05 Betrachten 44 4 0 444 1 17 SD 5 48 Radieren bzw L schen 3 2 0 032 49 SD 2 29 Keine sichtbare Aktivit t 7 9 0 079 1 77 SD 8 30 3 2D CAD Aufgabenstudium 4 8 0 048 47 SD 2 11 Skizzieren bzw Zeichnen 47 6 0 476 2 13 SD 9 52 Notieren 0 5 0 005 18 SD 80 Betrachten 39 9 0 399 2 15 SD 9 62 Radieren bzw L schen 4 4 0 044 59 SD 2 63 Keine sichtbare Aktivit t 2 8 0 028 74 SD 3 31 Betrachtet man die Gesamtstichprobe N 66 so gestikulierten 47 Probanden 71 2 bei der Bearbeitung der Problemstellung Korkenzieher 29 43 9 u erten sich verbal Ein deskriptiver Vergleich der Versuchsgruppen 1 und 2 erbrachte im Hinblick auf die Teil t tigkeiten Gestikulieren und Sprechen folgende Ergebnisse s Tabelle 64 Von den durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwerfenden Probanden gestikulierten mit 95 5 21Vpn deutlich mehr als von den durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett Entwerfenden Hier machten nur 17 Versuchspersonen 77 5 w hrend der L sungserarbeitung gezielte Be wegungen mit Fingern H nden oder mit einem in der Hand gehaltenen Stift in der Luft bzw auf dem P
63. Lufischau Betracht Auswert Radieren DOEA RA EnS Mwinse AS 3 7 gt i Explorer Protokoll WlUnbenannt Paint HZ Protokoi ERAT pas Abb 5 Ausschnitt eines Protokolls zur Erfassung der Teilt tigkeiten Nach Versuchsende wurde automatisch der genaue Prozentanteil der einzelnen Teilt tigkeiten an der Gesamtbearbeitungszeit berechnet Die Teilt tigkeiten aus Tabelle 14 lassen sich in ex terne materialisierende und interne geistige trennen Zu ersteren z hlen das Skizzieren bzw Zeichnen das Notieren das Radieren bzw L schen das Gestikulieren und das Sprechen letz tere umfassen das Betrachten der Skizze bzw Zeichnung sowie die u ere Inaktivit t w hrend der ein Nachdenken des Probanden vermutet wird Es interessierte die Anzahl der Wechsel zwischen externen und internen Teilt tigkeiten Das Aufgabenstudium in Form des Lesens kann weder zu innerer noch zu u erer Bearbeitung gez hlt werden und wurde deshalb als Ausgangspunkt f r die Berechnung von Wechseln zu internen bzw externen Teilt tigkeiten genutzt Die Anzahl der Wechsel wurde vor der weiteren statistischen Verwendung im Bezug auf die vom Probanden ben tigte Bearbeitungszeit relativiert Bei den Teilt tigkeiten Gestiku lieren und Sprechen registrierte man ausschlie lich das Auftreten 99 Anteile und Abfolgen der Entwurfsschritte Im Mittelpunkt des Forschungsinteresses steht die Frage ob sich Probanden die verschiedenar ti
64. Pahl Hrsg Psychologische und p dagogische Fragen beim methodischen Konstruieren Ergebnisse des Ladenburger Diskurses vom Mai 1992 bis Oktober 1993 161 175 K ln T V Rheinland Hacker W 1995a Bild und Begriff II zur Einf hrung In W Hacker amp P Sachse Hrsg Bild und Begriff III Zur Rolle von Anschauung und Abstraktion im konstruktiven Ent wurfsprozess Bericht ber das Werkstattgespr ch 1 3 Hacker W 1995b Konstruieren als Handeln Bild Begriff Zeichnen Denken Psychologie des Konstruierens Forschungsbericht der TU Dresden Institut f r Allgemeine Psychologie und Methoden der Psychologie Bd 22 Hacker W 1996a Diagnose von Expertenwissen Von Abzapf broaching zu Aufbau re construction Konzepten Berlin Akademie Verlag Hacker W 1996b Entwickeln und Konstruieren als Denkt tigkeit zu einer Arbeitswissenschaft 226 geistiger Erwerbst tigkeit Zeitschrift f r Arbeitswissenschaft 50 2 111 116 Hacker W 1997 Improving engineering design contributions of cognitive ergonomics Ergo nomics 40 10 1088 1096 Hacker W 1998a Psychological Contributions to and Demands on a General Theory of Design In H Grabowski S Rude amp G Grein Eds Universal Design Theory Aachen Shaker Verlag Hacker W 1998b Arbeitspsychologie Psychische Regulation von Arbeitst tigkeiten Bern Huber Hacker W 1999 Konstruktives Entwickeln als T tigkeit
65. Repr sentationen die Funktion einer Entla stung des Arbeitsged chtnisses vgl Abschnitte 2 2 1 und 2 2 2 Dabei dient die Skizze bzw Zeichnung vorwiegend der Verdeutlichung der Gedanken und Vorstellungen im Prozess der T tigkeit wobei diese in Wechselwirkung mit dem zeichnerischen Vorgehen und der dadurch gegebenen wahrnehmungsm igen Vergleichsm glichkeit des Entstandenen mit dem inneren Modell Ziel st ndig konkretisiert pr zisiert und kontrolliert wird Damit erweist sich die Vor stellung des Ziels als nicht vorgefertigt G rner 1974 54 Analog zu Heinrich von Kleists bereits 1805 get tigter Aussage zur allm hlichen Verfertigung des Gedankens beim Reden 1987 erfolgt erst beim Skizzieren und Modellieren ein allm hliches Verfertigen des L sungs gedankens Die L sungserzeugung ist Denken mit der Hand und Zeichnen mit dem Kopf Hacker 1996b 114 vgl dazu Burger 1986 Dabei kann das Denkhandeln Logik sowie ratio nale wissenschaftliche Begriffssysteme nutzen und bewusst also mitteilbar und kontrolliert ablaufen h ufiger folgt es jedoch nicht logischen Prinzipien nutzt Alltagsbegriffe und l uft vorstellungsm ig bildhaft und unbewusst ab Hacker 1996b Nach McKim 1972 f rdern sich der konstruktive Gedankenschritt und seine zeichnerische Fixierung wechselseitig aufgrund der st ndigen visuellen Vergleichsm glichkeiten des erzielten Bildes mit der gedanklichen Vorstellung Buur et al 1989 159 b
66. Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 Prozentanteil Notieren Duncan Untergruppe f r Alpha 05 Experimentelle Bedingung 2D CAD Papier und Bleistift Graphiktablett Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 219 Prozentanteil Betrachten a Duncan Untergrup pe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung 2D CAD 39 940 Papier und Bleistift 43 629 Graphiktablett 44 418 Signifikanz 152 Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 Prozentanteil Radieren bzw L schen a Duncan Experimentelle Bedingung Papier und Bleistift Graphiktablett 2D CAD Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 Prozentanteil Keine sichtbare Aktivit t Duncan Experimentelle Bedingung 2D CAD Papier und Bleistift Graphiktablett Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr
67. Vergleich zur manuellen Arbeitsweise andere Operationen vom Konstrukteur die aber in der Regel zum gleichen Ergebnis z B zur Entwurfszeichnung f h ren Es stellt sich die Frage inwieweit die Normierung der Informationseingabe in rechner kompatibler Form sowie vom Rechner angebotene Information mentale Kapazit ten vom Pro bleml seprozess abziehen So f hrt z B bei zahlreichen Freiheitsgraden in den fr hen Phasen eine gro e Anzahl notwendiger Transformationen bei der Generierung eines Geometrieele ments zu einer starken Belastung der Mentalkapazit t 4 2 2 Wechsel des Abstraktionsgrads und der Modalit t der Darstellung Beim Entwerfen mit den Arbeitsmitteln Papier und Bleistift und Graphiktablett lassen sich Informationen im Sinne von graphischen Metaphern Herbert 1987 auf unterschiedliche Weise darstellen Handskizzen sind momentan das Werkzeug das sich am ehesten zur Festle gung von Produktdefinitionen mit hohem Abstraktionsgrad eignet Pache Lindemann R mer amp Hacker 2001 Sie k nnen in Abh ngigkeit vom Entwurfsstadium und zweck im Hinblick auf die Pr zision und F rmlichkeit als rein qualitative oder ungef hr quantitative Darstellungen provisorisch bis vollendet erscheinen Black 1990 Fish 1994 beschreibt das Skizzieren als Ausdruck selektiver Aufmerksamkeit W hrend in einigen Skizzen nur die grobe r umliche Struktur abgebildet ist wird diese in anderen zugunsten eines Details vernac
68. Versuch einer Reinterpretation des Entwurfsdenkens design problem solving Sprache amp Kognition 18 3 4 88 97 Hacker W amp Clauss G 1976 Kognitive Operationen inneres Modell und Leistung bei einer Montaget tigkeit In W Hacker Hrsg Psychische Regulation von Arbeitst tigkeiten Ber lin Deutscher Verlag der Wissenschaften Hacker W H bner I M ller H Nedkowa S Osterland D amp Wollenberger E 1992 Profitiert nur der Bessere Zum Einfluss von Text und Arbeitsged chtnismerkmalen Spra che amp Kognition 11 4 208 222 Hacker W amp Lindemann U 2000 Virtual Reality Darstellungen Hilfen beim Entwurfsden ken Konstruktion 54 5 58 64 Hacker W amp Matern B 1979 Beschaffenheit und Wirkungsweise mentaler Repr sentationen in der Handlungsregulation Zeitschrift f r Psychologie 187 141 156 Hacker W amp Sachse P 1995 Konstruieren als Denkt tigkeit Psychologie des Konstruierens Forschungsbericht der TU Dresden Institut f r Allgemeine Psychologie und Methoden der Psychologie Bd 22 Hacker W Sachse P amp Schroda F 1998 Design thinking possible ways to sucessful solu tions in product development In H Birkhofer P Badke Schaub amp E Frankenberger Eds Designers The Key to Succesful Product Development London Springer Hacker W Sachse P amp von der Weth R 1996 Denkleistungen beim Konstruieren VDI Berichte Zukunftschan
69. Verz gerung zwischen Sensumotorik und visueller T je nach R ckmeldung Software gt Keine psychophysische Zusatzbeanspruchung M glichkeit der automatischen Einbindung von Teil Er gebnissen in den weiteren rechnergest tzten Konstruktions prozess gegeben ja nicht gegeben nein 60 5 Ein Bewertungskonzept f r den Einsatz der verschiedenartigen Arbeitsmittel in den fr hen Entwurfsphasen In dieser Arbeit soll das Unterst tzungspotential der Arbeitsmittel Papier und Bleistift Gra phiktablett und AutoCAD in den fr hen Phasen des konstruktiven Entwerfens auf der Grundlage ihrer psychologischen Anforderungen an den Nutzer bewertet werden F r solche Zielstellungen werden in der Evaluationsforschung Mehr Ebenen Ans tze empfohlen z B Kirkpatrick 1959 1976 Stufflebeam 1972 Warr Bird amp Rackham 1978 f r einen berblick s Bergmann 1999 Das Vier Ebenen Modell von Kirkpatrick 1959 1967 1976 betrachtet neben den Ebenen der Reaktionen des Lernens und des Verhaltens auch den monet ren Nutzen einer Ma nahme in Form von Kennziffern wie Produktivit tssteigerungen oder die Erh hung der Profitrate Bergmann 1999 In Anlehnung an die Mehr Ebenen Ans tze erfolgt in dieser Arbeit eine mehrdimensionale auf den Einsatz in den fr hen Phasen bezogene Bewertung der verschiedenen Arbeitsmittel Die Darstellung erfolgt nach der Wichtigkeit der einzelnen Bereiche E
70. absch tzen ob ihre L sung funktioniert und alle Anforderungen erf llt sind Das Skizzieren kann die L sungsfindung erleichtern und verbessern Sie sollen es deshalb bei dieser Aufgabe nutzen Das bereitliegende Material steht Ihnen dazu zur Verf gung Falls Sie Fragen haben oder etwas ben tigen lassen Sie es mich bitte wissen 250 A7 Instruktion 2 Gartengrill Im folgenden erhalten Sie einen Konstruktionsauftrag f r einen Gartengrill Bearbeiten Sie diesen bitte bis zum technischen Entwurf Sp ter wird Sie der Kunde aufsuchen der Ihre ersten Arbeitsergebnisse besichtigen m chte Legen Sie wenn m glich den Grill also inhaltlich und zeichnerisch soweit fest dass Sie sicher sein k nnen dass das Prinzip der Konstruktion klar erkennbar wird und diese auch von einem Kollegen weiterbearbeitet werden kann Das von Ihnen gew hlte Konzept sollte dazu im Hinblick auf alle im Konstruktionsauftrag ge nannten Anforderungen entsprechend konkretisiert werden Dies bedeutet auch dass Sie entsprechend absch tzen ob ihre L sung funktioniert und alle Anforderungen erf llt sind Das Skizzieren kann die L sungsfindung erleichtern und verbessern Sie sollen es deshalb bei dieser Aufgabe nutzen Dazu steht Ihnen ein Graphiktablett zur Verf gung Bitte vergessen Sie nicht ihre bisherige Skizze zu speichern wenn Sie mit einer neuen Skizze beginnen Falls Sie Fragen haben oder etwas ben tigen lassen Sie es mich bit
71. andere scheiterte bereits an der Erf llung der Festforderungen Ein vergleichbares Bild bot sich bei der Problemstellung Korkenzieher Auch hier waren die rechnergest tzt erarbeiteten L sungen bedeutend geringer hinsichtlich ihrer G te bewertet worden Im Vergleich zur ersten Problemstellung erreichten die Probanden insgesamt geringere Prozentwerte f r die L sungsg te Das bedeutet die Qualit t der Erf llung der gestellten For derungen war insgesamt geringer Auch unterschieden sich hier jeweils die beiden durch Frei handskizzieren mit den Arbeitsmitteln Papier und Bleistift und Graphiktablett entwerfen den Teilnehmer innerhalb einer Bedingung voneinander Dies deutet zum einen darauf hin dass die Anforderungsstruktur des Entwurfsproblems Korkenzieher f r die Probanden der Pilot studie komplizierter war Zum anderen haben sich die Arbeitsmittel Papier und Bleistift und Graphiktablett als vergleichbar dienlich bei der L sungserarbeitung beider Problemstellungen erwiesen 124 Betrachtet man die Ergebnisse zur L sungsg te im Gesamtzusammenhang so l sst sich weder mit der Motivation zur Bearbeitung der Problemstellung noch mit der F higkeit zur r umlichen Vorstellung eine Verbindung ausmachen Dieses Resultat st tzt die Nutzung dieser beiden Va riablen zu einer weiteren Homogenisierung der Stichprobe der Hauptuntersuchung Die zur Bearbeitung des Entwurfsproblems Gartengrill ben ti
72. beiden Problemstel lungen nach Beurteilungsschemata Dadurch wurde eine bessere Nachvollziehbarkeit und teil weise Quantifizierbarkeit angestrebt Bei der Erstellung beider Schemata wurde darauf geach tet dass diese eine m glichst objektive reliable und valide Einsch tzung der L sungsg te er lauben Angelehnt an das Beurteilungsverfahren von Langner 1991 wurden folgende allge meine von der konkreten Problemstellung unabh ngige Qualit tskriterien zu Grunde gelegt e Funktion e Fertigung e Montage e Gestaltung e Zuverl ssigkeit e Benutzerfreundlichkeit Gebrauch Das Kriterium Funktion beinhaltet Aussagen zum Zweck eines Produkts und seiner Teile Beim Kriterium Fertigung werden Fertigungsverfahren und aufwand n her betrachtet Die Dimensi 91 on Montage bewertet M glichkeiten der Montage und Demontage des Produkts einschlie lich der daf r erforderlichen Werkzeuge Der Aspekt Gestaltung betrifft die Bewertung der Grob und Feingestalt der Konstruktion hinsichtlich Eindeutigkeit Wirkung und Verhalten und Ein fachheit geringe Teileanzahl etc sowie die Bewertung des gew hlten Materials Die Pr fung des Gebrauchsverhaltens hinsichtlich Ausfallgefahr sowie die Haltbarkeit und Lebensdauer des Produkts sind im Kriterium Zuverl ssigkeit zusammengefasst Die Dimension Benutzerfreund lichkeit Gebrauch besch ftigt sich mit den Anwendungsm glichkeiten der Handhabbarkeit und dem Design unter Beachtung ergonomischer und sic
73. ckg ngig machen Das Radiergummi Symbol dient dem L schen eines kompletten Linienzugs Es k nnen jedoch auch kleinste Details korrigiert werden Die erstellten Skizzen lassen sich als Dokument f r den weiteren Gebrauch als Ink oder BMF File speichern mailen und wieder ffnen Diese Form der elektronischen Wissenserfassung erm glicht es multinationalen Unternehmen ihre verteilten Entwicklungs und Fertigungs standorte und die ihrer Partner durch die zentrale Speicherung und die damit verbundene Ver f gbarkeit zu koordinieren 45 Abb 4 Cintig 15X von WACOM Marktf hrer in der Entwicklung Herstellung und dem Vertrieb von Graphiktabletts ist mit bis her mehr als zwei Millionen verkauften Ger ten und drei Produktlinien weltweit die Firma WACOM Das Unternehmen hat das erste hochaufl sende Graphiktablett und die ersten batte rie und kabellosen drucksensitiven Stifte entwickelt Rund 80 der zum Zeichnen sowie im Graphik Video Bereich eingesetzten Tabletts stammen von WACOM Als Anwendungsgebiete werden z B die Architektur der konstruktive Maschinenbau das Design aber auch der Audio und Video Bereich sowie die Medizin genannt Im Konstruktionsbereich existiert die Idee auf dem Graphiktablett erzeugte Freihandskizzen in exakte CAD taugliche Geometrie umzuwandeln indem das System die Freihandlinien durch mathematisch beschreibbare Elemente Geraden Kreisb gen Kurven ann hert und ersetzt Wird die derart generiert
74. den Polen 0 berhaupt nicht sicher und 7 vollkommen sicher s Anhang All Je gr er der abgemessene Wert desto sicherer war sich der Proband hinsicht lich der L sungsrichtigkeit Auch hier bot sich die Gelegenheit eines schriftlichen Kommentars Psychische Beanspruchung Die Probanden f llten vor und nach der Bearbeitung der Problemstellung die Ratingskalen nach Plath et al 1984 zum Beanspruchungserleben aus Bei den 15 bipolaren Ratingskalen mit 96 Kennzeichnung der Extremwerte der Items Range 0 bis 7 cm wurde dabei die Reihenfolge variiert um bertragungseffekte der vorherigen Einstufung zu vermeiden Die Items bilden beanspruchungsrelevante Komponenten des Erlebens ab Bei diesem Verfahren wird die psy chische Beanspruchung durch die erlebten Ver nderungen in vier Faktoren erfasst dem psy chophysischen Zustand der Konzentration der Motivation sowie der affektiven Lage Die Werte f r die erlebten Ver nderungen bez glich dieser Faktoren bestimmte man durch die Dif ferenz aus Pr und Posttestwerten Je numerisch gr er die Differenz desto st rker war die negative Ver nderung in diesem Bereich Ein negativer Differenzwert sprach f r eine positive Ver nderung des Beanspruchungserlebens hinsichtlich dieses Faktors Dieses Verfahren hat sich in vielf ltigen Labor und Felduntersuchungen als valide und reliabel erwiesen Sein Einsatz ist sehr zeit konomisch und gilt als besonders vorteilhaft bei kurzda
75. der Handlungsregulation zeigen dass korrekt und komplett aufgebaute sowie multipel kodierte mentale Modelle Lei stungsverbesserungen in Form eines geringeren Zeitbedarfs einer h heren L sungsg te und einer niedrigeren Fehlerquote sowie das Abnehmen der erlebten Schwierigkeit beim Bearbeiter zur Folge haben Hacker amp Clauss 1976 Matern 1976 Hacker amp Matern 1979 Bergmann 1994 Hacker 1998b Krause Seidel Heinrich Sommerfeld Gundlach Ptucha Schack amp Go ertz 1999 Dabei bestimmt die Komplexit t eines Problems seine Analyse und die Qualit t der internen Repr sentation Je h her die Belastung mentaler Ressourcen um so gr er ist die Wahrscheinlichkeit einer ungeeigneten oder fehlerhaften Repr sentation D rner 1976 1989 Anderson amp Jeffries 1985 Klauer 1993 Die multiple Kodierung betrifft zum einen verschiedene Modalit ten zum anderen deren unter schiedliche Abstraktionsgrade Hacker 1995a 2 weist darauf hin analog bildhafte und be grifflich abstrakte Repr sentationsformen nicht als einander ausschlie ende Repr sentationsalternativen und auch nicht als m gliche Parallelformen zu verstehen sondern als Pole einer Dimension mit berg ngen im Sinne von Begrifflichem im Bild und Bildhaftem im Begriff wobei trotz der wechselseitigen Durchdringung jeder Pol spezifische M glichkeiten der Abbildung von Realit t besitzt vgl auch D rner 1998a Eisentraut 1995 Differentialpsychologisch betr
76. der men talen Repr sentation in zerlegbare geometrieorientierte Einheiten des technischen Gebildes Vor allem durch die fehlende Einheit von Seh und Handlungsraum hervorgerufene Verz ge rungen zwischen der Eingabe und der visuellen R ckmeldung f hrten zu zus tzlichen Er schwernissen der Entwurfserstellung In Abh ngigkeit von der Komplexit t des Entwurfsproblems wurde das Arbeitsged chtnis durch diese Aspekte zus tzlich belastet Dadurch waren f r die Generierung mehrerer Varian ten in den fr hen Entwurfsabschnitten h ufig weder mentale noch zeitliche Kapazit ten vor handen Zusammenfassend kann folgendes festgehalten werden Bis auf die Hypothesen 2 1b 2 2b und 2 3b die sich auf den Bereich des Erlebens bezogen konnten die Annahmen hinsichtlich der drei experimentellen Bedingungen bei der Problemstellung Gartengrill weitestgehend best tigt werden Auf die Problematik der Variablen des Erlebens wurde an entsprechender Stelle hingewiesen Die Hypothesen 1 1 1 2 und 1 3 a und b welche den Bereich der Ergebnisse betreffende Er wartungen formulierten lie en sich vollst ndig best tigen Die Ergebnisse im Bereich des Pro zesses zeigten sich mit Einschr nkungen mehrheitlich hypothesenkonform Unter der Voraussetzung dass sich bei der Problemstellung Gartengrill weitgehend hypothe senkonforme statistische Unterschiede zwischen den einzelnen Versuchsgruppen zeigen lassen war es ein weiteres Ziel der vorlie
77. des Konstruktions auftrags auf Video aufgezeichnet s dazu Abschnitt 7 9 103 7 7 3 Nachbefragungen Im Anschluss an die Bearbeitung der konstruktiven Problemstellung fand zun chst eine schrift liche Nachbefragung statt Der Proband f llte erneut den Fragebogen zur psychischen Bean spruchung Plath et al 1984 aus Ferner wurde er aufgefordert die erlebte Problemschwierig keit und seine Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit einzusch tzen Abschlie end erfolgte eine weitestgehend standardisierte m ndliche Befragung in der der Pro band zun chst sein Vorgehen schildern und daraufhin begr nden sollte warum er genau diese L sung gew hlt hatte Generierte Alternativen wurden dabei aufgegriffen Die Versuchsleiterin ermittelte die Vorkenntnisse zu dem vorliegenden Entwurfsproblem und stellte Fragen zur Un terst tzung durch das genutzte Arbeitsmittel Die m ndliche Nachbefragung wurde auf Band aufgezeichnet und anschlie end vollst ndig transkribiert Der Leitfaden f r das strukturierte Interview findet sich im Anhang A12 Der Ablauf der Pilotversuche l sst sich folgenderma en zusammenfassen Tab 16 Versuchsablauf der Pilotstudie Zeit in Min Erhebung von Personenvariablen 1 Nur beim ersten Termin 10 Begr ung und Vorstellung Informationen zum Versuchsablauf und zum Da tenschutz Erhebung demographischer und qualifikationsbezog
78. die Materialien zumindest teilweise von Bedeutung sind z B f r einfache Materialversuche Komplexe gegenst ndliche Modelle O aufwendige Modelle bei denen die Abmessungen und die Materialien von Bedeutung sind z B ma st bliche Modelle mit zumindest produkt hnlichen Eigenschaften CAD O 2D CAD O 3D CAD 2 Wie beginnst Du blicherweise mit der Produktentwicklung O Ich kl re die Anforderungen m glichst vollst ndig zu Beginn bevor ich mit dem Entwickeln von L sungsideen beginne O Ich beginne fr h L sungsideen zu entwickeln und leite dabei die Anforderungen an das Produkt ab 3 Auf welche Weise kl rst Du die Anforderungen an ein zu entwickelndes Produkt O durch Analyse von Dokumenten zu vorhandenen Produkten Versuchsberichte etc O durch Analyse von Fremdprodukten O durch Skizzen Modelle Versuche O durch Gespr che mit Kommilitonen Dozenten 4 Wie h ltst Du die Anforderungen fest gedanklich schriftlich in Form einer Liste graphisch in Form von Diagrammen durch Skizzen durch Modelle oOO0000 238 5 Welche Probleme sind bei Dir w hrend der Kl rung der Anforderungen schon h ufiger aufgetreten Informationen ber bisherige Produkte in Form von Zeichnungen Modellen etc waren schwer zug nglich Die Gesamtheit der Anforderungen war schwer zu berschauen war zu umfangreich um st ndig geistig pr sent zu sein Die Hauptfunktion des Produkts war nicht eindeutig erkennbar Die Wichtig
79. die TOTE Test Operate Test Exit Einheit als allgemeines Modell zur Analyse von Denk Probleml se und Bearbeitungsprozessen herangezogen werden Diese f hrt nach einer zyklischen Abfolge von Pr f Generierungs oder Ver nderungsschritten aufgrund einer L 22 sung bzw der Redefinition des Problems zur Beendigung des Handlungsvollzugs Jeder dieser Einzelschritte bildet einen separaten Informationsverarbeitungsprozess Rouse 1983 D rner 1987 Das Konstruieren mit seinen verschiedenen Teilt tigkeiten kann als ein iterativer Prozess in Form der VVR Vorwegnahme Ver nderungs R ckkoppelungs Einheiten Hacker 1978 in Erweiterung des TOTE Konzepts betrachtet werden Es ist wegen dieser Erzeugungs und Be wertungszyklen ein permanenter Korrekturprozess vgl Fricke 1993 Smith et al 1993 Radcliffe 1998 Das Vorgehen beim Bearbeiten eines Entwurfsproblems l sst sich als Pro bleml sezyklus darstellen VDI 2221 1993 u a Beitz 1992 Beitz Birkhofer amp Pahl 1992 Problemanalyse Problemformulierung 3 Systemsynthese L sungssuche 4 Systemanalyse L ahl Entscheidung Abb 1 Allgemeiner Probleml sezyklus nach VDI 2221 1993 Bei der Problemanalyse steht das Erkennen der Anforderungen an das zu entwickelnde Gebilde sowie das Sammeln aller zur Bearbeitung des Problems n tigen Informationen im Vordergrund H ufig wird das Gesamtproblem in Teilprobleme zerlegt um ein
80. die Ver rekt stellung erforderlich Entnehmbarkeit von a Rost Ohne Aufwand Geringer Aufwand Gro er Aufwand Nicht entnehmbar b Kohlepfanne Ohne Aufwand Geringer Aufwand Gro er Aufwand Nicht entnehmbar Wetterfestigkeit des Ger ts Ja Nein Hitzebest ndigkeit aller Teile Ja Nein in N he der Kohlepfanne Keine elektrischen Bestand Ja Nein teile Transportabilit t a Gewicht Leicht Durchschnittlich Schwer Sehr schwer nicht transportf hig b Montage Kein Werkzeug Einfaches Werkzeug Spezielles Werkzeug Keine De Montage m g Erforderlich erforderlich erforderlich lich 258 9 Teile a Anzahl Bis 8 9 15 16 21 ber 21 b Komplexit t Einfache Teile Mehr einfache als Mehr komplizierte als einfa Viele komplizierte Teile komplizierte Teile che Teile 10 Unfallfreie Bedienbarkeit a Kippen des Grills Kein Kippen m glich Kippen bei Fehlbedienung Kippen bei normaler Bedie Kippen st ndig provoziert m glich nung m glich St ndige Verletzungsgefahr b Verletzungsgefahr Keine Verletzungsgefahr Verletzung bei Fehlbedienung Verletzung bei normaler m glich Bedienung m glich 11 Bedienbarkeit des H henver Einfache Einhand Einfache Zweihand Komplizierte Zweihandbe Nicht allein bedienbar stellmechanismus bedienung ohne Kraftauf bedienung ohne Kraftaufwand dienung oder wand oder Einhandbedienung mit Zweihandbedienung mit Kraft Kraft 12 Erhaltung der Funktionsf higkeit a Wartung
81. die mit AutoCAD entwarfen l schten mit einem Prozentwert von 4 5 verglichen mit 2 5 bzw 2 7 anteilig signifikant mehr an der Bearbeitungszeit Bezogen auf die Teilt tigkeit Keine sichtbare Aktivit t die sich durch Umherblicken oder In die Luft Schauen u erte zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den einzel nen Versuchsgruppen p und pzz gt 05 Die entsprechenden Prozentanteile betrugen im Mit tel 5 9 6 4 bzw 6 0 an der Bearbeitungszeit Die Tabelle 47 dokumentiert die deskriptiven Kennwerte f r die Anteile der Teilt tigkeiten der einzelnen experimentellen Bedingungen an der Bearbeitungszeit 155 Tab 47 Prozentuale Anteile der Teilt tigkeiten der Versuchsgruppen an der Bearbeitungszeit N 66 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Gartengrill Experimentelle Anteile der Teilt tigkeiten in MW SE der relativen Bedingung H ufigkeiten 1 Papier und Bleistift Aufgabenstudium 8 8 0 088 1 05 SD 4 93 Skizzieren bzw Zeichnen 36 2 0 362 2 11 SD 9 88 Notieren 8 8 0 088 1 61 SD 7 54 Betrachten 37 8 0 378 2 11 SD 9 90 Radieren bzw L schen 2 5 0 025 61 SD 2 88 Keine sichtbare Aktivit t 5 9 0 059 1 27 SD 5 95 2 Graphiktablett Aufgabenstudium 9 2 0 092 82 SD 3 85 Skizzieren bzw Zeichnen 28 5 0 285 1 45 SD 6 80 Notieren 10 4 0 104 1 86 SD 8 73 Betrachten 42 7 0 427 1 95 SD 9
82. diese Einheit von Seh und Handlungsraum nicht gege ben Die Maus als abstraktes Eingabemedium macht eine Koordination der Blickbewegungen des Auges auf dem Bildschirm mit der manuellen Steuerung des Cursors erforderlich Diese zerschnittene unnat rliche Bedienungsform erscheint gerade f r die kreativen fr hen Abschnit te des Entwerfens ungeeignet da sie die M glichkeiten des Probehandelns einschr nkt Zwar wird h ufig versucht durch ein Auf und Abgleiten des Cursors mit Hilfe der Maus Bewegung zu simulieren und damit die Vorstellung zu unterst tzen im Vergleich zu den obengenannten Entwurfsbedingungen ergibt sich bei der Arbeit mit dem Rechner jedoch eine wesentliche Verminderung der sinnlich wahrnehmbaren Erfahrungsbasis 4 3 2 Sensumotorische bersetzung Bewegungen werden gleichzeitig durch mehrere Systeme mit jeweils unterschiedlichen senso rischen Ausgangsdaten reguliert So lenken bei der Arbeitst tigkeit Entwerfen das taktil kin sthetische und das visuell vermittelte Regulationssystem kooperativ die vorherrschenden Handbewegungen Hacker 1998b Volpert 1969 Das Entwerfen durch Freihandskizzieren mit den Arbeitsmitteln Papier und Bleistift und Graphiktablett erlaubt eine nat rliche lini enzugbasierte Zeichnungserzeugung Der Stift kann ohne das vorherige Bet tigen von Funktio nalit ten an jeder beliebigen Stelle an und abgesetzt werden und es lassen sich rasch und 55 intuitiv s mtliche vom E
83. e Das entdeckte Wissen veranlasst eine Problemreformulation und manchmal den Wechsel im Vorgehensplan Das Design Problem Solving kann zusammenfassend als ein kreativer Prozess des wissensba sierten opportunistischen Entwickelns von L sungen mit geplanten Episoden beschrieben wer den denn es erfordert die ingeni se Anwendung existierender funktionaler Prinzipien und Elemente in neuen Kontexten sowie die Kombination bereits bekannter vorhandener Materia 26 lien und Komponenten in neuen einheitlichen Strukturen unter Ber cksichtigung einer hohen Anzahl technischer Sachzw nge und konomischer Einschr nkungen Facaoaru 1995 12 vgl auch Harris 1960 Newell Shaw amp Simon 1962 Haefele 1962 Rossman 1964 Offner 1967 Andrus 1968 Owens 1969 Moore 1969 Crosby 1972 Thorn 1979 Beitz 1985 Beim kreativen L sen technischer Probleme m ssen anscheinend kontr re Kognitive Operatio nen und Strategien gleichzeitig und vor allem zielgerichtet angewendet werden divergent transformatorische sowie konvergent evaluative Denkf higkeiten synthetisch globalhaftes sowie analytisch reflexives Denken intuitiv heuristische sowie analytisch algorithmische L sungsstrategien Facaoaru 1995 12 vgl auch Roadstrum 1967 Newell amp Simon 1972 Crosby 1972 Davis 1973 Me ner 1987 Ward et al 1995 Ward Smith amp Finke 1999 2 1 2 Merkmale erfolgreicher Vorgehensweisen beim Entwerfen Unterschiedlich l
84. entwarfen s Tabelle 18 Sie 109 erzielten allesamt akzeptable L sungen wobei die Teilnehmer die mit dem Graphiktablett ar beiteten etwas besser abschnitten Die Gruppe der rechnergest tzt Entwerfenden unterschied sich hingegen deutlich von der der Freihandskizzierenden Die L sung des Probanden 1 erf llte zwei der drei Festforderungen nicht und wurde daher mit 0 bewertet Auch der Proband 6 erzielte mit 37 16 einen be tr chtlich geringeren Wert f r die L sungsg te verglichen mit den Probanden 2 bis 5 Tab 18 L sungsg te der Probanden N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Gartengrill Proband Experimentelle L sungsg te Bedingung in 1 2D CAD 0 2 Graphiktablett 85 35 3 Graphiktablett 82 65 4 Papier und Bleistift 713 78 5 Papier und Bleistift 80 70 6 2D CAD 37 16 7 11 2 2 Bearbeitungszeit Bei der zur Bearbeitung der Problemstellung Gartengrill ben tigten Zeit zeigten sich keine auff lligen Unterschiede zwischen den Probanden die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett entwarfen s Tabelle 19 Sie signalisierten nach etwa einer Stunde die Fertigstellung der L sung Die rechnergest tzte Bearbeitung dauerte mit 87 bzw 99 Minuten im Vergleich dazu etwa ein Drittel l nger Tab 19 Bearbeitungszeit der Probanden N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Gartengrill Proband Exper
85. erzeugten Daten und der entsprechenden CAD Variante jedoch unerl sslich Obwohl die Thematik des Arbeitsmittelvergleichs von unterschiedlichen Perspektiven aus und unter verschiedenen Aspekten immer wieder angeleuchtet wird sind Untersuchungen auf die sem Gebiet Mangelware Die vorliegende Untersuchung umfasst den Vergleich verschiedenar tiger Arbeitsmittel hinsichtlich ihres Unterst tzungspotentials beim Entwerfen von technischen Gebilden in den fr hen Phasen Papier und Bleistift das obengenannte Graphiktablett sowie das 2D CAD System AutoCAD werden hinsichtlich der Bereiche der Ergebnisse des Erlebens und des Prozesses n her betrachtet Dazu bearbeiteten 66 im Hauptstudium Studierende des Ma schinenbaus in einer experimentellen Laborstudie ein an realen Gegebenheiten orientiertes Entwurfsproblem Das Entwerfen erfolgte entweder durch Freihandskizzieren mit Papier und 19 Bleistift bzw mit Graphiktablett oder rechnergest tzt Bei weitgehend hypothesenkonformen Ergebnissen wollte man diese anhand einer Problemstellung mit vergleichbarem Schwierig keitsgrad auf Replizierbarkeit testen Auf der Grundlage der in dieser Arbeit durchgef hrten Untersuchungen sollen Schlussfolgerungen gezogen werden wie zuk nftige Arbeitsmittel be schaffen sein m ssen damit sie eine wirkungsvolle und effiziente Unterst tzung der fr hen Entwurfsphasen leisten k nnen Die Ergebnisse erm glichen Hinweise f r die kreativit tsf r derliche leicht ha
86. f r Sozialwissenschaftler Berlin Springer Bortz J amp D ring N 1995 Forschungsmethoden und Evaluation Berlin Springer Bortz J Lienert G A amp Boehnke K 1990 Verteilungsfreie Methoden in der Biostatistik Berlin Springer Braczyk H J Kerst C amp Seltz R 1998 Vorwort In H J Braczyk C Kerst amp R Selz Hrsg Kreativit t als Chance f r den Standort Deutschland Berlin Springer Breiing A amp Flemming M 1993 Theorie und Methoden des Konstruierens Berlin Springer Brown A L 1984 Metakognition Handlungskontrolle Selbststeuerung und andere noch ge heimnisvollere Mechanismen In F E Weinert amp R H Kluwe Hrsg Metakognition Mo tivation und Lernen 255 273 Stuttgart Kohlhammer Brown D C amp Chandrasekaran B 1989 Design Problem Solving London Pitman Bruner J S Over R R amp Greenfield P M 1971 Studien zur kognitiven Entwicklung Stutt gart Klett Brunk L Collister G Swift C amp Stayton S A 1958 A correlational study of two reasoning problems Journal of Experimental Psychology 55 236 241 Bruns F W 1993 Zur R ckgewinnung von Sinnlichkeit Technische Rundschau 29 30 14 18 Bruns F W 1997 berg nge zwischen realen und virtuellen Lern und Arbeitsumgebungen zur Instandhaltungsausbildung In J P Pahl Hrsg Lern und Arbeitsumgebungen zur Instand haltungsausbildung Seelze Kallmeyer Bucciarelli L
87. f r die Peripherie einen Wert von 3 6 SD 2 89 bei einer maximal erreichbaren Punktzahl von 8 Bei der Empf ngergruppe Experte wurden die Entw rfe in ihrer Gesamtheit im Mittel mit 3 1 Punkten je Teilbereich SD 3 06 bzw 3 02 eingestuft Hinsichtlich der Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts zeigte sich mittels einer einfaktoriellen ANOVA ein hochsignifikanter Gruppenunterschied sowohl bez glich der beiden Empf ngergruppen als auch bez glich der zwei Teilbereiche F nova 12 694 11 428 12 799 12 872 jeweils p lt 001 149 Ein Vergleich der Probanden der Versuchsbedingungen 1 und 2 ergab weder hinsichtlich der Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts der Entw rfe an Laien noch an Experten signifikante Unterschiede jeweils p gt 05 Sie erreichten Werte zwischen 4 0 und 4 9 Die durch Freihandskizzieren entwerfenden Versuchsgruppen unterschieden sich sowohl hin sichtlich der Empf ngergruppen als auch der Teilbereiche hochsignifikant von den rechnerge st tzt Entwerfenden jeweils p 3 und p23 lt 01 Deren durchschnittliche Werte f r die Kom munizierbarkeit des technischen Informationsgehalts betrugen 1 1 f r den Teilbereich H hen verstellmechanismus bzw 1 5 f r die Peripherie bezogen auf die Empf ngergruppe Laie Hinsichtlich der Kooperation mit Experten wurden die mit AutoCAD erstellten Entw rfe im Mittel mit 0 8 bzw 0 9 Punkte bewertet Die deskriptive
88. folgende Fragestellung 132 Fragestellung 2 Gibt es signifikante Unterschiede zwischen dem Entwerfen durch Freihands kizzieren mit Papier und Bleistift dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett und dem rechnergest tzten Entwerfen in den fr hen Entwurfsphasen im Hinblick auf die Va riablen des Erlebens Erlebte Problemschwierigkeit Sicherheit hinsichtlich der L sungsrich tigkeit sowie Psychische Beanspruchung Die im Kapitel 4 dargestellten hypothetischen Anforderungsunterschiede und gemeinsamkeiten legen den Schluss nahe dass sich die Arbeitsmittel Papier und Bleistift sowie Graphiktablett bei einem Einsatz in den fr hen Entwurfsphasen hnlich sind Demnach verursachen sie durch die Merkmale ihrer Handhabungsweise weder nennenswerte Belastungen des Arbeitsged chtnisses noch behindern sie den Aufbau l sungsbeg nstigender Problemre pr sentationen Beim Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift ergeben sich aufgrund der Charakteristiken die das externale Handeln betreffen keine bleiben psychomotorischen Ler nerfordernisse Die Nutzung des Graphiktabletts erfordert demgegen ber zwar leichte Ver nde rungen von Routinen der taktil kin sthetischen Bewegungssteuerung ferner sind je nach Soft ware geringe Verz gerungen zwischen Sensumotorik und visueller R ckmeldung zu erwarten Dennoch kann aufgrund der Anforderungsgemeinsamkeiten davon ausgegangen werden dass
89. fordert in Abh ngigkeit von der Selbsterkl rungsf higkeit des Programms zumindest zu einem gewissen Teil die Aufmerksamkeit des Entwerfenden und unterbricht durch die Bedienung den eigentlichen Entwurfsprozess An dieser Stelle sei darauf hingewiesen dass das Entwerfen 49 durch Freihandskizzieren mit beiden Arbeitsmitteln ausreichende Skizzierfertigkeiten verlangt um die Belastung der mentalen Kapazit t zu minimieren Im Vergleich dazu entspricht die Hard und Software aktueller CAD Systeme nur selten den notwendigen Anforderungen hinsichtlich einer Entlastung des Arbeitsged chtnisses Viebahn 1996 8 konstatiert Zwischen dem was Konstruktionsprogramme k nnen und dem was in der Realit t beim Konstruieren abl uft gibt es nur geringe berschneidungen Die Benutzer werden von der Menge der Daten und der Art der Eingabe berfordert Vor allem das T tig keitsfeld der Ersteingabe ist durch die mangelnde Qualit t der Schnittstellengestaltung nicht an die gewohnte Vorgehensweise angepasst Allgemeine Anforderungen an die Schnittstelle zwi schen dem Menschen als Nutzer mit einer nat rlichen Sprache und dem Rechner als Interakti onsmittel mit einer Maschinensprache sind Benutzerfreundlichkeit und kurze Antwortzeiten die in der DIN EN ISO 9241 10 1996 durch die Kriterien Aufgabenangemessenheit Selbstbe schreibungsf higkeit Steuerbarkeit Erwartungskonformit t und Fehlerrobustheit pr zisiert werden Demnach soll der Dial
90. glichkeiten bzw Implikationen ihrer Ver nderung versorgt um das endg ltige Produkt zu spezifizieren Reitman 1964 1965 Carroll Thomas amp Malhotra 1980 Ballay 1987 Klauer 1995 Vielmehr handelt es sich beim Entwerfen um sch pferisch entwerfendes Probleml sen das man als Design Problem Sol ving bezeichnen kann Thomas et al 1979 Caroll Thomas Miller amp Friedman 1980 Rowe 1987 Guindon 1990a b Hegarty 1991 Smith et al 1993 Radcliffe 1998 vgl dazu Hacker 1999 da ein Subjekt an der Aufgabenumwelt Eigenschaften wahrgenommen hat sie in einem Problemraum intern repr sentiert und dabei erkennt dass dieses innere Abbild eine oder mehre re unbefriedigende L cken enth lt Der Probleml ser erlebt eine Barriere die sich zwischen dem ihm bekannten Istzustand und dem angestrebten Ziel befindet Die L cken im Problem raum k nnen von unterschiedlicher Art sein Es k nnen Unklarheiten oder Wissensdefizite ber den Anfangs die Zwischenzust nde und den Endzustand bestehen Weiterhin k nnen Operato ren zur Zielerreichung fehlen Suchrichtungen unbekannt sein u v a mehr L er amp Spada 1990 256 vgl Klix 1971 D rner 1987 Der Bearbeiter muss zur Bew ltigung der Anforde rungen in der Regel eine gro e Menge verschiedenen Wissens aktivieren und organisieren und durch eigene Entscheidungen Informationen bereitstellen D rner 1976 Pahl 1994 Kintsch amp Ericsson 1996 Sachse et al 1997
91. hrung Opladen Leske amp Budrich Knoop W G 1996 Towards more effective capturing of empirical data from design processes Proceedings of 1 Conference in Descrptive Design Istanbul Kosslyn S M 1980 Image and mind Cambridge Harvard University Press Kosslyn S M 1983 Ghosts in the mind machine New York Norton Kosslyn S M Brunn J Cave K R amp Wallach R W 1984 Individuell difference in mental imagery ability A computational analysis Cognition 18 195 243 Kosslyn S M amp Pomerantz J R 1992 Bildliche Vorstellungen Propositionen und die Form interner Repr sentation In D M nch Hrsg Kognitionswissenschaft Grundlagen Pro bleme Perspektiven 253 289 Frankfurt Suhrkamp Kranke G 1987 Untersuchung zur Urteils bereinstimmung zwischen einem Objekt in der Realit t und ausgew hlten Veranschaulichungsmitteln im Design Dissertation TU Dresden Krause W 1997 Funktionsprinzip Vereinfachung In W Krause U Kotkamp amp R Goertz Hrsg KogWis 97 Proceedings der 3 Fachtagung der Gesellschaft f r Kognitionswis senschaft Jena Friedrich Schiller Universit t Krause W 2000 Denken und Ged chtnis aus naturwissenschaftlicher Sicht Vereinfachung Flexibilit t und Invarianz in der menschlichen Informationsverarbeitung G ttingen Hogre fe Krause W Schack B Gibbons H amp Kriese B 1997 ber die Unterscheidbarkeit begriffli cher und bildhaft anscha
92. im Hinblick auf die Pro zessvariablen Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten Anteile und Abfolgen der Entwurfs schritte sowie L sungserzeugung generierendes vs korrigierendes Vorgehen signifikant voneinander unterscheiden Bezogen auf die Anteile der w hrend der Bearbeitung des Entwurfsproblems Gartengrill aus gef hrten Teilt tigkeiten zeigten sich zwischen den Teilnehmern die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift und mit Graphiktablett entwarfen mit Ausnahme der Teilt tigkeit skizzieren bzw Zeichnen keine bedeutsamen Unterschiede Die mit Papier und Bleistift ent werfenden Teilnehmer skizzierten bezogen auf die Bearbeitungszeit prozentual mehr In den Abfolgen der Teilt tigkeiten unterschieden sich die beiden Untersuchungsgruppen nicht signifikant voneinander Damit lie sich die Teilhypothese 3 la mit der genannten Einschr n kung best tigen Die bis auf das Skizzieren gleichgearteten Anteile der Teilt tigkeiten sowie die Entsprechung ihrer Abfolgen in Form der verschiedenen Wechsel belegen dass der Prozess des Entwerfens durch Freihandskizzieren mit den Arbeitsmitteln Papier und Bleistift und Graphiktablett im Hinblick auf das u ere beobachtbare Handeln vergleichbar ablief F r den signifikant gerin geren prozentualen Skizzieranteil der Probanden die mit Graphiktablett entwarfen sind zwei 171 Gr nde denkbar Erstens hatte keiner der Probanden dieses Arbe
93. ltnissen Als Software wurde das Programm ParaGraph PenOffice beibehalten 8 6 Erg nzungen zu den abh ngigen Variablen 8 6 1 Ergebnisvariablen 8 6 1 1 L sungsg te Aufgrund der in der Pilotstudie erzielten hohen Urteiler bereinstimmung von ber 88 wurde die Bewertung der L sungsg te in der Hauptuntersuchung von einem Konstrukteur sowie der Versuchsleiterin nach den vorgestellten Bewertungsschemata vorgenommen s Abschnitt 7 6 2 1 und Anhang A13 14 Die beiden Beurteiler notierten zun chst unabh ngig voneinander f r jede Versuchsperson ihre Wertungen Diese wurden anschlie end in mehreren Gruppensit zungen besprochen und bei nicht einstimmigen Entscheidungen eingehend diskutiert bis eine begr ndbare Konsensentscheidung vorlag 142 8 6 1 2 Bearbeitungszeit Die Pilotstudie hatte gezeigt dass bei beiden Problemstellungen mit allen drei Arbeitsmitteln eine L sungserarbeitung in dem daf r vorgesehenen Zeitraum von 90 Minuten realistisch ist Dem Probanden wurde bewusst keine zeitliche Begrenzung gesetzt er war jedoch dar ber in formiert dass f r den Versuch eine Zeitdauer von etwa zwei Stunden angedacht war Um den f r den Gesamtversuch vorgesehenen zeitlichen Rahmen nicht deutlich zu berschreiten wurde die Bearbeitung von der Versuchsleiterin nach 110 Minuten abgebrochen falls bis dahin noch kein Ergebnis erzielt worden war Dieses Erfordernis trat dreimal unter der Bedingung Rech nergest tztes Entwerfen
94. r den K rper bilden Versuche mit Umkehrbrillen zeigen dass die 54 visumotorische Koordination bei einer St rung dieser nat rlichen Einheit g nzlich aufgehoben werden kann und drastische Folgen nach sich zieht Sowohl das Entwerfen mit Papier und Bleistift als auch mit Graphiktablett gew hrleisten eine Einheit von Seh und Handlungsraum Der Entwerfende blickt auf den Bereich in dem er h n dig t tig ist Dadurch bildet das Freihandskizzieren eine Voraussetzung f r das sog Probehan deln als motorischer Komponente Hierbei analysiert man Eigenschaften des konzipierten Sy stems etwa durch die Simulation der Bewegungen von Elementen des Produkts mittels Stift Beim Probehandeln im Sinne des Planens werden einzelne Aktionen auf ihre Konsequenzen untersucht Einzelaktionen probeweise zu Ketten zusammengef gt um dann die Konsequenzen solcher Aktionsketten zu untersuchen Man macht das nicht in der richtigen Realit t sondern im Kopf auf dem Papier oder mit dem Computer D rner 1989 235 Das Probehandeln er m glicht die Ber cksichtigung einer Vielzahl von Handlungsm glichkeiten sowie deren freie Kombinier und Generierbarkeit die Reversibilit t der Handlungsplanung die Revidierbarkeit von bis dahin nur gedachten L sungsschritten und ferner eine Effizienz des gedanklichen Han tierens Erkundens und Experimentierens vgl Ueckert 1989 1995 s auch Volpert 1987 Gollwitzer 1991 Beim rechnergest tzten Entwerfen ist
95. sentationen des Bearbeiters beeinflusst Diese bilden die Grundlage erfolgrei cher Entwurfsprozesse und bedingen das Wesen des Entwerfens als Wechselspiel zwischen internalem geistigen und externalem motorischen Handeln 28 2 2 Entwerfen als mentale und motorische T tigkeit 2 2 1 Ged chtnisleistungen beim Design Problem Solving Das Ged chtnis repr sentiert nach D rner 1994 150 als Zeitkanal das Medium aller psy chischen Prozesse Es bildet ein informationsverarbeitendes System und besteht aus einer Reihe von miteinander agierenden Instanzen mit verschiedenen Aufgaben Das in seiner Kapazit t nahezu unbegrenzte semantisch basierte Langzeitged chtnis beinhaltet allgemeines und ab straktes Erfahrungs Wissen auf das nur langsam und assoziativ zugegriffen werden kann Im Gegensatz dazu speichert das Kurzzeitged chtnis bewusste aktuelle Informationen in symboli scher Form ist allerdings in seiner Kapazit t begrenzt Das sog sensorische Register oder Ul trakurzzeitged chtnis sorgt f r eine sehr kurzfristige Aufrechterhaltung der augenblicklichen Reizsituation vor der Verarbeitung Diese Instanzen werden im Rahmen des Ein Speicher Modells nicht als separate Teilsysteme betrachtet vgl Mehr Speicher Modell z B Atkinson amp Shiffrin 1968 Newell et al 1972 sondern als eine Einheit in der unterschiedliche Stufen der Informationsverarbeitung vorliegen Shiffrin 1975 Shiffrin amp Schneider 1977 Auch das Kons
96. sich kein bedeutsamer Unterschied zwischen den durch Frei handskizzieren entwerfenden Versuchsgruppen und den rechnergest tzt entwerfenden Proban 187 den hinsichtlich der Wechsel Aufgabenstudium externe Teilt tigkeit feststellen p und p gt 7 gt 05 Es zeigten sich jedoch signifikante bzw hochsignifikante Unterschiede zwischen den Proban den die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwarfen und den rechnergest tzt entwerfenden Teilnehmern hinsichtlich der durchschnittlichen Anzahl der Wechsel Aufgaben studium interne Teilt tigkeit p lt 05 sowie Externe interne Teilt tigkeit p lt 01 Die Probanden der Versuchsgruppe 1 wechselten im Mittel 2 8 mal pro Stunde zwischen dem Lesen und internen Teilt tigkeiten wohingegen hier bei den mit AutoCAD Entwerfenden nur 1 5 Wechsel zu verzeichnen waren Die Anzahl der Wechsel Externe interne Teilt tigkeit betrug bei den durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwerfenden Teilnehmern 224 2 Wechsel im Vergleich zu 111 9 bei den Versuchspersonen die den Korkenzieher rech nergest tzt entwarfen Die Gruppe derjenigen die durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett entwarfen unterschied sich in beiden F llen nicht signifikant von der dritten Versuchsgruppe jeweils pz gt 05 In der Tabelle 65 sind die deskriptiven Kennwerte f r die Abfolgen der Teilt tigkeiten der drei Versuchsgruppen in Form der verschiedenen
97. sowie die daf r ben tigte Zeit gelten in der Produktentwick lung als Schl sselfaktoren f r die Konkurrenzf higkeit von Unternehmen Aufgrund der wach senden Bedeutung kooperativer Prozesse gerade in den fr hen Entwurfsabschnitten stellt ferner die Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts einen wichtigen Aspekt dar Im Rahmen der vorliegenden Untersuchung interessiert daher folgende Fragestellung 130 Fragestellung 1 Gibt es signifikante Unterschiede zwischen dem Entwerfen durch Freihands kizzieren mit Papier und Bleistift dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett und dem rechnergest tzten Entwerfen in den fr hen Entwurfsphasen im Hinblick auf die Er gebnisvariablen L sungsg te Bearbeitungszeit sowie Kommunizierbarkeit des techni schen Informationsgehalts Aufgrund der sich weitestgehend deckenden Anforderungen der Arbeitsmittel Papier und Bleistift und Graphiktablett an den Entwerfenden vgl Kapitel 4 und der in der Pilotstudie vergleichbaren Resultate beider Versuchsbedingungen im Hinblick auf die Ergebnisvariablen werden hier keine Unterschiede erwartet Die hypothetisch differierenden Anforderungen die sich aus der Funktionsweise der Soft und Hardware beim rechnergest tzten Entwerfen vgl Kapitel 4 ergeben zeigen sich vor allem in Form einer zus tzlichen Belastung der Mentalkapazit t des Nutzers und in einer Behinderung des Aufbaus entsprechender ment
98. sungsg te und den l ngsten Bearbei tungszeiten ausgew hlt Die drei Versuchspersonen 44 51 und 54 der Extremgruppe mit den h chsten Werten f r die L sungsg te und den k rzesten Bearbeitungszeiten hatten den Gartengrill allesamt durch Frei handskizzieren entworfen zwei von ihnen mit Graphiktablett und ein Teilnehmer mit Papier 158 und Bleistift Sie t tigten durchschnittlich 487 Schritte bis zur Fertigstellung der Entwurfsl sung das entspricht im Mittel 10 8 Schritten pro Minute Die drei Versuchspersonen 19 43 und 47 der zweiten Extremgruppe mit den geringsten Werten f r die L sungsg te und den l ngsten Bearbeitungszeiten hatten hingegen alle rechnergest tzt entworfen Hier betrug die mittlere Gesamtschrittanzahl 656 Schritte das sind durchschnittlich 6 4 Schritte pro Minute Die Tabelle 50 gibt einen berblick ber die Probanden des Extremgruppenvergleichs sowie deren L sungsg tewert Bearbeitungszeit und Gesamtschrittanzahl Tab 50 Extremgruppenvergleich L sungsg tewert Bearbeitungszeit und Gesamtschrittanzahl der Probanden N 6 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Gartengrill H chste L sungsg tewerte und Geringste L sungsg tewerte k rzeste Bearbeitungszeiten und l ngste Bearbeitungszeiten Vp 44 Vp 51 Vp 54 Vp 19 Vp 43 Vp 47 Papier und Graphik Graphik CAD CAD CAD Bleistift tablett tablett L sungsg te in 86 3 97 2 93 3 0 0 0 Bearbeitungszeit 49 37 49 10
99. und Nichtzutreffen halten sich die Waage trifft eher nicht zu trifft berwiegend nicht zu trifft berhaupt nicht zu Ich werde versuchen die Aufgabe so gut ich es kann zu bearbeiten trifft v llig zu trifft berwiegend zu I trifft eher zu als nicht zu Zutreffen und Nichtzutreffen halten sich die Waage trifft eher nicht zu trifft berwiegend nicht zu trifft berhaupt nicht zu Wenn ich die Aufgabe nicht richtig bearbeiten w rde w rde mich das berhaupt nicht st ren trifft v llig zu trifft berwiegend zu I trifft eher zu als nicht zu Zutreffen und Nichtzutreffen halten sich die Waage I trifft eher nicht zu trifft berwiegend nicht zu trifft berhaupt nicht zu 249 A6 Instruktion 1 Gartengrill Im folgenden erhalten Sie einen Konstruktionsauftrag f r einen Gartengrill Bearbeiten Sie diesen bitte bis zum technischen Entwurf Sp ter wird Sie der Kunde aufsuchen der Ihre ersten Arbeitsergebnisse besichtigen m chte Legen Sie wenn m glich den Grill also inhaltlich und zeichnerisch soweit fest dass Sie sicher sein k nnen dass das Prinzip der Konstruktion klar erkennbar ist und diese auch von einem Kollegen weiterbearbeitet werden kann Das von Ihnen gew hlte Konzept sollte dazu im Hinblick auf alle im Konstruktionsauftrag ge nannten Anforderungen entsprechend konkretisiert werden Dies bedeutet auch dass Sie entsprechend
100. und visueller R ckmeldung als negative Aspekte Durch die verlangsamte Reaktionsgeschwindigkeit ergaben sich vor allem Behinderungen beim Schreiben auf der Bildschirmoberfl che 8 8 4 Ergebnisse zur Fragestellung 3 Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen im Bereich des Prozesses Hinsichtlich der Prozessvariable Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten ergab eine einfak torielle MANOVA bei der Problemstellung Gartengrill mindestens zwischen zwei der drei Versuchsgruppen hochsignifikante Unterschiede Fuanova 3 551 p lt 001 Die Ergebnisse der univariaten Analysen sind in den folgenden Abschnitten beschrieben Die Darstellung der Ergebnisse des Extremgruppenvergleichs zur Variable Anteile und Abfol gen der Entwurfsschritte und der Ergebnisse zur Variable L sungserzeugung generierendes vs korrigierendes Vorgehen erfolgt deskriptiv in den Abschnitten 8 8 4 2 und 8 8 4 3 8 8 4 1 Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten Bezogen auf die Gesamtstichprobe N 66 gestalteten sich die Prozentanteile f r die im Rah men der L sungserarbeitung ausgef hrten Teilt tigkeiten an der Bearbeitungszeit beim Ent wurfsproblem Gartengrill wie in der Tabelle 46 dargestellt 153 Tab 46 Prozentuale Anteile der Teilt tigkeiten der Gesamtstichprobe an der Bearbeitungszeit N 66 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Gartengrill Teilt tigkeit Anteil an der Bearbeitungszeit
101. verlangsamte Reaktionsgeschwindigkeit erschwerte sowohl das Skizzieren als im Besonderen auch das Schreiben auf dem Graphiktablett Betrachtet man alle drei Versuchsgruppen im Vergleich so zeigten sich beim Entwurfsproblem Gartengrill mit Ausnahme der Teilt tigkeit Keine sichtbare Aktivit t signifikante Unter schiede bez glich der Anteile der Teilt tigkeiten zwischen mindestens einer der durch Frei handskizzieren entwerfenden Versuchsgruppen und den rechnergest tzt Entwerfenden Versuchspersonen die durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett entwarfen lasen signifikant l nger in der Problemstellung und betrachteten die selbsterstellte n Skizze n signifikant l n ger Dies l sst sich durch den gegen ber den Teilnehmern die mit AutoCAD entwarfen hoch signifikant geringeren Skizzieranteil erkl ren Das Skizzieren bzw Zeichnen z hlte neben dem Betrachten zu den Hauptt tigkeiten im Entwurfsprozess Der hochsignifikant bzw signifikant h here Anteil der Teilt tigkeit Skizzieren bzw Zeichnen der rechnergest tzt Entwerfenden gegen ber den Personen die den Gartengrill mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett entwarfen spricht f r einen deutlich h heren Aufwand bei der Entwurfserstellung mit dem CAD System 172 Der hochsignifikante Unterschied hinsichtlich des Notierens zwischen den Versuchsgruppen 1 und 2 und den rechnergest tzt entwerfenden Probanden kann durch den erforderlichen Bedienaufwa
102. welche auch im deutschsprachigen Raum zur Untersuchung von Denk verl ufen eingesetzt wird z B D rner 1974 Franzen amp Merz 1976 Hesse 1982 D rner Kreuzig Reither amp St udel 1981 Spies amp Hesse 1987 Putz Osterloh amp Schroiff 1987 Son nentag 1996 Nach der Meinung mehrerer Autoren sind diese verbalen Protokolle ber kognitive Aktivit ten aus mehreren Gr nden kritisch einzusch tzen z B Nisbett amp Wilson 1977 Kluwe 1988 Weidle amp Wagner 1989 Knoblich amp Rhenius 1995 Lloyd Lawson amp Scott 1996 G rner 1994 Die erzwungene Verbalisierung bewirkt demzufolge eine Verlangsamung der Denkpro zesse und eine St rung des Ablaufs M gliche Nebeneffekte sind etwa Ver nderungen im Ver halten sowie Beeintr chtigungen in der kognitiven Leistung z B Hanfer 1957 Brunk Colli ster Swift amp Stayton 1958 Flaherty 1974 Dwarakanath et al 1996 Ein problematischer Aspekt der Methode ist die Umsetzung von Gedanken Empfindungen und Vorstellungen in Sprache Entsprechend neurologischen Befunden sind die linke und die rechte Hemisph re des Gehirns als Tr ger entgegengesetzter Funktionen z B verbale Sprache vs Seh und Raumorientierungsfunktion f r unterschiedliche Aspekte des menschlichen Denkens verantwortlich Beitz 1996 Tovey 1986 1992 postuliert die Zusammensetzung kreativer Prozesse aus zwei verschiedenen Arten des Denkens auch f r den Entwurfsbereich Demnach ist es bei konst
103. werden Als Erkl rungsm glichkeit kann zum ersten der Punkt der unterschiedlich langen Eingew h nungszeiten in beide Arbeitsmittel dienen Zum zweiten muss man den Aspekt der softwarebe dingten Behinderungen bei der Externalisierung mit dem Graphiktablett beachten Beide Sach verhalte wurden an dieser Stelle beim Entwurfsproblem Gartengrill bereits ausf hrlich be handelt Die bereits bei der ersten Problemstellung sichtbare Tendenz dass die durch Frei handskizzieren mit Graphiktablett entwerfenden Probanden in weniger F llen ein generierendes Vorgehen zeigten trat in der Problemstellung Korkenzieher verst rkt als deutlicher Unter schied auf Unter Einbeziehung der durch die Teilnehmer erlebten h heren Problemschwierig keit l sst dies darauf schlie en dass sich das Entwurfsproblem Korkenzieher hinsichtlich seines Schwierigkeitsgrads als komplizierter gestaltete Ein Vergleich aller drei Versuchsgruppen im Bezug auf die L sungserzeugung ergab in der Replikationsuntersuchung folgendes Die Versuchspersonen die mit AutoCAD entwarfen zeigten ebenso wie bei der Problemstel lung Gartengrill allesamt ein korrigierendes Vorgehen Es wurden auch nacheinander durch korrigierendes Vorgehen keine weiteren L sungsm glichkeiten entwickelt Damit unterschied sich die dritte Versuchsgruppe deutlich von den Versuchsgruppen 1 und 2 Dieser Befund best tigt die Teilhypothese 4 3 2b und repliziert das korrespondierende
104. wird die Funktion der L sungshilfe in Form der Generierung neuer Ideen f r ein L sungskonzept gr tenteils dem Entwerfen durch Freihandskizzieren zugeschrieben vgl Abschnitte 6 4 3 und 6 4 4 135 Hypothese 3 1a Es existiert kein signifikanter Unterschied zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift und dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett bez glich der Prozessvariable Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten Hypothese 3 1b Es existieren signifikante Unterschiede zwischen dem Entwerfen durch Frei handskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett und dem rechnergest tzten Entwerfen bez glich der Prozessvariable Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten Hypothese 3 2a Es existiert kein signifikanter Unterschied zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift im Vergleich zum Entwerfen durch Freihandskiz zieren mit Graphiktablett bez glich der Prozessvariable L sungserzeugung generierendes vs korrigierendes Vorgehen Hypothese 3 2b Es existieren signifikante Unterschiede zwischen dem Entwerfen durch Frei handskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett und dem rechnergest tzten Entwerfen bez glich der Prozessvariable L sungserzeugung generierendes vs Korrigierendes Vorgehen wie folgt Probanden die durch Freihandskizzieren entwerfen zeigen signifikant seltener ein korrigierendes Vorgehen bei
105. wird CAD zur Unterst t zung der Kommunikation und Diskussion mit anderen Personen und zur berpr fung von L sungskonzepten eingesetzt F r keinen der befragten Studierenden bedeutet CAD eine kurzfri stige Erinnerungshilfe nur wenigen dient CAD dazu bestehende technische Objekte zu analy sieren sich ein Konzept besser vorstellen zu k nnen Ideen f r ein L sungskonzept zu entwik keln und Anforderungen zu kl ren bzw zu berpr fen Parallel zu CAD eingesetzte Skizzen dienen mehr als der H lfte der Befragten dazu neue Teil L sungen auszuarbeiten nderungen an bestehenden Teil L sungen vorzunehmen Ideen f r L sungskonzepte zu entwickeln und sich ein Konzept besser vorstellen zu k nnen Weiter hin unterst tzen sie die Kommunikation bzw Diskussion mit anderen Personen und erf llen den Zweck einer kurzfristigen Erinnerungshilfe Die Tabelle 5 stellt die Zwecke der Skizzenanfertigung und des CAD Einsatzes vergleichend gegen ber 75 Tab 5 Anfertigungs bzw Einsatzzwecke von Skizzen CAD und parallel zu CAD eingesetzten Skizzen N 61 Befragungsstudie H ufigkeit der Nennung in Mehrfachnen nung m glich Skizzen CAD Skizzen parallel Entwickeln von Ideen f r ein L sungskonzept 89 Rangplatz 1 12 Rp 9 55 Rp 3 Unterst tzung der Kommunikation Diskussion 87 Rp 2 43 Rp 2 56 Rp 2 Ausarbeitung neuer Teil L sungen 79 Rp 3 28 Rp 4 64 Rp 1 Bes
106. zieren bzw Zeichnen Fanova 25 468 p lt 001 Notieren Fanova 14 855 p lt 001 Radieren bzw L schen Fanova 3 160 p lt 01 und Keine sichtbare Aktivit t Fanova 3 953 p lt 05 Hinsichtlich der Teilt tigkeiten Aufgabenstudium Fanova 1 181 p gt 05 und Betrachten F nova 1 326 p gt 05 zeigten sich keine signifikanten Gruppenunter schiede Zwischen den Versuchsgruppen 1 und 2 konnten beim Entwurfsproblem Korkenzieher mittels Einzelvergleichen keine bedeutsamen Unterschiede bez glich der prozentualen Anteile der Teilt tigkeiten an der Bearbeitungszeit festgestellt werden jeweils p gt 05 Zwischen den beiden durch Freihandskizzieren entwerfenden Gruppen und den rechnergest tzt entwerfenden Probanden erbrachten Einzelvergleiche folgende Ergebnisse Beim Aufgabenstu dium in Form des Lesens unterschieden sich die Probanden die durch Freihandskizzieren ent warfen und die mit AutoCAD Entwerfenden nicht signifikant voneinander p und p23 gt 05 Die durch Freihandskizzieren entwerfenden Versuchsgruppen lasen mit Anteilen von 4 3 und 5 4 hnlich lange in der Problemstellung wie die Versuchsgruppe 3 mit 4 8 Bez glich der Teilt tigkeit Skizzieren bzw Zeichnen zeigten sich hochsignifikante Unter schiede zwischen den durch Freihandskizzieren und den rechnergest tzt entwerfenden Proban 184 den p z und pa lt 01 Den geringsten Ski
107. zur Bearbeitung der Problemstellung Beim Entwurfsproblem Gartengrill gab es bez glich des Commitments der Versuchsteil nehmer keine Unterschiede Alle sechs Probanden waren mit Werten zwischen 6 0 und 7 0 b erdurchschnittlich motiviert 711 12 F higkeit zur r umlichen Vorstellung Die F higkeit zur r umlichen Vorstellung wurde mittels des Dreidimensionalen W rfeltests Gittler 1990 bei zwei Versuchsteilnehmern als unterdurchschnittlich und bei vier als ber durchschnittlich gem der entsprechenden Eichstichprobe eingestuft s Tabelle 17 Tab 17 F higkeit der Probanden zur r umlichen Vorstellung N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Gartengrill Proband Experimentelle Bedingung F higkeit zur r umlichen Vorstellung Rechnergest tztes Entwerfen 2D CAD berdurchschnittlich 2 Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett unterdurchschnittlich Graphiktablett 3 Graphiktablett berdurchschnittlich Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift berdurchschnittlich Papier und Bleistift Papier und Bleistift berdurchschnittlich 2D CAD unterdurchschnittlich 7 11 2 Ergebnisvariablen 711 2 1 L sungsg te Die Auswertung der L sungsg te der produzierten Entw rfe ergab beim Entwurfsproblem Gartengrill keine bemerkenswerten Unterschiede zwischen den Probanden die durch Frei handskizzieren auf Papier mit Bleistift bzw mit Graphiktablett
108. 06 120 12 162 Bearbeitungszeit in Min Zwischen den Gruppen nnerhalb der Gruppen Gesam 17838 909 12633 955 30472 864 8919 455 200 539 44 477 Kommunizierbarkeit Laie H henverstellung Zwischen den Gruppen nnerhalb der Gruppen Gesam 182 394 452 591 634 985 91 197 7 184 12 694 Kommunizierbarkeit Laie Peripherie Zwischen den Gruppen nnerhalb der Gruppen Gesam 144 273 397 682 541 955 72 136 6 312 11 428 Kommunizierbarkeit Experte H henverstellung Zwischen den Gruppen nnerhalb der Gruppen Gesam 175 848 432 773 608 621 87 924 6 869 Kommunizierbarkeit Experte Peripherie Zwischen den Gruppen nnerhalb der Gruppen Gesam 172 030 421 000 593 030 86 015 6 683 12 872 Erlebte Problemschwierigkeit Zwischen den Gruppen nnerhalb der Gruppen Gesam 175 153 768 153 943 8 742E 02 2 441 036 Sicherheit hinsichtl der L sungsrichtigkeit Zwischen den Gruppen nnerhalb der Gruppen Gesam 4 149 122 029 126 178 2 075 1 937 Beanspruchung Psychophys Zustand Differenz Dr Dacttachwart Zwischen den Gruppen nnerhalb der Gruppen Gesam 2 735 57 535 60 270 1 367 913 Beanspruchung Konzentration Differenz Pr Posttestwert Zwischen den Gruppen nnerhalb der Gruppen Gesam 2 843 78 659 81 502 1 421 1 249 Beanspruchung Motivation Differenz Pr Posttestwert Zwischen den Gruppen
109. 1 Es soll ein neuer Korkenzieher im Handel angeboten werden der von Menschen mit einer Arm oder Handbehinderung einfach bedienbar ist Die Weinflasche sollte sich mit diesem Modell mit einer Hand mit minimalem Kraftaufwand und ohne Verletzungsgefahr entkorken lassen 2 Der Korkenzieher muss transportabel sein und darf nicht an einem Platz fest verschraubt sein Gewicht und Gr e sollen so gering wie m glich gehalten werden 3 Er darf keine elektrischen Bestandteile aufweisen 254 All Beantworten Sie bitte noch folgende Fragen Wie schwierig erschien Ihnen die Aufgabe Sehr schwierig berhaupt nicht schwierig Kommentar Wie sicher sind Sie sich hinsichtlich der technischen Richtigkeit Ihrer L sung Nicht sicher Vollkommen sicher Kommentar Gab es Probleme bei der L sung Wenn ja welche 255 A12 M ndliche Nachbefragung Leitfaden 1 Hat die Beobachtungssituation gest rt 2 Vorgehen 2 1 Kannst Du mir bitte Dein Vorgehen schildern Du hast die Aufgabenstellung bekommen und was hast Du dann gemacht 2 2 Ist das die Vorgehensweise die Du allgemein so hast 2 3 Problem zun chst als Ganzheit bearbeitet oder zuerst Teilprobleme 2 4 Alternative Ideen Beim Hauptprinzip oder bei Teilprinzipien 2 5 Wie erfolgte die Auswahl der umgesetzten Idee 3 Grill Korkenzieher bekannt 3 1 Hast Du ein vergleichbares Modell im Kopf gehabt das Du kennst 3 2 Wie bist Du auf die L sung gekommen 3
110. 10 3 2 Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit Die Probanden der Gesamtstichprobe N 66 waren sich hinsichtlich der technischen Richtig keit der von ihnen produzierten Entwurfsl sungen bei der Problemstellung Korkenzieher eher sicher Sie gaben ihre Sicherheit mit einem durchschnittlichen Wert von 4 8 SD 1 66 an Durch eine einfaktorielle ANOVA konnte im Bezug auf die Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit ein signifikanter Gruppenunterschied festgestellt werden Fanova 3 988 p lt 05 Die Probanden die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwarfen sch tzten ihre Sicherheit im Mittel mit einem Wert von 5 5 ein die Teilnehmer der zweiten Versuchsbedin 181 gung waren sich mit einem Durchschnittswert von 4 9 etwas weniger sicher Dieser Unter schied erwies sich jedoch in einem Einzelvergleich als nicht signifikant p r gt 05 Zwischen der Versuchsgruppe 1 und den rechnergest tzt entwerfenden Probanden zeigte sich ein signifikanter Unterschied wie folgt Die Versuchspersonen die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwarfen waren sich im Durchschnitt signifikant sicherer im Bezug auf die technische Richtigkeit ihrer L sungen als die Probanden die den Korkenzieher rech nergest tzt entwarfen p 3 lt 05 Diese sch tzten ihre Sicherheit im Mittel mit einem Wert von 4 1 ein Die Personen die durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett entwarfen unterschieden sic
111. 1985 38 vgl auch Tjal ve amp Andreasen 1975 dienen Eine Unterst tzung der Entwicklung komplexer dreidimensio naler L sungen gestaltet sich jedoch meist als schwierig da perspektivische Skizzen hohe An spr che an die Zeichenfertigkeit des Entwerfenden stellen Experimentelle Beobachtungen zeigen dass Entwerfende wenn sie anfangen zu Skizzieren nur wenige Details ihrer zuk nftigen Skizze kennen denn knowing is in the observing of the external sketch Ballay 1987 71 Die L sungsgedanken und ideen welche sich im ka 38 pazit tsbegrenzten Arbeitsged chtnis befinden werden externalisiert und die Skizzen damit als erweitertes Ged chtnismedium zu einem Langzeitspeicher Die Informationen dieses Spei chers werden erneut abgegriffen durch die visuelle Wahrnehmung und in das Ged chtnis ein gelesen sie werden bewertet und der Bearbeitung durch weitere Denkoperationen zugef hrt Dieser Entwicklungsprozess ist so etwas wie ein Selbstgespr ch mit R ckantwort er ist ein iterativer Prozess des Ann herns von Ziel und L sungsvorstellungen an die L sung Uhl mann 2000 79 Sch n et al 1992 betonen die Bedeutung von Freihandskizzen als einem entscheidenden In strument zur reflexiven Konversation des Konstrukteurs mit seinen eigenen Ideen und seinem stillen Wissen sog reflection in action s dazu Dorst amp Dijkhuis 1996 vgl auch Fish 1994 Das bedeutet Die Entw
112. 1992 4 vgl auch Baddeley 1990 1992 Ericsson amp Kintsch 1991 Cantor amp Engle 1993 D rner 1988 1995a Kintsch et al 1996 zu W hrend des Design Problem Solvings wird dieses Ged chtnis ben tigt 29 e zur Speicherung erworbener Erfahrungen und erlernten Wissens etwa ber allgemeine physi kalische Gesetzm igkeiten oder mechanische Prinzipien e zur Aktivhaltung unmittelbarer Anforderungen sowie e in der Funktion einer Verarbeitungsinstanz die versucht aktuelle Anforderungen mit vorlie gendem Wissen in Einklang zu bringen um angestrebte nderungen in Richtung auf eine L sungsfindung zu erreichen L er et al 1990 261 Die Inhalte des sich ber die Zeit nur langsam ver ndernden Langzeitged chtnisses werden im schnell ver nderlichen Arbeitsged chtnis als Materiallieferant f r die Organisation des ge genw rtigen Handelns bereitgestellt D rner 1988 1995a Aus der Koordinationsfunktion zwischen verschiedenen Behaltens und Verarbeitungsprozessen die auf gleiche Ressourcen zur ckgreifen resultiert eine Trade Off Beziehung Baddeley et al 1974 W hrend bei hoher Speicheranforderung nur eine geringe Verarbeitungsg te gew hrleistet werden kann k nnen umgekehrt Informationen nur bedingt aufrechterhalten werden wenn ihre Verarbeitung hohe Anforderungen an das Arbeitsged chtnis stellt Diese Prozesse sind also mit der begrenzten mentalen Verarbeitungskapazit t des Ged chtnisses konfron
113. 2 3 Rechnergest tztes Entwerfen n 22 Bei weitestgehend hypothesenkonformen signifikanten Unterschieden zwischen den drei Ver suchsgruppen sollte in einem zweiten Schritt berpr ft werden ob sich die Ergebnisse des Entwurfsproblems Gartengrill mit der gleichen Stichprobe bei einer vergleichbar schwierigen Problemstellung ohne inhaltliche Transferm glichkeiten replizieren lassen vgl Teilkapitel 7 2 Dazu sollten die Versuchspersonen das Entwurfsproblem Korkenzieher gegebenenfalls mit einem anderen Arbeitsmittel bearbeiten um bei der Bedingung Entwerfen durch Frei handskizzieren mit Graphiktablett einen ger tebezogenen Lerneffekt zu vermeiden Auch lie Ben sich auf diese Weise die Aussagen doppelt so vieler Probanden ber das Graphiktablett gewinnen Bei dem Versuchsplan f r die Replikationsuntersuchung handelte es sich somit um einen ausbalancierten Plan s Tabelle 37 Tab 37 Untersuchungsplan der Replikationsuntersuchung N 66 Entwurfsproblem Korkenzie her ausbalancierter einfaktorieller Plan mit drei Stufen Experimentelle Bedingung 1 Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift N 22 2 Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett N 22 3 Rechnergest tztes Entwerfen N 22 Dabei wurde erwogen dass bei der Pr fung der Replizierbarkeit arbeitsmittelbedingter Unter schiede der Wechsel des Arbeitsmittels zur Bearbeitung einer inhaltlich ande
114. 3 Hast Du schon mal eine hnliche Aufgabe bearbeitet d h L sungselemente schon im Ged chtnis identisches Problem oder Analogie oder erforderlich sich neues auszudenken 3 4 Was wurde von dem bekannten Grill Korkenzieher bernommen Form oder Funktionsweise 256 4 Externe Unterst tzung Skizzierer 4 1 Aufgabe auch ohne Skizzieren l sbar 4 2 Hat Skizzieren Skizze geholfen Wenn ja Worin bestand der Nutzen 4 3 Wenn freie Wahl Eventuell CAD bei der Konstruktion genutzt Wenn ja zu welchem Zeitpunkt 4 4 nur Graphiktablett Nutzer Konntest Du Unterschiede zum Skizzieren auf Papier feststel len 4 5 Was sind Deiner Meinung nach Vor bzw Nachteile beim Einsatz eines derartigen Ger ts in der Konstruktion 5 Externe Unterst tzung CAD 5 1 Wenn freie Wahl H ttest Du berhaupt CAD beim Entwurf genutzt Wenn ja zu welchem Zeitpunkt 5 2 H ttest Du gerne zus tzlich zum CAD skizziert Wenn ja zu welchem Zeitpunkt 5 3 W rdest Du es als Vorteil empfinden wenn das Skizzieren sofort digital erfolgen w rde und die Skizze automatisch in ein CAD Programm bertragen w rde Siehst Du darin auch Nachteile 257 Gartengrill Schema zur Bewertung der L sungsg te A13 Forderung 3 2 1 0 Stufenlose Verstellbarkeit Ja Nein Arretierbarkeit der H hen Ja Nein verstellung Keine Ber hrung von Rost Ja weder direkt noch indi Nein direkt und Kohlepfanne f r
115. 38 7 2 7 1 7 stift 2D CAD 5 1 0 50 4 35 4 8 4 0 6 Graphiktablett 2 9 5 7 30 4 52 7 1 5 6 9 Papier und Blei 2 4 0 1 51 5 39 5 4 0 2 4 stift Bei der Problemstellung Korkenzieher gestikulierten f nf der sechs Teilnehmer 83 3 Der nichtgestikulierende Proband 1 entwarf das Objekt durch Freihandskizzieren mit Gra 121 phiktablett Zwei Probanden 33 3 u erten sich w hrend der L sungserarbeitung verbal Sie entwarfen beide durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift Bezogen auf die Abfolgen der Teilt tigkeiten lie en sich hinsichtlich der Wechsel Aufgaben studium externe Teilt tigkeit vor allem bei den beiden Probanden die den Korkenzieher durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwarfen extreme Abweichungen feststel len W hrend der Proband 6 keine Wechsel zwischen dem Lesen der Problemstellung und ex ternen Teilt tigkeiten aufwies wechselte der Proband 3 hier 36 9 mal pro Stunde s Tabelle 34 Die durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett entwerfenden Teilnehmer unterschieden sich diesbez glich mit 2 2 und 0 9 Wechseln pro Stunde weniger voneinander ebenso wie die rech nergest tzt Entwerfenden die mit 0 8 und 0 7 Wechseln pro Stunde ein nahezu identisches Er gebnis lieferten Bei den Wechseln Aufgabenstudium interne Teilt tigkeit ergaben sich mit Ausnahme der mit AutoCAD entwerfenden Versuchspersonen 2 und 4 mit 3 0 und 0 7 Wechseln pro Stun
116. 4 100 105 in Min Gesamtschrittanzahl 667 401 393 708 496 764 absolute H ufigkeiten Gesamtschrittanzahl 13 6 10 8 8 0 6 9 5 0 7 3 relative H ufigkeiten Schritte pro Min Hinsichtlich der prozentualen Anteile der einzelnen Entwurfsschritte an der Gesamtschrittan zahl zeigte sich in der ersten Extremgruppe ein recht einheitliches Bild s Tabelle 51 Am h ufigsten wurden von allen drei Versuchspersonen mit einem mittleren Anteil von 33 2 Bereitstellungsschritte ausgef hrt gefolgt von Generierungs 22 6 Planungs 13 3 und Anpassungsschritten 12 2 Kontrolliert und wiederholt wurde mit durchschnittlichen Antei len von 9 3 und 7 1 seltener Am geringsten war der Anteil der Verwerfungsschritte mit 2 1 im Schnitt Auch die Probanden der zweiten Extremgruppe unterschieden sich untereinander nicht wesent lich Hier nahm das Bereitstellen mit durchschnittlich 38 2 ebenfalls den gr ten Prozentan teil ein Im Vergleich zur ersten Gruppe wurden jedoch mit durchschnittlich 16 8 und 15 1 deutlich mehr Anpassungs und Kontrollschritte get tigt Auffallend war der hohe Anteil an 159 Verwerfungsschritten mit 10 9 sowie der vergleichsweise niedrige Anteil an Generierungs und Planungsschritten mit 9 7 und 4 3 im Mittel Tab 51 Extremgruppenvergleich Prozentuale Anteile der Entwurfsschritte an der Gesamtschrit tanzahl N 6 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Gartengrill
117. 7 Ulich 1998 Das Konstruieren in den ergebnis und kostenbestimmenden fr hen Phasen kann als entwerfendes Probleml sen mit hoher Ergebnisunsicherheit als unaufhebbarer Kernwiderspruch zwischen anspornender Chance und beeintr chtigendem Risiko Hacker Sachse amp von der Weth 1996 138 vgl auch Beitz 1984 Buur amp Andreasen 1989 Klose et al 1994 Hacker 1999 gesehen werden Mit dem Fortschreiten des Konstruktionsprozesses steigen die nderungskosten und der Bearbeitungsaufwand an wohingegen die M glichkeiten der Kostenbeeinflussung stark absinken Die Abbildung 2 verdeutlicht diese Zusammenh nge M glichkeiten der Bearbeitungsaufwand Kostenbeeinflussung beim Konstruieren M glichkeiten der Kostenbeurteilung gt nderungs LT kosten Anford Konzi kl ren pieren Entwerfen Ausarbeiten Abb 2 Phasen des konstruktiven Entwurfsprozesses und Kosten Marti 1986 Ehrlenspiel 1995 Verallgemeinerte und damit auf unterschiedliche konstruktive Problemstellungen bertragbare Vorgehensweisen wie z B der beschriebene Probleml sezyklus VDI 2221 1993 sollten als heuristische Handlungsempfehlung zur Anleitung der Suche nach L sungen verstanden werden und nicht als strikte algorithmische Regeln Hacker Sachse amp Schroda 1998 M ller 1990 G rner 1994 Bei Konstruktionsprozessen existiert keine kanonisierbare Optimalform D rner 1994 160 Wie in Abbildung 1 ersichtlich bezieht der Vorgehe
118. 95 Purcell et al 1998 Suwa Tversky Gero amp Purcell 2001 Wenn Konstrukteure im Entwurfsprozess innehalten und eine ab strakte mehrdeutige oder unvollst ndige Skizze betrachten interpretieren sie deren Inhalt nicht unbedingt erneut auf die gleiche Weise sondern bringen ihn h ufig in der darauffol genden Skizze mit einer neuen Idee in Verbindung Diese sog lateralen Transformationen Goel 1995 dienen als Basis f r einen opportunistischen Prozessverlauf Ein weiterer Nutzen kann nach Sch n et al 1992 als unerwartete Entdeckung bezeichnet werden vgl auch Suwa Gero amp Purcell 1999 Das Externalisieren einer Reihe von Ideen auf dem Papier zwingt zu r umlicher Organisation und Spezifit t die wiederum zu g nzlich neuen Entwurfsideen f hren k nnen Die Skizze wirkt somit als Kristallisationskeim Viebahn 1993 9 previously unseen and unexpected connections reveal themselves to the mind Langley amp Jones 1988 177 Beide Entwurfshandlungen sorgen durch das Verlassen habitueller Gedankenmuster f r Dis kontinuit t und verk rpern damit einen Schl ssel zum kreativen Probleml sen Weisberg 1988 Hofst dter 1985 zitiert nach Fish 1994 Die T tigkeit des Skizzierens unterst tzt die sen Aspekt der Kreativit t durch das ausschnittsweise Festhalten kognitiver Aktivit ten Zeichnen ist Spurenziehen Uhlmann Lehrmaterial ber die Entstehung der Skizze lassen sich folglich l sung
119. 97 Im folgenden sind einige erste erfolgversprechende Ans tze f r interaktive Tools genannt die jedoch bisher nur unter idealen Bedingungen zur Erstellung wenig komplexer konstruktiver Abbildungen verwendet werden k nnen CASUS Jansen amp Krause 1984 Jansen Nullmeier amp Roediger 1985 Jansen et al 1987 Design Capturing System Hwang amp Ullman 1990 Cocktail Napkin Gross 1994 SILK Sketching Interfaces Like Krazy Landay amp Myers 1995 Im Designbereich speziell beim Entwurf von sthetischen K rpern mit ausgesprochenem Frei formfl chencharakter kommen zunehmend Fl chenbeschreibungsprogramme wie ALIAS Wa vefront ICEM Surf oder Rhinoceros zum Einsatz Diese erlauben in der Regel die direkte skiz zierende Eingabe so dass eine anschlie ende Weiterbearbeitung mit 3 D CAD m glich ist Bisher wurde diese Funktion in der Praxis kaum genutzt da die f r die n tige feinmotorische Steuerung der Liniencharakteristik n tige Hardware nicht vorhanden war Mit der berwin dung dieser technischen H rde durch Ger te wie das WACOM Cintig 15X kann diese Einga bem glichkeit jedoch bald wesentlich intensiver genutzt werden Die CAD Arbeitsweise in den Bereichen Design und Konstruktion unterscheidet sich insbeson dere durch die Komplexit t von Freiformfl chen und deren sthetischen Anspruch Es ist daher zu testen ob die entsprechenden Funktionalit ten dieser fl chenorientierten Programme f r den Konstruktionsb
120. AD Graphiktablett Papier und Bleistift Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 268 Sicherheit hinsichtl der L sungsrichtigkeit a Duncan Untergrup pe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung 2D CAD Papier und Bleistift Graphiktablett Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 Beanspruchung Psychophys Zustand Differenz Pr Posttestwert Duncan Untergrup pe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung Papier und Bleistift 2D CAD Graphiktablett Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 Beanspruchung Konzentration Differenz Pr Posttestwert Duncan Untergrup pe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung Papier und Bleistift 5 773E 02 2D CAD 4682 Graphiktablett 227 Signifikanz 198 Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 269 Beanspruchung Motivation Differenz Pr Posttestwert a Duncan Untergrup pe f r Alpha Experimentelle 05 Bed
121. Aufgabenstudium und Betrachten zeigten sich mindestens zwi schen einer der durch Freihandskizzieren entwerfenden Versuchsgruppen und den rechnerge st tzt entwerfenden Probanden signifikante Unterschiede Hinsichtlich der Abfolgen wichen die ersten beiden Versuchsgruppen bei den Wechseln Auf gabenstudium externe Teilt tigkeit nicht signifikant von den Teilnehmern ab die den Kor kenzieher mit AutoCAD entwarfen Bei den Wechseln Aufgabenstudium interne Teilt tig keit und Externe interne Teilt tigkeit unterschieden sich die Probanden die durch Frei handskizzieren mit Papier und Bleistift entwarfen von den rechnergest tzt Entwerfenden in dem sie signifikant und hochsignifikant h ufiger wechselten Die Teilhypothese 4 3 1b konnte somit nur teilweise best tigt werden Die Ergebnisse des Entwurfsproblems Gartengrill lie Ben sich nicht entsprechend replizieren Das Betrachten der selbsterstellten Skizze bzw Zeichnung fiel sowohl in skizzierenden als auch in rechnergest tzten Entwurfsprozessen als interne Hauptt tigkeit auf Dies erkl rt die diesbez glich vergleichbaren prozentualen Anteile und den fehlenden bedeutsamen Unter schied zwischen den Versuchsgruppen 201 Das Skizzieren bzw Zeichnen z hlte bei allen drei Versuchsgruppen als externe Hauptt tigkeit im Entwurfsprozess Der hochsignifikant gr ere Anteil der rechnergest tzt Entwerfenden im Vergleich zu den durch Freihandskizziere
122. Auslagerns in einen externen Spei cher geschehen Bach 1973 Muthig amp Sch npflug 1981 Sch npflug 1986 Richter 1987 D rner 1994 Goel 1995 Viebahn 1996 Purcell et al 1998 Im Hinblick auf die Funktion der Speicherhilfe besteht kein wesentlicher Unterschied im Nutzen der Unterst tzungsformen s mtliche Ver u erlichungen zeichnen sich durch das externe Ablegen von Informationen aus und verhindern infolgedessen eine berbelastung der mentalen Ressourcen und eine Interferenz der Verarbeitungsprozesse Muthig et al 1981 Sch npflug 1986 D rner 1994 Sachse et al 1995 Hacker 1998b 2 2 2 L sungsbeg nstigende mentale Problemrepr sentationen Entscheidend f r das Verstehen des Probleml sens ist neben der objektiven Beschreibung der Problemanforderungen die subjektive mentale Repr sentation durch den Bearbeiter Diese sub jektive Repr sentation enth lt das Wissen ber die Problemstellung ber die Menge verf gba rer Handlungen und das Abbild vom Problem selbst und bildet als Problemraum eine Grund voraussetzung f r intentionsgeleitetes zielgerichtetes Handeln Klix 1971 Newell et al 1972 Anderson 1978 Gentner amp Stevens 1983 Kluwe 1990 vgl auch Kluwe amp Haider 1990 Hacker 1986 1992 37 konkretisiert mentale Repr sentationen als handlungsleitende psychi sche Abbilder relativ berdauernde stabile Wissensgef ge ber einen handlungsbezogenen Realit tsbereich die mit Bezug auf die H
123. Bedingung Zustand Lage 1 2D CAD 0 2 1 4 2 4 0 7 2 Graphiktablett 1 8 0 1 2 4 1 7 3 Graphiktablett 0 7 1 1 1 4 0 3 4 Papier und Blei 0 3 0 35 0 0 2 stift 5 Papier und Blei 0 4 1 35 2 2 0 4 stift 6 2D CAD 0 4 1 8 2 0 2 5 7 11 4 Prozessvariablen 7 11 4 1 Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten Bei den prozentualen Anteilen der Teilt tigkeiten an der Bearbeitungszeit ergab sich hinsicht lich der unterschiedlichen experimentellen Bedingungen ein uneinheitliches Bild bei der Pro blemstellung Gartengrill s Tabelle 24 Die h chsten Prozentanteile erreichten bei allen Versuchsbedingungen die Teilt tigkeiten Skizzieren bzw Zeichnen und Betrachten 113 Beim Vergleich dieser beiden Teilt tigkeiten lie sich bei den durch Freihandskizzieren ent werfenden Teilnehmern 3 und 5 ein deutlich h herer Betrachtungsanteil ausmachen Der Pro band 4 der durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwarf skizzierte im Gegensatz dazu mehr er machte sich jedoch verglichen mit den anderen Freihandskizzierenden kaum No tizen Auff llig war der mit 31 5 sehr hohe Schreibanteil bei dem durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett entwerfenden Probanden 3 der prozentual von allen Teilnehmern am wenig sten skizzierte Die rechnergest tzt entwerfenden Probanden 1 und 6 machten beide w hrend ihrer gesamten Bearbeitungszeit keine Notizen wiesen aber hohe Werte bei der Teilt tigkeit Zeichnen
124. D entstehen neue L sungsideen O Durch den Umgang mit dem CAD Modell wird das Produkt besser verstanden O Die Kommunikation mit Gespr chspartnern wird verbessert ODE E TE E FERN VIE FRE VE ERS VIEL TET HERE T A E E HE TATER 22 Wie h ufig setzt Du CAD w hrend einzelner Phasen der Konstruktion ein immer h ufig manchmal selten nie Beim Kl ren der Anforderungen O O O O O Beim Entwickeln von Ideen zum O O O O O L sungskonzept Bei der geometrischen Ausarbei O O O O O tung des Konzepts Bei der Ausarbeitung der ferti O O O O O gungsspezifischen Details 23 Wie hoch sch tzt Du den lediglich f r die Bedienung des 2D CAD Systems notwendigen Aufwand ein O sehr gering O gering O mittelm ig O hoch O sehr hoch 24 O00 Denkst Du dass Du mit Hilfe von CAD bessere L sungskonzepte entwickelst als ohne CAD trifft v llig zu trifft berwiegend zu trifft teilweise zu 242 O trifft kaum zu O trifft gar nicht zu 25 Denkst Du dass Du mit Hilfe von CAD schneller zu einer ausreichend guten L sung gelangst als ohne CAD trifft v llig zu trifft berwiegend zu trifft teilweise zu trifft kaum zu trifft gar nicht zu OOOO 26 Wie hoch sch tzt Du den Aufwand f r nderungen an CAD Modellen ein O sehr gering O gering O mittelm ig O hoch O sehr hoch 27 Wie hoch sch tzt Du die intuitive Bedienbarkeit des CAD Systems ein O sehr gering O gering O mittelm ig O hoch O sehr hoch 28
125. Die fr hen Phasen des konstruktiven Entwerfens Unterst tzungspotential verschiedenartiger Arbeitsmittel DISSERTATIONSSCHRIFT zur Erlangung des akademischen Grades Doctor rerum naturalium Dr rer nat vorgelegt der Fakult t Mathematik und Naturwissenschaften der Technischen Universit t Dresden von Dipl Psych Martina Sch tze geboren am 29 September 1975 in Regensburg Gutachter Prof Dr rer nat habil Winfried Hacker Technische Universit t Dresden Prof Dr phil habil Johannes Uhlmann Technische Universit t Dresden PD Dr rer nat habil Pierre Sachse Otto von Guericke Universit t Magdeburg Eingereicht am 20 01 2003 Verteidigt am 22 07 2003 Danksagung Diese Dissertationsschrift entstand unter der wissenschaftlichen Betreuung von Herrn Prof Dr rer nat habil Winfried Hacker am Institut f r Allgemeine Psychologie Biopsychologie und Methoden der Psychologie der Technischen Universit t Dresden Ihm danke ich f r die Zeit der effektiven und angenehmen Zusammenarbeit Zu gro em Dank verpflichtet bin ich Herrn Prof Dr phil habil Johannes Uhlmann Lehrstuhl f r Technisches Design der TU Dresden f r die jederzeitige Gespr chsbereitschaft und seine zahlreichen konstruktiv kritischen Anregungen die mir aufgrund seiner immensen praktischen Erfahrung oftmals eine neue Sicht auf die Dinge erlaubten F r die angenehme Arbeitsatmosph re danke ich allen Kolleginnen und Kollegen des Institu
126. Dies kann als empirischer Beleg f r die angenommenen Unterschiede des Arbeitsmittels 2D CAD in seinen Anforderungen an den Nutzer gelten Diese Ergebnisse konnten an der Problemstellung Korkenzieher nur teilweise repliziert wer den Die Probanden die durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett entwarfen ben tigten zwar im Vergleich zu denjenigen die mit Papier und Bleistift arbeiteten nicht mehr Zeit zur Bearbeitung des Entwurfsproblems Sie erreichten aber eine signifikant geringere L sungsg te und Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts bei ihren Entw rfen Auch hin sichtlich der Prozessvariable L sungserzeugung generierendes vs korrigierendes Vorgehen zeigten sich Unterschiede zu Ungunsten der Personen die durch Freihandskizzieren mit Gra phiktablett entwarfen Die Ergebnisse der Problemstellung Gartengrill konnten damit hin sichtlich dieser Ergebnis und Prozessvariablen nicht repliziert werden Als Grund m ssen Unterschiede zwischen den Arbeitsmitteln Papier und Bleistift und Gra phiktablett im Hinblick auf die Externalisierung angenommen werden Diese betreffen vor allem Ver nderungen von Routinen der taktil kin sthetischen Bewegungssteuerung und eine Verz gerung zwischen Sensumotorik und visueller R ckmeldung und lassen sich auf die beim Graphiktablett verwendete Software zur ckf hren 207 Von grundlegender Bedeutung f r die teilweise gescheiterte Replikation schei
127. E Vorgehenden MW 1 Papier und Bleistift 72 7 2 5 39 SD 1 85 3 1 2 Graphiktablett 31 8 1 6 24 SD 1 14 2 7 3 2D CAD 0 1 0 00 SD 0 5 Betrachtet man die Gesamtstichprobe N 66 so gingen bei der L sungserzeugung des Kor kenziehers 43 Probanden 65 2 ausschlie lich korrigierend vor Sechs davon betrachteten durch eine korrigierende Vorgehensweise nacheinander mehrere L sungsvarianten Zwei Teil nehmer erstellten nacheinander vier vier Teilnehmer zwei L sungen In der ersten Versuchsgruppe zeigten sechs 27 3 Teilnehmer ein ausschlie lich korrigie rendes Vorgehen in der zweiten Gruppe waren dies 15 68 2 Von den oben erw hnten sechs Probanden die nacheinander durch korrigierendes Vorgehen L sungsvarianten entwickelten geh rte einer 4 5 der Versuchsgruppe 1 an dieser erstell te vier Varianten Die f nf restlichen Versuchspersonen 22 7 waren der zweiten Bedingung zugeordnet vier von ihnen betrachteten nacheinander zwei einer vier Varianten Die Probanden die mit AutoCAD entwarfen gingen allesamt korrigierend vor und erstellten auch nacheinander in korrigierender Weise keine L sungsvarianten Die Tabelle 69 fasst die deskriptiven Kennwerte f r das korrigierende Vorgehen der drei Ver suchsgruppen bei der L sungserzeugung zusammen 193 Tab 69 L sungserzeugung korrigierendes Vorgehen der Versuchsgruppen N 66 Replikations untersuchung Entwurfsproblem K
128. Ebene ergab sich kein signifikanter Gruppenunterschied Fanova 1 071 p gt 05 Die Tabelle 44 zeigt die deskriptiven Kennwerte f r die Sicherheit der drei Versuchsgrup pen hinsichtlich der L sungsrichtigkeit 151 Tab 44 Sicherheit der Versuchsgruppen hinsichtlich der L sungsrichtigkeit N 66 Hauptunter suchung Entwurfsproblem Gartengrill Experimentelle Bedingung Sicherheit MW SE 0 berhaupt nicht sicher 7 vollkommen sicher 1 Papier und Bleistift 5 0 19 SD 91 2 Graphiktablett 5 0 30 SD 1 40 3 2D CAD 4 5 37 SD 1 74 8 8 3 3 Psychische Beanspruchung Die erlebten Ver nderungen bez glich der beanspruchungsrelevanten Faktoren bestimmte man durch die Differenz aus Pr und Posttestwerten Bezogen auf die Gesamtstichprobe N 66 ergaben sich bei der Problemstellung Gartengrill im Mittel folgende Differenzen 0 42 SD 96 f r den Faktor Psychophysischer Zustand 0 35 SD 1 11 f r die Konzentration 0 84 SD 1 32 f r die Motivation und 0 67 SD 1 00 f r die affektive Lage Eine einfaktorielle ANOVA erbrachte keinen signifikanten Gruppenunterschied F nova 1 497 1 138 2 064 2 769 p gt 05 Die Tabelle 45 gibt einen berblick ber die deskriptiven Kennwerte der psychischen Beanspruchung der drei Versuchsgruppen aufgegliedert in die vier Faktoren Tab 45 Psychische Beanspruchung der Versu
129. Entwurfst tigkeiten Mensch Technik Organisation Bd 22 147 196 Z rich vdf Spies K amp Hesse F W 1987 Probleml sen In G L er Hrsg Allgemeine Experimentelle Psychologie Stuttgart Fischer Stacey M amp Eckert C 2000 Against Ambiguity COOP2000 Workshop Proceedings The Role of Objects in Design Collaboration Communicating through Physical and Virtual Ob jects Sophia Antipolis France INRIA Stacey M Eckert C amp McFadzean J 1999 Sketch Interpretation in Design Communication In U Lindemann H Birkhofer H Meerkamm amp S Vajna Eds Proceedings of I CED99 Schriftenreihe WDK 26 Bd 2 923 928 M nchen Technische Universit t Stachowiak H 1965 Gedanken zu einer allgemeinen Theorie der Modelle Studium Generale 18 7 432 463 Stachowiak H 1973 Allgemeine Modelltheorie Wien Springer Stadler M Seeger F amp Raeithel A 1977 Psychologie der Wahrnehmung M nchen Juventa Stauffer L A amp Ullman D G 1988 A comparison of the results of empirical studies into the mechanical design process Design Studies 9 2 107 114 Steger W 1998 Integration von Berechnungsmethoden in rechnerunterst tzte Konstruktionssy steme Dissertation Fakult t Maschinenwesen TU Dresden Steiner G 1988 Analoge Repr sentationen In H Mandl amp H Spada Hrsg Wissenspsycholo gie 99 119 M nchen Psychologie Verlags Union Steger W amp Geiger M 1994
130. Ergebnis des ersten Entwurfsproblems Die hierf r m glichen Gr nde die urs chlich in der Systemlogik und Hardware von CAD liegen wurden bereits im Abschnitt 8 9 4 erl utert Zusammenfassend lie en sich bei der Problemstellung Korkenzieher die Teilhypothesen 4 1 1b 4 1 2a und b und 4 1 3b die den Bereich der Ergebnisse betrafen best tigen Damit konnten die diesbez glichen Ergebnisse der Problemstellung Gartengrill repliziert werden Die Teilhypothesen 4 1 la und 4 1 3a konnten nicht best tigt und damit die entsprechenden Befunde des Entwurfsproblems Gartengrill nicht repliziert werden Die Teilhypothesen 4 2 1a 4 2 2a und 4 2 3a die den Vergleich der ersten beiden Versuchs gruppen im Bereich des Erlebens betrafen konnten best tigt werden Dies bedeutet eine Repli kation der entsprechenden Ergebnisse der Problemstellung Gartengrill Nicht oder nur teil 205 weise best tigen lie en sich die entsprechenden Teilhypothesen 4 2 1b 4 2 2b und 4 2 3b Auch hier konnten die Ergebnisse des ersten Entwurfsproblems gr tenteils erfolgreich repliziert werden Die Ergebnisse im Bereich des Prozesses zeigten sich teilweise hypothesenkonform Best tigt werden konnten die Teilhypothesen 4 3 la und 4 3 2b Dadurch wurden die entsprechenden Befunde des ersten Entwurfsproblems repliziert Die Teilhypothesen 4 3 1b und 4 3 2a konnte man nicht oder nur teilweise best tigen Die Re plikation der diesbez glichen Re
131. Gartengrill Extremgruppenvergleich L sungsg tewert Bearbeitungszeit und Gesamt schrittanzahl der Probanden N 6 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Gartengrill Extremgruppenvergleich Prozentuale Anteile der Entwurfsschritte an der Gesamtschrittanzahl N 6 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem 123 140 140 147 147 148 149 150 151 152 152 154 156 157 158 159 14 32 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 Gartengrill L sungserzeugung generierendes Vorgehen der Versuchsgruppen N 66 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Gartengrill L sungserzeugung korrigierendes Vorgehen der Versuchsgruppen N 66 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Gartengrill Motivation der Versuchsgruppen zur Bearbeitung der Problemstellung N 66 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher F higkeit der Versuchsgruppen zur r umlichen Vorstellung N 66 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher L sungsg te der Versuchsgruppen N 66 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher Bearbeitungszeit der Versuchsgruppen N 66 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts der Versuchs gruppen N 66 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korken zieher Erlebte Problemschwierigkeit
132. Giese F 1928 Psychologie der Arbeitshand Berlin Urban amp Schwarzenberg Gittler B 1990 3 D W rfeltest Verfahren zur Erfassung des r umlichen Vorstellungsverm gens Weinheim Beltz Global Ergonomic Technologies 1998 Comparison of Postures from Pen and Mouse Use Guerneville s www wacom com Goel V 1995 Sketches of thought Cambridge MIT Press G rner R 1968 Vorgestellter und ausgef hrter T tigkeitsvollzug eine M glichkeit zum Erfas sen von Denkverl ufen in Arbeitst tigkeiten In W Hacker W Skell amp W Straub Hrsg Arbeitspsychologie und wissenschaftlich technische Revolution 59 72 Berlin Deutscher Verlag der Wissenschaften G rner R 1974 Untersuchungen zur psychologischen Analyse des Konstruierens Unver ffent lichte Dissertation TU Dresden G rner R 1976 Zur Entwicklung r umlicher Vorstellungen als Operieren an internen Repr sen tationen In W Hacker Hrsg Psychische Regulation von Arbeitst tigkeiten 12 11 Berlin Deutscher Verlag der Wissenschaften G rner R 1994 Zur psychologischen Analyse von Konstrukteurs und Entwurfst tigkeiten In B Bergmann amp P Richter Hrsg Die Handlungsregulationstheorie Von der Praxis einer Theorie 233 241 G ttingen Hogrefe G rner R H hne G amp M ller C 1972 Untersuchung zur Ermittlung von Kriterien der Kon struktionst tigkeit aus T tigkeitsmerkmalen In W Skell Hrsg Psychologische Analysen
133. Gruppen Innerhalb der Gruppen Gesamt 3631 554 4277 790 7909 344 1815 777 71 296 25 468 Prozen il Notieren Zwischen den Gruppen Innerhalb der Gruppen Gesamt 1011 133 2041 984 3053 117 505 566 34 033 14 855 Prozen il Betrachten Zwischen den Gruppen Innerhalb der Gruppen Gesamt 235 336 5323 644 5558 980 117 668 88 727 Prozentanteil Radieren bzw L schen Zwischen den Gruppen Innerhalb der Gruppen Gesamt 52 337 304 293 356 630 26 168 5 072 Prozentanteil Keine sichtbare Aktivit t Zwischen den Gruppen Innerhalb der Gruppen Gesamt 314 408 2386 091 2700 499 157 204 39 768 Wechsel Aufgabenstudium externe Teilt tigkeit pro Zwischen den Gruppen Innerhalb der Gruppen Gesamt 129 432 6911 254 7040 686 64 716 115 188 Cid Wechsel Aufgabenstudium interne Teilt tigkeit pro Qi Zwischen den Gruppen Innerhalb der Gruppen Gesamt 17 545 151 003 168 548 8 773 2 517 Wechsel Externe interne Teilt tigkeit pro Std Zwischen den Gruppen Innerhalb der Gruppen Gesamt 65948 512 8068 437 274 Motivation zur Bearbeitung der Problemstellung a Duncan Untergrup pe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung Graphiktablett 2D CAD Papier und Bleistift Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches
134. K B Abb 14 Extremgruppenvergleich Ausschnitt aus dem Protokoll der Entwurfsschritte der Vp 10 13 Sequenz Minute 61 bis 65 N 6 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzie her 8 10 4 3 L sungserzeugung generierendes vs korrigierendes Vorgehen Beim Entwurfsproblem Korkenzieher generierten 23 Probanden 34 8 der Gesamtstich probe N 66 zu Beginn Alternativen davon 15 22 7 beim Hauptprinzip und jeweils vier 6 1 bei Teilprinzipien bzw sowohl beim Hauptprinzip als auch bei Teilprinzipien Bezogen auf die Gesamtstichprobe betrug die Anzahl der generierten L sungen durchschnittlich 2 die Teilgruppe der generierend vorgehenden Probanden entwickelte zu Beginn im Mittel 3 0 L sungsvarianten Von den 22 Probanden die den Korkenzieher durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwarfen fielen 16 72 7 durch eine generierende Vorgehensweise auf Zehn 45 5 er stellten zu Beginn mindestens zwei Varianten beim Hauptprinzip jeweils drei 13 6 bei Teilprinzipien bzw sowohl beim Hauptprinzip als auch bei Teilprinzipien Die gesamte Ver suchsgruppe 1 zog ebenso wie die davon generierend vorgehenden Probanden zu Beginn im Mittel 3 L sungsm glichkeiten in Betracht bevor die Entscheidung f r eine Variante fiel Im Vergleich dazu wiesen von den 22 Versuchspersonen der zweiten experimentellen Bedin gung Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett nur sieben 31 8
135. Konstru ieren in der Produktentwicklung Zeitschrift f r Arbeitswissenschaft 46 3 165 168 220 Beitz W Birkhofer H amp Pahl G 1992 Konstruktionsmethodik in der Praxis Konstruktion 44 391 397 Bergmann B 1994 Zur Lernf rderung im Arbeitsprozess aus psychologischer Sicht In B Bermann amp P Richter Hrsg Die Handlungsregulationstheorie 117 135 G ttingen Ho grefe Bergmann B 1999 Training f r den Arbeitsprozess MTO Bd 21 Z rich vdf Bergmann J 1998 Positionen der IG Metall zum Einsatz von CAD In E Frieling amp H Klein Hrsg Rechnerunterst tzte Konstruktion Bern Huber Bernard R 1997 Rapid Prototyping in der Produktion In Seminarberichte iwb Rapid Prototy ping Mit neuen Technologien schnell vom Entwurf zum Serienprodukt Herbert Utz Verlag Wissenschaft Black A 1990 Visible planning on paper and on screen The impact of working medium on de cision making by novice graphic designers Behaviour amp Information Technology 9 4 283 296 Blessing L T M Chakrabarti A amp Wallace K M 1998 An overview of descriptive studies in relation to a general design research methodology In E Frankenberger P Badke Schaub amp H Birkhofer Eds Designers The Key to Successful Product Development 42 56 Lon don Springer Bock A 1955 Die Begriffe Konstruieren Entwerfen und Gestalten Die Technik 10 504 505 Bortz J 1989 1993 Statistik
136. Konstrukteurs der zur Aufwandsminimierung vorzugsweise gemischte Strategien anwendet Hacker 1989 Die Probleml seleistung eines Entwerfenden h ngt deutlich davon ab inwieweit die Anforde rungen und das Informationsangebot im Hinblick auf den Zeichenvorrat und die Strukturiertheit mit seinem internen Vorrat bereinstimmen Jeder Kodieraufwand erh ht die Belastung der mentalen Kapazit t und reduziert damit die Aufmerksamkeit f r die eigentliche Problembear beitung Krause amp Sommerfeld 1984 M ller 1986b Im Umgang mit dem Rechner ben tigte F hig und Fertigkeiten unterscheiden sich in essentiel ler Weise von den visuellen Fertigkeiten beim Freihandskizzieren da sie nahezu keine Bezie hung zu bildhaftem Denken aufweisen Als intellektuelle Fertigkeiten handelt es sich hierbei um Kompetenzen die Abstraktion Schlussfolgern und prozedurales Denken umfassen Zuboff 1988 Die derzeitige Vorgehensweise beim Konstruieren mit CAD Systemen ist dadurch ge pr gt dass der Konstrukteur ein in seiner Vorstellung vorhandenes Gebilde nicht direkt ber tragen kann vgl dazu Dutke 1994 Das hierarchisch festgelegte Funktionsmen zwingt den Nutzer einer bestimmten Ablauflogik zu folgen Die Dialogstruktur des CAD Systems gibt eine systemspezifische Vorgehensweise vor welcher der Nutzer zu folgen hat Er ist gezwun gen sein mentales Modell gedanklich in formale Elemente Volumen Fl chen Linien und Punkte zu gliedern so dass es mit v
137. L sungen auff llig von den Probanden die durch Freihandskizzieren entwarfen Die Tabelle 52 zeigt die deskriptiven Kennwerte f r das generierende Vorgehen der drei Ver suchsgruppen bei der L sungserzeugung 163 Tab 52 L sungserzeugung generierendes Vorgehen der Versuchsgruppen N 66 Hauptuntersu chung Entwurfsproblem Gartengrill Experimentelle Generierendes Gesamtanzahl der zu Zu Beginn entwickelte Bedingung Vorgehen in Beginn entwickelten Varianten der generierend Varianten MW SE Vorgehenden MW 1 Papier und Bleistift 54 6 3 0 67 SD 3 12 4 6 2 Graphiktablett 40 9 2 1 41 SD 1 93 3 8 3 2D CAD 0 1 0 00 SD 0 Bezogen auf die Gesamtstichprobe N 66 zeigten 45 Probanden 68 2 beim Entwurfspro blem Gartengrill eine ausschlie lich korrigierende Vorgehensweise Davon betrachteten sie ben Probanden durch korrigierendes Vorgehen nacheinander unterschiedliche L sungsvarian ten die unabh ngig von den vorherigen L sungen jeweils komplett neu entwickelt wurden Jeweils zwei der sieben erstellten nacheinander zwei drei und vier L sungen ein Teilnehmer f nf L sungen Unter der Bedingung Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift zeigten zehn Teilnehmer 45 4 ein ausschlie lich Korrigierendes Vorgehen In der zweiten experi mentellen Bedingung wiesen 13 Probanden 59 1 eine korrigierende Vorgehensweise auf Von den
138. L sungserzeugung generierendes vs korrigierendes Vorgehen Bei der L sungserzeugung des Korkenziehers gingen zwei der durch Freihandskizzieren ent werfenden Probanden generierend vor Dabei erstellte der Proband 3 drei der Proband 5 vier Varianten beim Hauptprinzip Der Proband 2 der durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett entwarf entwickelte korrigie rend nacheinander zwei L sungsvarianten beim Hauptprinzip Die beiden rechnergest tzt Entwerfenden sowie der Proband 6 zeigten ein rein korrigierendes Vorgehen Tab 35 L sungserzeugung generierendes vs kKorrigierendes Vorgehen der Probanden N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Korkenzieher Proband Experimentelle L sungserzeugung Anzahl der zu Beginn Nacheinander korri Bedingung generierten L sungs gierend entwickelte varianten L sungsvarianten 1 Graphiktablett korrigierend 1 beim Hauptprinzip 2 2 2D CAD korrigierend 1 3 Papier und generierend 3 Bleistift beim Hauptprinzip 4 2D CAD korrigierend 1 5 Graphiktablett generierend 4 beim Hauptprinzip 6 Papier und korrigierend 1 Bleistift 123 7 13 Zusammenfassende Diskussion der Ergebnisse und Schlussfolge rungen f r die experimentelle Hauptuntersuchung Da die Stichprobengr e der experimentellen Pilotstudie f r eine statistische Auswertung nicht ausreichend war und die Ergebnisdarstellung daher rein deskriptiv erfolgte sollen im folg
139. Lage sind derartige Darstellungen zu dekodieren stellen sie andererseits h he re Forderungen an den Informationsgehalt Um den Entwurf ohne die Gefahr von Fehlinterpre tationen weiterbearbeiten zu K nnen sind detaillierte Angaben zu allen wesentlichen Elemen ten des Objekts notwendig Daf r waren die darstellerischen M glichkeiten bei AutoCAD un zureichend bzw mit zuviel zeitlichem Aufwand und mentalen Belastungen verbunden Die Tatsache dass die mit AutoCAD entwerfenden Probanden zur Bearbeitung des Ent wurfsproblems Gartengrill deutlich mehr Zeit ben tigten und dennoch bei weitem geringere Werte f r die L sungsg te und die Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts erreichten zeigt dass CAD den Nutzer bei der Bew ltigung der durch das Design Problem Solving gestellten Anforderungen nicht ausreichend unterst tzt hat Das Entwerfen durch Frei handskizzieren mit Papier und Bleistift bot hingegen diesbez glich ein vergleichbares Unter st tzungspotential wie das Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett 8 9 3 Bereich des Erlebens Im Rahmen der experimentellen Hauptuntersuchung wurde gefragt ob sich die Versuchsbedin gungen Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett und Rechnergest tztes Entwerfen in den fr hen Entwurfsphasen im Hinblick auf die Varia blen des Erlebens Erlebte Problemschwierigkeit Sicherheit hinsichtlich der L sung
140. Mittel f r Stichprobengr e 22 000 F higkeit zur r uml Vorstellung a Duncan Untergrup pe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung Papier und Bleistift 2D CAD Graphiktablett Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 L sungsg te in Prozent Duncan Experimentelle BEE Te u pe Alpha 05 Bedingung 2D CAD re 6955 Graphiktablett 61 8577 Papier und Bleistift 76 3927 Signifikanz 1 000 1 000 1 000 Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 275 Bearbeitungszeit in Min a Duncan Untergruppe f r Alpha 05 Experimentelle Bedingung Graphiktablett Papier und Bleistift 2D CAD Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 Kommunizierbarkeit Laie a Duncan Experimentelle BAD T pe Alpha Bedingung 2D CAD Graphiktablett Papier und Bleistift 6 05 Signifikanz 1 000 1 000 1 000 Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 Kommunizierbarkeit Experte a Duncan Exp
141. Problemstellung eventuell auch einer selbst aufgestellten Anforderungsliste e Skizzieren bzw Zeichnen Skizzieren bzw Zeichnen in rechtwinkliger Projektion Beschriften der zeichnerischen Darstellung mit Ma zahlen e Notieren Unterstreichen Anfertigen von schriftlichen Notizen Aufschreiben von Anforderungen Versehen von Bauteilen mit Wortmarken e Betrachten Betrachten der selbst erstellten Notizen Skizze n bzw Zeichnung en e Radieren bzw L schen Ausbesserungen in Form von Korrigieren oder L schen in den Skiz zen Zeichnungen und erstellten Notizen e Keine sichtbare Aktivit t u ere Inaktivit t ohne erkennbaren Verlust des Aufgabenbezugs durch den Probanden e Gestikulieren Gezielte Bewegungen mit Fingern H nden mit in der Hand gehalte nem Stift in der Luft bzw auf dem Papier mit der Maus auf dem Bild schirm ohne zu zeichnen e Sprechen Verbale u erungen Das Protokollierungssystem erm glichte durch eine Kodierung im Sekundenraster eine genaue Differenzierung von Ereigniszeiten und dadurch die Festlegung der exakten Abfolge von Teil t tigkeiten Die Zeitmessung erfolgte bei diesem Programm automatisch Den Ausschnitt eines solchen Protokolls zeigt die Abbildung 5 98 JZ TU Dresden Fakult t Allgemeine Psychologie Konstruktionsyersuche o Beenden Versuchszeit 00 02 53 Versuchskennung vro 1_Objekt Zeit Lesen Schreiben Zeichn Modell
142. Roher K M amp Dodson V N 1983 The Well Being of Video Display Terminal Users Cincinnati National Institut for Occupational Safety and Health Schlicksupp H 1998 deenfindung W rzburg Vogel Schmid H 1995 Computer und Gesundheit Gesundheitspsychologische Betrachtung von Be schwerden bei Computerarbeit M nster Waxmann Sch n D A 1992 Designing as reflective conversation with the materials of a design situation Research in Engineering Design 3 131 148 Sch n D A amp Wiggins G 1992 Kinds of seeing and their functions in designing Design Stu dies 13 2 135 156 Sch npflug W 1986 The trade off between internal and external storage Journal of Memory and Language 25 657 675 Sch npflug W 1993 Neue Technik und alter Mensch kulturhistorische Wurzeln einiger Schwierigkeiten mit dem Computer In S Maa amp H Oberquelle Hrsg Software Ergonomie 93 Aufgabenorientierte Systemgestaltung und Funktionalit t 17 35 Stuttgart B G Teubner Schroda F 1999 Die Analyse der Anforderungsstruktur Konstruktiv sch pferischer Probleme In P Sachse amp A Specker Hrsg Design thinking Analyse und Unterst tzung konstrukti ver Entwurfst tigkeiten Mensch Technik Organisation Bd 22 7 65 Z rich vdf Schroda F 2000 ber das Ende wird am Anfang entschieden Zur Analyse der Anforderun gen von Konstruktionsauftr gen Dissertation TU Dresden TU Berlin http
143. Sachse P Hacker W Leinert S amp Riemer S 1999 Prototyping als Unterst tzungsm glich keit des Denkens und Handelns beim Konstruieren Zeitschrift f r Arbeits und Organisation spsychologie 2 71 82 Sachse P amp Leinert S 1996 Early prototyping II Ansatz zu einer Modelltaxonomie For schungsbericht der TU Dresden Institut f r Allgemeine Psychologie und Methoden der Psy chologie Bd 37 Sachse P amp Leinert S 1999 Early Rapid Prototyping In E Ulich Hrsg Optimierung der Produkt und Prozessentwicklung 119 134 Z rich vdf Sachse P Leinert S amp Hacker W 2001a Unterst tzung des Entwurfsdenkens Zeitschrift f r Arbeitswissenschaft 1 24 31 Sachse P Leinert S amp Hacker W 2001b Designing with computer and sketches Swiss Jour nal of Psychology 60 2 65 72 Sachse P Leinert S Sundin M amp Hacker W 1999 Funktionen des Prototyping im Kon struktionsprozess Zeitschrift f r Arbeitswissenschaft 4 225 236 Sachse P amp Specker A 1999a Design thinking Analyse und Unterst tzung konstruktiver Ent wurfst tigkeiten Mensch Technik Organisation Bd 22 Z rich vdf Sachse P amp Specker A 1999b Design thinking Analysis and support of design activities In U Lindemann H Birkhofer H Meerkamm amp S Vajna Eds Proceedings of I CED99Y Schriftenreihe WDK 26 2 941 946 M nchen Technische Universit t Sauter S L Gotlieb M S
144. Smith 1995 Schlicksupp 1998 Der Konstrukteur bringt zun chst assoziativ Wissen ber hnliche Problemstellungen in Erinnerung Im Laufe des Bearbeitungsprozesses wird durch die Nutzung externer Informationen oder durch einen Wechsel der Aufgabe bzw des Standpunkts entdecktes f r die Probleml sung relevantes Wis sen auf der Grundlage des Vorhandenen interpretiert und mit ihm vernetzt Guindon 1990a b Sonnentag 1996 Visser 1994 Mit diesem Konzept der sich bietenden Gelegenheit erkl rt Visser 1990 1994 das Abweichen vom systematischen Zerlegungsprozess Auf der Grundla ge der flexiblen Anpassung an das zu l sende Problem erfolgt in Abh ngigkeit von Situations sowie Personenmerkmalen des Konstrukteurs eine zielgerichtete Verkn pfung von Wissensin seln Riemer Wei hahn amp Hacker 1999 4 Die Einzelmerkmale dieses opportunistischen Vorgehens fassen Hacker et al 1996 147 zusammen vgl auch Hacker 1997 1998a e Es wechselt unregelm ig zwischen mentalen und externalen Verdeutlichungsversuchen von Problemteilen e Es erfolgt keine vollst ndige und systematische Problemzerlegung bevor zum Entwerfen b ergegangen wird und das Problemverst ndnis ist bei den anf nglichen berg ngen zur Bear beitung noch nicht vollst ndig e Die unregelm igen Wechsel der Problembereiche und der Abstraktionsebenen ihrer Bearbei tung sind bedingt durch ein erfahrungsgest tztes Entdecken von l sungsbedeutsamem Wissen
145. Teilfunktion des Zeichnens Das Erzeugen einer bildli chen Darstellung mit Hilfe eines CAD Systems unterscheidet sich erheblich von dem Erstellen einer Freihandskizze CAD Programme k nnen unvollst ndige Datenstrukturen nicht verarbei ten so dass von Beginn an die Eingabe s mtlicher Abmessungen und Eigenschaften des zu konstruierenden Objekts notwendig ist Sowohl die Auswahl eines Elements als auch die Be stimmung von dessen Ort und Lage erfolgt entweder mit der Maus aus einer durch Symbole auf der Benutzeroberfl che dargestellten Menge an Icons oder ber die Tastatur Mit 2D CAD Systemen entsteht am Rechner ein zweidimensionales Datenmodell dessen Geometriedefiniti on linien und fl chenorientierte Elemente der Ebene umfasst Die einzelnen Projektionen eines Teils als Ansichten oder Schnitte sind unabh ngige Modelle der Realit t im Rechner deren widerspruchsfreie Verkn pfung durch die menschliche Interpretation erfolgen muss Da die Arbeit mit 2D CAD Systemen vergleichbare Ergebnisse wie die konventionelle Arbeitsweise in Form von Skizzen Entw rfen und Detailzeichnungen liefert werden diese auch als zeich nungsorientiert bezeichnet Vajna et al 1994 Beim dreidimensionalen rechnergest tzten Entwerfen lassen sich K rper durch drei exakte Koordinatenangaben oder aus zweidimensiona len ebenen Fl chen die im Raum bewegt werden erzeugen und miteinander kombinieren Es entsteht ein vollst ndig beschriebenes r umliches Modell des O
146. Versuchsteilnehmer wurden im Konsensverfahren zusammen mit der an der Entwicklung des Kategorienschemas beteiligten Psychologin kodiert Als Grundlage diente das im Anhang A16 einsehbare Kodierungsschema mit detaillierten Informationen zu den entsprechenden Formen der jeweiligen Schrittarten und Beispielen mit Erl uterungen Um das Schema auf seine Objektivit t hin zu pr fen nahm ein weiterer Beobachter Konstruk teur die Kodierung der get tigten Entwurfsschritte von je Problemstellung drei zuf llig aus den Extremgruppen ausgew hlten Probanden vor Durch die Ereignisfraktionierung in Zeittakten von f nf Minuten s Abschnitt 7 6 2 3 konnten die Protokolle anschlie end einer Bewertung der Urteiler bereinstimmung unterzogen werden Die bereinstimmung der Kodierungen betrug bei der Problemstellung Gartengrill 87 bei N 1605 abgegebenen Urteilen Bei der Problemstellung Korkenzieher lag sie bei 79 N 1530 8 6 3 3 L sungserzeugung generierendes vs korrigierendes Vorgehen Das Vorgehen bei der L sungserzeugung wurde wie im Abschnitt 7 6 2 3 beschrieben erhoben 144 8 7 Verfahren der statistischen Datenauswertung Zur Auswertung wurden die Daten nach Entwurfsproblemen getrennt den Fragestellungen ent sprechend aufbereitet und das Statistikprogramm SPSS f r Windows 10 0 herangezogen Den statistischen Analysen lagen neben deskriptiven Statistiken nahezu ausschlie lich multivariate und univariate Mittelwertsve
147. W K B A K B A B A B A B A IB A B A K B A B G B A B V B W B A B B K B A B Abb 12 Extremgruppenvergleich Ausschnitt aus dem Protokoll der Entwurfsschritte der Vp 10 1 und 2 Sequenz Minute 1 bis 10 N 6 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzie her Im Vergleich zur Person 55 ist die H ufigkeit an Generierungs und Planungsschritten hier deutlich geringer In der zweiten Sequenz wird nur ein einziges Mal generiert daf r finden vergleichsweise viele Anpassungen und Verwerfungen statt In einem fortgeschrittenen Stadium der L sungsfindung zeigen sich bei der durch Freihands kizzieren entwerfenden Person 55 nach wie vor zahlreiche Generierungen mit vorausgehenden Planungsphasen s Abbildung 13 Auch angepasst wird h ufig 4 Sequenz Minute 16 bis 20 P B G A G P G A B G B G K B P B G B P G A P B V K AIK A G A B P G A P B G A B P G P G K A B Abb 13 Extremgruppenvergleich Ausschnitt aus dem Protokoll der Entwurfsschritte der Vp 55 4 Sequenz Minute 16 bis 20 N 6 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher Die Person 10 generiert dagegen selten und f hrt in den externalisierenden Abschnitten gr tenteils Anpassungsschritte aus die die Folge einer Handlungskontrolle darstellen s Abbil dung 14 191 13 Sequenz Minute 61 bis 65 K B A B A A B A B W B A K B A K B W K B V K B V B W B IK B K B A B A B A K B A K B A K B W K B A B W B W K B A B
148. Wechsel dokumentiert Tab 65 Abfolgen der Teilt tigkeiten der Versuchsgruppen N 66 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher Experimentelle Abfolgen der Teilt tigkeiten Anzahl der Wechsel pro Stunde Bedingung MW SE 1 Papier und Bleistift Aufgabenstudium externe Teilt tigkeit 5 8 1 66 SD 7 60 Aufgabenstudium interne Teilt tigkeit 2 8 40 SD 1 83 Externe interne Teilt tigkeit 224 2 24 9 SD 114 17 2 Graphiktablett Aufgabenstudium externe Teilt tigkeit 5 5 1 62 SD 7 61 Aufgabenstudium interne Teilt tigkeit 2 1 34 SD 1 59 Externe interne Teilt tigkeit 155 8 12 67 SD 59 40 3 2D CAD Aufgabenstudium externe Teilt tigkeit 8 7 3 46 SD 15 46 Aufgabenstudium interne Teilt tigkeit 1 5 28 SD 1 27 Externe interne Teilt tigkeit 111 9 19 82 SD 88 65 8 10 4 2 Anteile und Abfolgen der Entwurfsschritte Die drei Probanden 47 54 und 55 der Extremgruppe mit den h chsten Werten f r die L sungs g te und den k rzesten Bearbeitungszeiten hatten den Korkenzieher durch Freihandskizzieren 188 mit Papier und Bleistift entworfen Sie f hrten im Mittel 335 Schritte w hrend der Erarbeitung des Entwurfs aus das sind durchschnittlich 8 8 Schritte pro Minute Die drei Versuchspersonen 10 39 und 42 mit den geringsten Werten f r die L sungsg te und den l ngsten Bearbeitungszeiten hatten dagegen alle rechnerge
149. Wie h ufig kannst Du im CAD System Festlegungen nicht Deinen Vorstellungen entsprechend umsetzen O sehr oft O oft O manchmal O selten O nie 29 Wie gut lassen sich die relevanten Eigenschaften eines L sungskonzepts anhand der Darstellung durch das CAD Modell erkennen gut mittel schlecht nicht relevant Form Geometrie O O O O Gr e Dimension O O O O Kinematische Eigenschaften O O O O Verformungseigenschaften O O O O Festigkeitseigenschaften O O O O Str mungseigenschaften O O O O Fertigungseigenschaften O O O O Montageeigenschaften O O O O Ergonomische Eigenschaften O O O O Design sthetik O O O O O O O O 243 30 Stellst du mit Hilfe der vorhandenen Funktionalit ten des CAD Systems auch Festlegungen dar die nicht der Geometrie von Bauteilen entsprechen O ja O nein 31 Wenn ja welche Art von Festlegungen stellst Du dar und auf welche Weise erreichst Du dies freie Antwort 32 Sind Dir aus Deiner eigenen Erfahrung in der Arbeit mit CAD ergonomische Probleme bekannt freie Antwort Kombinierte Nutzung von CAD und Skizzen 33 Wie h ufig fertigst Du eigens zur Vorbereitung der Arbeit mit CAD Skizzen an O immer O h ufig O hin und wieder selten O nie 34 Wie h ufig fertigst Du w hrend der Arbeit mit CAD Skizzen an O immer O h ufig O hin und wieder O selten O nie 35 Wenn Du vor dem CAD Einsatz mit Skizzen arbeitest welche Festlegungen triffst Du dann im Allgemeinen anhand der Skizze Anforderungen i
150. York Wiley R mer A 2002 Unterst tzung des Design Problem Solving Einsatz und Nutzen einfacher ex terner Hilfsmittel in den fr hen Phasen des konstruktiven Entwurfsprozesses Dissertation Fakult t f r Mathematik und Naturwissenschaften TU Dresden http hsss slub dresden de hsss servlet hsss urlmapping MappingsServlet id 1023713239343 4873 R mer A Wei hahn G Hacker W amp Pache M 2001 Aufwandsarmes Modellieren im Konstruktionsprozess Ergebnisse einer Fragebogenstudie Zeitschrift f r Arbeits und Or ganisationspsychologie 45 3 113 123 R ssler A amp Blach R 1998 Kreativit tsunterst tzung durch Erfahrung in virtuellen Umgebun gen In H J Braczyk C Kerst amp R Seltz Hrsg Kreativit t als Chance f r den Standort Deutschland 175 181 Berlin Springer Roller D 1995 CAD Effiziente Anpassungs und Variantenkonstruktion Berlin Springer Rohmert W 1984 Das Belastungs Beanspruchungs Konzept Zeitschrift f r Arbeitswissen schaft 38 10 NF 193 200 Rossman J 1964 Industrial Creativity New Hyde Park New York University Book Rouse W B 1983 Models of Human Problem Solving Detection Diagnosis and Compensation for System Failures Automatica 19 6 613 625 Rouse W B amp Morris N M 1986 On looking into the black box prospects and limits in the search for mental models Psychology Bulletin 100 3 349 363 Rowe P G 1987 Procedural aspects of
151. Zwar lassen sich durch bildhafte Assoziationen sinnvolle L sungsm glichkeiten finden der Suchraum bleibt aber durch die Beschr nkung auf hnliche Prinzipien begrenzt Als Instrument der Informationsanreicherung tragen bildhafte Assoziationen durch Elaborie rung zu einer Amplifikation bereits bestehender L sungen bei Untersuchungen zeigen dass die Nutzung von Vorstellungsbildern im Entwurfsprozess ber die assoziative Aneinanderreihung 34 hinausgeht Visuelle Vorstellungen k nnen in unterschiedlicher Weise transformiert werden und erm glichen als Material f r das Probehandeln im Kopf Hacker et al 1996 143 eine gedankliche Simulation verschiedener L sungsideen vgl dazu G rner 1976 Cooper 1988 1990 Aufgrund ihrer Manipulierbarkeit werden sie im Entwurfsprozess f r die Analyse und Beurteilung sowohl von visuell r umlichen Produktmerkmalen wie Gestalt Lage und Anord nung als auch von funktionellen und kinematischen Merkmalen einer L sung eingesetzt Eisen traut 1995 Hegarty 1991 vgl auch Larkin et al 1987 Schon Sir Francis Galton 1907 78 schlussfolgerte Konstrukteure invent their machines as they walk and see them in height breadth and depth as real objects and they can also see them in action Vorstellungsbilder erleichtern den Zugriff auf relevante Informationen sie geben dem Konstrukteur eine R ck meldung ber die Konsequenzen einer den Entwurf betreffenden Entscheidung und erh hen dadur
152. Zwischenprodukt oder einen auf ein Teilziel bezogenen Plan Die im folgenden abgebildete achte Sequenz Minute 36 bis 40 der durch Freihandskizzieren entwerfenden Person 44 zeigt dass das Wechselspiel aus internalem und externalem Handeln in Form des Planens und Generierens beim Entwerfen durch Freihandskizzieren auch in den fortgeschrittenen Stadien der L sungserarbeitung weiter anh lt Dazwischen finden sich in der Regel Bereitstellungsschritte Die Anzahl der Anpassungen hat sich im Vergleich zur ersten Sequenz nicht wesentlich vergr ert 8 Sequenz Minute 36 bis 40 K B A B P B G P B G P B G B A B P B G B A B G P B G K B P B G B A P B G B A B P B G K B A P B G P B G P B G K B A K B A P B G P B G P B G Abb 9 Extremgruppenvergleich Ausschnitt aus dem Protokoll der Entwurfsschritte der Vp 44 8 Sequenz Minute 36 bis 40 N 6 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Gartengrill Die rechnergest tzt entwerfende Person 19 f hrt in den Sequenzen 13 und 14 die mit der eben vorgestellten Sequenz im Bezug auf den Bearbeitungsfortschritt zeitlich vergleichbar sind wie derum wesentlich weniger Entwurfsschritte aus als die Person 44 Im Gegensatz dazu wird hier in den Denkphasen ausschlie lich kontrolliert Neben der mentalen Kontrolle finden auch gegenst ndliche Kontrollen durch die Nutzung der M glichkeiten des Arbeitsmittels Auto CAD statt Anschlie end werden die existierenden Entwurfselemente ha
153. ab der Zeichnung ist beliebig skalierbar Durch die Zoom Funktion lassen sich Zeichnungsausschnitte f r Detailarbeiten vergr ern oder die Anzeige verkleinern um die komplette Zeichnung anzuzeigen Das gesamte techni sche Gebilde kann in ein und derselben Zeichnung entworfen und bearbeitet werden so dass die bei der Handskizze erforderliche separate Darstellung von Detailausschnitten entf llt In einer Zeichnung erstellte Objekte lassen sich durch eine Vielzahl an Manipulationsm glich keiten bearbeiten etwa in eine andere Position verschieben ausrichten drehen spiegeln ko pieren oder l schen Zur besseren Organisation der Zeichnung k nnen Farben und Layer Transparentauflagen genutzt werden Zur Beschriftung Kennzeichnung von Teilen der Zeichnung und zum Einf gen von Spezifikationen und Anmerkungen kann man Textfelder verwenden Durch das Abspeichern ist eine einfache Wiederverwendung der Konstruktionsda ten gew hrleistet Weitere Informationen sind dem Benutzerhandbuch AutoCAD Release 14 von Autodesk 1997 zu entnehmen Es gilt zu beachten dass die mit CAD erzeugten Darstellungsformen bereits bei der Ersteingabe in Form von quantitativen Festlegungen vollkommen definiert sind und dem Visualisierten eine konkrete Form geben Dies f hrt zu einer gro en Genauigkeit und Sauberkeit der Darstellung Der Prozess der Entstehung des Entwurfs ist dadurch allerdings nicht sichtbar und kann auch zu einem sp teren Zeitpunkt nicht na
154. acheinander er ffnet Die prozessorientierte L sungserstellung vor allem die L sungsvariation gilt als besonderes Merkmal des taktischen Vorgehens bei der L sungssuche Fricke 1993 die sich als st ndiges Wechselspiel zwischen Erweiterung und Einengung des betreffenden Suchraums gestaltet D rner 1989 Aus konstruktionsmethodischer Sicht wird die Wahrscheinlichkeit eine geeig nete L sung zu finden und ein qualitativ hochwertiges Endergebnis zu erreichen durch das Generieren und Bewerten von L sungsalternativen bereits in den fr hen abstrakten Ent wurfsphasen erh ht Nach Ehrlenspiel 1994 erscheint es sinnvoll beim Konzipieren die gene rierende L sungserzeugung vorzuziehen da sie eher zu neuen und interessanten L sungen f hrt Im Gegensatz zur korrigierenden Vorgehensweise erfordert sie jedoch mehr Erzeugungs aufwand Die h here Komplexit t und das l ngere Ausharren in einer ungewissen L sungssi tuation gehen zudem mit einer gr eren mentalen Belastung einher Beim Gestalten hingegen empfiehlt sich der Einsatz der korrigierenden L sungserzeugung da sie eine tiefergehende Analyse und eine einfachere Kompatibilit tspr fung erm glicht 68 6 Orientierende Befragungsstudie Nutzung und Erfahrungen im Umgang mit verschiedenen Arbeitsmitteln in den fr hen Ent wurfsphasen 6 1 Ziel und Fragestellungen Um einen tiefergehenden berblick ber unterschiedliche in den fr hen Entwurfsphasen ein gesetzte Arbeitsm
155. achtet kommt dem Wechsel zwischen den Modalit ten f r krea tive Leistungen wie dem Design Problem Solving eine bedeutende Rolle zu Da eine g nstige Symbiose von anschaulichem und logischem Denken eine Quelle geistiger Kreativit t zu sein scheint basiert darauf die Annahme dass ein g nstiger Wechsel zwischen bildhaft anschaulicher und begrifflicher Vorstellung auch den konstruktiven Probleml seprozess effek 33 tiviert Sommerfeld et al 1995 30 Krause Schack Gibbons amp Kriese 1997 Krause et al 1999 Klix 1993 Das gedankliche Springen vom Bildlichen ins Begriffliche f rdert nach Krause 2000 den Variantenreichtum Obwohl eine isolierte Darstellung dem Probleml seprozess nicht gerecht werden kann sollen kurz die wesentlichen Unterschiede beider Repr sentationsformen aufgezeigt werden W hrend visuell repr sentierte Informationen unter einer umfassenden Betrachtung des gesamten Pro blemraums ganzheitlich parallel verarbeitet werden k nnen findet bei sprachlichen Repr sen tationen eine analytisch sequentielle Informationsverarbeitung statt die eine Zerlegung des Sachverhalts in Teilelemente erfordert vgl auch Larkin amp Simon 1987 Vorstellungsbilder enthalten implizit eine Vielzahl an Informationen ber die repr sentierten Objekte und zeichnen sich durch eine hohe Plastizit t aus D rner 1995b Finke 1989 Das Gesamtbild l sst sich unter verschiedenen Blickwinkeln betrachten aus denen w
156. aler Repr sentationen Da die Bedienoperationen keine stu fenweise Ver nderung des Abstraktionsgrads der Darstellung zulassen ist z B in den fr hen Entwurfsabschnitten keine Kompatibilit t der mentalen Repr sentationen des Entwerfenden mit dem Rechnermodell gegeben Ferner ist die Art der Darstellung auf eine vornehmlich zweidi mensionale Form beschr nkt die eventuell zu Erschwernissen bei der Verst ndigung mit ande ren Personen f hren kann Weitere Einschr nkungen ergeben sich f r das externale Handeln Ein rasches intuitives Arbeiten wie es beim Freihandskizzieren m glich ist wird durch die erforderliche sensumotorische bersetzung behindert Die Ergebnisse der Fragebogenerhebung zu den Anfertigungs bzw Einsatzzwecken von Skiz zen und CAD sowie zu den unterst tzenden Auswirkungen bzw wahrgenommenen Effekten beim Umgang damit s Abschnitte 6 4 3 und 6 4 4 st tzen ebenso wie die Ergebnisse der Pilotstudie bez glich der Ergebnisvariablen die folgenden Erwartungen Hypothese 1 1a Es existiert kein signifikanter Unterschied zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift und dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett bez glich der Ergebnisvariable L sungsg te Hypothese 1 1b Es existieren signifikante Unterschiede zwischen dem Entwerfen durch Frei handskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett und dem rechnergest tzten Entwerfen bez glich der Ergebnisva
157. allend Verglichen mit der Gruppe der durch Freihandskizzieren Entwerfenden wechselten die Ver suchspersonen die rechnergest tzt entwarfen mit 44 1 und 56 4 Wechseln pro Stunde deutlich seltener zwischen externen und internen Teilt tigkeiten Tab 25 Abfolgen der Teilt tigkeiten der Probanden N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Gar tengrill Proband Experimentelle Wechsel Wechsel Wechsel Bedingung Aufgabenstudium Aufgabenstudium Externe interne externe Teilt tigkeit interne Teilt tigkeit Teilt tigkeit pro Stunde pro Stunde pro Stunde 1 2D CAD 4 1 3 4 44 1 2 Graphiktablett 2 6 5 2 193 0 3 Graphiktablett 1 8 2 7 82 1 4 Papier und Bleistift 1 9 1 9 168 4 5 Papier und Bleistift 1 9 4 8 120 0 6 2D CAD 0 6 2 4 56 4 115 7 11 4 2 Anteile und Abfolgen der Entwurfsschritte Im Rahmen der Pilotstudie wurde ein geeignetes Kategorienschema f r die Erfassung der Ent wurfsschritte entwickelt s Abschnitt 7 6 2 3 Die Anteile und Abfolgen der Entwurfsschritte wurden in einem Extremgruppenvergleich von Probanden der Hauptuntersuchung erfasst Sie sind f r die Problemstellung Gartengrill im Abschnitt 8 8 4 2 dargestellt 7 11 4 3 L sungserzeugung generierendes vs korrigierendes Vorgehen Im Bezug auf die L sungserzeugung zeigten die Probanden 3 und 4 die durch Freihandskizzie ren mit Graphiktablett bzw mit Papier und Bleistift entwar
158. ammenhang zwischen der Struktur der Gedanken des Entwerfenden und der Struktur seines Symbolsystems s auch Goel 1995 Mit CAD erstellte Bildschirmentw rfe besitzen dagegen zu jedem Zeitpunkt im Entwurfspro zess ein sehr vollendetes Aussehen Ein Wechsel des Abstraktionsniveaus ist wegen der erfor derlichen exakten Festlegung von Produktdefinitionen praktisch unm glich Die Eingabe von Text kann ber die Tastatur erfolgen allerdings m ssen vorab entsprechende Funktionen ange klickt werden Es ist unklar inwieweit hierbei die Informationsr ckkopplung w hrend der Re pr sentationserstellung eingeschr nkt wird und der Zwang zur exakten Produktdefinition die M glichkeit zur Neuinterpretation der eigenen Festlegungen beschr nkt 4 3 Externalisierung 4 3 1 Einheit von Seh und Handlungsraum Die Verbindung von Wahrnehmung und Handlung ist als biologische Grundstruktur von ent scheidender Bedeutung f r das kognitive System Stadler Seeger amp Raeithel 1977 Hacker 1998b Bei der Hand Auge Koordination erfolgt im Laufe der Ontogenese eine Kopplung der Handlungs und Wahrnehmungsfunktion welche zum einen zielgerichtetes Handeln erm glicht und zum anderen die Voraussetzung f r die r umliche kinetische und dynamische Bezugssy stembildung in der Wahrnehmung darstellt Die neurophysiologische Grundlage zielgerichteter Bewegungen sind permanente sensorische Afferenzen die durch reafferente Meldungen ein absolutes Bezugssystem f
159. and aus dem zweiten Fallbeispiel passte bereits zu Beginn der L sungserstellung nach wenigen Generierungsschritten mehrheitlich an und verwarf nach dazwischengeschalteten Kontrollschritten wieder Im Laufe des Entwurfsprozesses wurde in den Denkphasen ausschlie lich kontrolliert In der Folge fanden Anpassungsschritte statt Diese Schrittfolgen deuten auf eine erheblich weniger kreative und innovative Vorgehensweise beim rechnergest tzten Entwerfen hin Insgesamt betrachtet stimmten bei der Problemstellung Korkenzieher sowohl die Anteile als auch die Abfolgen der Entwurfsschritte beider Extremgruppen mit denen der Problemstellung Gartengrill weitgehend berein Im Hinblick auf die L sungserzeugung zeigten sich deutliche Unterschiede zwischen den Pro banden die den Korkenzieher durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwarfen und denjenigen die das Graphiktablett zur Entwurfserstellung nutzten In der ersten Versuchsgrup 204 pe entwickelten zu Beginn erheblich mehr Personen L sungsalternativen bevor sie sich f r eine M glichkeit entschieden die sie weiter ausarbeiteten In der zweiten Versuchsgruppe fand sich hingegen bei auffallend mehr Personen ein Vorgehen bei dem nacheinander in korrigie render Weise mindestens eine weitere Variante entwickelt wurde Die Teilhypothese 4 3 2a lie sich folglich nicht best tigen Die entsprechenden Ergebnisse der Problemstellung Gartengrill konnten nicht repliziert
160. andlungsf hrung entstehen und eine Tendenz in diese einschlie en Als Grundlage f r internale Verarbeitungsoperationen bilden sie im konstrukti ven Entwurfsprozess den Suchraum f r m gliche L sungen 31 Ideal w re es wenn der Entwerfende alle M glichkeiten einer L sung aus der ersch pfenden Kombination ihrer Merkmale mittels seines inneren Auges Ferguson 1993 3 erzeugen k nnte um daraus ein optimales Merkmalsmuster auszuw hlen Dies ist jedoch wegen der be grenzten Kapazit t des Arbeitsged chtnisses s Abschnitt 2 2 1 nicht m glich Der Bearbeiter muss sich auf eine ausgew hlte Teilmenge von Merkmalskombinationen beschr nken Dabei ist es leistungsentscheidend ob der aufgebaute Suchraum zutreffende und l sungsg nstige Re pr sentationen des Problems enth lt Hacker et al 1996 Hacker 1997 vgl Brown amp Chandrasekaran 1989 Cross Dorst amp Roozenburg 1992 Ellis et al 1993 Visser 1994 Sommerfeld Krause amp Schleu ner 1995 Krause 1997 Sommerfeld Krause amp Schleu ner 1995 136 schreiben dazu Soll eine kognitive Anforderung auf der Grundlage einer extern gegebenen Information bew ltigt werden muss eine geeignete Repr sentation aufgebaut bzw entsprechend modifiziert werden die dann die Grundlage f r die Anforderungsbew ltigung bildet Hiermit sind zwei Komponenten des Prozesses gekennzeichnet der erforderlich ist um eine kognitive Anforderung gezielt bew ltigen zu k nnen
161. anova 3 486 p lt 05 und Externe interne Teilt tigkeit Fanova 8 174 p 001 Im Hinblick auf die Wechsel Aufgabenstudium externe Teilt tigkeit zeigten sich hier kein signifikanter Gruppenunter schied zwischen den experimentellen Bedingungen Fanova 562 p gt 05 Zwischen den Probanden die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Gra phiktablett entwarfen ergaben Einzelvergleiche keine signifikanten Unterschiede bez glich der Abfolgen der Teilt tigkeiten in Form der Wechsel Aufgabenstudium externe bzw interne Teilt tigkeit jeweils p gt 05 Die Teilnehmer der ersten Versuchsbedingung wechselten pro Stunde im Mittel 5 7 mal vom Aufgabenstudium zu externen und 2 8 mal zu internen Teilt tig keiten Bei der zweiten Versuchsgruppe betrug die entsprechende Anzahl an Wechseln 5 5 und 2 1 Bez glich der Anzahl der Wechsel zwischen externen und internen Teilt tigkeiten erbrachte ein Einzelvergleich beim Entwurfsproblem Korkenzieher einen signifikanten Unterschied zwi schen diesen beiden Gruppen p r lt 05 Mit 224 2 Wechseln pro Stunde wechselten die Pro banden die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwarfen w hrend der Erarbei tung der konstruktiven L sung signifikant h ufiger zwischen externen und internen Teilt tig keiten als die durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett Entwerfenden mit 155 8 Wechseln Bei einem Einzelvergleich lie
162. anspruchungserleben wurde vor und nach der Bearbeitung des Entwurfsproblems mittels der bipolaren Ratingskalen von Plath et al 1984 erhoben die erlebte Ver nderungen des psy chophysischen Zustands der Konzentration der Motivation sowie der affektiven Lage erfassen Die Tabelle 23 zeigt die Differenzen aus Pr und Posttestwert f r die Problemstellung Gar tengrill Dabei zeigten sich bei den Probanden die durch Freihandskizzieren entwarfen folgende Ver nderungen Der Proband 2 der durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett entwarf erlebte eine starke Beeintr chtigung der Motivation des psychophysischen Zustands und der affekti ven Lage Bei den durch Freihandskizzieren entwerfenden Probanden 3 und 5 zeigten sich Ein bu en in der Motivation und der Konzentration nach Bearbeitung der konstruktiven Problem stellung Die Versuchsperson 4 die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwarf lie keine nennenswerten Ver nderungen erkennen Erhebliche Beeintr chtigungen in der Motivation und der Konzentration ergaben sich jeweils bei den rechnergest tzt entwerfenden Versuchspersonen 1 und 6 Die Person 6 erlebte zudem eine starke Verschlechterung ihrer affektiven Lage Tab 23 Psychische Beanspruchung der Probanden Differenz aus Pr und Posttestwert N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Gartengrill Proband Experimen Psychophysischer Konzentration Motivation Affektive telle
163. apier Es u erten sich 11 50 0 bzw sechs 27 3 Probanden verbal Zwischen den Versuchsgruppen die durch Freihandskizzieren entwarfen und den rechnerge st tzt Entwerfenden ergaben sich bez glich der Teilt tigkeit Gestikulieren auff llige Unter schiede Bei der dritten experimentellen Bedingung gestikulierten mit neun Probanden 40 9 deutlich weniger als bei den beiden ersten experimentellen Bedingungen 186 Von den Probanden der dritten Bedingung sprachen 12 54 4 im Laufe des Entwurfsprozes ses Tab 64 Anteile der w hrend der L sungserarbeitung gestikulierenden und sprechenden Probanden pro Versuchsgruppe N 66 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher Experimentelle Gestikulierende Sprechende Pro Bedingung Probanden in banden in 1 Papier und Bleistift 95 5 50 0 2 Graphiktablett 77 5 27 3 3 2D CAD 40 9 54 4 Bezogen auf die Abfolgen der Teilt tigkeiten vollzog die Gesamtstichprobe N 66 bei der Problemstellung Korkenzieher pro Stunde durchschnittlich 6 6 Wechsel Aufgabenstudium externe Teilt tigkeit SD 10 66 2 1 Wechsel Aufgabenstudium interne Teilt tigkeit SD 1 65 und 164 7 Wechsel Externe interne Teilt tigkeit SD 99 68 Eine einfaktorielle ANOVA erbrachte signifikante bzw hochsignifikante Gruppenunterschiede bei den Wechseln Aufgabenstudium interne Teilt tigkeit F
164. artengrill F higkeit der Versuchsgruppen zur r umlichen Vorstellung N 66 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Gartengrill L sungsg te der Versuchsgruppen N 66 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Gartengrill Bearbeitungszeit der Versuchsgruppen N 66 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Gartengrill Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts der Versuchs gruppen N 66 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Gartengrill Erlebte Problemschwierigkeit der Versuchsgruppen N 66 Hauptunter suchung Entwurfsproblem Gartengrill Sicherheit der Versuchsgruppen hinsichtlich der L sungsrichtigkeit N 66 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Gartengrill Psychische Beanspruchung der Versuchsgruppen Differenz aus Pr und Posttestwert N 66 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Gartengrill Prozentuale Anteile der Teilt tigkeiten der Gesamtstichprobe an der Bear beitungszeit N 66 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Gartengrill Prozentuale Anteile der Teilt tigkeiten der Versuchsgruppen an der Bear beitungszeit N 66 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Gartengrill Anteile der w hrend der L sungserarbeitung gestikulierenden und sprechenden Probanden pro Versuchsgruppe N 66 Hauptunter suchung Entwurfsproblem Gartengrill Abfolgen der Teilt tigkeiten der Versuchsgruppen N 66 Hauptunter suchung Entwurfsproblem
165. artengrill mit AutoCAD entworfen 1 Sequenz Minute 1 bis 5 B P B G V K B B V B G K B A B G B V B G B W B K A A B A K B 2 Sequenz Minute 6 bis 10 A B K B A B A B K B A B A B A B V K B V B V B V B W B A B K B A K V B P B G Abb 8 Extremgruppenvergleich Ausschnitt aus dem Protokoll der Entwurfsschritte der Vp 19 1 und 2 Sequenz Minute 1 bis 10 N 6 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Gartengrill Zun chst einmal f llt die deutlich geringere Anzahl an Entwurfsschritten innerhalb der Zeitein heiten ins Auge Das korrespondiert mit dem oben genannten Zahlenwert f r die Gesamtschrit tanzahl der bei den rechnergest tzt Entwerfen im Mittel pro Minute 3 5 Schritte weniger be trug Da die Zeiteinheiten mit jeweils f nf Minuten identisch sind kann von einer durchschnitt lich l ngeren Dauer einzelner Entwurfsschritte ausgegangen werden In der ersten Sequenz betrifft das vor allem das Planen Die Versuchsperson 19 vollzieht im Gegensatz zur Person 44 deutlich weniger Generierungs schritte in den ersten f nf Minuten der Problembearbeitung Es findet sich auch nur eine einzi ge Planungsphase Die Aktivit ten bestehen nach erfolgter Handlungskontrolle mehrheitlich aus Anpassungen und Verwerfungen Eine Anpassung bezieht sich dabei auf einen bestimmten 161 Teil des Entwurfs der erhalten bleibt und nur hinsichtlich L nge Breite u s w ver ndert wird Eine Verwerfung betrifft ein gegenst ndliches
166. as Skizzieren und Zeichnen auf verschiedenen Ab straktionsebenen sollten von allen entsprechenden Studierenden beherrscht werden und vor allem in den kreativit tsintensiven fr hen Entwurfsphasen ohne Einschr nkungen Anwendung finden H nisch 1993 vgl auch Beitz 1985 D rner 1995a Richter 1983 1987 beschreibt das Skizzieren als anschauliche Darstellungsart f r die entsprechende Regeln gelten Das be deutet das Skizzieren kann als lehr und trainierbare Fertigkeit betrachtet werden vgl dazu die sieben Problemkreise als solide Bewertungsgrundlage von Zeichnungen nach Uhlmann a Skizzierfertigkeiten werden optimalerweise zu psychisch automatisierten Ausf hrungsweisen 212 von T tigkeitsbestandteilen zu abh ngigen Teilen gleichsam zu Werkzeugen umfassenderer bewusst regulierter T tigkeiten Der Ansatzpunkt der bewussten Regulation verlagert sich da mit zu umfassenderen Vorannahmen Hacker amp Skell 1993 73 Psychische Automatisierung beinhaltet die Bef higung dom nenspezifische Aufgaben schnell und mit geringer Ged chtnis belastung auszuf hren vgl Bergmann 1999 Probanden mit hoher Skizzierfertigkeit k nnen die zeichnerische Externalisierung mehrheitlich automatisiert und daher kapazit tsfrei bew lti gen Da die T tigkeit des Skizzierens interaktiv genutzt wird um die Komplexit t eines Ent wurfsproblems zu verringern dient sie dem Entwerfenden neben einer Entlastung des Ged cht nisses vor all
167. auf ihre Verwendung in weiteren Untersuchungen eingestuft werden Als Fazit l sst sich zusammenfassen Es bleibt festzustellen dass der Konstrukteur zur Ab bildung eines neu zu entwickelnden Produkts mit Hilfe von konventionellen 2D CAD Systemen einen nicht unwesentlichen Teil seiner Denkkapazit t zur Eingabe von Informationen in das System verwenden muss Die Arbeitstechnik des Zusammensetzens der Darstellung des gew nschten Produkts aus relativ einfachen Zeichnungs Elementen auf dem Bildschirm ver f hrt au erdem zu einem Vorgehen vom Detail zum Ganzen welches zur effizienten Bearbei tung konstruktiver Aufgabenstellungen nicht geeignet ist Lippardt 2000 90 Das in den fr hen Phasen bliche schrittweise Entwickeln von L sungen erfordert ein permanentes Auslagern von Denkresultaten Nur so ist eine den Entwurf f rdernde Interaktion mit diesen m glich Ob jektivierte Ideen geben einen gr eren Ansto sich damit zu besch ftigen Skizzen dienen dem Entwickeln von L sungen CAD eher derem Darstellen Das Arbeitsmittel Papier und Bleistift und mit der entsprechenden Software in wohl ad quater Weise auch das Graphiktablett sind f r eine Unterst tzung der qualit ts und kostenbestimmenden fr hen Pha sen des konstruktiven Entwerfens von essentieller Bedeutung 9 2 Aussagef higkeit der Ergebnisse Die fr hen Phasen des Entwerfens sollten in der vorliegenden Arbeit m glichst realit tsnah erfasst werden
168. banden 3 und 5 die beide durch Freihandskizzieren entwarfen mit Werten von 6 bzw 4 als kommunizierbar beurteilt Die L sungen der durch Freihandskizzieren entwerfenden Teilnehmer 1 und 6 sowie der mit Auto CAD entwerfenden Personen 2 und 4 erwiesen sich unabh ngig vom verwendeten Arbeitsmit tel als nicht oder in unzureichendem Ma e eindeutig bez glich der Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts 118 Tab 29 Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts der Probanden N 6 Pilotstu die Entwurfsproblem Korkenzieher Proband Experimentelle Laien Experten Bedingung beurteilung beurteilung 1 Graphiktablett 6 1 2 2D CAD 4 2 3 Papier und Bleistift 6 6 4 2D CAD 0 0 5 Graphiktablett 6 4 6 Papier und Bleistift 6 0 7 12 3 Variablen des Erlebens 7 12 3 1 Erlebte Problemschwierigkeit Die Problemstellung Korkenzieher wurde von den durch Freihandskizzieren entwerfenden Probanden mit Werten zwischen 1 9 und 2 9 durchweg als schwierig beurteilt s Tabelle 30 Die rechnergest tzt entwerfenden Versuchsteilnehmer erlebten das Entwurfsproblem mit Wer ten von 3 5 bzw 4 0 als weniger schwierig Tab 30 Erlebte Problemschwierigkeit der Probanden N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Kor kenzieher Proband Experimentelle Erlebte Problemschwierigkeit Bedingung 0 sehr schwierig 7 berhaupt nicht schwierig 1 Gra
169. bereits vorhande nen L sungsansatz e Bema ung bei CAD Linien mit Ma zahlen und Pfeilen e Testen der Funktion von Teilkonstruktionen Nachkontrollieren Konzeption bleibt gleich wird z B vergr ert gezoomt ohne Schritt 3 aber mit 5 6 oder 7 bei Graphiktablett wenn danach Abspeichern des Entwurfs Bereitstellung e Radieren bzw L schen e Entfernen eines Teils der Skizze Zeichnung e Plan wird nicht ausgef hrt Stift auf Papier ohne Handlung nach Pause bzw Funktion wird angeklickt ohne nachfolgende Aktion e Verk rzen von CAD Linien e Verst rken von Linien Verdeutlichen des optischen Eindrucks e Entfernen von Hilfslinien bei CAD e Eingeben der Bema ung ber die Tastatur e Beschriften von Teilfunktionen e Verdeutlichen der Funktion durch Pfeile Symbole etc e R ckgriff auf einen fr heren L sungsansatz fr here Skizze oder Einf gen von schon einmal verworfenen Elementen 264 Entwurfsproblem Gartengrill Motivation zur Bearbeitung der Problemstellung Zwischen den Gruppen nnerhalb der Gruppen Gesam Einfaktoriell ANOVA Quadrats umme 1 407 34 962 36 369 Mittel der Quadrate 704 555 A17 F higkeit zur r uml Vorstellung Zwischen den Gruppen nnerhalb der Gruppen Gesam 5 182 82 818 88 000 2 591 1 315 L sungsg te in Prozent Zwischen den Gruppen nnerhalb der Gruppen Gesam 22040 436 57085 587 79126 022 11020 218 9
170. bez glich der Ergebnisvariable L sungsg te wie folgt Probanden die durch Frei handskizzieren entwerfen erzielen eine signifikant h here L sungsg te als im Umgang mit CAD ausgebildete Probanden die rechnergest tzt entwerfen Hypothese 4 1 2a Es existiert kein signifikanter Unterschied zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift und dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett bez glich der Ergebnisvariable Bearbeitungszeit Hypothese 4 1 2b Es existieren signifikante Unterschiede zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett und dem rechnergest tzten Entwerfen bez glich der Ergebnisvariable Bearbeitungszeit wie folgt Probanden die durch Freihandskizzieren entwerfen ben tigen signifikant weniger Zeit zur Bearbeitung der Problem stellung als im Umgang mit CAD ausgebildete Probanden die rechnergest tzt entwerfen Hypothese 4 1 3a Es existiert kein signifikanter Unterschied zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift und dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett bez glich der Ergebnisvariable Kommunizierbarkeit des technischen Informa tionsgehalts Hypothese 4 1 3b Es existieren signifikante Unterschiede zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett und dem rechnergest tzten Entwerfen bez glich der Ergebnisvariab
171. bieten in diesen Phasen Visualisierungen bestimmter Objekte mit ihren Elementen und Eigenschaften in Form von Handskizzen Zeichnungen und rechnergest tzten Entw rfen Henderson 1991 1995 1999 Bucciarelli 1994 Vincenti 1990 Diese werden im Rahmen der Produktentwicklung neben ihrer Funktion als Denkmittel zielgerichtet als Kom munikationsmittel im Sinne einer bertragung von Informationen verwendet Kranke 1987 Uhlmann 2000 Stacey amp Eckert 2000 Eckert 2001 Eckert Clarkson amp Stacey 2001 Tang amp Gero 2001 Die Sprache eignet sich hierzu weniger dem auditiven bertragungskanal kommt eher eine unterst tzende Bedeutung zu Kranke 1987 Handskizzen bestehen in der Regel aus sog dense symbols Stacey amp Eckert 2000 13 vgl auch Goel 1995 deren Bedeutung durch die Kombination symbolischer und geometrischer 63 Inhalte in bereinstimmung mit dem vom Betrachter vermuteten Referenzobjekt bestimmt wird Sie besitzen kombiniert mit dem Fachwissen des Ingenieurs eine hohe Informations dichte Aus der Skizze erschlie en sich dem Fachmann nahezu alle erw nschten und uner w nschten Eigenschaften des technischen Gebildes Die Bewertung der L sungsg te und der Kommunizierbarkeit des technischen Informationsge halts sind insofern eng miteinander verkn pft dass nur eine L sung die soviel Informationsge halt besitzt dass sie als L sung anerkannt ist auf ihre Kommunizierbarkeit hin berpr f
172. bjekts das hnliche Eigen schaften besitzt wie ein plastisches Modell aus Kunststoff oder Holz und ein fr hzeitiges Kon trollieren sowie Analysieren der Arbeitsergebnisse erlaubt Bei dem in der vorliegenden Untersuchung verwendeten CAD Programm AutoCAD der Firma Autodesk handelt es sich um ein sehr weit verbreitetes System das bei Konstruktionsprogram men im Low End bis Mid Range Bereich eine f hrende Rolle einnimmt Es hat sich zu einem Quasistandard bei CAD Programmen entwickelt und ist branchenneutral wird aber vorwiegend im Technik und Architekturbereich eingesetzt Hier dient es zumeist dem Erstellen zweidi mensionaler Ansichten von dreidimensionalen Objekten Um den Zeichner nicht einzuschr n ken lassen sich jedoch auch realit tsgetreue dreidimensionale Modelle erzeugen Die Abbil 41 dung 3 zeigt das Hauptfenster von AutoCAD mit seinen Komponenten Men leiste Werkzeug k sten Graphikfenster mit Fadenkreuz Textfenster Befehlszeile und Statusleiste is1x E Datei Bearbeiten Anzeige Einf gen Format Werkzeuge Zeichnen Bema ung ndern Bonus l8lx osa anly sles RSS 4 Ela AR 2 223 8729 12 2615 0 0000 Fans Raster ORTHO OFANG MODEL TILEMODE Abb 3 Hauptfenster von AutoCAD mit Komponenten Im Graphikfenster wird die Zeichnung angezeigt und bearbeitet das Textfenster zeigt ein Pro tokoll der eingegebenen Befehle und Optionen Das Fadenkreuz wird mit der Maus gesteuert und die
173. bnisse Im Hinblick auf die ergebnisbezogenen Variablen L sungsg te Bearbeitungszeit und Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts zeigte eine einfaktorielle MANO VA bei der Problemstellung Korkenzieher dass sich mindestens zwei der drei Versuchsgrup pen hochsignifikant voneinander unterscheiden Fuanova 7 419 p lt 001 Univariate Analysen ergaben im Bezug auf die betrachteten Variablen das folgende Bild 8 10 2 1 L sungsg te Die Gesamtstichprobe N 66 erreichte beim Entwurfsproblem Korkenzieher einen mittle ren Wert von 60 0 SD 26 63 relativ zur Ideall sung Eine einfaktorielle ANOVA erbrachte einen hochsignifikanten Gruppenunterschied hinsichtlich der L sungsg te der produzierten Entw rfe Fanova 12 849 p lt 001 Zwischen den Versuchsbedingungen Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Blei stift und Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett zeigten sich diesbez glich signifikante Unterschiede p lt 05 Die Probanden der erstgenannten Bedingung erzielten f r die G te der konstruktiven L sung durchschnittlich einen Wert von 76 4 Der Mittelwert der Versuchsgruppe die durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett entwarf war mit 61 9 si gnifikant geringer Zwischen den durch Freihandskizzieren entwerfenden Teilnehmern und den rechnergest tzt Entwerfenden erbrachten Einzelvergleiche hochsignifikante bzw signifikante Un
174. bzw signifikant l nger als die Teil nehmer der beiden ersten experimentellen Bedingungen p23 lt 01 bzw p lt 05 Beide durch Freihandskizzieren entwerfenden Versuchsgruppen wichen in ihrem Prozentanteil f r die Teilt tigkeit Notieren hochsignifikant von den mit AutoCAD entwerfenden Teilneh mern ab p und p gt 7 lt 01 Die Versuchsgruppen 1 und 2 schrieben durchschnittlich 8 8 bzw 10 4 der Bearbeitungszeit wohingegen das Notieren von Text bei der dritten Gruppe im Mittel nur 1 8 der Zeit in Anspruch nahm Im Hinblick auf das Betrachten der Skizze bzw Zeichnung lie sich zwischen den durch Frei handskizzieren mit Graphiktablett und den rechnergest tzt entwerfenden Probanden ein signifi kanter Unterschied feststellen p23 lt 05 Erstere nutzten im Mittel 42 7 ihrer Bearbeitungs zeit zum Betrachten des erstellten Entwurfs w hrend die Versuchspersonen die mit AutoCAD entwarfen darauf nur 35 9 ihrer Zeit verwendeten Die Probanden die das Arbeitsmittel Papier und Bleistift zur Verf gung hatten betrachteten ihre Skizze n mit einem durch schnittlichen Prozentanteil von 37 8 und unterschieden sich damit statistisch von keiner der beiden anderen Gruppen p r und p gt 05 Bezogen auf die Teilt tigkeit Radieren bzw L schen unterschieden sich die Versuchsgrup pen 1 und 2 signifikant von den Probanden der dritten experimentellen Bedingung p und p2r lt 05 Die Probanden
175. ce Produktentwicklung 1270 137 153 D sseldorf VDI Hacker W amp Skell W 1993 Lernen in der Arbeit Berlin Bundesinstitut f r Berufsbildung Haefele J W 1962 Creativity and Innovation London Chapman Hall H nggi D 1989 Visuelle Vorstellungsf higkeit Bern Huber Hales C 1987 Analysis of the Engineering Design Process in an Industrial Context Disserta tion Cambridge Hanfer J 1957 Influence of verbalisation on problem solving Psychological Report 3 360 Harris D H 1960 The development and validation of a test of creativity in engineering Journal of Applied Psychology 44 254 257 Hartmann E A amp Eberleh E 1991 Inkompatibilit ten zwischen mentalen und rechnerinter nen Modellen im rechnerunterst tzten Konstruktionsprozess In D Ackermann amp E Ulich Hrsg Software Ergonomie 91 Stuttgart Teubner Hegarty M 1991 Knowledge and processes in mechanical problem solving In R J Sternberg amp P A French Eds Complex problem solving Principles and mechanisms Hillsdale N J Erlbaum Heinrich W 1987 Einflussgr en auf das sch pferische Arbeiten des Ingenieurs Maschinen bautechnik 36 12 532 535 Heinrich W 1989 Einf hrung in das L sen komplexer Probleme im Konstruktionsprozess Ma schinenbautechnik 38 3 100 103 Helbig D 1994 Entwicklung produkt und unternehmensorientierter Konstruktionsleitsysteme Schriftenreihe Konstruktionste
176. ch sein Verst ndnis f r das Entwurfsproblem Chan amp Finger 1999 Andererseits belasten Manipulationen bildlicher Vorstellungen die zentrale Exekutive Pearson Logie amp Green 1996 Ein weiterer Nachteil ist die Unsch rfe von Vorstellungen so dass der artige Analyse und Beurteilungsschritte immer mit Ungenauigkeiten behaftet sind Der Wi derstand der Realit t als L cken und Widerspr che tritt dem Entwerfenden erst durch externa lisierte Repr sentationen in Form von Skizzen Zeichnungen und Modellen entgegen da hier Festlegungen pr ziser berblickt werden k nnen Das Zeichenbrett kann dem Konstrukteur helfen sich die Unsch rfen und Unvollst ndigkeiten einer sich entwickelnden Maschine vor Augen zu f hren D rner 1994 158 2 2 3 Wechselwirkungen von internalem und externalem Handeln beim Entwerfen Auf den Zusammenhang dass menschliches Handeln immer geistige und bewegungsm ige Anteile vereinigt hat bereits Galperin 1966 1967a b in seinem Interiorisations Exteriorisationskonzept hingewiesen Auch im Verlauf des Entwurfsprozesses finden Wechsel zwischen innerer geistiger und u erer materialisierter Bearbeitung statt z B Hacker 1995b 1999 Das Entwerfen als zielgerichtete interaction of making and seeing doing and disco vering Sch n amp Wiggins 1992 135 vgl auch McKim 1972 Hacker 1997 umfasst neben internen Denk Beurteilungs und Entscheidungsschritten externe Schreib Z
177. chen Teilnehmer betrug 24 Jahre SD 3 43 Zum Zeitpunkt der Befragung arbeiteten sie bereits durchschnittlich 3 5 Jahre mit CAD SD 1 43 69 6 3 Methodik Der Fragebogen war nach dem Trichterprinzip gestaltet Nach einleitenden Fragen zum Ein satz von Arbeitsmitteln und zum blichen Vorgehen in den fr hen Entwurfsphasen folgten Fra gen zur Nutzung spezieller Arbeitsmittel und zur Erfahrung damit Nach den eingangs erfassten demographischen und qualifikationsbezogenen Daten gliederte er sich in vier Bereiche und enthielt Fragen e zu den verwendeten Unterst tzungsformen zur allgemeinen Vorgehensweise und zu auf getretenen Schwierigkeiten in den fr hen Phasen des konstruktiven Entwerfens e zum Gebrauch von Skizzen beim Kl ren der Anforderungen und beim Entwickeln von L sungskonzepten e zum Gebrauch von CAD beim Kl ren der Anforderungen und beim Entwickeln von L sungskonzepten und e zur kombinierten Nutzung von CAD und Skizzen im Entwurfsprozess Der verwendete Fragebogen war angelehnt an einen im DFG Projekt Aufwandsarmes Model lieren in den fr hen Phasen des Produktentwicklungsprozesses Ha 2249 9 1 2 entwickelten Fragebogen vgl R mer 2002 Er bestand aus insgesamt 40 mehrheitlich geschlossenen Fra gen mit vorgegebenem Antwortformat In der Regel waren Mehrfachnennungen m glich Die Originalfassung findet sich im Anhang Al 6 4 Ergebnisse 6 4 1 Verwendete Unterst tzungsformen und allgemeines Vorg
178. chner gest tzt Entwerfenden p lt 01 Die erste Versuchsgruppe l schte mit einem durchschnittli chen Prozentanteil von 2 1 deutlich weniger als die dritte Versuchsgruppe mit 4 4 Zwi schen den Teilnehmern die durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett entwarfen und der dritten Versuchsgruppe zeigte sich kein signifikanter Unterschied p23 gt 05 Hinsichtlich der Teilt tigkeit Keine sichtbare Aktivit t erbrachte ein Einzelvergleich signifi kante Unterschiede zwischen den durch Freihandskizzieren entwerfenden Versuchsgruppen und den Probanden die rechnergest tzt entwarfen p und p23 lt 05 Die entsprechenden Anteile an der Bearbeitungszeit betrugen im Mittel 7 3 bzw 7 9 vs 2 8 Die deskriptiven Kennwerte in den einzelnen experimentellen Bedingungen f r die Anteile der Teilt tigkeiten an der Bearbeitungszeit fasst die Tabellen 63 berblicksartig zusammen 185 Tab 63 Prozentuale Anteile der Teilt tigkeiten der Versuchsgruppen an der Bearbeitungszeit N 66 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher Experimentelle Anteile der Teilt tigkeiten in MW SE der relativen Bedingung H ufigkeiten 1 Papier und Bleistift Aufgabenstudium 4 3 0 043 36 SD 1 63 Skizzieren bzw Zeichnen 33 9 0 339 1 68 SD 7 69 Notieren 8 8 0 088 1 73 SD 7 95 Betrachten 43 6 0 436 2 64 SD 12 11 Radieren bzw L schen 2 1 0 021 39 SD 1 77
179. chnersystemen die ohne Medienbruch einen Wechsel zwischen einer kontinuierlichen Konkretisierung der Produktidee und bei Bedarf einer erneuten Abstraktion erm glichen wird durch einen innovativen LCD Liquid Crystal Display Monitor mit integriertem Graphiktablett angestrebt dessen Bedienung sich an den Eigenschaften her k mmlicher Handskizzen orientiert Man zeichnet skizziert und schreibt mit einem speziellen kabel und batterielosen Stift der auf der drucksensitiven Bildschirmoberfl che verschiedene Strichst rken erzeugt Dieser sog UltraPen ist ergonomisch konzipiert er beinhaltet am oberen Stiftende einen Radierer und seine Stiftspitze kann ausgewechselt werden Eine separate Maus f r Funktionen wie das Klicken und die Navigation in Anwendungen ist berfl ssig Die ent sprechenden Eingaben erfolgen ber den Stift direkt auf dem Bildschirm Das interaktive Dis play funktioniert nach dem elektromagnetischen Resonanz Prinzip d h es werden Radiowel len zum Stift gesendet und zu dessen Positionsanalyse sowie zur Bestimmung anderer durch den Druck der Stiftspitze erzeugter Informationen empfangen In einer Toolbox die wunsch gem berall auf dem Bildschirm positioniert werden kann lassen sich durch einfaches An klicken mit dem UltraPen verschiedene Strichst rken Stiftarten und Farben w hlen Durch die Bedienung entsprechender Symbole kann man entweder den letzten generierten Schritt oder den gesamten Bildschirminhalt r
180. chnik Bd 30 Berlin TU Berlin Held R Efstathiou A amp Green B 1966 Adaption to displaced and delayed visual feedback from the hand Journal of Experimental Psychology 72 887 891 Helm J 1965 Zur Bedingungsanalyse des Sprechens bei verz gerter akustischer R ckmeldung In Psychologie als gesellschaftliche Produktivkraft Bericht ber den 1 Kongress der Ge sellschaft f r Psychologie der DDR Berlin GPsDDR Henderson K 1991 Flexible Sketch and Inflexible Data Bases Science Technology and Hu man Values 16 448 473 227 Henderson K 1995 The Political Career of a Prototype Visual Representation in Design Engi neering Consensus and Conflict Social Problems 42 274 299 Henderson K 1999 On line and on paper visual representations visual culture and computer graphics in design engineering Cambridge MIT Press Herbert D 1987 Study Drawings in Architectural Design Applications for CAD Systems Pro ceedings of the 1987 Workshop of the Association for Computer Aided Design in Architec ture ACADIA Hesse F W 1982 Effekte des semantischen Kontextes auf die Bearbeitung komplexer Probleme Zeitschrift f r Experimentelle Psychologie 29 62 91 H nisch G 1993 F rderung der Kreativit t in der universit ren Konstruktionsausbildung Kon struktion 45 295 300 Hubka V 1983 Darstellen und Modellieren beim Konstruieren Vorbereitungsmaterial f r die ICED 83 255 269 Z rich
181. chsgruppen Differenz aus Pr und Posttestwert N 66 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Gartengrill Experimentelle Psychische Beanspruchung Bedingung Differenz aus Pr und Posttestwert MW SE 1 Papier und Bleistift Psychophysischer Zustand 0 14 16 SD 73 Konzentration 0 05 19 SD 89 Motivation 0 43 18 SD 86 Affektive Lage 0 34 19 SD 87 2 Graphiktablett Psychophysischer Zustand 0 62 24 SD 1 14 Konzentration 0 52 21 SD 1 00 Motivation 0 87 27 SD 1 24 Affektive Lage 0 66 16 SD 77 3 2D CAD Psychophysischer Zustand 0 50 20 SD 94 Konzentration 0 47 30 SD 1 40 Motivation 1 22 36 SD 1 67 Affektive Lage 1 03 26 SD 1 22 152 An dieser Stelle sei auf ein Ergebnis der m ndlichen Nachbefragung hingewiesen das sich auf die Unterschiede zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift und mit Graphiktablett bezieht Die Probanden die bei der Problemstellung Gartengrill das Graphiktablett zur L sungserarbeitung genutzt hatten nannten mehrheitlich e Ver nderungen von Routinen der taktil kin sthetischen Bewegungssteuerung gegen ber Pa pier zu hoher Anstellwinkel des Ger ts Bildschirmoberfl che rauher Aufsetzpunkt des Stifts ist nicht identisch mit dem Punkt des Strichbeginns mangelnde Drucksensitivit t des UltraPens etc und e Verz gerungen zwischen Sensumotorik
182. chvollzogen werden Darin besteht ein Hauptproblem f r den Nutzer von CAD Programmen difficulties of maintaining faith in an output in which the traces of process are missing Henderson 1999 136 Die Definition von Freiformgeometrien ist nach wie vor nicht oder nur stark eingeschr nkt m glich Mit der Skizzierfunktion bei CAD Systemen versucht man die T tigkeit des Frei handskizzierens auf die Arbeit am Rechner zu bertragen Dabei erstellt der Konstrukteur mit Hilfe der Maus oder einem Lichtgriffel eine Freihandskizze Dazu klickt man auf die Auswahl taste der Maus um den Stift anzusetzen zeichnet dann durch Bewegen derselben Freihandli niensegmente mit vorher festgelegter L nge und klickt erneut um den Stift wieder abzuhe ben und den Zeichenvorgang zu beenden Skizziermodule von CAD Systemen werden jedoch in aller Regel lediglich als Eingabehilfe und nicht als Werkzeug zur konzeptuellen L sungs 43 entwicklung genutzt Die M glichkeit erste Entwurfsideen zu skizzieren und direkt f r den Entwurfsprozess zu verwenden ist bis heute nicht uneingeschr nkt gegeben Liu 1995 Daher gibt Viebahn 1995 539 folgende Empfehlung Vern nftigerweise setzt sich ein Konstrukteur erst dann an den Computer wenn sich seine Vorstellung von dem darzustellenden Objekt gefe stigt hat Dahin gelangt er mit Handskizzen denn er wei dass ihm die Gedanken beim Skiz zieren fast von selbst aus der Hand flie en und z
183. d Selbsteinsch tzung der F higkeiten im Umgang mit AutoCAD Zeit Bemerkungen Versuchsbeginn Biographische Daten 3D W rfeltest Gittler Dauer FB zur Motivation FB zur psychischen Beanspruchung Einweisung in Graphiktablett Bearbeitung der Problemstellung FB zur psychischen Beanspruchung Schriftliche Nachbefragung Pr sentation der L sung M ndliche Nachbefragung Versuchsende 247 Allgemeiner Beobachtungsbogen Korkenzieher Vp Nr Datum Versuchsbedingung A4 Zeit Bemerkungen Versuchsbeginn FB zur Motivation FB zur psychischen Beanspruchung Einweisung in Graphiktablett Bearbeitung der Problemstellung FB zur psychischen Beanspruchung Schriftliche Nachbefragung Pr sentation der L sung M ndliche Nachbefragung Versuchsende 248 Bitte kreuzen Sie bei den folgenden Aussagen die f r Sie A5 zutreffende Antwortkategorie an Es ist mir ziemlich gleichg ltig wie ich die Aufgabe erf lle trifft v llig zu trifft berwiegend zu trifft eher zu als nicht zu Zutreffen und Nichtzutreffen halten sich die Waage trifft eher nicht zu trifft berwiegend nicht zu trifft berhaupt nicht zu Es interessiert mich wie ich mit der Aufgabe zurechtkomme trifft v llig zu trifft berwiegend zu trifft eher zu als nicht zu Zutreffen
184. d Zudem empfiehlt sich dann die Erfassung objektiver Kriterien wie etwa der Herzschlag und Atemfrequenz 8 11 4 Bereich des Prozesses Ein Vergleich der Versuchsgruppen 1 und 2 im Rahmen der Replikationsuntersuchung er brachte bei der Prozessvariable Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten folgende Resultate Zwischen den Probanden die den Korkenzieher durch Freihandskizzieren mit Papier und Blei stift entwarfen und denjenigen die ihn mit Graphiktablett entwarfen ergaben sich keine signi fikanten Unterschiede hinsichtlich der Anteile der w hrend der L sungserarbeitung ausgef hr ten Teilt tigkeiten an der Bearbeitungszeit In der ersten Versuchsgruppe gestikulierten jedoch auffallend mehr Probanden Im Bezug auf die Abfolgen der Teilt tigkeiten zeigten sich keine signifikanten Unterschiede bei den Wechseln Aufgabenstudium externe bzw interne Teilt tigkeit Beide Versuchsgruppen unterschieden sich jedoch signifikant hinsichtlich der Wechsel Externe interne Teilt tigkeit Die Personen die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwarfen wechselten si gnifikant h ufiger zwischen externen und internen Teilt tigkeiten Die Teilhypothese 4 3 1a konnte folglich bis auf diese Einschr nkung best tigt werden Die Ergebnisse der Problemstel lung Gartengrill lie en sich weitgehend replizieren 200 Die Vergleichbarkeit der Anteile der Teilt tigkeiten sowie der Wechsel Aufgabenstudiu
185. d Methodenwissen des Kon strukteurs seine individuellen F higkeiten wie etwa Kreativit t seine Denk und Handlungssti le seine aktuelle Leistungsbereitschaft und f higkeit die Aufgabenstellung die verf gbaren Informationen und Arbeitsmittel die Arbeitsumgebung die zur Verf gung stehende Zeit sowie der soziale und organisatorische Kontext u a G nther 1998 Dylla 1990 Im Mittelpunkt des Forschungsinteresses stand und steht dabei das Erfassen der komplexen Denk und Handlungs abl ufe die sowohl in Feld als auch Laborstudien analysiert und gepr ft werden z B G rner 1974 Hales 1987 Stauffer amp Ullman 1988 Dylla 1990 Ball Evans amp Dennis 1994 Fricke 1994 Visser 1994 Sachse amp Hacker 1997 Blessing Chakrabarti amp Wallace 1998 Purcell amp Gero 1998 Goldschmidt 1999 Sachse 1999 2001 Steigende Anforderungen an die Produktentwicklung wie immer k rzer werdende Entwick lungszeiten und der zunehmende Kostendruck zwingen Unternehmen dazu nach Unterst t zungsm glichkeiten zu suchen die den aufwendigen Entwicklungsprozess beschleunigen Pahl amp Beitz 1997 Grote Beyer Birke amp Tenbusch 1999 Pache Wei hahn R mer Lindemann amp Hacker 1999 Sachse amp Leinert 1999 Immer komplexere Maschinen Anlagen oder Fahr zeuge m ssen in besserer Qualit t zu niedrigeren Preisen und in k rzerer Zeit h ufig in vielen Varianten oder mit kundenspezifischen Anpassungen entwickelt werden
186. de keine nennenswerten Unterschiede weder innerhalb einer noch zwischen den einzelnen Un tersuchungsbedingungen Auch bei den Wechseln Externe interne Teilt tigkeiten zeigten sich keine Auff lligkeiten zwischen den Probanden einer Bedingung Die Teilnehmer die den Korkenzieher durch Frei handskizzieren mit Papier und Bleistift entwarfen wechselten mit 194 4 und 240 0 Wechseln pro Stunde h ufiger zwischen externen und internen Teilt tigkeiten als die Teilnehmer der an deren beiden experimentellen Bedingungen Tab 34 Abfolgen der Teilt tigkeiten der Probanden N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Kor kenzieher Proband Experimentelle Wechsel Wechsel Wechsel Bedingung Aufgabenstudium Aufgabenstudium Externe interne externe Teilt tigkeit interne Teilt tigkeit Teilt tigkeit pro Stunde pro Stunde pro Stunde 1 Graphiktablett 2 2 1 1 116 7 2 2D CAD 0 8 3 0 116 3 3 Papier und Bleistift 36 9 22 194 4 4 2D CAD 0 7 0 7 91 4 5 Graphiktablett 0 9 2 6 121 7 6 Papier und Bleistift 0 1 2 240 0 122 7 12 4 2 Anteile und Abfolgen der Entwurfsschritte Die Anteile und Abfolgen der Entwurfsschritte erfasste man in einem Extremgruppenvergleich von Probanden der Hauptuntersuchung mit Hilfe des im Rahmen der Pilotstudie entwickelten Kategorienschemas s Abschnitt 7 6 2 3 Die entsprechende Darstellung findet sich im Ab schnitt 8 10 42 7 12 4 3
187. den Kenntnissen zu de ren Funktion und spezifischer Wirkungsweise Gestaltungsanforderungen an moderne komple xe rechnergest tzte Hilfsmittel abzuleiten CAD Systeme stellen durch ihre Funktionalit ten heutzutage ein wesentliches Arbeitsmittel f r den Konstrukteur dar Der Konstruktionsprozess wird jedoch offenbar durch derzeitige CAD Systeme nicht ausreichend durchg ngig unterst tzt da diese f r die au erordentlich komplexen fr hen Phasen wichtige Funktionen etwa die gleichzeitige Eingabe und Bearbeitung von Skizzen nur in unzureichendem Ma e oder ber haupt nicht zur Verf gung stellen Klose amp Meerkamm 1994 Die dadurch notwendigen Wechsel zwischen analogen und digitalen Arbeitsmitteln m ssen bisher manuell durchgef hrt werden und haben neben zeitlichen Einbu en in der Regel Fehler und Informationsverluste bei der bertragung zur Folge Eine durchg ngige Nutzung von CAD Systemen die einen raschen und reibungslosen Wechsel zwischen einer kontinuierlichen Konkretisierung der Produktidee und bei Bedarf einer erneuten Abstrahierung erm glicht wird beispielsweise mit dem WACOM Cintig 15X angestrebt Die Bedienung dieses Graphiktabletts orientiert sich an den Eigenschaften herk mmlicher Hands kizzen Gesicherte Ergebnisse ber die Vergleichbarkeit des Unterst tzungspotentials dieses neuartigen Arbeitsmittels liegen bislang noch nicht vor Sie sind f r die Gestaltung einer Schnittstelle zwischen den auf digitalem Papier
188. den fr hen Phasen weniger gut geeignet war Die T tigkeit des Entwerfens als Design Problem Solving stellte Anforderungen an den Nutzer die das Arbeitsmittel 2D CAD nicht oder nicht ausrei chend unterst tzte Im Gegenteil belastete es durch die vorgeschriebene wenig intuitive Sy stemlogik das Arbeitsged chtnis des Entwerfenden Mentalkapazit t die eigentlich zur Erarbei tung der konstruktiven L sung ben tigt worden w re ging dadurch verloren Die mentalen Repr sentationen die der Entwerfende im Verlauf der L sungsfindung vom zu entwerfenden Objekt aufbaute scheinen nicht mit den Bedienoperationen kompatibel gewesen zu sein Der Abstraktionsgrad der Repr sentationen nderte sich je nach dem Stand der Bear beitung der Gesamtkonstruktion und einzelner Teilelemente Zu Beginn des Entwurfsprozesses existierte nur eine vage Vorstellung von dem zu konstruierenden Produkt die mit dem Fort schreiten der Problembehandlung zunehmend konkretisiert wurde Beim Entwerfen mit Auto CAD mussten jedoch bereits bei der Ersteingabe s mtliche quantitativen Festlegungen exakt getroffen werden Wechsel im Abstraktionsgrad der Darstellung waren ausgeschlossen Die dadurch vor allem in diesen fr hen Abschnitten defizit re Unterst tzung des Entwurfsprozesses f hrte zu geringeren Wertigkeiten der konstruktiven L sungen Bez glich der Bearbeitungsdauer konnte man die Teilhypothese 1 2b best tigen Versuchsper sonen die durch Freihandskizzier
189. der Kunde aufsuchen um ihre ersten Arbeitsergebnisse zu besichtigen Der Gartengrill sollte sowohl in haltlich als auch zeichnerisch soweit festgelegt werden dass das Prinzip der Konstruktion klar erkennbar ist und diese beispielsweise auch von einem Kollegen entsprechend fertiggestellt werden k nnte Dazu musste der Proband absch tzen ob seine L sung funktioniert und alle im Konstruktionsauftrag genannten Anforderungen ausreichend konkretisiert sind Die Versuchsleiterin wiederholte danach die wesentlichen Punkte um Missverst ndnissen vor zubeugen R ckfragen bez glich der Problemstellung waren jederzeit m glich Anschlie end erhielt der Proband die an das zu konstruierende Objekt gestellten Anforderun gen den fr hen Phasen entsprechend als reduziertes im Rahmen der Konstruktionspraxis bli ches Pflichtenheft Pahl amp Beitz 1993 1997 Dieses konnte w hrend der gesamten Bearbei tungsdauer eingesehen werden Eine zeitliche Begrenzung wurde bewusst nicht vorgegeben um die Versuchsperson nicht unter Druck zu setzen Die Person signalisierte die Fertigstellung zu einem frei gew hlten Zeitpunkt Sie pr sentierte und erl uterte ihre L sung verbal mit Hilfe der von ihr angefertigten Skizze n bzw Zeichnung en W hrend der Pr sentation an den Skizzen und Zeichnungen vorgenom mene nderungen erfolgten zur leichteren nachtr glichen Identifizierung in Farbe Der Versuch wurde mit allen Handlungen und u erungen ab dem Erhalt
190. der L sungserzeugung als im Umgang mit CAD aus gebildete Probanden die rechnergest tzt entwerfen 8 2 4 Replikation der Ergebnisse Bei weitgehender Hypothesenkonformit t soll in einem zweiten Schritt berpr ft werden ob die Ergebnisse des Entwurfsproblems Gartengrill allein problemspezifischer Natur sind oder ob sie eine Generalisierung zulassen Um keine Konfundierung zwischen Inhaltseffekt und Problemschwierigkeit zu erhalten soll die Replizierbarkeit dieser Ergebnisse an einer Problem stellung mit vergleichbarem Schwierigkeitsgrad getestet werden Fragestellung 4 Lassen sich die erwarteten Ergebnisse bei einer weiteren Problemstellung vergleichbarer Schwierigkeit replizieren oder sind sie problemspezifisch Es wird angenommen dass sich die Ergebnisse bei der inhaltlich unterschiedlichen aber ver gleichbar schwierigen Problemstellung Korkenzieher replizieren lassen Auf der Grundlage der Fragestellungen 1 bis 3 wird analog folgendes erwartet 136 8 2 4 1 Bereich der Ergebnisse Hypothese 4 1 1a Es existiert kein signifikanter Unterschied zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift und dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett bez glich der Ergebnisvariable L sungsg te Hypothese 4 1 1b Es existieren signifikante Unterschiede zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett und dem rechnergest tzten Entwerfen
191. der Versuchsgruppen N 66 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher Sicherheit der Versuchsgruppen hinsichtlich der L sungsrichtigkeit N 66 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher Psychische Beanspruchung der Versuchsgruppen Differenz aus Pr und Posttestwert N 66 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher Prozentuale Anteile der Teilt tigkeiten der Gesamtstichprobe an der Bear beitungszeit N 66 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher Prozentuale Anteile der Teilt tigkeiten der Versuchsgruppen an der Bearbeitungszeit N 66 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher Anteile der w hrend der L sungserarbeitung gestikulierenden und sprechenden Probanden pro Versuchsgruppe N 66 Replikations untersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher Abfolgen der Teilt tigkeiten der Versuchsgruppen N 66 Replikations untersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher Extremgruppenvergleich L sungsg tewert Bearbeitungszeit und Gesamt schrittanzahl der Probanden N 6 Replikationsuntersuchung Entwurfs problem Korkenzieher 160 164 165 177 178 179 179 180 181 182 183 184 186 187 188 189 15 67 68 69 Extremgruppenvergleich Prozentuale Anteile der Entwurfsschritte an der Gesamtschrittanzahl N 6 Replikationsuntersuchung Entwurfs problem Kork
192. derten F hig und Fertigkeiten lassen bedeut same Konsequenzen f r die sp tere Berufsaus bung vermuten So kann z B davon ausgegan gen werden dass sich die bei CAD eingeschr nkte Alternativensuche mit der Zeit verfestigt Bisher wurden die Schwerpunkte von Lehre und Forschung berwiegend auf mathematisierbare und algorithmierbare Aufgabenbereiche beschr nkt H nisch 1993 beklagt dass in der uni versit ren Konstruktionsausbildung nach wie vor die Gestaltung und Optimierung relativ einfa cher abgegrenzter Bauteile im Vordergrund stehen Die Defizite bestehen in der fehlenden 211 Anleitung zur L sung von Problemen und der generellen Untersch tzung der Ideenfindung gegen ber allem Quantifizierbaren H nisch 1993 299 Durch das rechnergest tzte Entwer fen werden verschiedene F higkeiten und Fertigkeiten des motorischen Systems etwa das denkende Tun der H nde Jaspers 1983 359 vgl auch Giese 1928 Gebauer 1984 Cakir 1996 Engeln 1997 Weinmann 1999 kaum noch in Anspruch genommen in dem nicht mehr notwendigen Gebrauch der Hand bei der Handhabung von Technologien liegt die Ursache der Verk mmerung von Denken bin re Logik Erleben soziale Isolation und Handeln gesti sche Reduktion Wehner 1990 74 Je mehr Repr sentationsarten ein Konstrukteur nutzen kann desto besser kann er komplexe Probleme bearbeiten Systeme die den Konstrukteur zu fr hen Entscheidungen bez glich der Ink
193. design thinking In P G Rowe Design thinking 39 218 Cambridge MIT Press Rubinstein S L 1958 Grundlagen der Allgemeinen Psychologie Berlin Volk und Wissen Rubinstein S L 1961 Das Denken und die Wege seiner Erforschung Berlin Akademie Verlag R ckert C 1997 Untersuchungen zur Konstruktionsmethodik Ausbildung und Anwendung Fortschritt Berichte VDI 293 D sseldorf VDI Rutz A 1985 Konstruieren als gedanklicher Prozess Unver ffentlichte Dissertation Fakult t f r Maschinenwesen TU M nchen Sachse P 1999 Unterst tzung des entwerfenden Probleml sens im Konstruktionsprozess durch Prototyping In P Sachse amp A Specker Hrsg Design thinking Analyse und Unterst tzung 232 konstruktive Entwurfst tigkeiten Mensch Technik Organisation Bd 22 67 145 Z rich vdf Sachse P 2001 Idea materialis Entwurfsdenken und Darstellungshandeln oder ber die allm h liche Verfertigung der Gedanken beim Skizzieren und Modellieren Habilitationsschrift Fa kult t f r Mathematik und Naturwissenschaften TU Dresden Sachse P amp Hacker W 1995 Early low cost prototyping Zur Funktion von Modellen im konstruktiven Entwicklungsprozess Forschungsbericht der TU Dresden Institut f r Allge meine Psychologie und Methoden der Psychologie Bd 19 Sachse P amp Hacker W 1997 Unterst tzung des Denkens und Handelns beim Konstruieren durch Prototyping Konstruktion 49 4 12 16
194. die Prozessvariable Entwurfs schritte die detaillierte Erkenntnisse ber die Vorgehensweise beim Entwerfen mit den ver schiedenen Arbeitsmitteln Papier und Bleistift Graphiktablett und CAD erbringen sollte diente die Voruntersuchung dazu ein geeignetes Kategoriensystem zu erstellen 7 2 Untersuchungsdesign Die vorliegende Arbeit verfolgt das Ziel m gliche Unterschiede im Unterst tzungspotential verschiedenartiger Arbeitsmittel in den fr hen Phasen des konstruktiven Entwerfens zu pr fen Der Einfluss des Entwerfens durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Gra phiktablett und des rechnergest tzten Entwerfens auf relevante Variablen aus den Bereichen Ergebnisse Erleben sowie Prozess sollte anhand einer gezielt ausgew hlten Problemstel lung experimentell gepr ft werden Dazu wurde folgende Gruppeneinteilung gew hlt 1 Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift Den Probanden standen zur Erarbeitung der konstruktiven L sung Zeichenpapier Bleistifte und ein Radiergummi zur Verf gung 2 Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett Die Probanden sollten zur L sungserarbeitung ein Graphiktablett nutzen mit dem freihands kizziert werden kann 81 3 Rechnergest tztes Entwerfen Die Bearbeitung der konstruktiven Problemstellung sollte ausschlie lich am Rechner mit dem Programm AutoCAD erfolgen Diese Versuchsbedingung muss als eher k
195. die den Gartengrill durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwarfen gingen 12 generierend 54 5 vor Acht 36 4 generierten Alternativen beim Hauptprinzip vier 18 2 sowohl beim Hauptprinzip als auch bei Teilprinzipien Die gesamte Versuchsgruppe 1 zog zu Beginn durchschnittlich 3 0 L sungsm glichkeiten in Betracht die davon generierend vorgehenden Probanden entwarfen zu Beginn 5 M glichkeiten bevor sie sich entschieden Von den 22 Versuchspersonen der zweiten experimentellen Bedingung die den Gartengrill durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett entwarfen zeigten neun 40 9 ein generieren des Vorgehen bei der L sungserzeugung Sechs 27 3 betrachteten beim Hauptprinzip min destens zwei L sungen gleichzeitig ein Proband 4 5 bei Teilprinzipien und zwei 9 0 sowohl beim Hauptprinzip als auch bei Teilprinzipien Von der gesamten zweiten Versuchs gruppe wurden im Schnitt 2 L sungsm glichkeiten entwickelt von der Teilgruppe der gene rierend vorgehenden Teilnehmer 4 Im Gegensatz zu den durch Freihandskizzieren entwerfenden Probanden gingen die Versuch personen die den Gartengrill mit AutoCAD entwarfen ausschlie lich korrigierend vor Keine der rechnergest tzt entwerfenden Personen generierte zu Beginn mehr als eine L sungsm g lichkeit Damit unterschied sich die dritte Versuchsgruppe sowohl im Bezug auf die H ufigkeit des generierenden Vorgehens als auch auf die Anzahl der dabei generierten
196. die durchschnittliche Konkordanz der beiden Urteiler 81 und 92 Anschlie end wurden die Ergebnisse in den jeweiligen Zweiergruppen besprochen und nicht bereinstimmende Wertungen eingehend diskutiert Durch Aufsummierung der gewichteten Einzelwerte errechnete man f r jeden Teilnehmer der Pilotstudie je einen Gesamtwert als Ma f r die Kommunizierbarkeit des Informationsgehalts seiner L sung Das Schema zur Bewertung der Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts der Entwurfsergebnisse kann im Anhang A15 eingesehen werden 7 6 2 2 Variablen des Erlebens Um konkrete Messwerte zu erhalten sollten bedeutsame Kriterien des Erlebens durch den Pro banden in Form von Ratings eingesch tzt werden Erlebte Problemschwierigkeit Im Anschluss an die Bearbeitung der Problemstellung sch tzte der Proband deren Schwierig keit mittels einer sieben Zentimeter langen bipolaren Ratingskala mit den Polen 0 sehr schwierig und 7 berhaupt nicht schwierig ein s Anhang All Je gr er der abgemessene Wert desto weniger schwierig war das Entwurfsproblem vom Untersuchungsteilnehmer erlebt worden Dieser hatte Gelegenheit die vorgenommene Bewertung schriftlich zu kommentieren Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit Die Sicherheit im Hinblick auf die Richtigkeit der entwickelten L sung wurde ebenfalls im Anschluss an die Bearbeitung beurteilt Dazu verwendete man eine sieben Zentimeter lange bipolare Ratingskala mit
197. e Ergebnisse der Problemstellung Gartengrill replizieren lassen bzw ob diese ausschlie lich problemspezifisch sind s Teilka pitel 8 1 Aufgrund dieser Zielstellung wurde ein im Schwierigkeitsgrad vergleichbares Entwurfsproblem gew hlt d h der Faktor Aufgabenschwierigkeit war in dieser Untersuchung nicht von Be deutung Ein 2 x 3 Plan der die Berechnung etwaiger Wechselwirkungseffekte erlaubt war daher nicht m glich Die funktionalen L sungsanforderungen beider Entwurfsprobleme waren nach der Meinung von Experten unterschiedlich so dass kein Transfer zu erwarten war Die Problemstellung 82 Gartengrill beinhaltete andere Zielstellungen und erforderte andere Funktionsmechanismen zur L sung Ihre Bearbeitung hatte weder im Hinblick auf das inhaltliche L sungsprinzip noch auf die L sungsstrategie Einfluss auf die der Problemstellung Korkenzieher s Abschnitt 7 4 1 2 Reihenfolgeeffekte waren daher auszuschlie en und mussten nicht extra kontrolliert werden Im zweiten Untersuchungsteil bearbeitete dieselbe Stichprobe N 6 das vergleichbar schwere Entwurfsproblem Korkenzieher mit einem anderen Arbeitsmittel Der Wechsel des Arbeits mittels erfolgte insbesondere da bei der Bedingung Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett eine nochmalige Problembearbeitung mit diesem neuartigen Arbeitsmittel m g licherweise im Sinne der sog Testwiseness zu einem ger tebezogenen Lerneffek
198. e Gefahr der Reduzierung individueller kreativer Vorgehensweisen zugunsten formeller und leicht kontrollierbarer Abl ufe Zur Vermeidung von Fehlhandlungen spielt die Antizipation von Folgen der Handlungsausf h rung eine entscheidende Rolle Im Vergleich zur Externalisierung mit einem Stift erfordert die Eingabe mit Tastatur und Maus eine erh hte Konzentration um z B das Dr cken einer fal schen Taste zu umgehen Frieling et al 1990 Williges amp Williges 1984 Andererseits lassen sich sowohl beim rechnergest tzten Entwerfen als auch beim Entwerfen mit Graphiktablett fehlerhafte Eingaben in der Regel mit geringerem Aufwand beheben und Ver nderungen an den Entw rfen leichter vornehmen als dies beim Arbeitsmittel Papier und Bleistift der Fall ist Hier gestalten sich Modifizierungen in einem fortgeschrittenen Entwurfsstadium als schwie rig bestimmte Merkmale der Konstruktion m ssen immer wieder neu gezeichnet werden Vor allem aber verlangt die Bediensystematik beim Entwerfen mit AutoCAD dass man sich die Grobgestalt und Modellierung vor der Eingabe klarmacht um die eigentliche Bildschirmar beit nicht st ndig f r derartige berlegungen unterbrechen zu m ssen Viebahn 1993 1996 Alle CAD Systeme haben ihre Wurzel im Zeichnen als dem einfachsten ausf hrenden und dokumentierenden Teil der Arbeit der erst dann an der Reihe ist wenn vorher nachgedacht oder erfunden wurde Buss 1989 28 Dadurch wird die me
199. e Geometrie gleichzeitig parametrisiert l sst sie sich durch nderung der Parameter modifizieren und variieren F r detaillierte Informationen zur Handskizzenein gabe und erkennung s Jansen amp Timmermann 1987 Grabowski amp P tzold 1988 Liu 1995 Dadurch w rden Anpassungen der Konstruktion an die kundenspezifischen Bed rfnisse schnell und mit geringem Aufwand m glich In Verbindung mit CAD Programmen erg be sich somit eine wechselseitige berf hrung von bildlich anschaulichen in abstrakt symbolhafte Darstel lungsformen Die Nutzung aller im CAD g ngigen Funktionalit ten w rde zudem ein Testen der Konstruktion erlauben indem man mit ihr interagiert Bislang sind die in der Konzeptphase mittels Prinzipskizzen erarbeiteten Informationen auf grund ihrer Datenstruktur geringer Konkretisierungsgrad mangelnde Genauigkeit und Ma st blichkeit nicht direkt als geometrische Umsetzung f r die Produktgestaltung zu bernehmen Langner 1991 Als problematisch erweist sich die Erkennung der vom Konstrukteur inten dierten impliziten Restriktionen So besteht z B bei Mehrdeutigkeiten der handskizzierten Eingaben und bei mangelnder Separierung zwischen Geometrie und Annotation die Gefahr von 46 Fehlinterpretationen Eine Untersuchung der M glichkeiten zur Verarbeitung mit momentan verf gbaren Vektorisierungsprogrammen im Konstruktionsbereich ergab die Notwendigkeit zur aufwendigen Nachbearbeitung durch den Nutzer Reinsch 19
200. e Werke und Briefe Bd 2 319 324 M nchen DTV Wallace K 1997 Productdevelopment and Design Research Proceedings of ICED97 Erg n zung der Tagungsb nde 1 6 Z rich Heurista Ward T B Finke R A amp Smith S M 1995 Creativity and the Mind Discovering the Gen ius Within New York Plenum Press Ward T B Smith S M amp Finke R A 1999 Creative Cognition In R Sternberg Ed Handbook of Creativity 189 212 Cambridge University Press Warr P Bird M amp Rackham N 1978 Evaluation of management training Farnborough Gower Press Wehner T 1990 ber die Hand und das durch Technik Abhandengekommene In F Frei amp 1 Udris Hrsg Das Bild der Arbeit 71 90 Bern Huber Weidle R amp Wagner A C 1989 Die Methode des lauten Denkens In G L Huber amp H Mandl Hrsg Verbale Daten Weinheim Beltz Weinmann M 1999 Hand und Hirn In M Wehr amp M Weinmann Hrsg Die Hand Werk 236 zeug des Geistes 15 59 Heidelberg Spektrum Weisberg R W 1988 Problem Soving and creativity In R J Sternberg Ed The nature of creativity Cambridge University Press Wei hahn G Pache M Hacker W Lindemann U amp R mer A 2000 Unterst tzungs m glichkeiten des konstruktiven Entwicklungsprozesses Konstruktion 7 8 61 66 Westhoff K amp Kluck M L 1994 Psychologische Gutachten schreiben und beurteilen Berlin Springer Wijers J L
201. e flachere Displaytechnologie beim Cintig ISX lie sich der r umlich wirksam werdende Parallax Effekt reduzieren wodurch im Vergleich zum Vor g ngermodell PL 400 ein pr ziseres detailgenaueres Arbeiten erm glicht wird Beim Entwerfen mit AutoCAD besteht hingegen eine Verz gerungsproblematik zwischen Sen sumotorik und visueller R ckmeldung Der Informationsverarbeitungsprozess wird modifi ziert durch die Dialogstruktur und die Ein und Ausgabeprozeduren auf Mensch und Maschi ne arbeitsteilig zerlegt Durch die Ein und Ausgabeprozeduren werden Zeitverz gerungen zwi schen Absicht bzw Entscheidung und Handlung sowie zwischen Befehl und Antwort erzeugt Das Handlungsresultat wird nicht direkt zum Zeitpunkt der Handlung an sich sichtbar Damit dennoch eine weitestgehend reibungslose Bearbeitung der Problemstellung mit dem Arbeitsmittel AutoCAD gew hrleistet ist werden erhebliche psychomotorische Lernerfordernisse an den Nutzer gestellt Aus den aufgef hrten Anforderungsunterschieden lassen sich hypothetisch Aussagen zur psy chophysischen Beanspruchung des Entwerfenden einschlie lich m glicher physiologischer Beeintr chtigungen und psychischer Einschr nkungen des Wohlbefindens ableiten Die Intensi t t der psychischen Belastung wird nach DIN 10075 2 2000 unter anderem von den folgenden Faktoren beeinflusst e Bedienungsstrategien e Geforderte Genauigkeit der Informationsverarbeitung e Gleichzeitige Aufgabenbearbeitung
202. e systematische Strukturierung zu erm glichen Mit dem Fortschreiten der Analyse wandelt sich die urspr ngliche Sicht auf 23 das Problem mehrfach Es erfolgt eine Re Formulierung des Problems als Grundlage f r die L sungssuche In der Systemsynthese dem eigentlich kreativen Schritt des Entwurfsprozesses sollen durch das Zusammenf gen von Teilproblemen und das Kl ren der globaleren Anforde rungen eines Abstraktionsniveaus geeignete L sungen gefunden werden Diese werden zu n chst nur durch ihre Beschaffenheitsmerkmale in der Regel durch Skizzen und Zeichnungen beschrieben Bei der Systemanalyse werden die Funktions und Relationsmerkmale der L sungen ermittelt und in einem weiteren Schritt die Erf llungsgrade durch Beurteilung festge stellt Auf deren Grundlage l sst sich eine Entscheidung ber den weiteren Fortgang des Pro zesses treffen Die abgebildeten sechs Schritte des Probleml seprozesses k nnen vereinfachend zu den drei Abschnitten Zielsuche L sungssuche und L sungsauswahl zusammengefasst wer den Ehrlenspiel 1995 Ellis amp Hunt 1993 In Bezug auf die erl uterten berlegungen zum Ablauf von Konstruktionsprozessen gliedern Pahl et al 1997 die Problembearbeitung in vier Hauptphasen vgl auch Breiing amp Flemming 1993 1 Kl ren der Anforderungen 2 Konzipieren 3 Entwerfen 4 Ausarbeiten Die erste Phase beinhaltet die Produktplanung der Bearbeiter muss Informationen ber die an das P
203. e und Abfolgen der Teilt tigkeiten sowie L sungserzeugung generie rendes vs korrigierendes Vorgehen Die Arbeitsmittel Papier und Bleistift sowie Graphiktablett bedingen beide ein Entwerfen durch Freihandskizzieren Da sich der Gebrauch des Graphiktabletts als digitales Papier ver st rkt an die Eigenschaften des herk mmlichen Skizzierens anlehnt werden gleichartig gestal tete Entwurfsprozesse erwartet Bez glich der beiden Prozesskriterien Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten und L sungserzeugung generierendes vs Korrigierendes Vorgehen die nen ferner die Ergebnisse der experimentellen Pilotstudie als richtungsweisend Das Erzeugen einer bildlichen Darstellung mit einem CAD System ist durch erhebliche Unter schiede im Vergleich zum Erstellen einer Freihandskizze gekennzeichnet vgl Abschnitt 2 3 2 Daher wird ein andersartiger Entwurfsprozess im Hinblick auf die Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten angenommen An dieser Stelle soll keine gerichtete Hypothese formuliert wer den da diesbez glich weder in der Literatur Befunde bekannt sind noch die Ergebnisse der Pilotstudie zu begr ndeten Schlussfolgerungen f hren 2D CAD gilt als weniger intuitives Arbeitsmittel Die lange Dauer f r die Entwurfserstellung und der durch den Zwang zur exakten Produktdefinition eingeschr nkte Interpretationsfreiraum lassen eine Einengung der Variantenbildung erwarten Auch in der Fragebogenerhebung
204. ebnisse die vor allem hinsichtlich der Ergebnisvariablen ein deutlich besseres Abschneiden des Graphiktabletts im Vergleich zu CAD zeigen entkr ftet Die verwendete experimentelle Methodik basiert auf R ckschl ssen von u erem auf inneres Handeln d h die T tigkeit des beobachtbaren Entwerfens mit unterschiedlichen Arbeitsmit teln gilt als window to the cognitive process Ullman et al 1990 Diese Problematik fasst G rner 1994 236f zusammen Die Aufkl rung der psychischen Struktur des Konstruierens ist deshalb eine komplizierte Aufgabe weil aus der denkpsychologischen Forschung kaum Hinweise zur Analyse von Problemen einer vergleichbaren Komplexit t zu entnehmen sind Bei dem R ckschluss von Handlungsfolgen auf dahinter stehende psychische Vorg nge kann nicht der Anspruch erhoben werden alle Denkvorg nge zu erfassen Das ist ein prinzipieller Mangel dem aber entgegensteht dass offenbar die wesentlichen den Fortgang des Denkpro zesses bestimmenden Gedanken dadurch doch erschlossen werden k nnen s dazu auch Rouse amp Morris 1986 9 3 Beitrag der Ergebnisse zur Konstruktionsausbildung Die Stichprobe der vorliegenden Untersuchung setzte sich aus Studierenden zusammen die im Hinblick auf das Entwerfen noch nicht ber hochautomatisierte Fertigkeiten verf gten Die w hrend des Lernprozesses der konstruktiven Ausbildung angeeigneten Formen der Arbeits mittelnutzung und die damit verbundenen gefor
205. edingungen 1 und 2 p und p23 lt 01 Die Tabelle 57 dokumentiert die deskriptiven Kennwerte f r die Bearbeitungszeit der drei Ver suchsgruppen Tab 57 Bearbeitungszeit der Versuchsgruppen N 66 Replikationsuntersuchung Entwurfspro blem Korkenzieher Experimentelle Bearbeitungszeit in Min Bedingung MW SE 1 Papier und Bleistift 58 9 3 21 SD 14 71 2 Graphiktablett 56 9 2 35 SD 11 04 3 2D CAD 82 9 4 03 SD 18 01 8 10 2 3 Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts Die Gesamtstichprobe N 66 erzielte bei der Kommunizierbarkeit des technischen Informa tionsgehalts der Entw rfe f r die Empf ngergruppe Technischer Laie einen Durchschnitts 179 wert von 4 0 SD 2 98 und f r die Empf ngergruppe Experte einen Wert von 4 2 SD 2 56 bei 8 maximal m glichen Punkten Eine einfaktorielle ANOVA ergab sowohl im Hinblick auf die Kommunizierbarkeit des techni schen Informationsgehalts an technische Laien als auch an Experten hochsignifikante Grup penunterschiede Fanova 14 688 13 678 p lt 001 Ein Einzelvergleich der Teilnehmer der ersten beiden experimentellen Bedingungen ergab beim Entwurfsproblem Korkenzieher f r beide Empf ngergruppen signifikante Unterschiede je weils piz lt 05 Die L sungen der Probanden die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwarfen wurden mit durchschnittlichen Werten von 6
206. egrad in der Entwurfsauseinandersetzung mit der bernommenen Entwurfsaufgabe Uhlmann et al 2000 18 e Die Auseinandersetzung des Entwerfenden mit dem Entwurf wird durch einen unproblemati schen Wechsel zwischen bildhaften und symbolischen mentalen Repr sentationsformen gef r dert Als Konsequenz muss beim rechnergest tzten Entwerfen jederzeit ein flexibles Wechseln zwischen den Darstellungsebenen die sich auf bildhafte und auf symbolische Repr sentations formen beziehen m glich sein e Durch die Systemlogik aktueller CAD Programme bedingte Unterbrechungen und verz gerte R ckmeldungen f hren gerade w hrend der Ideenentwicklung zu einer St rung der mentalen Bearbeitung des Problems und k nnen im schlimmsten Fall dessen Fortgang behindern vgl auch Sachse et al 1999 Es ist eine essentielle Notwendigkeit dass der Entwerfende ohne Verz gerungen auf das Erkennen von Fehlern oder auf spontane Einf lle reagieren kann e Um Fehler und Informationsverluste bei der manuellen bertragung der Skizze in das CAD System zu vermeiden wird dessen durchg ngige Nutzung angestrebt Zuk nftige Konstrukti onssysteme m ssen eine gr tm gliche Flexibilit t des Handelns beim Skizzieren erlauben So darf etwa eine Linie nicht durch den Anfangs und Endpunkt angegeben werden m ssen son dern die einzelnen Punkte der Linie sollten kontinuierlich durch die Bewegung des Eingabe werkzeugs Stift zu definieren sein Das erforde
207. ehalts Ergebnisse zur Fragestellung 2 Unterschiede zwischen den Versuchs gruppen im Bereich des Erlebens 8 8 3 1 Erlebte Problemschwierigkeit 8 8 3 2 Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit 8 8 3 3 Psychische Beanspruchung 8 8 4 Ergebnisse zur Fragestellung 3 Unterschiede zwischen den Versuchs gruppen im Bereich des Prozesses 8 8 4 1 Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten 8 8 4 2 Anteile und Abfolgen der Entwurfsschritte 8 8 4 3 L sungserzeugung generierendes vs Korrigierendes Vorgehen 8 9 Interpretation der Ergebnisse Entwurfsproblem Gartengrill 8 9 1 Homogenisierungsvariablen 8 9 2 Bereich der Ergebnisse 8 9 3 Bereich des Erlebens 8 9 4 Bereich des Prozesses Ergebnisse der experimentellen Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher 8 10 1 Pr fung der Stichprobenhomogenit t 8 10 1 1 Motivation zur Bearbeitung der Problemstellung 8 10 1 2 F higkeit zur r umlichen Vorstellung 8 10 2 8 10 3 Ergebnisse zur Fragestellung 4 1 Unterschiede zwischen den Versuchs gruppen im Bereich der Ergebnisse 8 10 2 1 L sungsg te 8 10 2 2 Bearbeitungszeit 8 10 2 3 Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts Ergebnisse zur Fragestellung 4 2 Unterschiede zwischen den Versuchs gruppen im Bereich des Erlebens 8 10 3 1 Erlebte Problemschwierigkeit 146 147 148 148 149 149 151 151 151 152 153 153 158 163 165 165 165 168 171 177 177 177 177 178
208. ehen in den fr hen Ent wurfsphasen Nahezu alle Studierenden nutzen vorrangig mittels Papier und Bleistift erstellte Freihandskiz zen beim Kl ren der Anforderungen und beim Entwickeln von L sungskonzepten vgl Tabelle 2 Ma haltige Skizzen werden hierzu hingegen von weniger als einem Viertel eingesetzt Etwa die H lfte der Befragten arbeitet bereits in den fr hen Entwurfsphasen unter anderem rechnergest tzt mit 2D CAD knapp ein Viertel mit 3D CAD Ein Gro teil der Studierenden bedient sich auch einfacher gegenst ndlicher Modelle bei denen die Materialien und Abmessungen nicht oder nur teilweise von Bedeutung sind Komplexen Modellen mit produkt hnlichen Eigenschaften kommt eine untergeordnete Rolle zu 70 Tab 2 Unterst tzungsformen in den fr hen Entwurfsphasen N 61 Befragungsstudie Unterst tzungsform H ufigkeit der Nennung in Mehrfachnennung m glich Freihandskizzen 97 Ma haltige Skizzen 23 2D CAD 49 3D CAD 23 Einfache Modelle 79 Komplexe Modelle 15 Die Studierenden wurden weiterhin nach ihrer blichen Vorgehensweise in den fr hen Ent wurfsabschnitten gefragt Bezogen auf die Anforderungskl rung zeigte sich folgendes Ergeb nis e 71 der Befragten starten erst nach einer vollst ndigen Kl rung der Anforderungen mit dem Entwickeln von L sungskonzepten e 29 beginnen fr h L sungsideen zu entwickeln und leiten daraus die Anforderun gen an das Produkt ab Da
209. ei Versuchsgruppen hinsichtlich der erlebten Problemschwierigkeit lie en sich wider Erwarten keine bedeutsamen Unterschiede feststellen Die Versuchsteilneh mer die durch Freihandskizzieren entwarfen erlebten die Problemstellung nicht als signifikant weniger schwierig als im Umgang mit CAD ausgebildete Probanden die rechnergest tzt ent warfen Die Teilhypothese 2 1b lie sich folglich nicht best tigen Dieses Ergebnis l sst mehrere Erkl rungsm glichkeiten zu Zum ersten muss in Betracht gezo gen werden dass die beschriebenen hypothetischen Unterschiede des Arbeitsmittels Auto CAD in seinen Anforderungen an den Nutzer eventuell nicht ausreichten um eine Differenzie rung hinsichtlich der Variable Erlebte Problemschwierigkeit zu bedingen Sowohl die Funk tions als auch die erforderliche Bedienweise ist bei CAD im Vergleich zum Freihandskizzieren jedoch v llig anders geartet Die Eigenschaften von CAD decken sich kaum mit den Anforde rungen die das Entwerfen als Design Problem Solving an den Nutzer stellt Etwaige mangelnde Anforderungsunterschiede werden daher als Begr ndung f r die fehlenden signifikanten Unter schiede zwischen den drei Versuchsgruppen bez glich der erlebten Problemschwierigkeit aus geschlossen Eine zweite Erkl rungsm glichkeit f r die nicht vorhandenen Unterschiede stellt das fehlende alternative Entwurfsproblem dar mit dem die Schwierigkeit des vorliegenden Entwurfspro blems Gartengrill
210. eichen und Sprechschritte Sachse Hacker Leinert amp Riemer 1999 Klauer 1995 spricht von interna lem also mentalen und externalem an einem sichtbaren Modell vollzogenen Probleml sen Der Entwurfsprozess ben tigt eine sensumotorische St tze Hacker amp Sachse 1995 denn das Be Greifen als haptisches Erleben stellt im Sinne Piagets 1969 nicht nur eine blo e motori sche Fertigkeit dar sondern vor allem auch eine Erkenntnishandlung die zur Organisation einer 35 komplexen und flexiblen Handlungsstruktur beitr gt vgl auch Sachse et al 1995 Dazu schreibt Bach 1973 3 Grunds tzlich der Ingenieur muss sich mit jeder f r ihn wichtigen Gestalt unmittelbar und gr ndlich befasst haben er muss sie angefasst haben Die beim Konstruieren genutzten Externalisierungen werden allgemein als abstrahierende Dar stellungen eines zu entwickelnden Produkts definiert deren Eigenschaften und Verhalten auf grund bestehender Analogien R ckschl sse auf das zu entwickelnde Objekt erm glichen Gal perin 1966 Stachowiak 1965 1973 M ller Pra amp Beitz 1992 Ehrlenspiel 1995 Ent scheidend ist die Tatsache dass das Externalisieren neben der Fixierung und Vergegenst ndli chung mental verfertigter L sungsideen der Erzeugung und Weiterentwicklung von L sungen dient Es erm glicht eine r ckwirkende Differenzierung Korrektur und Kontrolle und hat durch die Unterst tzung des Aufbaus geeigneter mentaler
211. einander Auffallend sowohl beim Entwurfspro blem Gartengrill als auch beim Korkenzieher war die eingeschr nkte Schreibt tigkeit der rechnergest tzt entwerfenden Teilnehmer Von den durch Freihandskizzieren Entwerfenden notierten insgesamt drei Personen viel bis sehr viel die restlichen eher wenig Bezogen auf die anderen Teilt tigkeiten zeigten sich keine Auff lligkeiten die auf die Nutzung unterschiedli cher Arbeitsmittel zur ckzuf hren w ren Im Hinblick auf die Abfolge der Teilt tigkeiten in Form der verschiedenen Wechsel lie en sich weder zwischen den Probanden einer Versuchsbedingung noch zwischen den drei Bedingungen Parallelen bei den beiden Problemstellungen finden Sowohl beim Entwurfsproblem Garten grill als auch beim Korkenzieher wurde am h ufigsten zwischen externen und internen Teil t tigkeiten gewechselt Damit l sst sich zusammenfassen Die hohen prozentualen Anteile der Teilt tigkeiten Skizzie ren bzw Zeichnen und Betrachten weisen diese als Hauptt tigkeiten in den fr hen Ent wurfsabschnitten aus Die Tatsache dass zwischen externen und internen Teilt tigkeiten durch g ngig die meisten Wechsel stattfanden spricht f r die bedeutende Rolle der Wechselwirkun gen von internalem und externalem Handeln beim Entwerfen vgl Abschnitt 2 2 3 Diesbez g liche arbeitsmittelbedingte Unterschiede lassen sich aus den Ergebnissen der experimentellen Pilotstudie nicht ableiten Sie bed rfen
212. einer vertieften Betrachtung anhand einer gr eren Stichprobe in der Hauptuntersuchung Im Hinblick auf die L sungserzeugung deckten sich die Ergebnisse beider Problemstellungen weitestgehend Jeweils einer der Probanden die durch Freihandskizzieren mit Papier und Blei stift bzw mit Graphiktablett entwarfen generierte zu Beginn mehrere L sungen beim Haupt prinzip bzw beim Hauptprinzip und bei Teilprinzipien Ein weiterer durch Freihandskizzieren entwerfender Teilnehmer ging jeweils ausschlie lich korrigierend vor einer entwickelte nach einander korrigierend mindestens zwei L sungsvarianten Die rechnergest tzt entwerfenden Probanden zeigten sowohl bei der Problemstellung Gartengrill als auch beim Korkenzieher ein rein korrigierendes Vorgehen 128 Dies deutet auf gravierende Einschr nkungen der Variantenbildung durch das Arbeitsmittel AutoCAD hin Das Freihandskizzieren hingegen scheint in den fr hen Phasen des Entwer fens kreative Prozesse eher anzuregen und zu f rdern Auch dieser Vermutung muss im Rah men einer Untersuchung mit einer gr eren Stichprobe nachgegangen werden 129 8 Experimentelle Hauptuntersuchung Unterst tzungspotential der Arbeitsmittel und Replikation der Ergebnisse 8 1 Zielstellungen 1 Aufgrund der theoretisch begr ndeten Erwartungen sowie der in der Pilotstudie gefundenen Unterschiede soll nun anhand einer experimentellen Laboruntersuchung bei der Problemstel lung Gar
213. einert amp Hacker 2001b dieser bezieht sich jedoch eher auf den Bereich des Probleml sens im allgemeinen und betrachtet nicht den Skizzierprozess an sich sondern eine am Computer zu realisierende Probleml sung bez glich der Schrittanzahl 5 3 3 L sungserzeugung generierendes vs korrigierendes Vorgehen Der Bearbeiter einer konstruktiven Problemstellung steht sowohl zu Beginn als auch w hrend des Entwurfsprozesses st ndig vor der Entscheidung entweder durch die Generierung eines m glichst breiten Feldes von L sungsalternativen etwas prinzipiell Neues zu entwickeln oder 67 einen m glichst gro en Teil der Gestalt und Eigenschaften des Vorg ngers beizubehalten und die bisherige L sung zu verbessern Giapoulis Schl ter Ehrlenspiel amp G nther 1995 Dylla 1990 unterscheidet zwischen generierendem und korrigierendem Vorgehen Generie rend vorgehende Probanden erzeugen zun chst mehrere voneinander unabh ngige gleichbe rechtigte L sungsalternativen um nach anschlie ender Bewertung die Variante der Wahl wei terzuverfolgen Untersuchungsteilnehmer mit einer korrigierenden Vorgehensweise ndern die erste prinzipielle als unzureichend erkannte L sungsidee solange ab bis sie die geforderten Eigenschaften erf llt oder sie suchen bei erkannter mangelnder Eignung nach einer neuen D h es werden nicht gleichzeitig verschiedene Varianten in Betracht gezogen sondern durch das Verwerfen der zuvor favorisierten L sung n
214. eise mit wissensfreien bzw wissensarmen Interpolationsproblemen z B Turm von Hanoi Klix 1971 Neun Punkte Problem Maier 1933 besch ftigen handelt es sich bei sog design problems ausschlie lich um komplexe und wissensreiche Probleme Diese sind in der Regel unvollst ndig und nicht pr zise definiert Reitman 1964 1965 Rittel amp Webber 1984 Simon 1973 Goel 1995 Um sie zu bew ltigen muss der Probleml ser Wissen aktivieren und in Beziehung setzen D rner 1976 Pahl 1994 Kintsch et al 1996 Sachse et al 1997 Hacker 1998b Zus tzlich m ssen Informationen durch eigene Entscheidungen bereitgestellt werden Der konstruktiven Problemstellung kommt bei der experimentellen Analyse von Entwurfspro zessen eine zentrale Bedeutung zu da sie den Prozess wesentlich beeinflusst Von ihrer Kom 84 plexit t ihrem Neuheitsgrad und Umfang h ngen sowohl die Vorgehensweise der Ver suchsperson als auch die Unterst tzungsfunktion und effizienz von Arbeitsmitteln ab Entspre chend den Zielstellungen der Pilotstudie wurden beide Entwurfsprobleme nach den folgenden Kriterien gestaltet e Es sollte sich um realit tsnahe konstruktive Auftr ge handeln deren grundlegende Anforde rungen als typisch f r den Maschinenbau gelten k nnen e Es wurde darauf geachtet dass die Konstruktionsobjekte aus dem Alltag bekannte Gegen st nde darstellen die jedem der studentischen Probanden auch ohne spezielles Fachwissen
215. eistungsstarke Konstrukteure unterscheiden sich nicht signifikant hinsichtlich formaler Intelligenzmerkmale im Sinne herk mmlicher Intelligenztests Pahl 1994 Auch das r umliche Vorstellungsverm gen und die Berufserfahrung dienen nur als begrenzte Erkl rungsm glichkeit f r die L sungsg te Vielmehr belegen zahlreiche Untersuchungen z B G rner 1994 D rner 1988 von der Weth 1988 Ehrlenspiel amp Dylla 1991 Fricke 1994 Sachse amp Hacker 1995 Cross amp Cross 1998 dass sich erfolgreiche Konstrukteure durch eine zielgerichtete Planung und Steuerung ihres Vorgehens sowie eine gr ndliche Kl rung der Ziele bei flexibler Zielanpassung an Erfordernisse und Einsichten auszeichnen Die entscheidenden Merkmale bei der Trennung leistungsstarker von weniger leistungsstarken Konstrukteuren sind also die mentalen Arbeitsstrategien Merkmale erfolgreicher Strategien basieren zum einen auf Charakteristiken der Zielsetzung und verfolgung dem Aspekt der Antriebsregulation des Handelns und zum anderen auf den ange wendeten Prozeduren und Instrumenten zur Zielverwirklichung dem Aspekt der Ausf hrungs regulation Hacker et al 1996 Hacker 1997 1999 Leistungs und ergebnisbestimmende Voraussetzungen f r ein erfolgreiches Design Problem Solving sind nach Hacker 1996b 1 die Art des Erfassens und Analysierens des Problems 2 die Art der Suche nach einem L sungsprinzip und 3 die Evaluierung der L sungsprozeduren 1 Hinsich
216. eiten der drei Versuchsgruppen in Form der verschiedenen Wechsel fasst die Tabelle 49 zusammen Tab 49 Abfolgen der Teilt tigkeiten der Versuchsgruppen N 66 Hauptuntersuchung Ent wurfsproblem Gartengrill Experimentelle Abfolgen der Teilt tigkeiten Anzahl der Wechsel pro Stunde Bedingung MW SE der absoluten H ufigkeiten 1 Papier und Bleistift Aufgabenstudium externe Teilt tigkeit 8 2 2 08 SD 4 93 Aufgabenstudium interne Teilt tigkeit 6 8 99 SD 4 66 Externe interne Teilt tigkeit 160 9 19 2 SD 90 07 2 Graphiktablett Aufgabenstudium externe Teilt tigkeit 13 03 4 74 SD 22 25 Aufgabenstudium interne Teilt tigkeit 4 8 77 SD 3 6 Externe interne Teilt tigkeit 154 3 10 95 SD 51 35 3 2D CAD Aufgabenstudium externe Teilt tigkeit 7 0 3 04 SD 14 25 Aufgabenstudium interne Teilt tigkeit 3 4 44 SD 2 06 Externe interne Teilt tigkeit 95 9 19 74 SD 92 59 8 8 4 2 Anteile und Abfolgen der Entwurfsschritte Die Anteile der verschiedenen Entwurfsschritte und ihre Abfolgen wurden aufgrund der auf wendigen zu erprobenden Auswertungsprozedur in einem Extremgruppenvergleich betrachtet Dazu wurden von den 66 Teilnehmern der Gesamtstichprobe unabh ngig vom verwendeten Arbeitsmittel die drei mit den h chsten Werten f r die L sungsg te und den k rzesten Bearbei tungszeiten sowie mit den geringsten Werten f r die L
217. ellung A6 Instruktion 1 Gartengrill 181 182 183 184 188 192 194 194 194 198 200 207 207 209 209 210 211 214 218 220 238 246 247 248 249 250 10 A7 A8 A9 A10 All A12 A13 A14 A15 A16 A17 A18 Instruktion 2 Gartengrill Instruktion 3 Gartengrill Konstruktionsauftrag Gartengrill Konstruktionsauftrag Korkenzieher Skalen zur erlebten Problemschwierigkeit und zur Sicherheit hinsichtlich der Richtigkeit der L sung M ndliche Nachbefragung Leitfaden Gartengrill Schema zur Bewertung der L sungsg te Korkenzieher Schema zur Bewertung der L sungsg te Schema zur Bewertung der Kommunizierbarkeit des technischen Informations gehalts von Entwurfsergebnissen Kodierungsschema Entwurfsschritte Entwurfsproblem Gartengrill Einfaktorielle ANOVA SPSS Ausdrucke Entwurfsproblem Korkenzieher Einfaktorielle ANOVA SPSS Ausdrucke 251 252 253 254 255 256 258 260 262 263 265 274 11 Verzeichnis der Tabellen Tabelle 1 10 11 12 13 14 15 16 17 Benennung Hypothetische Anforderungsunterschiede und gemeinsamkeiten der drei Arbeitsmittel bei einem Einsatz in den fr hen Entwurfsphasen Unterst tzungsformen in den fr hen Entwurfsphasen N 61 Befragungs studie Schwierigkeiten bei der Anforderungskl rung und der Konzeptentwicklung N 61 Befragungsstudie
218. em der Denkunterst tzung Die entscheidende Bedeutung ausreichender Skizzierfertigkeiten l sst sich vor allem durch die Auswirkungen mangelnder Skizzierfertigkeiten belegen Drawing skill is a limiting factor Stacey Eckert amp McFadzean 1999 925 Die Aufmerksamkeit die f r die Erstellung einer Skizze aufgebracht werden muss lenkt den Entwerfenden von der Ideenfindung ab H ufig gehen Ideen die nicht ad quat in Skizzenform festgehalten werden k nnen verloren Zudem ruft eine schwerf llige Skizze gew hnlich Urteilsprozesse beim Bearbeiter hervor die den Ideenfluss behindern oder stoppen Die kreative Anwendung des Zeichnens ist dadurch ge kennzeichnet dass der Konstrukteur m helos eine Menge Zeichnungen in einer Technik anfer tigt die die Gedankeng nge weder hemmt noch bremst Tjalve et al 1975 46 Diesen Sachverhalten m sste in der Ausbildung durch ein spezielles systematisches Zeichen training Rechnung getragen werden Dylla 1990 Viebahn 1993 Als erfolgreich hat sich das Konzept von Uhlmann Lehrstuhl f r Technisches Design der TU Dresden erwiesen Hier durchlaufen die Studenten einen viersemestrigen Skizzierkurs der zun chst die Grundlagen des dreidimensionalen Skizzierens sp ter eine tiefergehende Besch ftigung damit und den Ausbau der Fertigkeiten umfasst In Gruppen mit einer St rke von bis zu 15 Personen werden sieben Problemkreise des Freihandskizzierens behandelt die Anordnung des Darges
219. emstellung Korkenzieher war der Zustand der psychischen Beanspruchung bei zwei der durch Freihandskizzieren entwerfenden Probanden bis auf eine leichte Verschlechterung des Konzentrationsverm gens nahezu unver ndert Bei einem durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwerfenden Probanden verbesserte er sich sogar Nur ein Teilnehmer der durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett entwarf wies verst rkte Einbu en in der Konzentration sowie der affektiven Lage auf Die Versuchspersonen die rech nergest tzt entwarfen erlebten beide eine starke Beeintr chtigung des psychophysischen Zu stands Einer davon gab zudem eine Verschlechterung der Konzentration Motivation und in extremer Weiser der affektiven Lage an Zusammenfassend erlebten vor allem die rechnergest tzt entwerfenden Probanden bei beiden Problemstellungen Beeintr chtigungen in der psychischen Beanspruchung wohingegen die 127 durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwerfenden Personen eher geringere Ver nderungen aufwiesen Im Bereich des Prozesses l sst sich bei der Pilotstudie folgendes festhalten Bezogen auf die ausgef hrten T tigkeiten erreichten unter allen drei experimentellen Bedingungen die Teilt tig keiten Skizzieren bzw Zeichnen und Betrachten bei beiden Problemstellungen die h ch sten prozentualen Anteile Diese wechselten bei den einzelnen Versuchspersonen unabh ngig vom genutzten Arbeitsmittel im Verh ltnis zu
220. en L sungsg te und Bearbeitungszeit bei beiden Problemstel lungen keine bedeutsamen Beziehungen gefunden werden Im Hinblick auf die Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts wurden die mit dem gleichen Arbeitsmittel erzeugten Entw rfe des Gartengrills unterschiedlich bewertet Bei den experimentellen Bedingungen Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Blei stift bzw mit Graphiktablett erzielte jeweils ein Proband hohe bis sehr hohe Werte f r die Kommunizierbarkeit der andere eher sehr geringe bis mittlere Bei dem rechnergest tzt ent werfenden Probandenpaar existierte dieser Unterschied auf einer tieferen Ebene W hrend eine Person Werte im geringen bis mittleren Bereich erreichte galt der andere Entwurf als nicht kommunizierbar Bemerkenswerte Unterschiede zwischen der Laien und Expertenbeurteilung existierten nicht das bedeutet die Teilbereiche H henverstellung und Peripherie wurden von beiden Gruppen vergleichbar bewertet 125 Die von Freihandskizzierenden erstellten Entw rfe des Korkenziehers wurden aus der Sicht der technischen Laien allesamt als gut kommunizierbar eingestuft Die Expertenurteile wichen da von mit einer Ausnahme m ig bis sehr stark ab insofern dass die Experten dieselben Entw r fe als schlechter bzw nicht ausreichend kommunizierbar einstuften Von den rechnergest tzten Entw rfen wurde einer sowohl aus der Sicht von Laien als auch von Experten als
221. en den die Ergebnisse beider Entwurfsprobleme in Form einer Gegen berstellung diskutiert wer den Zum einen gibt die gemeinsame Diskussion Aufschluss ber die Tauglichkeit beider Pro blemstellungen zum anderen lassen sich aus diesem berblick Schlussfolgerungen f r die Fra gestellungen und Hypothesen sowie die Methodik der experimentellen Hauptuntersuchung ableiten Alle sechs Teilnehmer gaben sowohl zur Bearbeitung des Entwurfsproblems Gartengrill als auch des Korkenziehers eine berdurchschnittliche Motivation an Hinsichtlich der F higkeit zur r umlichen Vorstellung zeigte sich unabh ngig von der experi mentellen Bedingung zweimal eine unterdurchschnittliche und viermal eine berdurchschnittli che Auspr gung Dieses Ergebnis l sst auf ein Spektrum verschiedener Auspr gungen in der Stichprobe der Hauptuntersuchung schlie en Beide Variablen sollen in der Hauptuntersuchung zum Zweck einer zus tzlichen Homogenisierung erhoben werden Im Bereich der Ergebnisse zeigte sich bei den Probanden der Pilotstudie zusammenfassend das folgende Bild Bez glich der Variable L sungsg te ergaben sich beim Entwurfsproblem Gartengrill deutliche Unterschiede zwischen den durch Freihandskizzieren und den rechner gest tzt Entwerfenden W hrend erstere durchweg akzeptable Werte f r die G te der konstruk tiven L sung erreichten erzielte einer der mit AutoCAD entwerfenden Probanden eine auffal lend geringe L sungsg te der
222. en Differenz aus Pr und Posttestwert N 66 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher Experimentelle Psychische Beanspruchung MW SE Bedingung Differenz aus Pr und Posttestwert 1 Papier und Bleistift Psychophysischer Zustand 0 44 32 SD 1 48 Konzentration 0 37 33 SD 1 56 Motivation 0 50 20 SD 92 Affektive Lage 0 28 26 SD 1 22 2 Graphiktablett Psychophysischer Zustand 0 49 23 SD 1 08 Konzentration 0 62 22 SD 1 01 Motivation 0 87 22 SD 1 02 Affektive Lage 0 36 20 SD 94 3 2D CAD Psychophysischer Zustand 0 17 21 SD 99 Konzentration 0 75 21 SD 96 Motivation 0 74 21 SD 99 Affektive Lage 0 45 25 SD 1 17 Auch bei der Problemstellung Korkenzieher wurden in der m ndlichen Nachbefragung von einem Gro teil der Nutzer des Graphiktabletts Ver nderungen von Routinen der taktil kin sthetischen Bewegungssteuerung gegen ber Papier und eine Verz gerung zwischen Sen sumotorik und visueller R ckmeldung berichtet vgl Abschnitt 8 8 3 3 8 10 4 Ergebnisse zur Fragestellung 4 3 Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen im Bereich des Prozesses Hinsichtlich der Prozessvariable Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten ergab eine einfak torielle MANOVA bei der Problemstellung Korkenzieher mindestens zwischen zwei der drei Versuchsgruppen hochsignifikante Unterschiede Fmano
223. en Ihre Bearbei tungszeit betrug etwas ber 50 Minuten s Tabelle 28 Der Proband 4 hingegen der das Ent wurfsproblem durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett l ste hob sich mit 70 Minuten deut 117 lich ab er lie sich im Bezug auf die Bearbeitungszeit eher mit den rechnergest tzt Entwerfen den vergleichen Diese ben tigten 62 bzw 80 Minuten bis zur Fertigstellung der L sung Tab 28 Bearbeitungszeit der Probanden N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Korkenzieher Proband Experimentelle Bearbeitungszeit Bedingung in Min 1 Graphiktablett 55 2 2D CAD 80 3 Papier und Bleistift 54 4 2D CAD 62 5 Graphiktablett 70 6 Papier und Bleistift 52 7 12 2 3 Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts Beim Entwurfsproblem Korkenzieher wurde aufgrund mangelnder Abgrenzbarkeit auf eine Unterteilung des Objekts in Teilbereiche verzichtet und der Entwurf im Gesamten bewertet Im Hinblick auf die Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts an Fachfremde konnten bis auf die L sung eines rechnergest tzt entwerfenden Probanden alle Entw rfe mit Werten von 4 bis 6 als kommunizierbar eingestuft werden s Tabelle 29 Der Proband 4 erf llte sowohl aus der Sicht von Laien als auch von Experten keines der im Bewertungsschema genannten Kriterien so dass sein Entwurf beide Male mit 0 beurteilt wurde Aus Expertensicht wurden ausschlie lich die Entw rfe der Pro
224. en dass daraus eine verst rkte Sicherheit im Hinblick auf die Richtigkeit der L sung resultierte F r das Er 199 gebnis sind mit hoher Wahrscheinlichkeit die im Rahmen der Externalisierung diskutierten vgl Teilkapitel 4 3 und von den Probanden in der m ndlichen Nachbefragung genannten Pro blempunkte des Graphiktabletts verantwortlich Zum zweiten k nnte die unvergleichlich geringere Einarbeitungszeit in das Arbeitsmittel Gra phiktablett von Bedeutung sein Unsicherheiten in der Bedienung haben m glicherweise zu einer geringeren Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit beigetragen Entgegen der Teilhypothese 4 2 3b erlebten die Versuchspersonen die durch Freihandskizzie ren entwarfen keine signifikant geringere psychische Beanspruchung als im Umgang mit CAD ausgebildete Probanden die rechnergest tzt entwarfen Dieses Ergebnis stellt eine Replikation des Befundes der Problemstellung Gartengrill dar An dieser Stelle soll die Bearbeitungsdauer als Begr ndung aufgegriffen werden Diese betrug beim Entwurfsproblem Korkenzieher ebenso maximal 120 Minuten und war eventuell nicht ausreichend um bei den Nutzern des Arbeitsmittels 2D CAD eine erh hte psychische Bean spruchung nachzuweisen Der Vergleich der Arbeitsmittel sollte deshalb in einer weiteren Un tersuchung an einer komplexeren und auch komplizierteren Problemstellung vorgenommen werden f r die eine l ngere Bearbeitungszeit ben tigt wir
225. en Festlegungen auf das Gesamtprodukt wurden besser erkannt Das Vergleichen verschiedener L sungen war leichter mit Hilfe von Skizzen Skizzen regten zum Ausprobieren von Modifikationen an Neue L sungsideen konnten sofort bzw ohne gro en Aufwand fixiert werden Beim Skizzieren wurden Fehler Schw chen eines L sungskonzepts erkannt Beim Skizzieren entstanden neue L sungsideen Durch Skizzieren konnte das Produkt besser verstanden werden Die Kommunikation mit Gespr chspartnern wurde verbessert 240 13 Wie h ufig setzt Du Freihandskizzen bei der Kl rung der Anforderungen und dem Entwickeln von L sungskonzepten ein O immer O h ufig O hin und wieder O selten O nie 14 Wie h ufig setzt Du Freihandskizzen beim anschlie enden Konkretisieren von L sungskonzepten ein O immer O h ufig O hin und wieder O selten O nie 15 Denkst Du dass Du mit Skizzieren bessere L sungskonzepte entwickeln kannst als ohne Skizzieren trifft v llig zu trifft berwiegend zu trifft teilweise zu trifft kaum zu trifft gar nicht zu oO0O000 16 Denkst Du dass Du mit Skizzieren schneller zu einem ausreichend guten L sungskonzept gelangst als ohne Skizzieren trifft v llig zu trifft berwiegend zu trifft teilweise zu trifft kaum zu trifft gar nicht zu oO000 Gebrauch von CAD beim Kl ren der Anforderungen und beim Entwik keln von L sungskonzepten Mit dem Ausdruck CAD ist im folgenden der Teil eines CAD Syste
226. en entwarfen ben tigten hochsignifikant weniger Zeit zur Bearbeitung der Problemstellung als im Umgang mit CAD ausgebildete Probanden die rech nergest tzt entwarfen 166 Zur Interpretation dieses Ergebnisses muss man die Erfordernisse der Bedienung bei CAD Systemen betrachten Hier war bereits bei der Ersteingabe eine halbwegs konkrete Vorstellung und quantitative Definition zumindest von Teilelementen des zu konstruierenden Objekts not wendig Um zu dieser zu gelangen traten bei den meisten Probanden zu Beginn l ngere Phasen des Nachdenkens also ausschlie lich mentaler Aktivit t auf Die durch Freihandskizzieren entwerfenden Personen hingegen nutzten ihr Arbeitsmittel erheb lich eher um erste Ideen mit einem sehr geringen Konkretisierungsgrad zeichnerisch oder schriftlich festzuhalten Die in Form von Skizzen und Notizen externalisierten L sungsgedan ken waren damit gespeichert wodurch ein Vergessen und zeitaufwendiges Nachgr beln ver hindert wurde Diese fr hen Skizzen dienten ebenso wie die T tigkeit des Skizzierens an sich der Exploration verschiedener L sungsm glichkeiten und deren sofortiger Analyse und Funkti ons berpr fung Fehler wurden dadurch bereits in einem sehr fr hen Stadium erkannt und konnten ohne gro en Aufwand behoben werden Sowohl die Funktion der Speicherhilfe als auch der L sungs und Analysehilfe bed rfen gerade zu Entwurfsbeginn der M glichkeit einer raschen intuitiven Externalisierung D
227. en lie en Dennoch sei an dieser Stelle angemerkt dass die Beurteilung der L sungsg te von Entw rfen aus zweierlei Gr nden als kritisch einzustufen ist Erstens w rde eine weitere Ausarbeitung m glicherweise zu Korrekturen f hren die die G te einzelner L sungen verbessern Zweitens zeigt sich die Qualit t von Entw rfen streng genommen erst in der Fertigung und Nutzung des Produkts z B in Form von Marktakzeptanz und Kundenzufriedenheit 9 2 2 Einschr nkungen aufgrund der Untersuchungsmethoden Die isolierte Laborsituation mit kontrollierbaren Randbedingungen gew hrleistet nur eine ein geschr nkte bertragbarkeit der Ergebnisse auf die Praxis da die Einbindung des Entwurfspro zesses in den organisatorischen Kontext unber cksichtigt bleibt Die Probanden arbeiteten in einer f r sie ungewohnten Umgebung unter Beobachtung der Versuchsleiterin und einer Vi deokamera Ein kommunikativer Austausch mit anderen Personen war nicht m glich Auch lag zwischen dem Erhalt des Konstruktionsauftrags und der L sungserzeugung keine Inkubationsphase d h die einzelnen Phasen des kreativen Prozesses vgl z B Linneweh 1991 R ssler amp Blach 1998 konnten in der Versuchssituation durch die Probanden zeitlich nicht konsequent auseinandergehalten werden Als Probanden dienten aus Verf gbarkeits und Kostengr nden Studierende der Fakult t Ma schinenwesen im Hauptstudium An dieser Stichprobe gewonnene Ergebnisse liefern Aussagen be
228. en nicht parallel betrachten e Skizzier und Darstellungsqualit t auf dem Bildschirm eventuell nicht mit Papier und Bleistift vergleichbar 6 5 Zusammenfassende Schlussfolgerungen f r die experimentelle Pi lotstudie Im Hinblick auf die Nutzungsh ufigkeit ergab die Befragung dass nahezu die gesamte studen tische Stichprobe Freihandskizzen zur Anforderungskl rung und zur Konzeptentwicklung ein setzt Immerhin die H lfte der Befragten nutzt unter anderem 2D CAD in den fr hen Ent wurfsphasen vorrangig in Form des Programms AutoCAD Diese Ergebnisse decken sich mit den Befunden einer Befragung berufserfahrener Konstrukteure Auch hier lie sich eine Domi nanz von Skizzen und CAD gegen ber den Modellarten ausmachen 95 der befragten Kon strukteure nutzen Freihandskizzen 76 ma haltige Skizzen 67 verwenden 2D und 3D CAD wohingegen nur 52 einfache bzw 37 einfachste Modelle einsetzen R mer Wei hahn Hacker amp Pache 2001 R mer 2002 vgl auch Sachse et al 1995 In der Konsequenz spricht dies f r eine experimentelle Untersuchung der Arbeitsmittel Papier und Bleistift und CAD in den entscheidenden Abschnitten des Entwurfsprozesses Skizzen dienen der Mehrheit der befragten Studierenden zum Entwickeln von L sungsideen zum Ausarbeiten und berpr fen von L sungskonzepten und zur Unterst tzung des daf r er forderlichen Aufbaus und der Modifikation mentaler Repr sentationen CAD findet f r di
229. enden Versuchsgruppen und den rechnergest tzt Entwerfenden Die Teilhypo these 3 1b die Aussagen zu den Anteilen und Abfolgen der Teilt tigkeiten machte konnte so mit nicht vollst ndig best tigt werden Die bei den Wechseln Aufgabenstudium externe Teilt tigkeit nicht nachweisbaren Unter schiede lassen sich darauf zur ckf hren dass das Skizzieren bzw Zeichnen auch beim Entwer fen mit AutoCAD die externale Hauptaktivit t ausmachte Hinsichtlich der durchgef hrten Wechsel Aufgabenstudium interne Teilt tigkeit ergab sich ein Unterschied zwischen den Probanden die durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett ent warfen und den rechnergest tzt Entwerfenden insoweit dass erstere diesbez glich signifikant h ufiger wechselten Dies l sst sich dadurch erkl ren dass die mit Graphiktablett entwerfenden Personen sowohl einen signifikant h heren Prozentanteil bei der Teilt tigkeit Aufgabenstudi um als auch beim Betrachten des Entwurfs aufwiesen Bezogen auf die Wechsel Externe interne Teilt tigkeit zeigten sich Unterschiede zwischen den durch Freihandskizzieren und den rechnergest tzt Entwerfenden Die ersten beiden Ver suchsgruppen wechselten signifikant h ufiger zwischen externen und internen Teilt tigkeiten 173 Der Hauptgrund f r dieses auff llige Wechselspiel war die durch das Freihandskizzieren er m glichte Arbeitsweise L sungsgedanken konnten rasch externalisiert werden und das an
230. ener Daten 2 Nur beim ersten Termin 15 max 25 Kurzform des Dreidimensionalen W rfeltests Gittler 1990 3 Fragebogen zur psychischen Beanspruchung Plath et al 1984 3 4 Fragebogen zur Motivation 2 Bearbeitung der konstruktiven Problemstellung Bei Bedingung Graphiktablett Einf hrung und Testphase 10 Erhalt der Instruktion und Bearbeitung des Konstruktionsauftrags 90 max 110 Nachbefragungen 71 Fragebogen zur psychischen Beanspruchung Plath et al 1984 3 Schriftliche Nachbefragung zur erlebten Problemschwierigkeit und Sicherheit 5 hinsichtlich der L sungsrichtigkeit 9 Pr sentation der konstruktiven L sung 3 10 M ndliche Nachbefragung 15 104 7 8 Methoden der Datenerfassung 7 8 1 Begr ndung der Erfassungsmethodik Das Entwerfen wurde eingangs als ein komplexer Probleml seprozess vorgestellt der einige der h chsten kognitiven menschlichen F higkeiten erfordert Ein Ziel der vorliegenden Arbeit ist es Zugang zu den w hrend der Entwurfst tigkeit ablaufenden Denkprozessen zu erlangen Eine empirische Forschungsmethode bei der Analyse der Entwurfsaktivit t die seit einigen Jahren mit dieser Zielstellung verst rkt Verwendung findet ist die sog Protokollanalyse Er icsson amp Simon 1993 Cross Christiaans amp Dorst 1996a b Die Protokollanalyse ist ver gleichbar mit der Methode des lauten Denkens im Sinne B hlers 1907 Claparedes 1932 und Dunckers 1935
231. enzieher Experimentelle Motivation MW SE Bedingung 0 berhaupt nicht motiviert 7 sehr motiviert 1 Papier und Bleistift 6 2 10 SD 48 2 Graphiktablett 5 9 17 SD 81 3 2D CAD 6 1 19 SD 89 8 10 1 2 F higkeit zur r umlichen Vorstellung F r die F higkeit der Gesamtstichprobe N 66 zur r umlichen Vorstellung gelten die im Ab schnitt 8 8 1 2 gemachten Aussagen Ein varianzanalytischer Vergleich ergab beim Entwurfsproblem Korkenzieher bezogen auf die F higkeit zur r umlichen Vorstellung keinen signifikanten Gruppenunterschied Fanova 904 p gt 05 Die F higkeit aller drei Gruppen zur r umlichen Vorstellung konnte mit Mittel werten von 1 9 bis 2 3 als jeweils durchschnittlich eingestuft werden Die Tabelle 55 dokumentiert die deskriptiven Kennwerte f r die F higkeit zur r umlichen Vor stellung in den einzelnen Versuchsbedingungen 177 Tab 55 F higkeit der Versuchsgruppen zur r umlichen Vorstellung N 66 Replikationsuntersu chung Entwurfsproblem Korkenzieher Experimentelle F higkeit zur r umlichen Vorstellung Bedingung 0 weit unterdurchschnittlich 3 berdurchschnittlich MW SE 1 Papier und Bleistift 1 9 24 SD 1 13 2 Graphiktablett 2 3 26 SD 1 20 3 2D CAD 2 0 25 SD 1 17 8 10 2 Ergebnisse zur Fragestellung 4 1 Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen im Bereich der Erge
232. enzieher L sungserzeugung generierendes Vorgehen der Versuchsgruppen N 66 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher L sungserzeugung korrigierendes Vorgehen der Versuchsgruppen N 66 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher Verzeichnis der Abbildungen Abbildung 1 2 10 11 12 Benennung Allgemeiner Probleml sezyklus nach VDI 2221 1993 Phasen des konstruktiven Entwurfsprozesses und Kosten Marti 1986 Ehrlenspiel 1995 Hauptfenster von AutoCAD mit Komponenten Cintiq 15X von WACOM Ausschnitt eines Protokolls zur Erfassung der Teilt tigkeiten Untersuchungsanordnung Extremgruppenvergleich Ausschnitt aus dem Protokoll der Entwurfs schritte der Vp 44 1 Sequenz Minute 1 bis 5 N 6 Hauptunter suchung Entwurfsproblem Gartengrill Extremgruppenvergleich Ausschnitt aus dem Protokoll der Entwurfs schritte der Vp 19 1 und 2 Sequenz Minute 1 bis 10 N 6 Haupt untersuchung Entwurfsproblem Gartengrill Extremgruppenvergleich Ausschnitt aus dem Protokoll der Entwurfs schritte der Vp 44 8 Sequenz Minute 36 bis 40 N 6 Haupt untersuchung Entwurfsproblem Gartengrill Extremgruppenvergleich Ausschnitt aus dem Protokoll der Entwurfs schritte der Vp 19 13 und 14 Sequenz Minute 61 bis 70 N 6 Haupt untersuchung Entwurfsproblem Gartengrill Extremgruppenvergleich Ausschnitt aus dem Protokoll der Entwurfs
233. er hnlicher Form einer anderen Pr fungs beh rde vorgelegt Die vorliegende Arbeit wurde am Institut f r Allgemeine Psychologie Biopsychologie und Metho den der Psychologie der Technischen Universit t Dresden unter der wissenschaftlichen Betreuung von Prof Dr rer nat habil Winfried Hacker angefertigt Es haben keine fr heren erfolglosen Promotionsverfahren stattgefunden Die Promotionsordnung der Fakult t Mathematik und Naturwissenschaften vom 20 M rz 2000 erkenne ich an Dresden 20 01 2003 Martina Sch tze 282
234. er schiede zwischen den Teilnehmern der Pilotstudie festgestellt werden Mit Werten zwischen 5 8 und 6 5 gaben alle eine berdurchschnittliche Motivation zur Bearbeitung der Problemstel lung an 7 12 2 Ergebnisvariablen 7 12 2 1 L sungsg te Die Probanden die durch Freihandskizzieren entwarfen erzielten bei der Problemstellung Korkenzieher insgesamt deutlich h here Werte f r die G te der konstruktiven L sung als die rechnergest tzt Entwerfenden s Tabelle 27 Deren L sungen wurden mit Werten unter 30 im Vergleich zur Ideall sung als nicht akzeptabel eingestuft Die Entw rfe die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett erarbeitet worden waren teilten sich pro Versuchsbedingung in einen Wert um 50 und einen deutlich ber 60 so dass sich auch innerhalb dieser Bedingungen Unterschiede im Hinblick auf die Wertigkeit der produzierten L sungen feststellen lie en Tab 27 L sungsg te der Probanden N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Korkenzieher Proband Experimentelle L sungsg te Bedingung in 1 Graphiktablett 64 85 2 2D CAD 27 62 3 Papier und Bleistift 68 42 4 2D CAD 25 37 5 Graphiktablett 50 21 6 Papier und Bleistift 51 0 7 12 2 2 Bearbeitungszeit Die durch Freihandskizzieren entwerfenden Probanden 1 3 und 6 unterschieden sich nicht in der Zeit die sie zur Bearbeitung der Problemstellung Korkenzieher ben tigt
235. er Entwurfsschritte der Vp 44 1 Sequenz Minute 1 bis 5 N 6 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Gartengrill Auffallend ist das h ufige Generieren mit vorangehenden Planungsphasen Nach einer ersten Redefinition der Problemstellung beginnt die Person 44 mit der Handlungsausf hrung dem 160 Skizzieren In der Folge wechseln sich Phasen des Planens die sich etwa im Betrachten der bisherig erstellten Skizzierelemente u ern mit einem anschlie enden Generieren ab Zwi schen diesen beiden Schritten f hrt die Person Bereitstellungen zur Handlungsvorbereitung aus sie deutet z B durch Handbewegungen eine Linie an oder dreht das Papier Die in der zweiten Zeile geh uft vorkommenden Wiederholungen beziehen sich auf materiali sierende Aktivit ten die meist nach einer mentalen Handlungskontrolle bereits vorhandene externalisierte L sungsans tze erneut aufgreifen und erl utern indem Teilfunktionen beschrif tet werden etc Anpassungen und Verwerfungen aus Resultatsr ckmeldungen finden bei diesem Probanden zu Beginn der L sungserarbeitung eher selten bzw gar nicht statt Diese Tatsache l sst auf eine stringente Handlungsf hrung schlie en die durch die M glichkeit des raschen intuitiven Ex ternalisierens der kognitiven Planungsergebnisse bedingt und gef rdert wird In der Abbildung 8 sind die ersten beiden Sequenzen der Versuchsperson 19 dargestellt Diese geh rt der zweiten Extremgruppe an und hat den G
236. er einzelnen Teile im Sinne der Wirkung von Kr ften und Bewegungen wird durch das Kriterium Kinematik Mechanik n her beleuchtet Die Dimension Notizen betrifft zum einen Ma e und Icons wie z B Pfeile zum anderen auch schriftliche Notizen in Form von Wortmarken und Text Das Kriterium Gesamtdarstellung bezieht sich auf die verst ndliche Darstellung des mittels Freihandskizzieren oder AutoCAD entworfenen Objekts als Ganzem im Sinne eines ersten Eindrucks Eventuell wird im Gesamtzusammenhang klar was vom Ent werfenden wie gemeint ist auch wenn andere Bewertungskriterien nicht eindeutig dargestellt sind Beim Entwurfsproblem Gartengrill lie sich das zu konstruierende Objekt in zwei relativ klar abgrenzbare Teilbereiche gliedern die getrennt voneinander bewertet wurden den Mechanis mus der H henverstellung und die Peripherie Bei der Problemstellung Korkenzieher wurde aufgrund mangelnder Abgrenzbarkeit auf eine derartige Unterteilung verzichtet Der Entwurf bzw seine beiden Teilbereiche wurden anhand der genannten sechs Kriterien hin sichtlich ihrer Eindeutigkeit jeweils entweder mit dem Wert 1 eindeutig oder 0 nicht eindeutig bewertet Die Kriterien sind jedoch nicht vollst ndig unabh ngig voneinander Eine eindeutige Darstellung der beiden Aspekte R umliche Anordnung der Teile zueinander sowie Gesamtdarstellung f hrt in der Regel bereits zu einer kommunizierbaren L sung und er
237. er und Bleistift und Graphiktablett Durch das Freihandskizzieren mit Graphiktablett wurde das Hervorbrin gen von L sungen und damit eine kreative Arbeitsweise vergleichbar unterst tzt wie durch das Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift Im Gegensatz zu den durch Freihandskizzieren Entwerfenden hat in der Gruppe der rechnerge st tzt Entwerfenden keiner der Probanden eine Alternative zu der erstellten Entwurfsl sung generiert Auch nacheinander entwickelte keiner dieser Probanden durch korrigierendes Vorge hen eine weitere L sungsm glichkeit Damit unterschied sich die dritte Versuchsgruppe deut lich von den beiden durch Freihandskizzieren entwerfenden Gruppen Die Teilhypothese 3 2b konnte best tigt werden Dieses Vorgehen liegt in der Art und Weise der L sungserzeugung mit dem CAD System be gr ndet Die bereits bei der Ersteingabe zumindest von Teilelementen des zu konstruierenden Objekts notwendige konkrete Datenstruktur musste vorab berlegt werden Beim rechnerge st tzten Entwerfen fand h ufig zun chst ein reines Abzeichnen aus dem Ged chtnis statt F r die Externalisierung war aufgrund der notwendigen Bedienung von Maus und Tastatur die eine 175 sensumotorische bersetzung verlangten ein gro er Aufwand erforderlich Die Bedienopera tionen waren dabei mit den mentalen Problemrepr sentationen nicht kompatibel Der nicht m gliche Wechsel des Abstraktionsgrads der Darstellung erforderte eine bersetzung
238. er weniger schwierig empfanden Die ses Resultat kann als das entscheidendere im Hinblick auf eine Interpretationsgrundlage ange sehen werden da die Probanden bei der Einsch tzung der Schwierigkeit der Problemstellung Korkenzieher die Problemstellung Gartengrill als Vergleichm glichkeit zur Verf gung hatten Beide mit AutoCAD entwerfenden Personen erzielten gleichzeitig einen deutlich gerin geren Wert f r die G te der konstruktiven L sung Somit liegt die Vermutung nahe dass die neben der Bedienung des Programms AutoCAD verbleibende mentale Kapazit t nicht ausge reicht hat um das Problem in seiner Gesamtheit zu verstehen und vorwiegend mental zu be handeln Stattdessen kam es im Sinne der kognitiven konomie zu einer Vereinfachung des Entwurfsproblems vgl Abschnitt 2 2 1 Zusammenfassend wurden beide Problemstellungen im Hinblick auf ihren Schwierigkeitsgrad jeweils unterschiedlich von den Bearbeitern wahrgenommen und es waren nahezu s mtliche Beurteilungen vertreten Die bei beiden Entwurfsproblemen gleichartig vorhandene Bewer 126 tungsspannweite st tzt die im Abschnitt 7 4 2 geschilderten Ergebnisse zu deren Anforderungs struktur und spricht f r einen vergleichbaren Schwierigkeitsgrad Dies darf als ein Hinweis auf die Eignung der Problemstellungen f r die experimentelle Hauptuntersuchung verstanden wer den Bei der Einsch tzung der Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit ergaben sich weder beim E
239. ereich bernommen werden sollen Das Ende der graphischen Entwurfsphase im Designprozess ist gekennzeichnet durch die m glichst weitge hende geometrische Beschreibung des zu schaffenden sthetischen K rpers in Form von Ansichtsdarstellun gen und Schnitten Die darin enthaltenen Geometrieinformationen und das gesamte also auch nicht externali sierte Wissen des Designers um die Geometrie subjektinternes Geometriemodell Uhlmann amp Richter 1994 bilden die Grundlage f r den Aufbau des Fl chenmodells Diese graphischen Darstellungen werden digitali siert und als Bitmap Bild in den Hintergrund der jeweiligen Ansicht gestellt Mit dem UltraPen kann nun die zu vektorisierende Kurve direkt nachgezeichnet werden Das Resultat dieses Vorgehens ist ein Typ Spline der mehr oder weniger der Kurve des Bitmap Bilds entspricht 47 3 Gesamtfragestellung Die im Kapitel 2 geschilderten Befunde und Erkenntnisse f hren zu der folgenden Gesamtfra gestellung die im Rahmen der vorliegenden Arbeit beantwortet werden soll Welches Unterst tzungspotential bieten die Arbeitsmittel Papier und Bleistift Graphikta blett und CAD in den fr hen Phasen des konstruktiven Entwerfens Dabei werden zun chst Fragen zur Nutzung der verschiedenartigen Arbeitsmittel und den damit verbundenen Erfahrungen der Entwerfenden betrachtet Diese Punkte sollen mittels einer orien tierenden Befragungsstudie s Kapitel 6 eruiert werden Um Untersuch
240. ereich findet sich dieser Fehlerfaktor z B in der sog Zentral reduktion einer zu starken Vereinfachung eines Entwurfsproblems auf wenige Einflussgr en Ehrlenspiel 1995 vgl D rner 1989 Bei berlastung und Interferenz der Prozesse des Aktivierens Behaltens und Verarbeitens kommt es zu einem unbeabsichtigten Informationsverlust durch Ausblenden oder bersehen 30 Entwerfende passen ihre Vorgehensweise entsprechend dem Prinzip der begrenzten bzw mangelhaften Rationalit t Simon 1990 vgl Maier 1933 Duncker 1935 Luchins 1942 Norman 1986 den begrenzten Ressourcen an und arbeiten mit vereinfachten nicht angemes senen subjektiven Repr sentationen und approximativen Probleml sestrategien Klauer 1993 1995 Sie beschr nken sich w hrend der L sungssuche h ufig auf Bekanntes Ferner werden komplexe Vorg nge und Systeme beim Entwerfen nicht simultan sondern nur sequentiell bearbeitet Es erfolgt eine Aufgliederung in Teilprobleme und eine Zwischenzielbil dung vom Vorl ufigen zum Endg ltigen vom Qualitativen zum Quantitativen vom Abstrakten zum Konkreten Ehrlenspiel 1995 1999 Auf der Grundlage dieser Befunde wird die Notwendigkeit einer Entlastung des Arbeitsge d chtnisses als Mittler zwischen Erfahren Erinnern und Planen Baddeley 1982 204 im konstruktiven Entwurfsprozess nahegelegt Dies kann beispielsweise durch das zeichnerische oder schriftliche Fixieren von berlegungen im Sinne eines
241. erf gbaren CAD Funktionen generierbar ist Durch die im Vergleich zum Entwerfen durch Freihandskizzieren ver nderte Vorgehensweise ist vermutlich der Aufbau eines modifizierten mentalen Modells erforderlich Der Konstrukteur muss neben dem bildhaft analogen Geometriemodell ein eher proportionales Modell aufbauen das den im 52 semantischen Ged chtnis gespeicherten Funktionsvorrat und die Men struktur enth lt Das mentale Modell wird in Form von Bauteilen und Baugruppen sichtbar in konkrete Gestaltungen umgesetzt und in einem mathematischen Modell abgespeichert um die Nutzung der Eingabeda ten f r die weitere rechnerinterne Verarbeitung zu erm glichen Eine den gedanklichen Vorstel lungen des Konstrukteurs angepasste sinnliche Wahrnehmbarkeit der rechnerinternen Mo delldarstellung des zu konstruierenden Objekts ist nicht hinreichend gew hrleistet Hartmann amp Eberleh 1991 W hrend die Entstehung des mentalen Modells beim Freihandskizzieren weitestgehend im Handlungsverlauf durch die T tigkeit des Skizzierens selbst gef rdert wird muss bei der Arbeit mit CAD diese gedankliche Leistung wegen der erforderlichen Konkretheit gr tenteils vor dem Beginn der Externalisierung erbracht worden sein Zwischen dem konventionellen Hand lungsvollzug und dem am CAD System bestehen erhebliche Unterschiede insofern dass je nach Art des Arbeitsmittels bestimmte Teilhandlungen m glich erforderlich oder berfl ssig sind Der Rechner fordert im
242. erimentelle EN T pe Pr Alpha Bedingung 2D CAD Graphiktablett Papier und Bleistift 5 95 Signifikanz 1 000 1 000 1 000 Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 276 Erlebte Problemschwierigkeit a Duncan Untergrup pe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung 2D CAD Graphiktablett Papier und Bleistift Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 Sicherheit hinsichtl der L sungsrichtigkeit Duncan Untergruppe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung 2D CAD Graphiktablett Papier und Bleistift Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 Beanspruchung Psychophys Zustand Differenz Pr Posttestwert Duncan Untergrup pe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung 2D CAD Papier und Bleistift Graphiktablett Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 271 Beanspruchung Konzentration Differenz Pr Posttestwert a Duncan Untergrup pe f r Alpha Experimente
243. erten lie en sich signifikante Unterschiede zwischen den Versuchs gruppen 1 und 2 feststellen Die Probanden die durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett 196 entwarfen schnitten hier mit geringeren Werten ab Damit konnte man die Teilhypothese 4 1 3a nicht best tigen und das Ergebnis der Problemstellung Gartengrill nicht replizieren Auch die Unterschiede in der Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts beim Entwurfsproblem Korkenzieher lassen sich auf die unterschiedlichen Anforderungen an den Nutzer bei der Externalisierung zur ckf hren Sowohl die Ver nderungen von Routinen der taktil kin sthetischen Bewegungssteuerung als auch die Verz gerung zwischen Sensumotorik und visueller R ckmeldung beim Graphiktablett bedingten eine Darstellungsweise die nicht mit der auf Papier identisch war Details lie en sich trotz variabler Strichst rke nicht so gut wie mit einem Bleistift darstellen da die d nnste Strichst rke dicker als ein gespitzter Bleistift ist Im Gegensatz zum Gartengrill erforderte der Entwurf des Korkenziehers ein detailgenaueres Zeichnen des Objekts da dieses in seiner Gr e deutlich kleiner ist Eventuell kommen die softwarebedingten Probleme des Graphiktabletts bei zu entwerfenden Objekten von geringer Gr e und bei entsprechenden Detailzeichnungen in besonderer Weise zum Tragen Der Anstellwinkel des Ger ts hatte eine vor allem perspektivisch geringere Skizzierqualit t zur Folge Da
244. es mentalen Trainings beim Erwerb einer sensumotorischen Fertigkeit Dissertation an der Deutschen Sporthochschule K ln Volpert W 1983 Das Modell der hierarchisch sequentiellen Handlungsorganisation In W Hacker W Volpert amp M von Cranach Hrsg Kognitive und motivationale Aspekte der Handlung 38 57 Bern Huber Volpert W 1987 Psychische Regulation von Arbeitst tigkeiten In U Kleinbeck amp J Ruten franz Hrsg Arbeitspsychologie Enzyklop die der Psychologie Bd D IIV1 1 42 G ttin gen Hogrefe Volpert W 1988 Zauberlehrlinge Die gef hrliche Liebe zum Computer M nchen dtv Volpert W 1994 Von der Software Ergonomie zur Arbeitsinformatik In W Volpert Hrsg Humanwissenschaft der Arbeit ein R ckblick Berlin TU von der Weth R 1988 Konstruktionst tigkeit und Probleml sen In E Frieling amp H Klein Hrsg Rechnerunterst tzte Konstruktion Bern Huber von der Weth R 1994 Konstruieren Heuristische Kompetenz Erfahrung und individuelles Vorgehen Zeitschrift f r Arbeits und Organisationspsychologie 38 3 102 111 von der Weth R 2001 Management der Komplexit t Ressourcenorientiertes Handeln in der Praxis Bern Huber von Humboldt W 1988 Werke III Schriften zur Sprachphilosophie Darmstadt Wissenschaftli che Buchgesellschaft von Kleist H 1987 ber die allm hliche Verfertigung der Gedanken beim Reden In H Sembd ner Hrsg S mtlich
245. ese Zwecke bis auf das berpr fen von L sungskonzepten kaum Verwendung Als externe Speicher entlasten Skizzen das Arbeitsged chtnis und unterst tzen die Kommuni kation mit Gespr chspartnern Auch bei CAD spielen die Kommunikation sowie das berpr fen von Konzepten eine Rolle eine ged chtnisentlastende Funktion in Form einer kurzfristigen 78 Erinnerungshilfe wird jedoch von keinem der Befragten berichtet Im Gegensatz zu Skizzen wird CAD haupts chlich zur l ngerfristigen Dokumentation eingesetzt Die Ergebnisse zu den Anfertigungs bzw Einsatzzwecken von Skizzen und CAD zeigen dass sich Skizzen nach Meinung der Befragten besser f r die Belange der fr hen Entwurfsphasen eignen Dies wird auch durch die im Umgang mit beiden Arbeitsmitteln wahrgenommenen Effekte belegt Skizzen regen zu Modifikationen an und bedingen im Gegensatz zu CAD h ufig neue L sungsideen sie f rdern somit eine kreative und innovative Arbeitsweise Die L sungsideen lassen sich zudem schnell und aufwandsarm fixieren Diese unterst tzenden Auswirkungen wurden vom Arbeitsmittel CAD nicht berichtet Nahe zu die H lfte der Befragten empfindet hier zudem das Variieren bereits fixierter L sungsideen als Schwierigkeit Der Gebrauch von Software animiert jedoch zum h ufigeren R ckgriff auf Informationen in lteren Dateien und l sst Auswirkungen von nderungen auf das Gesamtpro dukt leichter erkennen Um die von CAD Programmen nur defizit r e
246. ett und Rechnergest tztes Entwerfen in den fr hen Entwurfsphasen im Hinblick auf die Ergeb nisvariablen L sungsg te Bearbeitungszeit sowie Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts signifikant voneinander unterscheiden 165 Die Teilnehmer der Versuchsbedingungen Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift und Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett unterschieden sich weder signifikant in der G te ihrer konstruktiven L sungen in der ben tigten Bearbeitungszeit noch in der Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts ihrer Entw rfe im Hin blick auf die Empf ngergruppen Technischer Laie und Experte Die Hypothesen 1 la 1 2a und 1 3a konnten somit best tigt werden Die Vergleichbarkeit der durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift und mit Graphikta blett entwerfenden Probanden hinsichtlich der Ergebnisvariablen belegt die Gleichartigkeit der wesentlichen Anforderungen dieser beiden Arbeitsmittel an den Nutzer vgl Kapitel 4 Verglichen mit der dritten Untersuchungsgruppe ergaben sich folgenden Resultate Probanden die durch Freihandskizzieren entwarfen erzielten eine hochsignifikant h here L sungsg te als im Umgang mit CAD ausgebildete Probanden die rechnergest tzt entwarfen Damit lie sich die Teilhypothese 1 1b best tigen Dieses Ergebnis zeigt dass das rechnergest tzte Entwerfen zur L sungsfindung in
247. eunigen und damit die Bearbeitungszeit verk rzen 5 1 3 Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts Angesichts der zunehmenden Ver nderungsgeschwindigkeit und Komplexit t in der Produk tentwicklung gewinnen vor allem in deren fr hen Phasen kooperative Prozesse vermehrt an Bedeutung Goldschmidt 1996 Dwarakanath amp Blessing 1996 Minnemann 1991 Ullman 1997 Eine empirische Untersuchung ergab dass in einem Konstruktionsprozess ben tigte Informationen zu 90 durch direkte zwischenmenschliche Kommunikation ausgetauscht wer den obwohl man versucht diese schriftlich und rechnergest tzt zur Verf gung zu stellen Wal lace 1997 Das Simultaneous Engineering z B sieht eine fr hzeitige Einbeziehung aller am Produktentstehungsprozess beteiligten Unternehmensbereiche vor um die Zeitspanne zwischen Produktplanung und Markteinf hrung zu reduzieren und eine ganzheitliche Produktoptimierung zu erleichtern Die notwendige Verbesserung des Informationsflusses bezieht sich sowohl auf die Zusammenarbeit zwischen Konstrukteuren als auch zwischen Konstrukteuren und Personen anderer Abteilungen z B aus der Fertigung oder dem Produktmarketing ausgelagerter Un ternehmensbereiche und dem Auftraggeber Grabowski amp Geiger 1997 F r ein gemeinsames Problemverst ndnis ist es notwendig und entscheidend dass in der Team arbeit Konzeptvarianten und Ideen kommuniziert werden Cross amp Cross 1996 Eine Kom munikationsgrundlage
248. ezeichnen das Entwerfen als propagation from model to model Um Informationen ber die Produkteigenschaften zu er halten entwickelt der Konstrukteur eine gro e Anzahl verschiedener Modelle die sich hinsichtlich ihrer Eigenschaften des Abstraktionsgrades der Komplexit t u s w unterscheiden Die Kombination aus externalem Handeln in Form des Skizzierens und Modellierens und den dabei erstellten Skizzen und Modellen unterst tzt die beiden Hauptkomponenten mentaler Problembearbeitung Zum einen dient sie als Speicherhilfe indem aktivierte Wissenssachverhalte und aktuelle Informationen erhalten werden s Abschnitt 2 2 1 zum anderen wirkt sie als Denkhilfe beim Bearbeiten dieser Daten Sie erleichtert dem 36 Denkhilfe beim Bearbeiten dieser Daten Sie erleichtert dem Konstrukteur die Generierung Verfertigung und Pr fung neuer Ideen durch Assoziationsunterst tzung und Gedankenpr zisie rung und f rdert durch die Erh hung der Transparenz das Beherrschen der Problemkomplexit t z B Leinert R mer amp Sachse 1999 2 3 Entwerfen mit unterschiedlichen Arbeitsmitteln und deren Funk tionen im Entwurfsprozess Weder die blo e Hand noch der sich selbst berlassene Verstand verm gen Nennenswertes Durch unterst tzende Werkzeuge wird die Sache erst vollendet Bacon 1962 41 Unter Ber cksichtigung der diskutierten Unzul nglichkeiten und Grenzen des menschlichen Denkens und der damit verbundenen Notwendigkeit e
249. fen bei der Problemstellung Gar tengrill ein generierendes Vorgehen s Tabelle 26 Der Proband 3 generierte beim Hauptprin zip zwei der Proband 4 beim Hauptprinzip und bei Teilprinzipien insgesamt vier L sungsvari anten bevor sie sich f r eine M glichkeit entschieden und diese weiter verfolgten Der Versuchsteilnehmer 5 er ffnete kKorrigierend nacheinander drei m gliche L sungen beim Hauptprinzip Die anderen drei Teilnehmer davon die beiden mit AutoCAD Entwerfenden gingen ausschlie lich korrigierend vor und betrachteten keine Alternativen Tab 26 L sungserzeugung generierendes vs kKorrigierendes Vorgehen der Probanden N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Gartengrill Proband Experimentelle L sungserzeugung Anzahl der zu Nacheinander kor Bedingung Beginn generier rigierend entwickelte ten L sungsvari L sungsvarianten anten 2D CAD korrigierend 1 2 Graphiktablett korrigierend 1 3 Graphiktablett generierend 3 beim Hauptprinzip 4 Papier und Bleistift generierend 5 beim Hauptprinzip und bei Teilprinzipien 5 Papier und Bleistift korrigierend 1 beim Hauptprinzip 3 2D CAD korrigierend 1 116 7 12 Ergebnisse der experimentellen Pilotstudie Entwurfsproblem Korkenzieher 7 12 1 Homogenisierungsvariable Motivation zur Bearbeitung der Problemstellung Im Hinblick auf das Commitment konnten beim Entwurfsproblem Korkenzieher keine Unt
250. feststellen dass die Extremgruppen mit den sehr hohen Werten f r die L sungsg te bei kurzen Bearbeitungszeiten ausnahmslos aus freihandskizzierenden Teilnehmern bestanden Auff llig in diesen Gruppen waren h ufige Wechsel zwischen mentalen Planungs und materialisierenden Generierungspha sen die in der Regel bis zur Fertigstellung der L sung anhielten Die Extremgruppen mit den sehr geringen Werten f r die L sungsg te bei langen Bearbei tungszeiten setzten sich ausschlie lich aus rechnergest tzt entwerfenden Probanden zusammen Hier wurde im Gegensatz dazu viel bereitgestellt kontrolliert und auch verworfen Diese Schrittfolgen sind ein Indikator f r ein erheblich weniger kreatives und innovatives Vorgehen beim Entwerfen mit AutoCAD Externale wie internale Teilt tigkeiten z B das Skizzieren bzw Zeichnen das Betrachten der Skizze bzw Zeichnung oder die u ere Inaktivit t k nnen unterschiedliche Funktionen im Handlungsprozess haben die mit dem gew hlten methodischen Zugang n her bestimmbar wa ren Insgesamt betrachtet hat sich die Erfassung der Entwurfsschritte mit dem entwickelten Kategorienschema als sinnvolles Verfahren erwiesen gerade um R ckschl sse auf den Inhalt des beim Entwerfen vollzogenen internalen Handelns zu ziehen Die Methode erzielte nach 208 einem eingehenden Beobachtertraining hohe Werte f r die interpersonale Urteiler bereinstim mung und kann daher als objektiv und tragf hig im Hinblick
251. g The effect of Einstellung Psychological Monographs 54 6 L er G amp Spada H 1990 Denken und Probleml sen In H Spada Hrsg Allgemeine Psy chologie 189 280 Bern Huber Maier N R F 1933 An aspect of human reasoning British Journal of Psychology 24 144 154 Maier P H 1999 R umliches Vorstellungsverm gen Donauw rth Auer Verlag Marti K 1986 Flexible Fertigung wohin Management Zeitschrift 55 1 34 36 Martin P Widmer H J amp Lippold M 1986 Ergonomische Gestaltung der Hard und Soft ware von CAD Systemen Kassel Gebr der Grimm Matern B 1976 Mentale Repr sentationen in funktionellen Beziehungen Beschaffenheit Ent stehung und Funktion Dissertation B TU Dresden Me ner G 1987 Kreativit tsf rderung im Rahmen betrieblicher Innovation Frankfurt a M Lang McKim R H 1972 Experiences in visual thinking Belmont Wadsworth Miller F 2000 Virtuelle Zukunfts Werkstatt Fraunhofer Magazin 3 6 11 Miller G A 1956 The magical number seven plus or minus two Some limits on our capacity for processing information Psychological Review 63 81 97 Miller G A Galanter E amp Pribram K H 1973 Strategien des Handelns Pl ne und Struk turen des Verhaltens Stuttgart Klett Minneman S L 1991 The social construction of a technical reality empirical studies of group engineering design practice Dissertation Stanford Universit
252. g N 66 Hauptun tersuchung Entwurfsproblem Gartengrill Experimentelle Bedingung Motivation MW SE 0 berhaupt nicht motiviert 7 sehr motiviert 1 Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift 6 3 10 SD 48 Papier und Bleistift 2 Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett 6 2 17 SD 81 Graphiktablett 3 Rechnergest tztes Entwerfen 2D CAD 6 0 19 SD 89 8 8 1 2 F higkeit zur r umlichen Vorstellung Bei der Gesamtstichprobe N 66 konnte mit einem Mittelwert von 2 0 SD 1 16 eine durchschnittliche F higkeit zur r umlichen Vorstellung verglichen mit der entsprechenden Eichstichprobe festgestellt werden 24 Probanden 36 4 wurden aufgrund ihres Ergebnisses im Dreidimensionalen W rfeltest Gittler 1990 als weit unterdurchschnittlich oder unter durchschnittlich eingestuft acht Teilnehmer 12 1 erreichten einen durchschnittlichen und 34 51 5 einen berdurchschnittlichen Wert Zwischen den einzelnen Versuchsgruppen ergab eine einfaktorielle ANOVA keine signifikan ten Unterschiede hinsichtlich der F higkeit zur r umlichen Vorstellung Fanova 1 971 p gt 05 Die Tabelle 39 gibt einen berblick ber die deskriptiven Kennwerte f r die F higkeit der drei Versuchsgruppen zur r umlichen Vorstellung Tab 39 F higkeit der Versuchsgruppen zur r umlichen Vorstellung N 66 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Gar
253. ge l ufig jedoch in der geforderten Weise nicht im Handel erh ltlich sind e Die konstruktiven Probleme sollten neben verschiedenen Festforderungen also Bedingun gen denen die L sung voll zu entsprechen hat auch eine Mindestforderung vgl Kesselring 1951 aber keinen Berechnungs und Auslegungsanteil beinhalten e Sie sollten sich von der beschriebenen Stichprobe mit technischen Grundkenntnissen und konstruktivem Grundwissen in einem zeitlichen Rahmen von max zwei Stunden l sen lassen Der Untersuchungsthematik entsprechend lag der Schwerpunkt auf den fr hen Entwurfsphasen Da bei einer studentischen Stichprobe keine Berufserfahrung vorhanden ist war der inhaltliche Neuheitsgrad ausreichend f r eine Problem und infolgedessen Kreativit tsorientierung Die Originalfassungen der Problemstellungen mit den entsprechenden Instruktionen finden sich im Anhang A6 bis A10 7 4 1 1 Entwurfsproblem Gartengrill Das Angebot an Grillger ten einer Firma die verschiedene K chenger te produziert sollte um ein Modell mit folgenden spezifischen Eigenschaften erweitert werden Tab 10 Fest und Mindestforderung en des Entwurfsproblems Gartengrill Stufenlose Verstellbarkeit 5 25 cm des Abstands zwischen Grillrost und Kohlepfanne F r Verstellung keine direkte Ber hrung von Grillrost und Kohlepfanne erforderlich auch nicht mit einer Zange oder mittels eines einhakbaren Griffs Leichte Entnehmbarkeit von G
254. ge Arbeitsmittel im Rahmen der L sungserarbeitung nutzen neben den Ergebnissen auch in ihren Vorgehensweisen unterscheiden Weshalb erzielen die Teilnehmer unterschiedlich hohe Werte f r die L sungsg te Was passiert in der von den Probanden ben tigten Bearbeitungs zeit Diesen Fragen soll explorativ mit dem Ziel nachgegangen werden die bisher gebr uchli chen Prozesskriterien zu erweitern um dem Prozess des inneren Handelns n her zu kommen Man ging davon aus dass Erkenntnisse ber die get tigten Entwurfsschritte im Sinne der Hand lungsregulation am ehesten zur Erkl rung anzunehmender Unterschiede zwischen den experi mentellen Bedingungen bez glich der Ergebnisvariablen L sungsg te und Bearbeitungs zeit beitragen Im folgenden wird die Entwicklung des entsprechenden Kategorienschemas beschrieben und es werden Hinweise zur Datenerfassung gegeben Zur Entwicklung eines geeigneten Kategorien schemas wurden die Videoaufzeichnungen aus der Pilotstudie nach skizzierenden und rechner gest tzten Entwurfsprozessen getrennt mikroanalytisch betrachtet Im Zweierteam zusammen mit einer Psychologin des Instituts f r Allgemeine Psychologie Biopsychologie und Methoden der Psychologie wurden die einzelnen von den Probanden get tigten Schritte gezielt hinterfragt und im Hinblick auf relevante Auff lligkeiten diskutiert Das Wesen bestimmter Schritte und deren konkrete Eigenschaften wurden oftmals erst im Bezug zu vorangegangenen bz
255. gedankliche Lei stungen in der Handhabung und kann durch vielf ltige Interaktionsprobleme zu einer unpro duktiven CAD Benutzung f hren bei der die eigentlichen Systemvorteile nur selten ausge sch pft werden Streitz 1990 Pfitzmann amp Jin 1992 vgl software ergonomische Kriterien zur Dialoggestaltung DIN 66 234 8 1988 Es ist anzunehmen dass undurchsichtige Bedie nungsprozesse mit mathematisch und informatikorientierter Funktionalit t vor allem bei unre 50 gelm iger Arbeit mit dem CAD System das Arbeitsged chtnis erheblich belasten Durch den entstehenden Trade Off zwischen Problembearbeitung und Systembedienung wird mentale Kapazit t vom eigentlich zu bearbeitenden Problem abgezogen Um ein Bild oder einen Ge danken im Computer zu speichern muss der Konstrukteur einen nicht geringen Teil seiner gei stigen Kapazit t dem Ger t widmen Viebahn 1995 53 Das rechnergest tzte Entwerfen bringt durch verschiedene typische Rechnerfunktionalit ten jedoch auch entlastende Aspekte f r die Mentalkapazit t mit sich Im Gegensatz zum Entwer fen mit Papier und Bleistift und mit g ngiger Software f r das Graphiktablett k nnen hier L sungen aus vorgegebenen Elementen integriert werden Ferner verhindern die M glichkeiten des Kopierens und Spiegelns etc ein aufwendiges Mehrfachzeichnen Allerdings birgt die Standardisierung von Baugruppen und Einzelteilen sowie die M glichkeit der einfachen Ver vielf ltigung di
256. gemeinsamkeiten der Arbeitsmittel an den Nutzer andererseits lassen sich Hypothesen ber das Unterst tzungspotential dieser Arbeitsmittel ableiten Im Teilkapitel 2 2 wurden das Arbeitsged chtnis die mentalen Problemrepr sentationen sowie das Externalisieren von Ergebnissen internalen Handelns als potentielle Problemkreise benannt die vor allem in den fr hen Phasen des konstruktiven Entwerfens einer Unterst tzung bed rfen Diesen drei Bereichen lassen sich aus t tigkeitspsychologischer Sicht hypothetische Anforde rungen an Arbeitsmittel zuordnen die f r eine optimale Unterst tzung des Entwerfens erf llt sein sollten Es muss darauf hingewiesen werden dass bei einigen Anforderungen keine eindeutige Zuordnung zu nur einem Problembereich m glich war da diese zwei oder gar alle drei Aspekte betreffen 4 1 Arbeitsged chtnis 4 1 1 Okkupieren geistiger Kapazit t durch die Arbeitsmittelnutzung Die Begrenztheit der menschlichen Bewusstheitskapazit t des sog Arbeitsged chtnisses er fordert Entlastungen die kaum mentale Kapazit t okkupieren Hacker 1998b Die Nutzung von Papier und Bleistift bindet durch ihre einfache und flexible Handhabbarkeit nahezu keine geistige Kapazit t Das Entwerfen mit dem Graphiktablett ist durch den drucksensitiven Ultra Pen an dieses intuitive und nat rliche Arbeiten angelehnt es sind jedoch je nach Komplexit t der ausgew hlten Software unterschiedliche Funktionalit ten vorhanden Deren Anwendung
257. genden Arbeit zu berpr fen ob sich diese Ergebnisse bei einem Entwurfsproblem mit vergleichbarem Schwierigkeitsgrad replizieren lassen oder ob sie vom Inhalt der Problemstellung abh ngig sind Dazu wurde eine Replikationsuntersuchung mit dem im Abschnitt 7 4 1 2 beschriebenen Entwurfsproblem Korkenzieher entsprechend der vorgestellten Methodik durchgef hrt Im folgenden Teilkapitel 8 10 werden die Ergebnisse dieser Replikationsuntersuchung vorgestellt und anschlie end interpretiert 176 8 10 Ergebnisse der experimentellen Replikationsuntersuchung Ent wurfsproblem Korkenzieher 8 10 1 Pr fung der Stichprobenhomogenit t 8 10 1 1 Motivation zur Bearbeitung der Problemstellung Bei der Gesamtstichprobe N 66 konnte mit einem Mittelwert von 6 1 SD 72 eine hohe Motivation zur Bearbeitung der Problemstellung Korkenzieher ausgemacht werden Durch eine einfaktorielle ANOVA konnte kein signifikanter Gruppenunterschied hinsichtlich des Commitments festgestellt werden Fanova 1 536 p gt 05 Die Motivation zur Bearbei tung des Entwurfsproblems Korkenzieher war bei allen drei Versuchsgruppen mit durch schnittlichen Werten von 5 9 bis 6 2 hoch Die deskriptiven Kennwerte f r die Motivation der Versuchsgruppen zur Bearbeitung der Pro blemstellung zeigt die Tabelle 54 Tab 54 Motivation der Versuchsgruppen zur Bearbeitung der Problemstellung N 66 Replikati onsuntersuchung Entwurfsproblem Kork
258. glich der Variable des Erlebens Psychische Beanspruchung wie folgt Pro banden die durch Freihandskizzieren entwerfen erleben eine signifikant geringere psychische Beanspruchung als im Umgang mit CAD ausgebildete Probanden die rechnergest tzt entwer fen 8 2 3 Bereich des Prozesses Um das Unterst tzungspotential der verschiedenen Arbeitsmittel beurteilen zu k nnen ist es neben der Erfassung des Grades der Zielerreichung in Form der Ergebnisvariablen notwendig den Prozess der fr hen Entwurfsphasen zu beleuchten Hierbei m ssen neben den u eren sichtbaren Handlungen als Teilt tigkeiten die durchgef hrten auch internalen Entwurfsschritte analysiert werden 134 Zur Prozessvariable Anteile und Abfolgen der Entwurfsschritte sollen im Rahmen dieser Arbeit keine Hypothesen formuliert werden da das im Rahmen der Pilotstudie entwickelte Ka tegorienschema zun chst mittels eines Extremgruppenvergleichs erprobt werden soll Dabei empfiehlt sich ein hypothesengenerierendes Vorgehen Zur genauen Beschreibung des Vorgehens ist ferner die Art und Weise der L sungserzeugung von Interesse Somit stellt sich die folgende Frage Fragestellung 3 Gibt es signifikante Unterschiede zwischen dem Entwerfen durch Freihands kizzieren mit Papier und Bleistift dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett und dem rechnergest tzten Entwerfen in den fr hen Entwurfsphasen im Hinblick auf die Pro zessvariablen Anteil
259. gsfreiheit verhindert werden Um physische Probleme zu verhindern sollte die Hardware flexibel eingestellt und ver ndert werden k nnen e Unter Ber cksichtigung der zunehmenden globalen Vernetzung w re es w nschenswert dass das System ein gleichzeitiges Zusammenarbeiten mehrerer Konstrukteure verschiedener Stand orte an einem Projekt erm glicht Daher sollten kommunikationsf rderliche Funktionen wie das problemlose Mailen von Bildschirmdarstellungen vorgesehen werden In der Literatur wird h ufig betont dass die optimierte Gestaltung von Unterst tzungssystemen auf die aktive Beteiligung der Benutzer am Entwicklungsprozess angewiesen ist da seitens der Systemdesigner und Softwareentwickler vielfach das Verst ndnis f r die Denk und Arbeits weise des Konstrukteurs fehlt z B Streitz 1990 Volpert 1994 Butz 1997 Ein entscheidender Beitrag zu einem durchg ngig rechnergest tzten Informationsverarbei tungsprozess von der Produktidee bis zum fertigen Produkt wurde im Designbereich vom Lehr stuhl Technisches Design der TU Dresden geleistet Bei dem sog CASFM Computer Aided Solid Freeform Modelling System handelt es sich um das erste bekannt gewordene Rapid Prototyping Verfahren f r Freiformfl chenobjekte an dessen Durchlaufende ein erster physi scher K rper und ein rechnerinternes Modell f r beliebige Weiterbearbeitungszwecke zur Ver f gung steht Einen weiteren Ansatz vor allem f r die Unterst tzung der fr hen En
260. gte Zeit differierte sehr stark zwischen den durch Freihandskizzieren und den rechnergest tzt entwerfenden Probanden Die Probandenpaare die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett entwarfen unterschieden sich nicht voneinander Die Teilnehmer die mit AutoCAD entwarfen ben tigten deutlich mehr Bearbeitungszeit Mit Ausnahme eines Probanden der durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett entwarf und hnlich viel Zeit wie die rechnergest tzt Entwerfenden brauchte lie en sich diese Ergebnisse mit einem geringeren Unterschied bei der Problemstellung Korkenzieher wiederholen Beide Problemstellungen konnten von allen Teilnehmern der Pilotstudie in dem daf r vorgese henen Zeitrahmen bis zum technischen Entwurf fertig bearbeitet werden Insgesamt ben tigten die Probanden beim Entwurfsproblem Korkenzieher etwas weniger Zeit zur Bearbeitung In Kombination mit den durchschnittlich geringeren Werten f r die L sungsg te l sst sich schlussfolgern dass diese Problemstellung weniger eingehend bearbeitet wurde Als Grund w re z B ein sich vom Entwurfsproblem Gartengrill unterscheidender Komplexit tsgrad denkbar Eventuell haben die Probanden auch mehr Erfahrung im Umgang mit Grillger ten was ein Durchdenken verschiedener Teill sungen erforderlich gemacht und damit die Bearbei tungszeit verl ngert hat Zusammenfassend konnten zwischen den erreichten Werten f r die essentiellen Ergebnisvariabl
261. h in einem Einzelvergleich hingegen nicht bedeutsam von der dritten Versuchsgruppe p23 gt 05 Die Tabelle 60 fasst die deskriptiven Kennwerte f r die Sicherheit der drei Versuchsgruppen hinsichtlich der L sungsrichtigkeit berblicksartig zusammen Tab 60 Sicherheit der Versuchsgruppen hinsichtlich der L sungsrichtigkeit N 66 Replikations untersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher Experimentelle Sicherheit MW SE Bedingung 0 berhaupt nicht sicher 7 vollkommen sicher 1 Papier und Bleistift 5 5 27 SD 1 28 2 Graphiktablett 4 9 29 SD 1 34 3 2D CAD 4 1 43 SD 2 04 8 10 3 3 Psychische Beanspruchung Hinsichtlich der erlebten Ver nderungen in den beanspruchungsrelevanten Faktoren wies die Gesamtstichprobe N 66 bei der Problemstellung Korkenzieher durchschnittlich folgende Differenzen aus Pr und Posttestwerten auf 0 37 SD 1 19 f r den Faktor Psychophysi scher Zustand 0 58 SD 1 2 f r die Konzentration 0 7 SD 97 f r die Motivation und 0 36 SD 1 1 f r die affektive Lage Eine univariate Testung ergab diesbez glich keine signifikanten Gruppenunterschiede Fanova 455 560 806 131 p gt 05 Die Tabelle 61 gibt einen berblick ber die deskriptiven Kennwerte f r die psychische Bean spruchung der drei Versuchsgruppen aufgegliedert in die vier Faktoren 182 Tab 61 Psychische Beanspruchung der Versuchsgrupp
262. he Validit tseinschr nkungen durch die Methode des lauten Denkens stellt diese in der vorliegenden Arbeit kein geeignetes Mittel dar um Erkenntnisse ber das Denken von Entwerfenden zu gewinnen Die Rolle von Verbalisierungen im Entwurfsprozess ist noch nicht vollst ndig gekl rt Die T tigkeit des Skizzierens bzw Zeichnens sowie die dabei erzeugten Produkte in Form von Skiz zen und Zeichnungen spielen hingegen ohne Zweifel eine Schl sselrolle und sind f r einen reibungslosen Entwurfsverlauf unerl sslich Aufgrund der weitestgehend fehlenden beschrei benden segmentierenden und interpretierenden Methoden vgl G rner 1994 sollten in dieser Untersuchung auf der Grundlage der Einheit von Denken und Handeln Denkoperationen und verl ufe insbesondere aus den beim Skizzieren bzw Zeichnen auftretenden Handlungsfolgen 106 erschlossen werden Es wurde angestrebt die Phasen der Aufgabenkl rung Konzeptfindung und des fr hen Entwerfens hinsichtlich ihres inhaltlichen Verlaufs und der wesentlichen kogni tiven Aktivit ten ber die Beobachtung der Genese der dabei entstehenden Produkte zu erfas sen Um Daten zu gewinnen die die Beantwortung der interessierenden Fragestellungen zulassen wurde ein systematischer Ansatz gew hlt der neben der Analyse der Ergebnisse der Entwurfs handlung und der Befragung des Bearbeiters zu seinem Vorgehen auch die Beobachtung der handelnden Person beinhaltete Als zielgerichtete methodisch kontr
263. he mit Verfahren durchzuf hren die ex post den mit allen Einzelvergleichen verbundenen Hypothe senkomplex auf einem vorgegebenen Alpha Niveau absichern vgl Bortz 1993 250 In der vorliegenden Arbeit wurde der Duncan Test gew hlt Ergebnisse mit p lt 05 galten als signifi kant mit p lt 01 als hochsignifikant Konnten weder auf multi noch auf univariater Ebene signifikante Unterschiede zwischen den drei Versuchsgruppen gefunden werden so erfolgt die Darstellung der Ergebnisse lediglich tabellarisch in Form deskriptiver Kennwerte f r die jeweilige Variable s Kapitel 8 8 und 8 10 8 8 Ergebnisse der experimentellen Hauptuntersuchung Entwurfspro blem Gartengrill 8 8 1 Pr fung der Stichprobenhomogenit t 8 8 1 1 Motivation zur Bearbeitung der Problemstellung Bezogen auf die Gesamtstichprobe N 66 lag mit einem Mittelwert von 6 2 SD 75 eine hohe Motivation zur Bearbeitung des Entwurfsproblems Gartengrill vor Bei der varianzanalytischen berpr fung ob sich die Probanden der drei experimentellen Be dingungen hinsichtlich ihres Commitments unterscheiden konnten zwischen den Versuchs gruppen keine signifikanten Unterschiede festgestellt werden Fanova 1 268 p gt 05 Die deskriptiven Kennwerte f r die Motivation der drei Versuchsgruppen zur Bearbeitung der Problemstellung sind in der Tabelle 38 zusammengefasst 146 Tab 38 Motivation der Versuchsgruppen zur Bearbeitung der Problemstellun
264. hen den Gruppen nnerhalb der Gruppen Gesam 56401 440 405780 4 462181 9 28200 720 6440 959 Motivation zur Bearbeitung der Problemstellung Duncan Untergrup pe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung 2D CAD Graphiktablett Papier und Bleistift Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 F higkeit zur r uml Vorstellung Duncan Untergrup pe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung Graphiktablett 2D CAD Papier und Bleistift Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 L sungsg te in Prozent Duncan Experimentelle Bedingung 2D CAD Graphiktablett 61 7100 Papier und Bleistift 75 0073 Signifikanz 1 000 148 Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 266 Bearbeitungszeit in Min a Duncan Untergruppe f r Alpha 05 Experimentelle Bedingung Papier und Bleistift Graphiktablett 2D CAD Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 Kommuni
265. herheitsgerechter Aspekte In der Zusam menschau erm glichen die genannten Aspekte Aussagen zur Gesamtqualit t der Konstruktion Langner 1991 und R ckert 1997 haben ein allgemeines von der konkreten Problemstellung unabh ngiges Beurteilungsschema entwickelt mit dem die L sungsg te auf dem Niveau der einzelnen Subkriterien numerisch erfassbar ist Damit k nnen die L sungen unterschiedlicher Konstruktionsauftr ge in ihrer G te direkt miteinander verglichen werden Eine individuelle den spezifischen Anforderungen gerecht werdende Bewertung l sst sich jedoch nur dann errei chen wenn man die Kriterien entsprechend den tats chlichen Erwartungen an das funktionser f llende Element bzw die zu realisierende Teil oder Gesamtfunktion detailliert Bei den in dieser Arbeit verwendeten Problemstellungen sollte den gegebenen Bedingungen und den damit verbundenen Forderungen Rechnung getragen werden so steht z B beim Ent wurfsproblem Korkenzieher aufgrund der Zielgruppe Behinderter die Sicherheit bei der Be dienung des Ger ts im Vordergrund Zur Bewertung der Entwurfsl sungen wurden die quali t tsbestimmenden Aspekte unter Einbeziehung der obengenannten sechs Kriterien haupts ch lich aus den konkreten Anforderungen der Problemstellung abgeleitet Sie wurden f r beide Entwurfsprobleme getrennt in Form eines Schemas auf einer vierstufigen Skala anforderungs abh ngig konkretisiert und problemspezifisch gewichtet Ein direkter Ve
266. hinsichtlich der Ergebnisvariable L sungsg te folgende Resultate Die Teilnehmer der experimentellen Bedingungen Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift und Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett unterschie den sich signifikant in der L sungsg te der erstellten Entw rfe Erstere erzielten hier im Durch schnitt einen signifikant h heren Wert Die Teilhypothese 4 1 1a lie sich damit nicht best ti 194 gen und das entsprechende Ergebnis der Problemstellung Gartengrill Konnte nicht repliziert werden Dieses nicht erwartungskonforme Ergebnis weist auf Unterschiede in den Anforderungen bei der Arbeitsmittel an den Entwerfenden hin Vermutlich tragen die in der m ndlichen Nachbe fragung erneut von einem Gro teil der Teilnehmer genannten problematischen Aspekte der Externalisierung beim Arbeitsmittel Graphiktablett hierf r urs chliche Verantwortung Diese betrafen Ver nderungen von Routinen der taktil kin sthetischen Bewegungssteuerung und eine Verz gerung zwischen Sensumotorik und visueller R ckmeldung So war z B der Aufsetz punkt des Stifts nicht identisch mit dem Punkt des Strichbeginns Dadurch wurde ebenso wie durch die mangelnde Drucksensitivit t des UltraPens eine Nachbearbeitung von Linien not wendig Der Anstellwinkel des Ger ts verhinderte ein zum intuitiven Skizzieren erforderliches ad quates Drehen des digitalen Papiers und ver nderte dadurch d
267. hl ssigt Auch kann ein und dieselbe Skizze Skizzierelemente mit v llig unterschiedlichen Pr zisionsgraden enthalten Die Bandbreite an Informationen in einer konzeptionellen Handskizze kann weit ber die eines entsprechenden CAD Modells hinausgehen Pache et al 2001 Neben rein geometri 53 schen Informationen k nnen Skizzen auch funktionelle Festlegungen auf einem hohen Abstrak tionsgrad enthalten H ufig findet sich in Skizzen die Darstellung kinematischer Eigenschaften oder verschiedener Zust nde eines Systems Ergebnisse aus wahrnehmungspsychologischen Experimenten belegen dass ein m gliches bergehen augenblicklich nicht relevanter Eigen schaften den Vergleich interessierender Merkmale erleichtert Dixon amp Just 1978 Durch den unproblematischen Wechsel zwischen abstrakt symbolhaften und bildlich anschaulichen Repr sentationsformen ist ein stufenweiser der mentalen Repr sentation des Entwerfenden angepasster Abstraktionsprozess m glich Ehrlenspiel amp Rutz 1987 Bei Bedarf lassen sich in Form eines multimodalen Darstellens zu bildhaften begriffliche Informationen auf h chstm glichem Abstraktionsgrad erg nzen welche die benannten Elemente geometrisch und funktionell zu den brigen Skizzenelementen in Beziehung setzen Somit kann bereits der Prozess des Skizzierens als Denkunterst tzung genutzt werden und nicht erst die Skizze als resultierendes Produkt Bei dieser nat rlichen Arbeitsweise besteht ein enger Zus
268. hler und Informationsverluste bei der bertragung zur Folge Mit den Skizzen werden redundante Informationsspeicher aufgebaut die im Laufe des Entwurfsprozesses mangels gegenseitiger Anpassung differieren k nnen R ckert 1997 Techniken wie das Scannen erbringen keine direkte Verbindung zwischen dem analogen und dem digitalen Bereich So d rfte ein erhebliches Unterst tzungspotential im Wechsel zwi schen dem traditionellen Skizzieren und der raschen digitalen Weiterverarbeitung der Geome trien enthalten sein Sachse Leinert amp Hacker 2001a 29 Um eine hohe Konstruktionsqualit t bei niedrigen Kosten zu erreichen ist vor allem eine Digi talisierung der konzeptionellen Stufen des Entwurfs erstrebenswert N tig sind Integrations 44 m glichkeiten die den freien graphischen Entwurf an den Anfang einer kompletten und inte grierten Prozesskette stellen Weil die Prinzipien der Ergonomie immer noch nicht gen gend beachtet werden besteht die Forderung darin die Trennung von mit der Hand gestaltetem Me dium wie Papier auf der einen Seite und den digitalen Medien der Soft als auch Hardware auf der anderen Seite aufzuheben und deren Kooperation endg ltig in die angeboren menschlich nat rliche Art des Arbeitens zu berf hren Grundmann et al 1999 82 Ziel ist es den Rechner durch modernste Entwicklungen der Bedientechnologie zum aktiven Partner im Ent wurfsprozess zu machen Eine durchg ngige Nutzung von Re
269. hls Kon struktionstechnik CAD der TU Dresden N 4 bzw 5 mit langj hriger Erfahrung im Beurtei len konstruktiver Aufgabenstellungen einzeln und gesondert mit Bezug auf studentische Bear beiter gepr ft und bewertet Der Bewertung der genannten Kriterien lagen jeweils zwei bzw drei f nfstufige Ratingskalen zugrunde Die Tabelle 12 zeigt die Ergebnisse der Anforderungs strukturanalyse f r beide Problemstellungen Tab 12 Anforderungsstruktur der Entwurfsprobleme Gartengrill und Korkenzieher Gartengrill Korkenzieher Anforderungsmerkmal MW N 4 Bewertung MW N 5 Bewertung SD SE Klassifikation SD SE Klassifikation Widerspr chliche Ziele 2 17 34 17 Wenige 2 38 43 22 Wenige Komplexit t 2 67 00 00 Mittel 2 50 42 21 Mittel Intransparenz 3 17 58 29 Mittel 3 09 63 31 Mittel Freiheitsgrade 3 00 82 41 Mittel 3 13 25 13 Mittel Dynamik 2 17 43 22 Mittel 2 50 43 22 Mittel Erforderliches Wissen 2 38 25 13 Mittel 2 88 25 13 Mittel Gesamtwert f r die An 2 59 19 10 Anpassungs 2 72 13 06 Anpassungs forderungsh he des Ent konstruktion konstruktion wurfsproblems Betrachtet man die Kriteriendurchschnittswerte so l sst sich feststellen dass sich die beiden Problemstellungen in ihren Anforderungen kaum unterscheiden Der nahezu identische Ge samtwert von 2 59 bzw 2 72 spricht f r einen vergleichbaren Sc
270. hungsteilnehmer m nnlich und nur 3 4 5 weiblich Zum Untersuchungszeitpunkt konnten alle ein abgeschlossenes Vordiplom in ei nem relevanten Studiengang vorweisen Die Teilnehmer entstammten zu 90 dem Studien gang Maschinenbau und zu 10 dem der Verarbeitungs und Verfahrenstechnik Die genaue prozentuale Verteilung der Probanden auf die verschiedenen Studienrichtungen kann im An hang A2 eingesehen werden 14 21 hatten vor Beginn ihres Studiums eine Lehre im technischen Bereich absolviert ins gesamt 11 17 konnten w hrend eines Praktikums berufspraktische Erfahrungen im Bereich Technisches Zeichnen Konstruktion sammeln Durch die Teilnahmevoraussetzung abgeschlossenes Vordiplom der Fakult t Maschinenwe sen sollte die Homogenit t der Stichprobe sichergestellt werden Man ging davon aus dass die untersuchten Personen durch das identische Grundstudium einen hnlichen Wissensstand im Hinblick auf das Konstruieren und vergleichbare Kenntnisse bez glich der Bedienung des Pro gramms AutoCAD besa en Alle Teilnehmer arbeiteten zum Untersuchungszeitpunkt seit min destens zwei Jahren mit diesem Programm so dass diesbez gliche Vertrautheitsdefizite ausge schlossen werden konnten Um eine weitere Homogenisierung der Stichprobe zu gew hrleisten wurden neben den bei der Stichprobenauswahl ber cksichtigten individuellen Leistungsvoraus setzungen aufgrund bekannter Beziehungen zu der geforderten Leistung die Motivation der
271. hwierigkeitsgrad Die Kriteri enwerte befinden sich ausnahmslos im mittleren Wertebereich 2 bis 4 d h beide Problemstel lungen sind aufgrund ihrer Merkmale zur Klasse der sog Anpassungskonstruktionen zu z hlen Die interpersonale Urteiler bereinstimmung als Ma f r die Reliabilit t der Einstufung wurde durch den Prozentbereich der bereinstimmenden Urteile quantifiziert Dabei ging die Beurtei 87 lung der einzelnen Items nicht nur deren Durchschnittswert auf Kriterienebene in die Urteiler konkordanz ein Pro Problemstellung sollte ein individueller Vergleich der urteilenden Personen innerhalb der Kriterien getrennt f r jedes Item erfolgen Dazu wurden die vier bzw f nf Beurteiler ersch p fend zu sechs bzw zehn m glichen Paaren kombiniert und bei jedem Beurteilerpaar nach Pro blemstellungen getrennt die pro Item vergebenen Urteile verglichen Zur Bestimmung der Ur teilerkonkordanz wurde das gewichtete Kappa verwendet Cohen 1972 1992 in Bortz Lienert amp Boehnke 1990 483 Da die Mittelung der berechneten Prozentwerte ber die Gesamtanzahl der Urteilerpaare einen umst ndlichen und zum Teil in wenig plausiblen Resultaten m ndenden Weg darstellt vgl Bortz et al 1990 449 465f wurde der Grad der Konkordanz durch den Bereich des niedrigsten und des h chsten errechneten Prozentwerts festgelegt F r das Entwurfsproblem Gartengrill lag die interpersonale Urteiler bereinstimmung zwi schen 72 und 86
272. iale Abweichungen von der neutralen entspannten Position Inwieweit beim Entwerfen durch Freihandskizzieren mit einem Graphiktablett eine psychophy sische Zusatzbeanspruchung gegeben ist soll im Rahmen der vorliegenden Untersuchung ge kl rt werden 58 4 4 Automatische Einbindung in den weiteren rechnergest tzten Kon struktionsprozess Heutzutage findet der Produktentwicklungsprozess nahezu vollst ndig auf digitale Weise statt CAD Systeme haben sich aufgrund ihrer Funktionalit t ausnahmslos in den Konstruktionsabteilungen etabliert Der Rechnereinsatz erfordert jedoch von Unternehmen hohe Investitionen die nur dann zu rechtfertigen sind wenn im gesamten Produktentwicklungsprozess eine vollst ndig integrierte Anwendung und Nutzung des Datenflusses erreicht werden Es existieren Bestrebungen die mit CAD erzeugten Daten so aufzubereiten dass sie den Informationssystemen der anderen Funktionsbereiche CAP Computer Aided Production CIM Computer Integrated Manufacturing CAQ Computer Aided Quality Assurance PPS Produktionsplanung und steuerung unmittelbar zug nglich sind und nicht erst manuell interpretiert und umkodiert werden m ssen vgl Pahl 1990 Vajna et al 1994 Davon verspricht man sich erhebliche Zeit und Kosteneinsparungen Betrachtet man ausschlie lich den Konstruktionsprozess so lassen sich die in den fr hen Ent wurfsabschnitten mit CAD generierten Daten problemlos f r die weitere gestalterische Festle g
273. ido M ller und Peter Sommer von der Firma WACOM silt mein Dank f r die kooperative Bereitstellung der Graphiktabletts und f r die diesbez glich interessanten Hinweise Nicht zuletzt danke ich den zahlreichen Studenten die als Versuchpersonen an den Laborunter suchungen teilgenommen haben f r diese zum Gelingen der Arbeit unerl ssliche Bereitschaft Meinem Freund Franz Gum danke ich herzlich f r sein Verst ndnis und daf r dass er mir die Kunst des Ausruhens ein St ck n her gebracht hat Meinen Eltern Hartmut und Marianne Sch tze bin ich f r ihr immerw hrendes Vertrauen und ihre Ermutigung von Herzen dankbar Dresden im November 2003 Martina Sch tze Inhaltsverzeichnis Verzeichnis der Tabellen Verzeichnis der Abbildungen 2 2 2 3 4 1 4 2 4 3 Einleitung Theoretische Grundlagen Entwerfen als Probleml seprozess 2 1 1 Design Problem Solving Definition Ablauf und die Bedeutung der fr hen Phasen 2 1 2 Merkmale erfolgreicher Vorgehensweisen beim Entwerfen Entwerfen als mentale und motorische T tigkeit 2 2 1 Ged chtnisleistungen beim Design Problem Solving 2 2 2 L sungsbeg nstigende mentale Problemrepr sentationen Seite 12 16 18 21 21 21 27 29 29 31 2 2 3 Wechselwirkungen von internalem und externalem Handeln beim Entwerfen 35 Entwerfen mit unterschiedlichen Arbeitsmitteln und deren Funktionen im Entwurfsprozess 2 3 1 Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier
274. ie Bildung von Gedanken und Vorstellungen In J Lompscher Hrsg Probleme der Lerntheorie Berlin Volk und Wis sen Galperin P J 1967a Die Entwicklung der Untersuchungen ber die Bildung geistiger Operatio 224 nen In H Hiebsch F Klix amp M Vorwerg Hrsg Ergebnisse der sowjetischen Psycholo gie Berlin Akademie Verlag Galperin P J 1967b Die Psychologie des Denkens und die Lehre von der etappenweisen Aus bildung geistiger Handlungen In E A Budilowa E W Schorochowa A W Bruschlinski et al Hrsg Untersuchungen des Denkens in der sowjetischen Psychologie Berlin Volk und Wissen Galton F 1907 Inquiries into the human faculty and its development London dent Gebauer G 1984 Hand und Gewissheit In D Kamper amp C Wulf Hrsg Das Schwinden der Sinne Frankfurt Suhrkamp Gebhardt A 2000 Rapid Prototyping Werkzeuge f r die schnelle Produktentstehung M n chen Hanser Geiser G 1990 Mensch Maschine Kommunikation M nchen Oldenburg Gentner D amp Stevens A L 1983 Mental models Hillsdale NJ Erlbaum Gero J S amp Mc Neill T 1998 An Approach to the Analysis of Design Protocols Design Studies 19 1 21 61 Giapoulis A Schl ter A Ehrlenspiel K amp G nther J 1995 Effizientes Konstruieren durch generierendes und korrigierendes Vorgehen In V Hubka Hrsg Proceedings of I CED9S5 Schriftenreihe WDK 23 477 483 Z rich Heurista
275. ie Handhaltung und Linien f hrung Die Verz gerung zwischen dem Moment der Zeichnungs bzw Schrifterzeugung und der visuellen R ckmeldung verlangte vor allem beim Schreiben h ufig eine Nachbearbeitung In der Konsequenz konnten diese Behinderungen und der damit verbundene Mehraufwand das Arbeitsged chtnis belastet und den Aufbau l sungsbeg nstigender mentaler Repr sentationen eingeschr nkt haben Die negativen Auswirkungen der Behinderungen in der Nutzung des Graphiktabletts wurden eventuell durch die kurze Eingew hnungszeit der Probanden an das Ger t verst rkt Keiner der Teilnehmer war zu Versuchsbeginn l nger als zehn Minuten an das Arbeiten mit dem Gra phiktablett gew hnt Es stellt sich nun die Frage weshalb sich diese Anforderungsunterschiede beider Arbeitsmittel an den Nutzer beim Entwurfsproblem Gartengrill nicht in den Ergebnissen zur L sungsg te widerspiegelten M glicherweise war das Entwurfsproblem Korkenzieher entgegen der Ex perteneinsch tzung vgl hierzu Abschnitt 7 4 2 im Schwierigkeitsgrad komplizierter und stell te h here Anforderungen an die Studierenden Auf der Grundlage einer h heren erlebten Pro blemschwierigkeit w rden die Anforderungsunterschiede beider Arbeitsmittel zusammen mit der kurzen Einarbeitungszeit die geringere G te der konstruktiven Entw rfe der Teilnehmer die den Korkenzieher durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett entwarfen erkl ren Ein Vergleich der durch Freiha
276. iederum neue Informationen abgelei tet werden k nnen Aufgrund dieser Ganzheitlichkeit besteht jedoch auch die Gefahr sich auf eine einmal erkannte L sung zu fixieren von der man sich in der Folge nur noch schwer l sen kann Die Sprache hingegen erlaubt durch die Syntax eine weitestgehend freie und flexible Rekombi nation ihrer disjunkten Bedeutungstr ger D rner 1989 An dieser Stelle sei auf die organi sierende Kraft der Sprache beim Denken von Humboldt 1988 217 vgl D rner 1998a hin gewiesen Untersuchungsergebnisse belegen dass die Anleitung zur Beschreibung Erkl rung und Bewertung des eigenen Verhaltens im Sinne eines selbstreflexiven inneren Dialogs st rke re positive Effekte auf die Probleml seleistung hat als das unspezifische laute Verbalisieren der Gedanken Eine St rung des Sprachverhaltens hatte diesbez glich negative Auswirkungen Bartl amp D rner 1998 Bildhaften Repr sentationen kommt im Rahmen des Design Problem Solving bei dem Eigen schaften und Relationen eines noch nicht existierenden technischen Gebildes festgelegt werden m ssen eine stimulierende Funktion zu Kosslyn 1983 Kirby amp Kosslyn 1992 Sie treten w hrend des gesamten Entwurfsprozesses als sich auseinander entwickelnde bildhafte Assozia tionen auf und spielen in dieser Form in den fr hen Phasen sowohl bei der Anforderungskl rung als auch bei der Suche nach prinzipiellen L sungen und deren Analyse eine zentrale Rolle
277. iefe eines L sungskonzepts sowie mit der handwerk lichen Qualit t der Darstellung Die Bewertungskriterien in der Konstruktion basieren zumeist auf drei generellen Zielsetzun gen Kesselring 1951 Ehrlenspiel 1995 Pahl amp Beitz 1997 e Erf llung der technischen Funktion technische Bewertung s VDI 2225 1997 e wirtschaftliche Realisierung wirtschaftliche Bewertung s VDI 2225 1997 e Sicherheit f r Mensch und Umgebung sicherheitliche Bewertung s VDI 2244 1988 Bei der rein wirtschaftlichen Bewertung wird nach Kesselring 1951 ausschlie lich die Gr e des Aufwands f r die Herstellung des Objekts in Form der Herstellkosten ber cksichtigt Wirt schaftliche Vorteile die sich z B durch eine h here Lebensdauer oder eine geringere War tungsnotwendigkeit ergeben werden bei der technischen Bewertung erfasst so dass die techni sche und wirtschaftliche Bewertung eng miteinander verkn pft sind 62 5 1 2 Bearbeitungszeit Bei der differenzierten Betrachtung des Unterst tzungspotentials der verschiedenen Arbeitsmit tel ist die zum L sen der konstruktiven Problemstellung ben tigte Zeit von entscheidender Be deutung Erst das in einer bestimmten Zeiteinheit erzielte Entwurfsergebnis l sst Aussagen ber die St rke der Unterst tzung des dabei genutzten Arbeitsmittels zu Man kann davon ausgehen dass Arbeitsmittel die in den fr hen Entwurfsphasen f r den Nutzer unterst tzend wirken die L sungsfindung beschl
278. ierbar eingestuft Der Proband 6 erzielte hingegen beim Entwurfsproblem Gartengrill mit diesem Arbeitsmittel Werte im unteren bis mittleren Bereich bez glich der Kommunizierbarkeit Tab 20 Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts der Probanden N 6 Pilotstu die Entwurfsproblem Gartengrill Proband Experimentelle Laienbeurteilung Expertenbeurteilung Bedingung H hen H hen verstellung Peripherie verstellung Peripherie 1 2D CAD 0 0 0 0 2 Graphiktablett 8 6 7 6 3 Graphiktablett 0 3 0 3 4 Papier und Bleistift 8 8 8 8 5 Papier und Bleistift 3 4 0 3 6 2D CAD 2 4 2 4 7 11 3 Variablen des Erlebens 711 3 1 Erlebte Problemschwierigkeit Es zeigte sich dass die beiden Probanden einer experimentellen Bedingung das Entwurfspro blem Gartengrill jeweils als sehr unterschiedlich schwierig erlebten Sowohl die durch Frei handskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett Entwerfenden als auch die 111 Versuchsteilnehmer die rechnergest tzt entwarfen differierten im Paarvergleich erheblich s Tabelle 21 Vergleicht man die vier Probanden untereinander die die Problemstellung als weniger schwie rig einstuften so lie sich zwischen den drei Versuchsbedingungen folgendes feststellen Die durch Freihandskizzieren Entwerfenden 2 und 4 erlebten das Entwurfsproblem Gartengrill mit Werten von 6 7 bzw 7 0 als berhaupt nicht schw
279. ierbei um eine Anpassungs konstruktion bei der die Hauptfunktionalit t beibehalten und das L sungskonzept auf neue Teilproblemstellungen angepasst wird Anpassungskonstruktionen umfassen mit etwa 50 den gr ten Anteil der gesamten Konstruktionsarbeit Roller 1995 e Die dialektische Barriere ist durch einen ungenau definierten Endzustand charakterisiert So muss der Konstrukteur bei einer Entwicklungsstudie Kriterien f r die Zielerreichung erst ent wickeln Werden hingegen neue Problemstellungen mit neuen L sungsprinzipien bearbeitet spricht man von einer Neukonstruktion Die Bew ltigung von Neukonstruktionen als Kombina tion von synthetischen und dialektischen Problemen ist am schwierigsten da weder die Zielkri terien noch die notwendigen Aktivit ten zur Ver nderung der Zust nde bekannt sind Dieser Konstruktionstyp tritt in der Praxis mit 10 bis 20 eher selten auf Roller 1995 Zielgerichtetes Handeln unterliegt einem stufenweisen Entscheidungsprozess Es wird nach Hacker 1978 auf drei unterschiedlichen kognitiven Ebenen der automatisierten der perzep tiv begrifflichen und der intellektuellen Ebene reguliert vgl auch Rasmussen 1986 Die Handlungsregulation weist eine hierarchisch sequentielle Struktur auf d h eine Handlung besteht aus untergeordneten Teilhandlungen und Operationen die in einer logischen Folge durchschritten werden Volpert 1983 Hacker 1988 Nach Miller Galanter amp Pribram 1973 kann
280. ierig Dem mit Papier und Bleistift ent werfenden Teilnehmer 5 und dem rechnergest tzt entwerfenden Probanden 1 erschien die Pro blemstellung mit Werten von 4 5 bzw 5 0 als eher nicht schwierig Die Probanden 3 und 6 hin gegen erlebten die Problemstellung als deutlich schwieriger Tab 21 Erlebte Problemschwierigkeit der Probanden N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Gar tengrill Proband Experimentelle Erlebte Problemschwierigkeit Bedingung 0 sehr schwierig rn 7 berhaupt nicht schwierig 1 2D CAD 5 0 2 Graphiktablett 6 7 3 Graphiktablett 2 1 4 Papier und Bleistift 7 0 5 Papier und Bleistift 4 5 6 2D CAD 2 4 7 11 3 2 Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit Zwischen den Probanden der einzelnen experimentellen Bedingungen lie en sich keine deutli chen Unterschiede bezogen auf die Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit ausmachen s Tabelle 22 Alle Probanden waren sich mit Werten von 4 5 bis 6 5 eher sicher bis sehr sicher Tab 22 Sicherheit der Probanden hinsichtlich der L sungsrichtigkeit N 6 Pilotstudie Ent wurfsproblem Gartengrill Proband Experimentelle Sicherheit Bedingung 0 berhaupt nicht sicher 7 vollkommen sicher 1 2D CAD 4 5 2 Graphiktablett 6 5 3 Graphiktablett 4 6 4 Papier und Bleistift 5 7 5 Papier und Bleistift 4 7 6 2D CAD 5 0 112 7 11 3 3 Psychische Beanspruchung Das Be
281. ierten Entw rfe p gt 05 Die Probanden der erstgenannten Bedingung erzielten f r die G te der konstruktiven L sung im Mittel einen Wert von 75 0 relativ zur Ideall sung der Wert derjenigen die durch Frei handskizzieren mit Graphiktablett entwarfen war mit durchschnittlich 61 7 etwas geringer Die Teilnehmer dieser beiden experimentellen Bedingungen unterschieden sich beim Ent wurfsproblem Gartengrill jedoch hochsignifikant von der Gruppe der rechnergest tzt Entwer fenden im Bezug auf die G te der erstellten Entwurfsl sung p und p23 lt 01 Deren L sungsg te wurde gemessen an der Ideall sung im Mittel mit einem Wert von 31 3 eingestuft Die deskriptiven Kennwerte f r die L sungsg te der drei Versuchsgruppen sind in der Tabelle 40 zusammengefasst Tab 40 L sungsg te der Versuchsgruppen N 66 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Gar tengrill Experimentelle L sungsg te in MW SE der Bedingung relativen H ufigkeiten 1 Papier und Bleistift 75 0 0 750 4 29 SD 20 14 2 Graphiktablett 61 7 0 617 7 55 SD 35 42 3 2D CAD 31 3 0 313 6 94 SD 32 54 148 8 8 2 2 Bearbeitungszeit Die zur L sung des Entwurfsproblems Gartengrill ben tigte Zeit betrug bei der Gesamtstich probe N 66 durchschnittlich 66 1 Minuten SD 21 65 Im Bezug auf die Bearbeitungszeit ergab ein varianzanalytischer Vergleich einen hochsignifi kanten G
282. ierung Funktion sermittlung und L sungsprinzipsuche erzeugbar sein Da in diesen fr hen Entwurfsphasen die vorhandenen Daten in der Regel unvollst ndig unsicher oder unkonkret sind ist es erforder lich dass das Konstruktionssystem unspezifische Formen als Input unterst tzt 214 e Der Entwerfende sollte die Darstellung rasch und in einem g nstigen Kosten Nutzen Verh ltnis generieren k nnen Dies erfordert die M glichkeit einer sowohl direkten als auch intuitiven Manipulierbarkeit Erstere verlangt eine Einheit von Seh und Handlungsraum Die intuitive Manipulierbarkeit setzt voraus dass die Anwendungsanforderungen weder die Infor mationsverarbeitungskapazit t noch die Expertiseebene des Nutzers bersteigen Sie verlangt systeminterne Funktionalit ten die eine Ger te und Programmbedienung ohne Eingew hnung zulassen So kommt der taktil kin sthetischen Vergleichbarkeit der Zeichenoberfl che mit Pa pier eine entscheidende Bedeutung zu Um verschiedene Elemente unterschiedlich stark zu betonen sollten vergleichbar mit der Nutzung des Bleistifts durch den Anpressdruck des Stifts verschiedene Strichst rken und zus tzlich eventuell auch Farben w hlbar sein Eine derart aufwandsarme Eingabem glichkeit setzt beim ureigensten und unverzichtbaren Mittel des Designers an der manuell verfertigten Zeichnung und Skizze Der Ausf hrungs qualit t und Reife einer Darstellung entspricht dabei jeweils ein bestimmter Reif
283. iese war beim Arbeitsmittel CAD nicht gegeben Durch die fehlende Einheit von Seh und Handlungsraum die Notwendigkeit der Bereitstellung von Funktionalit ten in Form des Anklickens von Icons und durch die Verz gerung zwischen Sensumotorik und visueller R ckmeldung wurde sowohl der Prozess der Darstellung als auch der L sungserarbeitung erheblich verz gert Die Teilhypothese 1 3b zur Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts der pro duzierten Entw rfe konnte best tigt werden Probanden die durch Freihandskizzieren entwar fen erreichten hochsignifikant h here Werte f r die Kommunizierbarkeit des technischen In formationsgehalts sowohl im Hinblick auf die Kooperation mit technischen Laien als auch mit Experten im Vergleich zu im Umgang mit CAD ausgebildeten Probanden die rechnergest tzt entwarfen Dieser Unterschied kann vorwiegend durch die mit den verschiedenartigen Arbeitsmitteln m g lichen Arten der Darstellung erkl rt werden Die Arbeitsmittel Papier und Bleistift sowie Graphiktablett erm glichten durch die individuelle Wahl hinsichtlich der Ebenen der drei Dimensionen Inklusion Koh renz und Pr zision Ballay 1987 vgl Abschnitt 2 3 1 einen unproblematischen Wechsel des Abstraktionsgrads der Darstellung Die Darstellung konnte hier zwei oder dreidimensional erfolgen je nachdem was der Bearbeiter damit inten dierte Im Gegensatz dazu war bei AutoCAD ein Wechsel des Abstrakti
284. ifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 Prozentanteil Betrachten Duncan Untergruppe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung 2D CAD 35 918 Papier und Bleistift 37 764 Graphiktablett Signifikanz 513 Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 271 Prozentanteil Radieren bzw L schen a Duncan Untergruppe f r Alpha 05 Experimentelle Bedingung Papier und Bleistift Graphiktablett 2D CAD Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 Prozentanteil Keine sichtbare Aktivit t Duncan Untergrup pe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung Papier und Bleistift 2D CAD Graphiktablett Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 Wechsel Aufgabenstudium externe Teilt tigkeit pro Std Duncan Untergrup pe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung 2D CAD Papier und Bleistift 8 159 Graphiktablett 13 032 Signifikanz 254 Die Mittelwerte f r die in homogenen Unterg
285. ift 45 4 18 2 2 8 2 Graphiktablett 59 1 13 6 4 0 3 2D CAD 100 0 0 8 9 Interpretation der Ergebnisse Entwurfsproblem Gartengrill Die vorrangige Zielstellung dieser Arbeit war es zu pr fen ob sich bei einem Einsatz der ver schiedenartigen Arbeitsmittel in den fr hen Entwurfsphasen statistisch bedeutsame Unterschie de in den Bewertungsbereichen Ergebnisse Erleben und Prozess zeigen lassen Im fol genden sollen die eben dargestellten Ergebnisse zur Problemstellung Gartengrill zusammen gefasst interpretiert und integrativ betrachtet werden um daraus Aussagen ber das Unterst t zungspotential der Arbeitsmittel ableiten zu k nnen 8 9 1 Homogenisierungsvariablen Zusammenfassend lie en sich bei der Problemstellung Gartengrill zwischen den Teilnehmern der drei experimentellen Bedingungen keine bedeutsamen Unterschiede hinsichtlich der Moti vation zur Bearbeitung der Problemstellung sowie der F higkeit zur r umlichen Vorstellung zeigen Es kann davon ausgegangen werden dass der Einfluss dieser personalen Kovariablen auf die abh ngigen Variablen in den einzelnen Versuchsgruppen konstant und deren Ver gleichbarkeit f r die weitere Untersuchung somit gew hrleistet war 8 9 2 Bereich der Ergebnisse Im Rahmen der experimentellen Hauptuntersuchung wurde gefragt ob sich die Versuchsbedin gungen Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktabl
286. ile und Abfolgen der Entwurfsschritte 5 3 3 L sungserzeugung generierendes vs korrigierendes Vorgehen Orientierende Befragungsstudie Nutzung und Erfahrungen im Umgang mit verschiedenen Arbeitsmitteln in den fr hen Entwurfsphasen Ziel und Fragestellungen Stichprobe Methodik Ergebnisse 6 4 1 Verwendete Unterst tzungsformen und allgemeines Vorgehen in den fr hen Entwurfsphasen 6 4 2 Skizzen und CAD in den fr hen Entwurfsphasen und deren kombinierte Nutzung 6 4 3 Anfertigungs bzw Einsatzzwecke von Skizzen und CAD 6 4 4 Unterst tzungsfunktionen von Skizzen und CAD 6 4 5 Digitales Skizzieren mit automatischer CAD Weiterverarbeitung Zusammenfassende Schlussfolgerungen f r die experimentelle Pilotstudie 56 56 59 61 61 62 63 63 65 65 65 65 66 67 67 67 69 69 69 70 70 70 72 75 76 77 78 7 1 1 2 1 3 7 4 7 5 7 6 1 1 Experimentelle Pilotstudie Testen der Problemstellungen und der Methodik auf ihre Eignung Ziel und Fragestellungen Untersuchungsdesign Stichprobe Untersuchte Entwurfsprobleme 7 4 1 Beschreibung der konstruktiven Problemstellungen 7 4 1 1 Entwurfsproblem Gartengrill 7 4 1 2 Entwurfsproblem Korkenzieher 7 4 2 Zur Anforderungsstruktur der konstruktiven Problemstellungen Experimentelle Bedingungen 7 5 1 Bedingung 1 Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift 7 5 2 Bedingung 2 Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktable
287. imentelle Bearbeitungszeit Bedingung in Min 1 2D CAD 87 2 Graphiktablett 46 3 Graphiktablett 68 4 Papier und Bleistift 62 5 Papier und Bleistift 62 6 2D CAD 99 110 7 11 2 3 Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts Hinsichtlich der Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts der Entw rfe erga ben sich bei der Problemstellung Gartengrill auch zwischen den Probanden einer Versuchs bedingung Unterschiede s Tabelle 20 Von denjenigen die durch Freihandskizzieren mit Pa pier und Bleistift entwarfen erzielte die Person 4 maximale Werte f r die Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts sowohl im Hinblick auf die Kooperation mit technischen Laien als auch mit Experten Die Werte der Versuchsperson 5 lagen hingegen f r die Empf n gergruppe Laie im mittleren f r die der Experten eher im unteren Bereich Ein vergleichbares Ergebnis zeigte sich bei den Teilnehmern der anderen Versuchsbedingun gen W hrend der Proband 2 der durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett entwarf sowohl in der Laien als auch der Expertenbeurteilung sehr gute Werte erzielte galt der Entwurf des Probanden 3 hinsichtlich des H henverstellmechanismus f r beide Empf ngergruppen als nicht kommunizierbar und wurde auch bez glich des Teilbereichs Peripherie mit nur geringen Werten beurteilt Der mit AutoCAD erzeugte Entwurf des Probanden 1 wurde aus Laien und Expertensicht als nicht kommuniz
288. in der m ndlichen Nachbefragung berichteten Unzul nglichkeiten des Graphiktabletts hinsichtlich der Externalisierung eine wichtige Rolle bei der Erkl rung dieses Sachverhalts zu Diese im Kapitel 4 diskutierten Behinderungen haben eventuell eine Reduzierung des beim Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Blei stift auff lligen Wechselspiels zwischen internalem und externalem Handeln veranlasst Um Informationen ber die Anteile und Abfolgen der w hrend der L sungserarbeitung get tig ten Entwurfsschritte zu erhalten wurde ebenso wie beim Entwurfsproblem Gartengrill ein Extremgruppenvergleich durchgef hrt Die drei Probanden der Extremgruppe mit den h chsten L sungsg tewerten und den k rzesten Bearbeitungszeiten hatten durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entworfen w hrend die Probanden der Extremgruppe mit den geringsten L sungsg tewerten und den l ngsten Bearbeitungszeiten AutoCAD genutzt hatten Dieses Er gebnis best tigt die obengenannten Befunde zur L sungsg te und Bearbeitungszeit der experi mentellen Bedingungen 203 In der ersten Extremgruppe nahm das Generieren mit knapp 30 den gr ten Anteil ein Da neben wurde mit Anteilen von ber 20 angepasst und bereitgestellt Die internalen Schritte waren zumeist Planungsschritte Im Gegensatz dazu generierten und planten die Probanden der zweiten Extremgruppe mit einem Anteil von je etwa 5 extrem selten Auff llig war dagegen das deut
289. indon R 1990a Knowledge exploited by experts during software system design Interna tional Journal of Man Machine Studies 33 279 304 Guindon R 1990b Designing the design process Exploiting opportunistic thoughts Human Computer Interaction 5 305 344 Haasis S 1995 Integrierte CAD Anwendungen Rationalisierungspotentiale und zuk nftige Ein satzgebiete Berlin Springer Hacker W 1978 Allgemeine Arbeits und Ingenieurpsychologie Psychische Struktur und Regu lation von Arbeitst tigkeiten Bern Huber Hacker W 1986 Arbeitspsychologie Psychische Regulation von Arbeitst tigkeiten Berlin Deutscher Verlag der Wissenschaften Hacker W 1987 Software Gestaltung als Arbeitsgestaltung In K P F hnrich Hrsg Soft ware Ergonomie 97 29 42 M nchen Oldenbourg Hacker W 1988 Handlung In R Asanger amp G Wenninger Hrsg Handw rterbuch der Psy chologie 275 282 M nchen PVU Hacker W 1989 How to feed the computer quickly Pros and cons of hierarchical data organi zation In F Klix N A Streitz Y Waern amp H Wandtke Eds Man Computer Interaction Research 253 271 Amsterdam North Holland Hacker W 1992 Expertenk nnen Erkennen und Vermitteln Arbeit und Technik Praxisorien tierte Beitr ge aus Psychologie und Informatik Bd 2 Stuttgart Verlag f r Angewandte Psy chologie Hacker W 1994 Zur Struktur von Handlungswissen bei Entwurfst tigkeiten In G
290. iner mentalen Entlastung des Konstruk teurs verk rpern externe materialisierte Formen der internalen Problembearbeitung eine wichti ge Unterst tzungsm glichkeit f r das Probleml sen im konstruktiven Entwurfsprozess Bruns 1993 1997 Ehrlenspiel et al 1995 Purcell et al 1998 Kavakli Scrivener amp Ball 1998 Im Laufe eines Konstruktionsprozesses k nnen eine Vielzahl externer Unterst tzungsformen zum Einsatz kommen die entweder zeichnerisch symbolhafter gegenst ndlicher oder experimentel ler Natur sind Ihr Einsatz ist unter anderem abh ngig von den Funktionen der Phase im Kon struktionsprozess und den damit verbundenen Anforderungen an den Konstrukteur Sachse et al 1996 Sachse Leinert Sundin amp Hacker 1999 Wei hahn Pache Hacker Lindemann amp R mer 2000 Bei ihrem Fehlen werden in der Literatur als Risiken unter anderem die Einengung sch pferi scher Freir ume die Beeintr chtigung kreativer Potentiale M ller 1986b Pahl 1994 die Behinderung der Probleml sef higkeit M ller et al 1992 Ehrlenspiel amp G nther 1995 ein erschwerter Aufbau mentaler Modelle Pahl amp Beitz 1993 das Auftreten kognitiver Notfallre aktionen D rner 1982 M ller 1986b sowie eine zeitaufwendigere erschwerte L sungsfin dung Pahl et al 1993 Ehrlenspiel 1995 genannt F r Papier und Bleistift das Graphiktablett und CAD als im Rahmen dieser Arbeit betrachtete Arbeitsmittel wurde der neutrale Begriff
291. ingung Papier und Bleistift Graphiktablett 2D CAD Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 Beanspruchung Affektive Lage Differenz Pr Posttestwert Duncan Untergrup pe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung Papier und Bleistift Graphiktablett 2D CAD Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 Prozentanteil Aufgabenstudium a Duncan Untergruppe f r Alpha Experimentelle 08 Bedingung 2D CAD Papier und Bleistift Graphiktablett Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 270 Prozentanteil Skizzieren bzw Zeichnen Duncan Experimentelle er era pe Alpha E Bedingung Graphiktablett 5 527 Papier und Bleistift 36 164 2D CAD 45 314 Signifikanz 1 000 1 000 1 000 Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 Prozentanteil Notieren Duncan Untergruppe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung 2D CAD Papier und Bleistift 8 805 Graphiktablett 10 400 Sign
292. ismus der H henverstel lung der Korkenzieher wurde in Elemente bzw Funktionalit ten zum Verankern des Ger ts im Korken zur Entnahme des Korkens aus der Flasche sowie in das Geh use zerlegt Der Wechsel zu einem anderen Element der Konstruktion wurde als neuer Generierungsschritt gewertet Die w hrend der L sungserarbeitung ausgef hrten Schritte wurden durch das Notieren des je weiligen Anfangsbuchstabens ber die Zeit der Bearbeitung zur leichteren Bestimmung der Urteilerkonsistenz ereignisfraktioniert in Zeittakten von f nf Minuten kodiert Bei der sequen tiellen Ausarbeitung mehrerer Varianten wurde nach Abschluss eines Entwurfs neu kodiert 101 L sungserzeugung generierendes vs korrigierendes Vorgehen Anhand der produzierten Skizzen und Entw rfe lie sich erkennen ob der Proband bei der Er arbeitung der konstruktiven Haupt und Nebenfunktionen generierend oder korrigierend vorge gangen war Von Interesse beim generierenden Vorgehen war die Anzahl der gebildeten Alter nativen d h wie viele unterschiedliche Teil L sungen gleichzeitig in Betracht gezogen wor den waren bevor die Entscheidung f r eine L sungsm glichkeit fiel Die m glichen Variatio nen umfassten dabei sowohl das Hauptprinzip als auch Teilprinzipien Es wurde unterschieden ob eine neuentwickelte Variante auf einem andersartigen Funktionsprinzip im Vergleich zu der davor gefundenen L sung basierte oder ob lediglich ihre Gestalt z
293. it ergab sich ein signifikanter Unterschied zwischen den Probanden die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwarfen und den rechnergest tzt Entwerfenden insoweit dass erstere diesbe z glich signifikant h ufiger wechselten Dies l sst sich durch den signifikant h heren Prozent anteil der Versuchsgruppe 1 bei der Teilt tigkeit Keine sichtbare Aktivit t erkl ren Zu sammen mit der Teilt tigkeit Betrachten hatten diese Teilnehmer einen erheblich l ngeren Anteil an mentalen Phasen wenn man davon ausgeht dass in den Abschnitten der u eren In aktivit t im Sinne des internalen Handelns gedacht wurde Bezogen auf die Wechsel Externe interne Teilt tigkeit zeigte sich ein hochsignifikanter Unterschied zwischen den Teilnehmern die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwarfen und den rechnergest tzt Entwerfenden Erstere wechselten signifikant h ufiger zwi schen externen und internen Teilt tigkeiten Als Grund f r dieses auff llige Wechselspiel l sst sich die durch das Freihandskizzieren erm glichte Arbeitsweise heranziehen bei der die T tig keit des Skizzierens in Verbindung mit der selbsterstellten Skizze als Denk L sungs und An alysehilfe gilt Die Versuchsgruppe die durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett entwarf unterschied sich in beiden letztgenannten F llen nicht signifikant von der dritten Versuchsgruppe Vermutlich kommt den von der Mehrheit der Probanden
294. it des technischen Informations gehalts wie folgt Probanden die durch Freihandskizzieren entwerfen erzielen signifikant h here Werte f r die Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts sowohl im Hin blick auf die Kooperation mit technischen Laien als auch mit Experten als im Umgang mit CAD ausgebildete Probanden die rechnergest tzt entwerfen 8 2 2 Bereich des Erlebens Im Rahmen des menschenzentrierten Ansatzes der Psychologie steht beim Entwerfen das pro bleml sende Individuum im Mittelpunkt der Betrachtungen Dieses nutzt zur Bew ltigung der gestellten Probleme unterschiedliche Arbeitsmittel wie etwa Papier und Bleistift oder 2D CAD vgl Kapitel 2 Unter Einbeziehung der menschlichen Informationsverarbeitung mit ihren M glichkeiten und Grenzen muss es Ziel sein eine benutzergerechte Gestaltung von Arbeits mitteln sowie eine sinnvolle Arbeitsteilung zwischen Mensch und Rechner zu gew hrleisten Um das Entwurfshandeln ausreichend unterst tzen zu k nnen ist die Perspektive des Nutzers von Arbeitsmitteln von entscheidender Bedeutung Dessen subjektive Wahrnehmung der Pro blemstellung und der entwickelten L sung bietet eine essentielle Interpretationsgrundlage f r die beobachteten Ergebnisse und Prozesse des Entwerfens Bezogen auf den in der vorliegen den Arbeit angestrebten Vergleich der eingef hrten Arbeitsmittel hinsichtlich ihres Unterst t zungspotentials in den fr hen Entwurfsabschnitten ergibt sich daraus
295. itsmittel bis auf eine zehnmi n tige Testphase vor Untersuchungsbeginn jemals verwendet Die Gew hnung an das Gra phiktablett war somit verglichen mit Papier und Bleistift bedeutend geringer Eventuell dauerte die Erkundung der Funktionalit ten des Ger ts auch w hrend der Bearbeitung der Problemstel lung an und die Versuchspersonen hielten sich infolgedessen mit dem externalen Handeln in Form des Skizzierens zur ck Zweitens k nnten ger teimmanente Aspekte f r den auffallend geringeren Skizzieranteil ver antwortlich sein So wurden in der Nachbefragung von einigen Versuchspersonen Ver nderun gen von Routinen der taktil kin sthetischen Bewegungssteuerung gegen ber Papier genannt Der Anstellwinkel des Ger ts war f r eine entspannte Handhaltung beim Skizzieren und Schreiben auch in der niedrigsten Position zu hoch Dadurch lie sich das Ger t nicht entspre chend einem Blatt Papier drehen und behinderte den intuitiven Skizziervorgang Einige wenige Personen monierten auch die Unterschiede in der Haptik der Bildschirmoberfl che diese sei rauher als Papier so dass der Stift nicht identisch gleite Ferner entsprach der Aufsetzpunkt des Stifts bei der verwendeten Software PenOffice nicht genau dem Punkt des Strichbeginns und die Drucksensitivit t des UltraPens war eingeschr nkt Die Mehrzahl der Probanden u erte sich zudem negativ ber die durch die Software bedingte Verz gerung zwischen Sensumotorik und visueller R ckmeldung Die
296. ittel zu gewinnen wurde zun chst eine schriftliche Befragung bei einer Stichprobe der f r die experimentelle Hauptuntersuchung angezielten studentischen Population durchgef hrt Zwar lie en die universit ren Ausbildungsinhalte Schlussfolgerungen hinsicht lich der Lehrmeinung ber den Einsatz von Arbeitsmitteln beim Entwerfen zu dennoch wollte man vor der Durchf hrung einer experimentellen Untersuchung systematisch zu einer umfas senderen Erkenntnisgrundlage gelangen Dabei interessierten folgende Fragestellungen e Welche Arten von Arbeitsmitteln werden wie h ufig genutzt e Wie gehen Studierende beim Entwerfen vor und was sind dabei auftretende Schwierigkeiten e Welche Funktionen erf llen nicht digitale versus digitale Arbeitsmittel e Welche Auswirkungen haben diese auf die Effizienz und Qualit t des Entwurfsprozesses e Welche Erfahrungen haben Studierende mit der kombinierten Nutzung von Skizzen und CAD 6 2 Stichprobe Bei den Befragten handelte es sich um Studierende der Fakult t Maschinenwesen der Techni schen Universit t Dresden die zum Befragungszeitpunkt das Vordiplom in einem der relevan ten Studieng nge abgeschlossen hatten und regelm ig konstruierten Sie verteilten sich ber die Semester 5 bis 15 Von den urspr nglich 85 in Veranstaltungen angesprochenen Probanden beteiligten sich 61 mit einem vollst ndig ausgef llten Fragebogen an der Erhebung Das durch schnittliche Alter der 57 m nnlichen und 4 weibli
297. ka und Art und Umfang von T tigkeiten im Konstruktionsbereich auf genommen Ferner interessierte eine Selbsteinsch tzung der konstruktiven F higkeiten im all gemeinen auf einer Skala von 1 sehr gut bis 5 mangelhaft Die Versuchsperson bearbeitete im Anschluss daran 102 a die Kurzform des Dreidimensionalen W rfeltests 8 Items Gittler 1990 zur Erfassung der F higkeit zur r umlichen Vorstellung b den Fragebogen zur psychischen Beanspruchung mit 15 bipolaren Ratingskalen Plath et al 1984 die beanspruchungsrelevante Komponenten des Erlebens abbilden sowie c den Fragebogen mit vier Aussagen und je sieben Antwortkategorien der die Erhebung des Commitments zur Bearbeitung der darauffolgenden Problemstellung zum Ziel hatte 7 7 2 Bearbeitung der konstruktiven Problemstellung Probanden die vorab per Zufall bzw durch Ausbalancierung dem Arbeitsmittel Graphikta blett zugeordnet worden waren wies die Versuchsleiterin zun chst in die Bedienung des Ge r ts ein In einer ca zehnmin tigen Testphase hatten die Probanden Gelegenheit die verschie denen Funktionen zu testen und ein Gef hl f r das Arbeiten auf der Bildschirmoberfl che zu bekommen Die Versuchsperson bekam eine kurze schriftliche Instruktion die sie mit dem Kontext der Problemstellung und dem zu konstruierenden Objekt vertraut machte Sie wurde instruiert den Konstruktionsauftrag bis zum technischen Entwurf zu bearbeiten Sp ter w rde sie
298. keit der einzelnen Anforderungen war nicht erkennbar Die Anforderungen waren unrealistisch Anforderungen die nicht offensichtlich waren wurden zu sp t erkannt o000 O 0 6 Wenn Du ein L sungskonzept f r ein Produkt entwickelst arbeitest Du O berwiegend ohne Freihandskizzen anzufertigen O berwiegend mit Anfertigung von Freihandskizzen 7 Wie gehst Du bei der Entwicklung von L sungskonzepten im allgemeinen vor Bitte nur eine Antwort O Ich erarbeite mehrere unterschiedliche L sungsvarianten und w hle anschlie end die Beste aus O Ich erarbeite zun chst eine L sung und modifiziere diese anschlie end bis ich zu der besten L sung gelange O Ich gehe folgenderma en vor u ussrsessessenseensensnsnensonnesnensennennnnennennnnn ons 8 Das Entwickeln von L sungskonzepten erfolgt in der Regel haupts chlich O durch mich allein O durch Arbeit innerhalb einer Gruppe O zu etwa gleichen Teilen durch Einzel und Gruppent tigkeit 9 Welche Sachverhalte erschweren Deiner eigenen Erfahrung nach das Entwickeln von L sungskonzepten in besonderem Ma e Man verrennt sich in eine L sung d h man klammert sich an eine L sung deren Untauglichkeit bereits absch tzbar w re Eine L sung wird nicht ausreichend analysiert und auf ihre Tauglichkeit hin bewertet Die Auswirkungen von einzelnen nderungen auf das Gesamtprodukt k nnen nur mit zus tzlichem Aufwand berpr ft werden Komplexe Zu
299. khal tung angegeben die bei der Arbeit am Rechner oft ber Stunden eingenommen wird Pope Anderson Frymoyer amp Chaffin 1991 zitiert nach Fitzgerald 1992 Diese Belastung kann bei der Arbeit mit dem Graphiktablett durch den stufenlos regulierbaren Fu umgangen werden Dieses Ger t kann au erdem vergleichbar mit einem Skizzenblock auf dem Scho gehalten werden In einer Untersuchung von Derisavi Fard Frieling et al 1990 gaben etwa 30 der befragten Konstrukteure zumindest gelegentliche Beschwerden im Bereich des Kopfes und der Sinnesorgane sowie im Nacken und Schulterbereich an mehr als 5 klagten hier ber h ufige Schmerzen Die von Schmid 1995 befragten Informatiker klagten zu fast 70 ber gelegent liche oder regelm ige Beschwerden im Kopf Nacken sowie R ckenbereich Schmerzen im Hand und Handgelenksbereich wurden von 30 angegeben Neben der Bewegungslosigkeit besteht gerade durch die Bedienung von Tastatur und Maus die Notwendigkeit schneller repetitiver Bewegungen die l ngerfristig zu Bewegungseinschr nkun gen und zu Schmerzen in den oberen Gliedma en f hren k nnen Repetition Strain Injury Eine Untersuchung der Global Ergonomic Technologies 1998 zum Vergleich von Haltungen bei der Stift vs Mausnutzung hat bei der Bedienung des Rechners durch die Maus problemati sche Auswirkungen festgestellt Es wurden sowohl eine berm ige Pronation und Extension der Hand beobachtet als auch ulnare und rad
300. ktion e Kopieren von Elementen nur bei CAD e Hinzuf gen neuer Funktionen bei e Text der inhaltlich ber die zeichnerische bereits vorhandener L sung Darstellung hinausgeht 263 4 Kontrolle 5 Verwerfung 6 Anpassung 7 Wiederholung Ein Zwischenprodukt wird durch Mes sen und oder mentales Testen berpr ft Handlungskontrolle Ein auf ein Teilziel bezogener Plan oder ein gegenst ndliches Zwischenprodukt werden verworfen aus Resultatsr ckmeldung Der Teil der Skizze Zeichnung bleibt er halten und wird nur hinsichtlich L nge Breite etc an die Konstruktion angepasst aus Resultatsr ckmeldung Ein bereits vorhandener bzw vorhanden gewesener L sungsansatz wird z B nach Verwerfung oder Kontrolle wieder aufge griffen Resultatsr ckmeldung und Wie deraufgreifen eines Ziels e Mentale Kontrolle Betrachten der Skizze und danach Schritte 5 6 oder 7 e Gegenst ndliche Kontrolle durch Nutzen der M glichkeiten des Arbeits mittels e Wiedereinf gen eines bereits vorhan denen Teils der Skizze Zeichnung an anderer Stelle nur bei CAD e Verwerfungsschritt nach Kontrolle 4 e Verwerfungsschritt ohne Kontrolle e Verwerfen eines Plans Bereitstellung ohne folgende Aktion e Anpassungsschritt nach Kontrolle 4 e Anpassungsschritt ohne Kontrolle e Erl utern eines bereits vorhandenen in der Regel skizzierten L sungsansatzes bzw Teilziels e R ckgriff auf einen
301. kurses vom Mai 1992 bis Oktober 1993 150 160 K ln T V Rheinland D rner D 1995a Probleml sen und Ged chtnis In D D rner amp E van der Meer Hrsg Das Ged chtnis Probleme Trends Perspektiven 295 320 G ttingen Hogrefe D rner D 1995b Der Bild Sprache Zyklus In W Hacker amp P Sachse Hrsg Bild und Begriff II Zur Rolle von Anschauung und Abstraktion im konstruktiven Entwurfsprozess Bericht ber das Werkstattgespr ch 204 213 D rner D 1998a Sprache und Denken Mannheimer Beitr ge zur Wirtschafts und Organisati onspsychologie Sonderheft Kolloquium anl sslich der Verabschiedung von Prof Dr Theo Herrmann 40 58 D rner D 1998b Thought and design research strategies single case approach and methods of validation In E Frankenberger P Badke Schaub amp H Birkhofer Eds Designers The Key to Successful Product Development 3 11 London Springer D rner D Kreuzig H W Reither F amp St udel T 1981 Planen Handeln und Entscheiden in sehr komplexen Realit tsbereichen In W Michaelis Hrsg Bericht ber den 32 Kon gress der Deutschen Gesellschaft f r Psychologie in Z rich 1980 Bd 1 280 283 G ttingen Hogrefe Dorst K amp Dijkhuis J 1996 Comparing Paradigms for Describing Design Activity In N Cross H Christiaans amp K Dorst Eds Analysing Design Activity Chichester Wiley Downtown A amp Leedham G 1991 Human aspec
302. l der Verwerfungsschritte mit durchschnittlich 2 4 Auch bei der zweiten Extremgruppe gab es keine auffallenden Unterschiede zwischen den ein zelnen Probanden Am h ufigsten erfolgten Bereitstellungsschritte mit durchschnittlich 43 5 d h die Personen mit den geringsten Werten f r die L sungsg te und den l ngsten Bearbei tungszeiten stellten im Vergleich zur ersten Extremgruppe deutlich h ufiger bereit Anpas sungsschritte wurden mit einem durchschnittlichen Anteil von 19 5 vergleichbar h ufig aus gef hrt Es wurde jedoch mit 14 9 und 6 9 im Mittel erheblich mehr kontrolliert und verwor 189 fen Generierungs und Planungsschritte wurden mit durchschnittlichen Prozentanteilen von 5 2 und 4 3 bemerkenswert selten ausgef hrt Tab 67 Extremgruppenvergleich Prozentuale Anteile der Entwurfsschritte an der Gesamtschrit tanzahl N 6 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher H chste L sungsg tewerte und k rze Geringste L sungsg tewerte ste Bearbeitungszeiten und l ngste Bearbeitungszeiten Vp47 Vp 54 Vp 55 Vp 10 Vp 39 Vp 42 Papier und Papier und Papier und CAD CAD CAD Bleistift Bleistift Bleistift Planung P 13 1 12 6 15 2 2 1 4 8 5 9 Bereitstellung B 24 4 18 8 22 3 45 6 41 7 43 2 Generierung G 30 0 23 3 30 1 3 9 3 7 8 1 Kontrolle K 5 9 11 2 6 1 12 9 18 9 12 8 Verwerfung V 3 4 3 1 0 7 5 2 7 2 8 2 Anpassung A 13 8 27 7 24 3 26 6 17 8 14 1
303. laubt Aussagen zu den anderen Aspekten Sie gingen deshalb mit dem Gewichtungsfaktor 2 in die Beurteilung ein so dass maximal acht Punkte erreicht werden konnten Jedes Entwurfsergebnis wurde nach zwei Empf ngergruppen getrennt bewertet je nachdem ob es als Grundlage f r die Kommunikation zwischen Fachleuten bzw eines Konstrukteurs mit einem Fachfremden diente Zur berpr fung der Objektivit t des entwickelten Schemas bewerteten ein praktisch t tiger Konstrukteur und ein Student des Technischen Designs im achten Fachsemester die konstrukti ven Entw rfe der Pilotstudie f r die Empf ngergruppe Technischer Experte Die Versuchs leiterin sowie eine weitere Psychologin sch tzten die Kommunizierbarkeit des technischen In formationsgehalts aus der Sicht eines Fachfremden ein Die Beurteilungen wurden zun chst unabh ngig voneinander einzeln vorgenommen Dabei stimmten die Urteile f r das Kategori ensystem berein d h die Kategorien konnten im Sinne einer direkten Validierung als taug lich erachtet werden 95 In einem weiteren Schritt wurde f r jede Versuchsperson die Urteiler bereinstimmung mittels gewichtetem Kappa ermittelt Diese lag beim Entwurfsproblem Gartengrill durchschnittlich bei 95 H henverstellung bzw 92 Peripherie f r die Empf ngergruppe Technischer Experte und bei 92 bzw 95 f r die Empf ngergruppe Technischer Laie Beim Ent wurfsproblem Korkenzieher betrug
304. le Kommunizierbarkeit des technischen Informations gehalts wie folgt Probanden die durch Freihandskizzieren entwerfen erzielen signifikant h here Werte f r die Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts sowohl im Hin blick auf die Kooperation mit technischen Laien als auch mit Experten als im Umgang mit CAD ausgebildete Probanden die rechnergest tzt entwerfen 137 8 2 4 2 Bereich des Erlebens Hypothese 4 2 1a Es existiert kein signifikanter Unterschied zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift und dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett bez glich der Variable des Erlebens Erlebte Problemschwierigkeit Hypothese 4 2 1b Es existieren signifikante Unterschiede zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett und dem rechnergest tzten Entwerfen bez glich der Variable des Erlebens Erlebte Problemschwierigkeit wie folgt Pro banden die durch Freihandskizzieren entwerfen erleben die Problemstellung als signifikant weniger schwierig als im Umgang mit CAD ausgebildete Probanden die rechnergest tzt ent werfen Hypothese 4 2 2a Es existiert kein signifikanter Unterschied zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift und dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett bez glich der Variable des Erlebens Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtig keit Hypothese 4
305. le zu obwohl sie bis auf das Skizzieren bzw Zeichnen und das Notieren nicht in speziellen Pro dukten wie etwa Skizzen oder Text resultieren Man ging davon aus dass ein t tigkeitsbasiertes Modell welches das Verhalten des Bearbeiters zur Grundlage hat eine umfassende Zergliede rung und Darstellung des Entwurfsprozesses im Hinblick auf bereinstimmungen zwischen diesen Teilt tigkeiten und den kognitiven quivalenten der visuellen und verbalen Daten er m glicht Das Skizzieren bzw Zeichnen geh rt z B zur visuell bildhaften Kategorie wohin gegen das Notieren und das Sprechen klar der verbalen Modalit t entsprechen Die Teilt tigkei ten Aufgabenstudium Betrachten und keine sichtbare Aktivit t k nnen entweder bildhafter oder verbaler Natur sein je nachdem womit sich der Proband zu welchem Ausma besch ftigt 5 3 2 Anteile und Abfolgen der Entwurfsschritte Eine detaillierte Untersuchung des konstruktiven Entwurfsprozesses in Abh ngigkeit vom Ar beitsmittel erfordert neben der Betrachtung der u eren sichtbaren Handlungen im Sinne von Teilt tigkeiten eine fundierte Analyse der Vorgehensweise in Form s mtlicher get tigter Schrit te bis zur Fertigstellung der L sung Erst dadurch lassen sich auf quasi mikroskopischer Ebene Aussagen zu den Denkinhalten und verl ufen des Entwerfenden unter Nutzung der verschie denartigen Arbeitsmittel gewinnen Ein erster nachvollziehbarer Ansatz findet sich bei Sachse L
306. lich h ufigere Bereitstellen Auch wurde verglichen mit der ersten Extremgruppe erheblich mehr kontrolliert und verworfen Die Unterschiede in der Verteilung der Entwurfsschritte bei den Extremgruppen entsprachen den verschiedenartigen Vorgehensweisen beim Entwerfen mit den entsprechenden Arbeitsmit teln Papier und Bleistift und AutoCAD Der hohe Anteil an Generierungsschritten bei den Personen der ersten Extremgruppe wird durch die Merkmale des Freihandskizzierens erm g licht Mentale Problemrepr sentationen und Bedienoperationen sind kompatibel Durch die Einheit von Seh und Handlungsraum die berfl ssige sensumotorische bersetzung und die Verz gerungsfreiheit zwischen Sensumotorik und visueller R ckmeldung lie en sich die L sungsgedanken rasch und intuitiv externalisieren Die L sungserarbeitung mit dem CAD System erforderte hingegen durch die Systemlogik ein permanentes Kontrollieren Anpassen und auch Verwerfen des bisherigen Entwurfs Geome trieorientierte L sungselemente wurden generiert und nach erfolgter Handlungskontrolle immer wieder angepasst oder auch verworfen Im Bezug auf die Abfolgen der Entwurfsschritte konnten bei dem Fallbeispiel der ersten Ex tremgruppe sowohl zu Beginn als auch im fortgeschrittenen Entwurfsprozess h ufig Generie rungen mit vorausgehenden Planungsphasen festgestellt werden Nach anf nglichem Generie ren fanden auch Anpassungen statt Der rechnergest tzt entwerfende Prob
307. lis H C amp Hunt R R 1993 Fundamentals of Cognitive Psychology Madison Brown amp Beuchmark Engeln H 1997 Die Hand Geniestreich der Evolution GEO 7 120 138 Ericsson A amp Kintsch W 1991 Memory in comprehension and problem solving A long term working memory Institute of Cognitive Science Publication 91 13 Boulder University of Boulder Ericsson K A amp Simon H A 1993 Protocol Analysis Verbal Reports as Data Cambridge MIT Press Ertel M 1994 Psychosoziale Aspekte In Bundesanstalt f r Arbeitsmedizin Arbeitsmedizini sche Aspekte der modernen B roarbeit Berlin Facaoaru C 1995 Kreativit t in Wissenschaft und Technik Bern Hans Huber Feldhusen J 1989 Durchg ngige und flexible Rechnerunterst tzung in der Konstruktion Kon struktion 41 47 56 Ferguson E S 1993 Das innere Auge Von der Kunst des Ingenieurs Basel Birkh user Finke R A 1989 Principles of mental imagery Cambridge Mass MIT Press Fish J C 1994 Why do designers sketch visual cognition and computer assisted visualisation In R Trappl Ed Proceedings of the Twelfh European Meeting on Cybernetics and System Research 499 506 World Scientific Fish J C amp Scrivener S A R 1990 Amplifying the mind s eye sketching and visual cogni tion Leonardo 23 1 117 126 Fitzgerald T E 1992 Psychosocial Aspects of Work Related Musculosceletal Disability In J C Q
308. ll Unterschiede in Abh ngigkeit von den genutzten Arbeitsmitteln beobachtet wer den bestand ein weiteres Ziel in der Replikation dieser Befunde Um eine Konfundierung zwi schen Inhaltseffekten und der Problemschwierigkeit zu vermeiden war eine Problemstellung notwendig die einen vergleichbaren Schwierigkeitsgrad aufweist aber keine inhaltlichen Transferm glichkeiten beinhaltet Die Untersuchung von Unterst tzungsm glichkeiten erfordert es die Merkmale der zu l sen den Entwurfsprobleme zu beschreiben aus denen die Anforderungen an den Bearbeiter er wachsen Hierbei lassen sich im Rahmen einer theoriegeleiteten Klassifikation Varianten An passungs und Neukonstruktionen als gebr uchlichste Konstruktionsarten bei technischen Sy stemen unterscheiden Pahl amp Beitz 1997 Zur vergleichenden Bewertung der Anforderungen der Entwurfsprobleme wurde das Verfahren der theoretischen Problem und Aufgabenanalyse PAA Schroda Leinert amp Sachse 1996 Schroda amp Hacker 1998 Schroda 1999 2000 ge nutzt Die Anforderungsh he von Konstruktionsauftr gen kann demnach durch folgende sechs Kriterien beschrieben werden vgl auch Hacker 1998a e Widerspr chliche Ziele 86 e Komplexit t e Transparenz e Freiheitsgrade e Dynamik e Erforderliches Wissen Vor Beginn der experimentellen Untersuchung wurden die Anforderungsstrukturen sowohl von praktisch t tigen Konstrukteuren als auch von Maschinenbau Ingenieuren des Lehrstu
309. lle 05 Bedingung Papier und Bleistift Graphiktablett 2D CAD Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 Beanspruchung Motivation Differenz Pr Posttestwert a Duncan Untergrup pe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung Papier und Bleistift 2D CAD Graphiktablett Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 Beanspruchung Affektive Lage Differenz Pr Posttestwert Duncan Untergrup pe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung Papier und Bleistift Graphiktablett 2D CAD Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 278 Prozentanteil Aufgabenstudium a Duncan Untergrup pe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung Papier und Bleistift 2D CAD Graphiktablett Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 Prozentanteil Skizzieren bzw Zeichnen Duncan Untergruppe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung Graphiktablett Papier und Bleistift 2D CAD
310. lusion Koh renz oder Pr zision der Information zwingen erweisen sich den Untersu chungsergebnissen entsprechend offensichtlich als kontraproduktiv Sie beschneiden die Erfin dungsgabe zu einem verfr hten Zeitpunkt im Entwurfsprozess Doch was n tzt es dass der Konstrukteur zwar die endg ltigen Zeichnungen vom konstruierten Produkt anfertigen kann nicht aber seine Ideen und Gedanken in den vorausgehenden kreativen Phasen der Konstrukti onsarbeit formulieren und ausarbeiten kann In diesen Phasen ist eine leichte aussagef hige Zeichen und Skizziertechnik von grundlegender Bedeutung f r das Endergebnis Tjalve et al 1975 41 Da Freihandzeichnungen und Skizzen als wesentliches Hilfsmittel z B bei der L sungsfindung sowie der Kommunikation und Kooperation mit Kollegen Vorgesetzten und Auftraggebern weiterhin eine bedeutende Rolle spielen werden besteht dadurch die Gefahr eines Qualifikationsverlusts Frieling et al 1990 Der Impuls zu zeichnen ist im fr hen Kindesalter allgemein vorhanden W rde die Erziehung diesen nat rlichen Zeichenimpuls ebenso wie das Lesen und Schreiben weiterentwickeln w re das Zeichnen eine Kulturtechnik des Alltags und nicht der Kunst Prof Uhlmann im Gespr ch 13 02 2002 vgl auch McKim 1972 Da dies nicht der Fall ist erheben mehrere Autoren die Forderung Innovationen und Kreativit t in der universit ren Ausbildung zu f rdern Konven tionelle handwerkliche Fertigkeiten wie d
311. m externe bzw interne Teilt tigkeit beweist dass der beobachtbare Entwurfsprozess des Frei handskizzierens mit beiden Arbeitsmitteln gr tenteils identisch abl uft Die Tatsache dass in der zweiten Versuchsgruppe auffallend weniger Personen gestikulierten kann eventuell durch jene die Externalisierung betreffenden Aspekte des Graphiktabletts erkl rt werden Gezielte Bewegungen mit Fingern H nden oder mit in der Hand gehaltenem Stift in der Luft bzw auf dem Papier erfordern als Probehandeln die M glichkeit einer reibungslosen intuitiven Externalisierung Gerade hier hat jedoch ein Gro teil der Teilnehmer Einschr nkun gen durch Ver nderungen von Routinen der taktil kin sthetischen Bewegungssteuerung ge gen ber Papier und durch eine Verz gerung zwischen Sensumotorik und visueller R ckmel dung erlebt Als Grund f r die durchschnittlich geringere Anzahl der Wechsel Externe interne Teilt tig keit bei der Versuchsgruppe die mit Graphiktablett entwarf m ssen ebenfalls die Einschr n kungen dieses Arbeitsmittels im Bereich der Externalisierung angenommen werden Vor allem die Verz gerung zwischen Sensumotorik und visueller R ckmeldung d rfte einen raschen unproblematischen Wechsel zwischen internalem und externalem Handeln unterbrochen haben Ein Vergleich aller drei Versuchsgruppen bez glich der Anteile der Teilt tigkeiten an der Be arbeitungszeit erbrachte folgendes Bild Bis auf die Teilt tigkeiten
312. mp Springer J 1990 Belastungs und Beanspruchungsanalyse der Kon 229 struktionsarbeit Konstruktion 42 157 164 Larkin J H amp Simon H A 1987 Why a diagram is sometimes worth ten thousand words Cognitive Science 11 1 65 100 Leinert S R mer A amp Sachse P 1999 Externe Unterst tzung der Problemanalyse bei ent werfenden T tigkeiten Sprache amp Kognition 18 1 2 30 38 Lindemann U Bernard R amp Irlinger R 1996 Wege zum optimalen Produkt ein Beispiel aus dem Maschinenbau Bild und Begriff IV 51 64 Linneweh K 1991 Kreatives Denken Rheinzabern Dieter Gitzel Lippardt S 2000 Gezielte F rderung der Kreativit t durch bildliche Produktmodelle Fort schritt Berichte VDI 325 D sseldorf VDI Verlag Liu J 1995 Handskizzeneingabe von Freiformgeometrien f r CAD Modelle M nchen Hanser Lloyd P Lawson B amp Scott P 1996 Can Concurrent Verbalization Reveal Design Cogni tion In N Cross H Christiaans amp K Dorst Eds Analysing Design Activity Chichester Wiley Logan B amp Smithers T 1993 Creativity and design as exploration In J S Gero amp M L Maher Eds Modelling creativity and knowledge based creative design 139 175 Hillsdale N J Erlbaum Long J 1975 Effects of randomly delayed visual and auditory feedback on keying performance Ergonomics 18 3 337 347 Luchins A S 1942 Mechanization in problem solvin
313. mputer interaction Hillsdale NJ Erlbaum Carroll J M Thomas J C amp Malhotra A 1980 Presentation and representation in design problem solving British Journal of Psychology 71 143 153 Carroll J M Thomas J C Miller L A amp Friedman H P 1980 Aspects of solution struc ture in design problem solving American Journal of Psychology 93 2 269 284 Chambers D amp Reisberg D 1985 Can mental images be ambiguous Journal of Experimental Psychology 11 3177 328 Chan B amp Finger S 1999 The Role of Virtual and Physical Prototyping in Design In U Lin demann H Birkhofer H Meerkamm amp S Vajna Eds Proceedings of I CED99 Schriftenreihe WDK 26 625 630 M nchen Technische Universit t Clapar de E 1932 Die Entdeckung der Hypothese In C F Graumann Hrsg 1969 Denken K ln Kiepenheuer amp Witsch Cohen J 1972 1992 Statistical Power Analysis for the Behavioral Sciences Hillsdale N J Erlbaum Cooper L A 1988 The role of spatial representations in complex problem solving In S Schif fer amp S Steele Hrsg Cognition and Representation Boulder Westview Press Cooper L A 1990 Mental representation of three dimensional objects in visual problem solving and recognition Journal of Experimental Psychology 16 6 1097 1106 Crosby A 1972 Creativity and performance in industrial organization London Travistock Publications Cross N Ch
314. ms gemeint der zur Festlegung der Geometrie dient 17 Welche CAD Art nutzt Du vorrangig O 2D CAD O 3D CAD 18 Welches CAD System nutzt Du dabei _ esesssnnsnnnnsnnnsnnennenn 19 Wie lange arbeitest Du schon mit CAD ennnnnnenenn 20 Zu welchem Zweck setzt Du CAD ein O um bestehende technische Objekte zu analysieren O zur Kl rung berpr fung von Anforderungen O um Ideen f r ein L sungskonzept zu entwickeln 241 oOoOO00000 zur Ausarbeitung neuer Teil L sungen um Randbedingungen bzw die Systemumgebung darzustellen um mir ein Konzept besser vorstellen zu k nnen um ein L sungskonzept zu berpr fen als kurzfristige Erinnerungshilfe zur l ngerfristigen Dokumentation zur Unterst tzung der Kommunikation Diskussion mit anderen Personen Or BrarRNnsh ten 21 Welche Effekte hast Du schon h ufiger beim Umgang mit CAD wahrgenommen O Auf die Informationen in lteren Dateien wird h ufig zur ckgegriffen O Beim Ungang mit CAD werden bis dahin unbekannte Anforderungen klar O Die Auswirkungen von einzelnen Anderungen auf das Gesamtprodukt werden beim Umgang mit CAD erkannt O Bereits fixierte L sungen k nnen nur schwer variiert werden O Bereits fixierte L sungen k nnen leicht variiert werden O Neue L sungsideen k nnen sofort und ohne gro en Aufwand fixiert werden O Beim Umgang mit CAD werden Fehler Schw chen eines L sungskonzepts erkannt O Beim Umgang mit CA
315. n 1 Planung Keine produzierende Handlungssequenz e Nach Redefinition der Problemstellung Zeitspanne von der Redefinition bis zum ersten Redefinition der Problemstellung Ziel vor Beginn des ersten Schrittes Generierungsschritt bzw Teilzielbildung e Im Prozess der L sungserarbeitung e Betrachten der Skizze im Prozess der L Pause im Bild sungserarbeitung und dann Schritt 2 3 oder 4 Nachdenken im Protokoll e Entnehmen der Anforderungen aus der Problemstellung w hrend des Konstruktionspro Zesses 2 Bereitstellung Basisschritt zur Bereitstellung verschiede e Vorbereitende Bewegungen der Hand z B ner Funktionen etc in Abh ngigkeit vom gestisches Andeuten einer Linie Arbeitsmittel Handlungsvorbereitung e Ausw hlen einer Funktion e Einstellen einer Funktion e Bereitstellen ber Tastatur Aktivieren eines Symbols e Erstellen von Hilfslinien beim CAD e Heranzoomen bei CAD wenn danach 3 e Zur ckzoomen e Hoch und Herunterschieben des Entwurfs e Abspeichern des Entwurfs bzw Nehmen eines neuen Blatts beim Skizzieren e Drehen des Papiers w hrend der Bearbeitung e Wechsel zwischen Stift und Radiergummi 3 Generierung Stringentes L sungsverhalten im Sinne des e Produktion der L sung Skizzie e Zeichnen und Stehenlassen von Elementen Umsetzens eines auf ein Teilziel bezoge ren Zeichnen eines Elements der Kon sp teres Anpassen Verwerfen etc m glich nen Plans Handlungsausf hrung stru
316. n Skizzieren und Betrachten auf Im Gegensatz dazu notierte der Proband 6 nichts skizzierte aber bei nahezu identischem Betrachtungsanteil mit 51 5 deutlich mehr Auff llig war der mit knapp 18 sehr geringe Skizzieranteil des Untersuchungsteilnehmers 1 der durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett entwarf Er schrieb dagegen viel betrachtete etwa die H lfte der Bearbeitungszeit die erzeugten Skizzen und zeigte mit einem Anteil von fast 10 keine sichtbare Aktivit t Der Betrachtungsanteil des Probanden 5 war vergleichbar allerdings notierte dieser weniger und skizzierte mehr Die rechnergest tzt entwerfenden Probanden 2 und 4 notierten nahezu nichts bzw nichts Der Proband 2 zeigte im Bezug auf die beiden Teilt tigkeiten Zeichnen und Betrachten mit fast 53 einen erh hten Betrachtungsanteil die Versuchsperson 4 mit ber 50 einen erh hten Zeichenanteil Sie l schte im Vergleich zu allen anderen Teilnehmern der Pilotstudie deutlich l nger Tab 33 Prozentuale Anteile der Teilt tigkeiten der Probanden an der Bearbeitungszeit N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Korkenzieher Proband Experimentelle Aufgaben Notieren Skizzieren Betrachten Radieren Keine Bedingung studium in Zeichnen in L schen sichtbare in in in Aktivit t in Graphiktablett 4 9 12 9 17 6 50 5 4 2 9 9 2D CAD 3 7 0 8 38 3 52 9 2 2 2 1 Papier und Blei 4 8 17 0 35 0
317. n die schwer zu berschauen bzw zu umfangreich waren um st ndig geistig pr sent zu sein Anforderungen die nicht offensichtlich waren wurden h ufig zu sp t erkenn bar Als weiterhin problematisch erwiesen sich schwer zug ngliche Informationen ber bisheri ge Produkte etwa in Form von Zeichnungen und Modellen sowie die mangelnde Erkennbarkeit der Wichtigkeit einzelner Anforderungen Beim Entwickeln von L sungskonzepten galten der Aufbau mentaler Repr sentationen von komplizierten r umlichen Strukturen oder Bewegungsabl ufen sowie das Festhalten an einer L sung deren Untauglichkeit bereits absch tzbar gewesen w re als Schwierigkeiten Auch der Sachverhalt dass komplexe Zusammenh nge nicht ausreichend berblickt wurden und die mangelnde Analyse und Tauglichkeitsbewertung einer L sung wirkten sich bei mindestens einem Drittel der Befragten problematisch aus Tab 3 Schwierigkeiten bei der Anforderungskl rung und der Konzeptentwicklung N 61 Befra gungsstudie Anforderungskl rung H ufigkeit der Nennung in Mehrfachnennung m glich Gesamtheit der Anforderungen zu umfangreich 56 Anforderungen zu sp t erkannt 51 Informationen ber bisherige Produkte schwer zug nglich 41 Wichtigkeit einzelner Anforderungen nicht erkennbar 30 Konzeptentwicklung Betrachten komplizierter Zusammenh nge vor dem 59 geistigen Auge Festhalten an einer untauglichen L sung 56 Nicht ausreichende
318. n Bewertung ausgeschlossen und erhielt den Wert O0 f r die L sungsg te Ein Ausgleich f r diese Verfahrensweise wurde ber die unterschiedliche Gewichtung der For derungen im Kontext der Problemstellung verfolgt Als eine brauchbare Gewichtung erschien hier die Verwendung von zwei Rangstufen Essentielle Forderungen wurden mit dem Faktor 2 versehen Dazu z hlten Kriterien die im Falle eines Nichterf lltseins die Akzeptanz der L sung im Sinne der Anforderungen in Frage stellten und eine grundlegende nderung des L sungskonzepts erforderten Um der wirtschaftlichen Bewertung Rechnung zu tragen wurde ferner das Kriterium Komplexit t bei beiden Problemstellungen gewichtet Aus den gewichteten Einzelwerten errechnete man unter Einbeziehung der Standardabwei chung einen Gesamtwert f r jede Versuchsperson als Ma f r die L sungsg te Die Qualit t der Konstruktion war um so h her je h her der ermittelte Wert lag Dieser Wert wurde prozen tual in Relation zu einer gedachten Ideall sung 100 gesetzt Im Anhang A13 und A14 finden sich die Originalfassungen der Schemata zur L sungsg tebe wertung beider Problemstellungen Im Rahmen der Pilotstudie wurden beide Schemata an den erstellten Skizzen und CAD Zeichnungen erprobt und im Bezug auf ihre Objektivit t getestet um daraufhin erkennbare Schwachstellen vor allem bez glich der Verst ndlichkeit und Trennsch rfe zu beseitigen Um die Reproduzierbarkeit der Beur
319. n Form von Text Randbedingungen als Zeichnung grunds tzliche L sungsideen erste geometrische Festlegungen von Teil Konzepten geometrische Detaillierung von Teil Konzepten als 2 dimensionale Skizze geometrische Detaillierung von Teil Konzepten als 3 dimensionale Skizze komplette Ausarbeitung des Konzepts als 2 dimensionale Skizze komplette Ausarbeitung des Konzepts als 3 dimensionale Skizze oOoOOO00000 36 Wie h ufig skizzierst Du in einem aktuellen Ausdruck des CAD Modells O immer O h ufig O hin und wieder O selten O nie 244 37 Zu welchem Zweck setzt Du Skizzen parallel zu CAD ein zur Kl rung berpr fung von Anforderungen um Ideen f r ein L sungskonzept zu entwickeln zur Ausarbeitung neuer Teil L sungen um nderungen an bestehenden Teil L sungen vorzunehmen um Randbedingungen bzw die Systemumgebung darzustellen um mir ein Konzept besser vorstellen zu k nnen um ein L sungskonzept zu berpr fen als kurzfristige Erinnerungshilfe zur l ngerfristigen Dokumentation zur Unterst tzung der Kommunikation Diskussion mit anderen Personen oOoOOO0000000 38 Was stellst Du anhand der Skizze die Du parallel zu CAD einsetzt im allgemeinen dar Form Geometrie Gr e Dimension Kinematische Eigenschaften Verformungseigenschaften Festigkeitseigenschaften Str mungseigenschaften Fertigungseigenschaften Montageeigenschaften Ergonomische Eigenschaften Design sthetik oOOOO0O0000000 39 W rde
320. n Kennwerte f r die Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts der drei Versuchsgruppen sind getrennt nach Empf ngergruppen und Teilbereichen in der Ta belle 42 zusammengefasst Tab 42 Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts der Versuchsgruppen N 66 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Gartengrill Experimentelle Kommunizierbarkeit des technischen Informati Bedingung onsgehalts MW SE max Punktzahl 8 1 Papier und Bleistift Laien H henverstellung 4 9 63 SD 2 97 Peripherie 4 6 54 SD 2 52 Experten H henverstellung 4 4 65 SD 3 05 Peripherie 4 0 61 SD 2 85 2 Graphiktablett Laien H henverstellung 4 1 63 SD 2 94 Peripherie 4 6 65 SD 3 06 Experten H henverstellung 4 1 65 SD 3 05 Peripherie 4 6 67 SD 3 14 3 2D CAD Laien H henverstellung 1 1 43 SD 2 01 Peripherie 1 5 38 SD 1 79 Experten H henverstellung 0 8 30 SD 1 41 Peripherie 0 9 30 SD 1 42 150 8 8 3 Ergebnisse zur Fragestellung 2 Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen im Bereich des Erlebens Eine einfaktorielle MANOVA zeigte dass sich die drei experimentellen Bedingungen beim Entwurfsproblem Gartengrill im Hinblick auf die Variablen des Erlebens Erlebte Problem schwierigkeit Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit und Psychische Beanspru chung nicht signifikan
321. n entwerfenden Personen spricht f r den Mehrauf wand bei der Bedienung des CAD Systems zum Zweck der Entwurfserstellung Dies wird durch das Ergebnis zur Teilt tigkeit Keine sichtbare Aktivit t best rkt Die mit AutoCAD entwerfenden Probanden zeigten signifikant seltener keine sichtbare Aktivit t Viel mehr mussten sie diese Zeit in der bei den durch Freihandskizzieren entwerfenden Teilneh mern von einer Phase des Nachdenkens ausgegangen werden kann f r die Bedienung des Pro gramms aufbringen Die ersten beiden Versuchsgruppen notierten hochsignifikant mehr Text Der Modalit ten wechsel vom Bildlichen ins Begriffliche war hierbei ohne Aufwand m glich wohingegen das Erstellen von Text beim rechnergest tzten Entwerfen die Bedienung entsprechender Funktiona lit ten erforderte Hinsichtlich der Teilt tigkeit Radieren bzw L schen war bei den rechnergest tzt entwerfen den Probanden im Vergleich zu den Probanden die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwarfen ein hochsignifikant gr erer Anteil erkennbar Die Vorgehensweise beim Entwerfen mit AutoCAD erforderte ein h ufiges Anpassen der generierten Elemente Auch Verwerfungen traten regelm ig auf Das digitale L schen ist im Gegensatz zum Radieren auf Papier problemlos ohne negative Konsequenzen m glich und wird daher h ufiger ausgef hrt Die durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett Entwerfenden unterschieden sich im Hinblick auf das Radieren bzw
322. nd der Funktionalit t des Erstellens von Text bei AutoCAD begr ndet werden Radieren bzw L schen war hingegen bei AutoCAD im Vergleich zu den beiden anderen Ar beitsmitteln unproblematischer m glich Die rechnergest tzte Vorgehensweise bei der zu n chst Elemente generiert wurden die h ufig danach z B durch Verk rzungen abge ndert werden mussten bedingte einen signifikant h ufigeren Einsatz dieser Teilt tigkeit Von den rechnergest tzt Entwerfenden gestikulierten im Vergleich zu den durch Freihandskiz zieren entwerfenden Probanden deutlich weniger Personen Als Grund daf r kann das beim Entwerfen mit CAD in Verbindung mit der Soft und Hardware erforderliche Vorgehen ange nommen werden Gezielte Bewegungen mit Fingern H nden oder mit einem in der Hand ge haltenen Stift in der Luft bzw auf dem Papier erfordern als Probehandeln die M glichkeit einer reibungslosen intuitiven Externalisierung Diese war beim rechnergest tzten Entwerfen auf grund der fehlenden Einheit von Seh und Handlungsraum der erforderlichen sensumotori schen bersetzung der Ver nderungen von Routinen der taktil kin sthetischen Bewegungs steuerung sowie wegen der Verz gerung zwischen Sensumotorik und visueller R ckmeldung nicht m glich Im Hinblick auf die Abfolgen der Teilt tigkeiten zeigten sich bis auf die Wechsel Aufgaben studium externe Teilt tigkeit Unterschiede zwischen mindestens einer der durch Freihands kizzieren entwerf
323. nd in der Tabelle 13 aufgef hrt Tab 13 bersicht ber die Homogenisierungs und abh ngigen Variablen sowie ihre Erfassung Homogenisierungsvariablen Datenerfassung e Motivation zur Bearbeitung der Problemstellung Siebenstufige Likertskalen e F higkeit zur r umlichen Vorstellung e Dreidimensionaler W rfeltest Gittler 1990 Abh ngige Variablen Datenerfassung I Ergebnisvariablen e L sungsg te e Expertenbeurteilung entsprechend Bewer tungsschema e Bearbeitungszeit e Zeitmessung e Expertenbeurteilung entsprechend Bewer tungsschema e Kommunizierbarkeit des technischen Informati onsgehalts 89 II Variablen des Erlebens e Erlebte Problemschwierigkeit e Bipolare Ratingskala e Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit e Bipolare Ratingskala e Psychische Beanspruchung e Bipolare Ratingskalen Plath et al 1984 II Prozessvariablen e Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten e Computergest tzte Prozessprotokollierung Videoprotokoll Anteile und Abfolgen der Entwurfsschritte e Analyse der Entw rfe Videoprotokoll e L sungserzeugung generierendes vs korrigieren e Analyse der Entw rfe Videoprotokoll des Vorgehen 7 6 1 Operationalisierung der Homogenisierungsvariablen Um eine weitere Homogenisierung der Stichprobe zu gew hrleisten wurden neben den bereits erw hnten individuellen Leistungsvoraussetzungen aufgrund bekannter Beziehungen zu der gef
324. ndhabbare Auslegung von Eingabe und Verarbeitungstechniken zuk nftiger CAD Systeme im Sinne einer geschlossenen Informationskette mit l sungsorientierter Mensch Rechner Interaktion Zudem sollen Hinweise f r die studentische Ausbildung abgeleitet wer den Die vorliegende Arbeit gliedert sich in zehn Kapitel Nach der Einleitung folgen im Kapitel 2 die theoretischen Grundlagen in denen das Entwerfen als Design Problem Solving behandelt und die bereits genannten Arbeitsmittel mit ihren Funktionen diskutiert werden Im Kapitel 3 findet sich die Darstellung der Gesamtfragestellung der Arbeit Danach folgt im Kapitel 4 eine Analyse der hypothetischen Anforderungsgemeinsamkeiten und unterschiede der Arbeitsmittel beim Einsatz in den fr hen Phasen aus t tigkeitspsychologischer Sicht Kapitel 5 beschreibt das der Untersuchung als Grundlage dienende Bewertungskonzept der drei Bereiche Ergebnisse Erleben und Prozess mit den entsprechenden Variablen Im Kapitel 6 wird die vor den ex perimentellen Erhebungen durchgef hrte orientierende Befragungsstudie geschildert Im Kapi tel 7 ist die experimentelle Pilotstudie einschlie lich der verwendeten Methodik und der Ergeb nisse dargestellt Die Darstellung der experimentellen Hauptuntersuchung zusammen mit den Fragestellungen und Hypothesen der Methodik sowie den Ergebnissen und deren Diskussion findet sich im Kapitel 8 Dort sind auch die Ergebnisse der Replikationsuntersuchung doku men
325. ndskizzieren entwerfenden Versuchsgruppen mit der Gruppe der rechnergest tzt Entwerfenden lieferte bezogen auf die L sungsg te folgende Ergebnisse Die Probanden die den Korkenzieher durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett entwarfen erzielten eine hochsignifikant bzw signifikant h here L sungs g te als im Umgang mit CAD ausgebildete Probanden die rechnergest tzt entwarfen Somit 195 lie sich die Teilhypothese 4 1 1b best tigen und die Befunde der Problemstellung Garten grill Konnten repliziert werden Durch dieses Ergebnis wird belegt dass das Arbeitsmittel 2D CAD zur alleinigen Unterst t zung der fr hen Entwurfsphasen ungeeignet ist In diesen Phasen wurde der Entwerfende durch das Design Problem Solving mit Anforderungen konfrontiert deren Bew ltigung durch die Eigenschaften des CAD Systems wie in den Abschnitten 2 3 2 4 und 7 13 dargelegt nicht unterst tzt sondern im Gegenteil sogar behindert wurde Hinsichtlich der zur Bearbeitung des Entwurfsproblems Korkenzieher ben tigten Zeit zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den Personen die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift und mit Graphiktablett entwarfen Die Teilhypothese 4 1 2a konnte folglich best tigt und der korrespondierende Befund der Problemstellung Gartengrill repliziert wer den Die eben diskutierten Unterschiede in den Anforderungen der Arbeitsmittel an den Nu
326. ng fest verschraubt Fixstation nicht zu verschraubenden einer Zusatzvorrichtung Zusatzvorrichtung b Gewicht Leicht Durchschnittlich Schwer Sehr Schwer nicht transportf hig c Gr e Handlich und klein Gr e leicht reduzierbar Unhandlich Unhandlich und Gr e Taschenformat zusammenklappbar etc aber Gr e reduzierbar nicht reduzierbar 260 Keine elektrischen Be Ja Nein standteile Teile a Anzahl bis 6 bis 9 bis 12 mehr als 12 b Komplexit t Einfache Teile Mehr einfache als Mehr komplizierte als Viele komplizierte Teile komplizierte Teile einfache Teile Erhaltung der Kein Verschlei denkbar Geringer Verschlei Verschlei starker Verschlei Funktionsf higkeit bei normalem Gebrauch bei normalem Betrieb bei normalem Gebrauch Lebensdauer 261 A15 Schema zur Bewertung der Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts von Entwurfsergebnissen 1 eindeutig 0 nicht eindeutig d h nicht bzw zu gering vor handen redundant berbestimmt mehrdeutig widerspr chl Kriterium la R umliche Anordnung der Teile zueinander b Teile an sich 2 Kinematik Mechanik 3a Notizen Ikons Pfeile Ma e etc b Schriftliche Notizen Wortmarken Text etc 4 Gesamtdarstellung erster Eindruck 262 Kodierungsschema Entwurfsschritte A16 Schrittart Beschreibung Beispiele mit Erl uterunge
327. ngiger Variablen zur exakteren Beschreibung der mit den Arbeitsmitteln produzierten Entw rfe in Erw gung zu ziehen Langner 1991 z B erfasst 218 die Quantit t Elementmenge unter Ber cksichtigung des Generierungsaufwands und Voll st ndigkeit Verh ltnis der tats chlichen zur notwendigen Darstellung im Hinblick auf eine eindeutige und umfassende Realisierung der gedanklichen L sung des erstellten Entwurfs e Neben einer experimentellen Laborstudie die zu statistisch abgesicherten Ergebnissen f hrt liefern eventuell Fallstudien im Sinne der vergleichenden Kasuistik tiefergehende Analyse und Erkl rungsm glichkeiten der gefundenen Unterschiede siehe z B D rner 1998b 219 11 Literaturverzeichnis Abeln O Hrsg 1995 CAD Referenzmodell Stuttgart B G Teubner Akin amp Lin C 1996 Design Protocol Data and Novel Design Decisions In N Cross H Christiaans amp K Dorst Eds Analysing Design Activity 35 63 Chichester Wiley Anderson J R 1978 Arguments concerning representations for mental imagery Psychological Review 85 4 249 277 Anderson J R 1985 Cognitive psychology and its implications San Francisco CA Freeman Anderson J R amp Bower G H 1973 Human associative memory Washington D C Winston Anderson J R amp Helstrup T 1993 Visual discovery in the mind and on paper Memory and Cognition 21 3 283 293 Anderson J R amp Jeffrie
328. nnerhalb der Gruppen Gesam 6 988 106 630 113 618 3 494 1 693 Beanspruchung Affektive Lage Differenz Pr Posttestwert Zwischen den Gruppen nnerhalb der Gruppen Gesam 5 258 59 828 65 086 2 629 950 Prozentantei Aufgabenstudium Zwischen den Gruppen nnerhalb der Gruppen Gesam 100 950 1024 425 1125 375 50 475 16 261 Prozentanteil Skizzieren bzw Zeichnen Zwischen den Gruppen nnerhalb der Gruppen Gesam 3108 003 5989 660 9097 663 1554 001 95 074 Prozen il Notieren Zwischen den Gruppen nnerhalb der Gruppen Gesam 919 872 3008 370 3928 242 459 936 47 752 Prozen il Betrachten Zwischen den Gruppen nnerhalb der Gruppen Gesam 548 009 5464 137 6012 146 274 005 86 732 Prozentanteil Radieren bzw L schen Zwischen den Gruppen nnerhalb der Gruppen Gesam 52 799 458 304 511 102 26 399 7 275 Prozentanteil Keine sichtbare Aktivit t Zwischen den Gruppen nnerhalb der Gruppen Gesam 2 351 2994 557 2996 907 1 175 47 533 Wechsel Aufgabenstudium externe Teilt tigkeit pro Girl Zwischen den Gruppen nnerhalb der Gruppen Gesam 447 913 16662 105 17110 018 223 957 264 478 Wechsel Aufgabenstudium interne Teilt tigkeit pro Zwischen den Gruppen nnerhalb der Gruppen Gesam 127 261 818 382 945 642 63 630 12 990 Str Wechsel Externe interne Teilt tigkeit pro Std Zwisc
329. nsplan f r konstrukti ve Entwurfsprozesse R ckkopplungsschleifen als wesentliche Bestandteile des Ablaufs mit ein Bei der Bearbeitung von Entwurfsproblemen existiert selten ein v llig systematisches sprung freies Ausarbeiten von L sungen vielmehr berwiegt ein iteratives opportunistisches aber dennoch zielgerichtetes Vorgehen Hacker 1996b 1999b vgl auch Visser 1990 Baykan 25 1996 Heinrich 1989 Ball amp Ormerod 1995 Der Mensch ist nicht so geschaffen dass er ein Problem erkennt durchdenkt und in seiner G nze l st Die nat rliche Vorgehensweise ist so dass der Konstrukteur sich ein Teilproblem berlegt ber mehrere Stufen oder Varianten zu einer L sung findet diese mit anderen Teill sungen zusammenbindet und ggf anpasst und so ber Zwischenstufen und viele nderungen zur Gesamtl sung kommt Buss 1989 32 In der konstruktiven Praxis findet sich in der Regel eine Kombination aus der Nutzung vorhan denen Wissens und dem Neuentwickeln von L sungsans tzen Guindon 1988 Logan amp Smit hers 1993 Visser 1994 G nter amp Ehrlenspiel 1998 Braczyk Kerst amp Seltz 1998 weisen darauf hin dass Kreativit t zwar die Sch pfung von etwas Neuem impliziert dabei jedoch auf den Anschluss an Bestehendes angewiesen ist Sie zeigt sich darin neue Zusammenh nge im Bestehenden zu entdecken oder neue mit vorhandenen Elementen zu verbinden vgl auch Gra bowski amp Rude 1989 Ward Finke amp
330. nstlich geschaffene Laborbedingung gelten und entspricht in ihrer klaren Abgrenzung zumeist nicht der in der Rea lit t vorfindbaren Konstruktionspraxis Eine derartige Einteilung erwies sich jedoch als not wendig um die Wertigkeit der Unterst tzung der Arbeitsmittel getrennt voneinander betrachten zu k nnen Unter Ber cksichtigung der genannten drei Versuchsbedingungen mit gezielter Variation des Arbeitsmittels wurde zun chst ein einfaktorieller Randomisierungsplan mit drei Stufen gew hlt Hierbei bearbeiteten die sechs Probanden der Pilotstudie das Entwurfsproblem Gartengrill s Abschnitt 7 4 1 1 Der Plan wurde hinsichtlich des Faktors Arbeitsmittel auf vorher festge legte abh ngige Variablen s Teilkapitel 7 6 ausgewertet Tab 7 Untersuchungsplan der Pilotstudie N 6 Entwurfsproblem Gartengrill einfaktorieller Randomisierungsplan mit drei Stufen R Experimentelle Bedingung 1 Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift 2 Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett Bij Il NINJ N 3 Rechnergest tztes Entwerfen Eine Zielstellung im Rahmen der vorliegenden Arbeit war die Replikation der im ersten Unter suchungsteil bei der Problemstellung Gartengrill erhaltenen Ergebnisse Im Falle bedeutsa mer Unterschiede zwischen den Probanden der verschiedenen experimentellen Bedingungen sollte in einem zweiten Schritt berpr ft werden ob sich di
331. nt dem Finden von Punkten in der Zeichnung und dem Ausw hlen von Objekten In der Statusleiste k nnen die Koordinatenangaben des Fadenkreuzes und die aktuellen Einstellungen der Zeichnungshilfen abgelesen werden Auf die Programmfunktionen kann man durch Befehle zugreifen indem entweder eine Men option aktiviert ein Werkzeug im Werkzeugkasten ange klickt oder ein Befehl eingegeben wird Die graphischen Darstellungen werden vom Benutzer im Dialog mit dem Programmsystem erzeugt Mit einer formalen Eingabesprache die aus geometrischen Grundelementen zur Be schreibung eines Konstruktionsobjekts und Funktionenen zur Modifikation der Beschreibung besteht gibt der Benutzer dem Rechner Zeichnungsanweisungen Im Vergleich zum Freihands kizzieren bei dem der Entwerfende die Elemente durch eigenes Er finden generieren muss wird hier standardisiertes Material f r den L sungsprozess bereitgestellt Mit dem kodierten 42 Befehlsvorrat des Systems l sst sich eine Vielzahl an Elementen erstellen angefangen bei Lini en und Kreisen bis hin zu Splines und Ellipsen Damit baut der Nutzer die intendierte Produkt darstellung auf dem Bildschirm und gleichzeitig als Datenstruktur eines rechnerinternen Mo dells auf In AutoCAD wird alles in Originalgr e in den festgelegten Ma en gezeichnet Das bedeutet man erzeugt damit eine ma st bliche Zeichnung die die wahren Dimensionen im entsprechen den Verh ltnis zueinander abbildet Der Ansichtsma st
332. nt der Schwierig keitsgrad der Anforderungsstruktur des Entwurfsproblems Korkenzieher zu sein Dieser ist eventuell entgegen der Experteneinsch tzung nicht mit dem des Entwurfsproblems Garten grill vergleichbar Die zweite Problemstellung wurde von den Probanden als schwieriger er lebt Auf einen derartigen Unterschied im Schwierigkeitsgrad lassen auch die Ergebnisse schlie en Der Vergleich zwischen den Versuchsgruppen die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift und mit Graphiktablett entwarfen und der rechnergest tzt entwerfenden Gruppe er brachte auch beim Entwurfsproblem Korkenzieher weitgehend hypothesenkonforme Befun de Die Replikation der Ergebnisse der Problemstellung Gartengrill Kann diesbez glich als gelungen bezeichnet werden Ein wesentliches Anliegen dieser Untersuchung bestand darin neben der Analyse des sichtba ren externalen Handelns Aussagen zu den Denkinhalten und verl ufen der Nutzer verschie denartiger Arbeitsmittel zu gewinnen Als Untersuchungsmethodik wurde dazu ein Kategorien schema entwickelt das es erlaubt sowohl die externalen als auch die internalen Schritte ent sprechend ihrer Funktionen im Entwurfsprozess genauer zu spezifizieren Dieses wurde bei beiden Problemstellungen im Rahmen eines Extremgruppenvergleichs der auf den Ergebnisva riablen L sungsg te und Bearbeitungszeit basierte erprobt Betrachtet man die entsprechenden Resultate im Vergleich so l sst sich
333. ntale Kapazit t zu einem sehr hohen Ausma beansprucht Beim Entwerfen durch Freihandskizzieren wird diese intellektuelle Leistung hingegen weitestgehend im Handlungsverlauf erbracht Wingert 1984 51 4 2 Mentale Problemrepr sentationen 4 2 1 Kompatibilit t von mentalen Modellen und Bedienoperationen Das Entwerfen erfordert den Aufbau zutreffender und hinreichend vollst ndiger Problemrepr sentationen die den Suchraum f r L sungen bilden und je nach Entwurfsfortschritt einen sehr unterschiedlichen Abstraktionsgrad besitzen Es ist gepr gt durch ein st ndig erneutes Verklei nern und Vergr ern des L sungsraums Das bedeutet die Aufmerksamkeit des Bearbeiters wird wechselnd vom Ganzen zum Detail und vice versa gelenkt Dieser Sachverhalt wird bei der Arbeit mit CAD durch die Funktionalit t des Zoomens unterst tzt Rutz 1985 Menschen denken in einem bestimmten Zeichenvorrat und strukturieren ihr Wissen in ver schiedener Weise Beim Entwerfen durch Freihandskizzieren verfertigt der Entwerfende seine Ideen entsprechend der Kopplung von manueller T tigkeit und gedanklicher Vorstellung durch die dem Aufbau der internen Wissensrepr sentation analogen Handlung Beim Entwerfen mit AutoCAD tritt jedoch eine Verbalisierung in der Bediensprache dazwischen Die zur Bedie nung des Rechners erforderliche Sprache unterscheidet sich mit ihren Worten und Zeichen in strikt sequentieller Struktur von der bildhaft orientierten Fachsprache des
334. ntersuchung Unterst tzungspotential der Arbeits mittel und Replikation der Ergebnisse Zielstellungen Fragestellungen und Hypothesen 8 2 1 Bereich der Ergebnisse 8 2 2 Bereich des Erlebens 8 2 3 Bereich des Prozesses 8 2 4 Replikation der Ergebnisse 8 2 4 1 Bereich der Ergebnisse 8 2 4 2 Bereich des Erlebens 8 2 4 3 Bereich des Prozesses Untersuchungsdesign Stichprobe Experimentelle Bedingungen Erg nzungen zu den abh ngigen Variablen 8 6 1 Ergebnisvariablen 8 6 1 1 L sungsg te 8 6 1 2 Bearbeitungszeit 8 6 1 3 Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts 8 6 2 Variablen des Erlebens 8 6 3 Prozessvariablen 8 6 3 1 Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten 8 6 3 2 Anteile und Abfolgen der Entwurfsschritte 8 6 3 3 L sungserzeugung generierendes vs korrigierendes Vorgehen 8 7 Verfahren der statistischen Datenauswertung 8 8 Ergebnisse der experimentellen Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Gartengrill 8 8 1 Pr fung der Stichprobenhomogenit t 121 123 123 124 130 130 130 130 132 134 136 137 138 139 139 141 142 142 142 142 142 143 143 143 143 143 144 145 146 146 8 8 1 1 Motivation zur Bearbeitung der Problemstellung 8 8 1 2 F higkeit zur r umlichen Vorstellung 8 8 2 Ergebnisse zur Fragestellung 1 Unterschiede zwischen den Versuchs gruppen im Bereich der Ergebnisse 8 8 2 1 L sungsg te 8 8 2 2 Bearbeitungszeit 8 8 2 3 Kommunizierbarkeit des technischen Informationsg
335. ntsprechend der themati schen G tezentriertheit wird zun chst der Bereich der Ergebnisse behandelt Erg nzt wird diese Bewertungsperspektive durch das Erleben der Probanden sowie eine detaillierte Analyse des Entwurfsprozesses welche im Vergleich zu bisherigen Studien vertieft und erweitert werden soll Da in der vorliegenden Arbeit die vierte Ebene nicht konkret analysiert wird soll im weiteren anstelle des Begriffs der Ebene der Begriff Bereich verwendet werden Die entsprechenden Variablen werden im folgenden erl utert und begr ndet Ihre Auswahl st tzt sich dabei sowohl auf Erkenntnisse aus der Stress als auch der Expertiseforschung und der Psychologie des Pro bleml sens 5 1 Bewertung im Bereich der Ergebnisse In der Expertiseforschung stellen die L sungsg te und die Bearbeitungszeit klassische Kriterien dar z B Sonnentag 1996 Hacker 1996a Da die Qualit t der erzeugten Entwurfsl sung und die daf r ben tigte Zeit aus wirtschaftlichen Gr nden in der konstruktiven Praxis als zentrale Aspekte gelten werden sie auch bei der Bewertung von Entwurfst tigkeiten im Rahmen empi rischer Untersuchungen genutzt z B Dylla 1990 Fricke 1993 R ckert 1997 Sachse 2001 R mer 2002 Erg nzt werden sie in der vorliegenden Untersuchung durch das beispielsweise in der Wissenschaftstheorie etablierte Kriterium der Kommunizierbarkeit des Resultats einer 61 geistigen T tigkeit Westhoff amp Kluck 1994 Knoegen am
336. ntsprechenden Funktionalit ten aus bereits erfolgreich genutzten Programmen im Designbereich extrahieren s Abschnitt 2 3 3 59 Die Tabelle 1 fasst die genannten Aspekte berblicksartig zusammen Sie zeigt in der linken Spalte die hypothetischen Charakteristiken optimaler Unterst tzungsmittel die den beim Ent werfen zu unterst tzenden Problembereichen zugeordnet sind Rechts ist deren Erf llung durch die einzelnen Arbeitsmittel ablesbar Die Angaben basieren auf den im Teilkapitel 2 3 disku tierten hypothetischen Anforderungen dieser verschiedenartigen Arbeitsmittel an den Nutzer Tab 1 Hypothetische Anforderungsunterschiede und gemeinsamkeiten der drei Arbeitsmittel bei einem Einsatz in den fr hen Entwurfsphasen Papier amp Graphiktablett 2D CAD Hypothetische Charakteristiken optimaler Unterst t Bleistift zungsmittel der fr hen Entwurfsphasen Arbeitsged chtnis e Geringes Okkupieren mentaler Kapazit t f r Arbeitsmit telnutzung Mentale Problemrepr sentation e Kompatibilit t von mentalen Repr sentationen und Be Ea dienoperationen e Wechsel des Abstraktionsgrades und der Modalit t der Darstellung ohne Zusatzaufwand m glich Externalisierung e Einheit von Seh und Handlungsraum gegeben e Keine sensumotorische bersetzung erforderlich E e Keine Ver nderungen von Routinen der taktil ET kin sthetischen Bewegungssteuerung gegen ber Papier e Keine
337. ntwerfenden intendierten Formen erzeugen Dabei ist ein Strich so lang wie er mit dem Stift gezogen wird so dass keine bleibenden psychomotorischen Lerner fordernisse existieren Im Vergleich dazu kann es bei der rechnergest tzten Arbeit zu psychomotorischen berset zungsproblemen kommen Das Erstellen von Entw rfen mit AutoCAD erfordert aufgrund der von Beginn an festzulegenden konkreten Abmessungen und Eigenschaften s Abschnitt 2 3 2 das Erlernen neuer bersetzungsverh ltnisse Die Strichl nge h ngt von der zu ber cksichti genden Maus bersetzung ab Dadurch wird geistige Kapazit t gebunden die dem Nutzer zur Bearbeitung des eigentlichen Problems nicht mehr zur Verf gung steht Hacker 1995a Hinzu kommt dass das zu jeder Zeit vorhandene Ma stabsproblem eventuell von den Entwer fenden in Abh ngigkeit vom genutzten Arbeitsmittel als unterschiedlich transparent erlebt wird M glicherweise sind bei der Arbeit mit CAD aufgrund der erforderlichen sensumotorischen bersetzung durch die Mausbedienung Ma angaben und deren Relationen schwerer ber schaubar 4 3 3 Taktil kin sthetische Bewegungssteuerung Die taktil kin sthetische Bewegungssteuerung zeigt sich im Prozess der Externalisierung Das Arbeitsmittel Papier und Bleistift bedarf diesbez glich keiner Einarbeitung durch den Nutzer da dieser im Laufe jahrelanger Sozialisation durch die Kulturtechnik Schreiben an dessen Gebrauch gew hnt wurde Sowohl das Gra
338. ntwurfsproblem Gartengrill noch beim Korkenzieher offensichtliche Unterschiede in Abh ngigkeit vom Arbeitsmittel Die Probanden waren sich hinsichtlich der Richtigkeit ihrer L sung unabh ngig von der Problemstellung mindestens durchschnittlich sicher Bei der ersten Problemstellung lag der Wertebereich etwas h her d h die Sicherheit wurde als gr er emp funden Auch dieses Ergebnis spricht f r einen vergleichbaren Schwierigkeitsgrad beider Problemstel lungen und damit f r ihre Verwendbarkeit im Rahmen der Hauptuntersuchung Mit Ausnahme eines durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwerfenden Proban den der keine nennenswerten Ver nderungen im Beanspruchungserleben nach der Bearbeitung des Entwurfsproblems Gartengrill erkennen lie zeigten sich hier vor allem beim Faktor Motivation starke Beeintr chtigungen bei allen anderen Teilnehmern unabh ngig vom ver wendeten Arbeitsmittel Vor allem die rechnergest tzt entwerfenden Versuchspersonen erleb ten zudem eine deutliche Verschlechterung ihres Konzentrationsverm gens Eine negative Ver nderung des psychophysischen Zustands betraf verst rkt die beiden Personen die durch Frei handskizzieren mit Graphiktablett entwarfen Die affektive Lage verschlechterte sich nach der Problembearbeitung bei einem durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett sowie bei beiden mit AutoCAD entwerfenden Probanden bei einem davon erheblich Nach der Bearbeitung der Probl
339. nzten Anzahl der mittels aussagekr f 88 tiger Symbole dargestellten Funktionen weitestgehend selbsterkl rend und bedarf keiner l nge ren Einarbeitung Dies war im Rahmen der Untersuchung von entscheidender Bedeutung f r eine valide Erhebung der interessierenden Variablen Es sollte verhindert werden dass die Vor erfahrungen mit einer speziellen Software zu ungleichen Voraussetzungen innerhalb der Stichprobe f hren Daher wurde auf das komplexere und auch kompliziertere Mal und Zei chenprogramm Corel Painter Classic das ber 100 Malwerkzeuge beinhaltet und sowohl eine angenehmere Nutzung hinsichtlich der Zeichenqualit t als auch kreativere Anwendungen er laubt verzichtet 7 5 3 Bedingung 3 Rechnergest tztes Entwerfen Probanden der dritten experimentellen Bedingung arbeiteten mit dem CAD Programm Auto CAD der Firma Autodesk Mit der verwendeten Version AutoCAD Release 14 hatten alle Teilnehmer im Rahmen des Studiums bereits mehrj hrige praktische Erfahrungen gesammelt Das Programm war auf einem Rechner mit einem 19 Flachbildschirm installiert Als Einga beger te konnten Maus und Tastatur verwendet und die Befehle somit direkt oder durch Aus wahl aus dem dynamischen Bildschirmmen eingegeben werden 7 6 bersicht ber die Homogenisierungs und abh ngigen Variablen sowie ihre Erfassung Die f r die Untersuchung relevanten Homogenisierungs und abh ngigen Variablen sowie die Methoden ihrer Erfassung si
340. o eine verbale Benennung oder das Ziehen begrifflich logischer Schlussfolgerungen aus analogen Vorstellungsbildern bzw deren Entste hen durch verbale Kodierungen Die propositionale Theorie Pylyshyns 1973 postuliert im Gegensatz dazu ein Repr sentations system in dem visuell bildhafte und verbal begriffliche Informationen unabh ngig von ihrer 32 Kodierung durch abstrakte Propositionen vertreten werden die in semantischen Netzwerken im Ged chtnis gespeichert sind z B Anderson amp Bower 1973 Anderson 1985 Johnson Laird 1983 Einige Autoren versuchen beide Ans tze im Rahmen einer integrativen Vorstellungstheorie zusammenzuf hren Kieras 1978 Johnson Laird 1980 1983 Kosslyn 1980 Kosslyn Brunn Cave amp Wallach 1984 Kosslyn amp Pomerantz 1992 Kosslyn 1980 beschreibt zum einen visuelle Oberfl chenrepr sentationen die sich im visuell r umlichen Subsystems des Arbeits ged chtnisses befinden vgl dazu Baddeley 1990 Zus tzlich existieren im Langzeitged cht nis propositional abgebildete Tiefenrepr sentationen die die f r die Generierung einer Vorstel lung n tigen Informationen speichern Visuelles Vorstellen kann demnach als Konstruktiver Kompositionsprozess bezeichnet werden der sich aus der Interaktion langfristig gespeicher ter und kurzfristig aufrechterhaltener mentaler Repr sentationen H nggi 1989 30 41 ergibt Untersuchungen zur Wirkungsweise mentaler Repr sentationen in
341. obanden die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwarfen signifikant mehr als die Probanden die durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett entwarfen Deren Skizzieranteil entsprach 28 5 der Bearbeitungszeit Beim Vergleich der durch Freihandskizzieren entwerfenden Versuchsgruppen mit den rechner gest tzt entwerfenden Versuchspersonen zeigten sich folgende Ergebnisse Beim Aufgabenstu dium unterschieden sich die Versuchspersonen die durch Freihandskizzieren mit Graphikta blett entwarfen signifikant von den mit AutoCAD Entwerfenden Erstere lasen mit einem pro zentualen Anteil von 9 2 an der Bearbeitungszeit verglichen mit 6 4 signifikant l nger in der Problemstellung p23 lt 05 Die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift Ent 154 werfenden unterschieden sich mit einem Anteil von 8 8 diesbez glich nicht signifikant von den Probanden die rechnergest tzt entwarfen p 3 gt 05 Hinsichtlich der Teilt tigkeit Skizzieren bzw Zeichnen erbrachte die ANOVA signifikante Unterschiede zwischen allen drei Versuchsgruppen Den geringsten Skizzieranteil mit 28 5 zeigten die Probanden der Untersuchungsbedingung Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett gefolgt von den Probanden der Bedingung Entwerfen durch Freihandskizzie ren mit Papier und Bleistift mit 36 2 Die rechnergest tzt Entwerfenden zeichneten mit ei nem Anteil von durchschnittlich 45 3 hochsignifikant
342. oben erw hnten sieben Probanden der Gesamtstichprobe die nacheinander durch kor rigierendes Vorgehen L sungsvarianten entwickelten entstammten vier 18 2 der Ver suchsgruppe 1 Zwei davon erstellten zwei ein Teilnehmer drei und einer vier Varianten Die anderen drei 13 6 geh rten zur Versuchsgruppe 2 Sie entwickelten nacheinander korri gierend drei vier bzw f nf Varianten Somit unterschieden sich die Probanden die durch Frei handskizzieren mit Papier und Bleistift entwarfen weder hinsichtlich der H ufigkeit des korri gierenden Vorgehens noch bezogen auf die H ufigkeit des nacheinander korrigierenden Vorge hens und die Anzahl der dabei erzeugten L sungen auff llig von denjenigen die durch Frei handskizzieren mit Graphiktablett entwarfen Die rechnergest tzt Entwerfenden gingen zu 100 korrigierend vor und entwickelten auch nacheinander in korrigierender Weise keine L sungen Die deskriptiven Kennwerte f r das korrigierende Vorgehen der drei Versuchsgruppen bei der L sungserzeugung sind in der Tabelle 53 berblicksartig dargestellt 164 Tab 53 L sungserzeugung korrigierendes Vorgehen der Versuchsgruppen N 66 Hauptunter suchung Entwurfsproblem Gartengrill Experimentelle Korrigierendes Nacheinander Nacheinander korrigierend ent Bedingung Vorgehen in korrigierendes wickelte Varianten der nacheinan Vorgehen in der korrigierend Vorgehenden MW 1 Papier und Bleist
343. oblemschwierigkeit wie folgt Probanden die durch Freihandskizzieren entwerfen erleben die Problemstellung als signifikant weniger schwierig als im Umgang mit CAD ausgebildete Probanden die rechnergest tzt entwerfen Hypothese 2 2a Es existiert kein signifikanter Unterschied zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift und dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett bez glich der Variable des Erlebens Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtig keit Hypothese 2 2b Es existieren signifikante Unterschiede zwischen dem Entwerfen durch Frei handskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett und dem rechnergest tzten Entwerfen bez glich der Variable des Erlebens Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit wie folgt Probanden die durch Freihandskizzieren entwerfen sind sich hinsichtlich der Rich tigkeit der L sung signifikant sicherer als im Umgang mit CAD ausgebildete Probanden die rechnergest tzt entwerfen Hypothese 2 3a Es existiert kein signifikanter Unterschied zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift und dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett bez glich der Variable des Erlebens Psychische Beanspruchung Hypothese 2 3b Es existieren signifikante Unterschiede zwischen dem Entwerfen durch Frei handskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett und dem rechnergest tzten Entwerfen bez
344. of drawing in the mechanical design process Computer amp Graphics 14 2 263 274 Vajna S 1991 Nutzung des Rationalisierungspotentials in Entwicklung Konstruktion und Ar beitsvorbereitung CAD CAM Report 10 170 183 Vajna S Weber C Schlingensiepen J amp Schlottmann T 1994 CAD CAM f r Ingenieure Hardware Software Strategien Wiesbaden Vieweg VDI Richtlinien 2221 1993 Methodik zum Entwickeln und Konstruieren technischer Systeme und Produkte D sseldorf VDI VDI Richtlinien 2225 1997 Konstruktionsmethodik Technisch wirtschaftliches Konstruieren D sseldorf VDI VDI Richtlinien 2244 1988 Konstruieren sicherheitsgerechter Erzeugnisse D sseldorf VDI Verstijnen I M amp Hennessey J M 1998 Sketching and creative discovery Design Studies 19 4 519 546 Viebahn U 1993 2 Auflage 1996 Technisches Freihandzeichnen Berlin Springer Viebahn U 1995 Technisch zeichnen kann jeder DIE ZEIT Nr 14 31 3 1995 530 Vincenti W G 1990 What Engineers Know and How They Know It Baltimore John Hopkins University Press Visser W 1990 More or less following a plan during design opportunistic deviations in specifi cation International Journal of Man Machine Studies 33 247 278 Visser W 1994 Organisation of design activities opportunistic with hierarchical episodes n teracting with Computers 6 3 239 274 Volpert W 1969 Untersuchungen ber den Einsatz d
345. og die Erledigung der Arbeitsaufgabe des Benutzers effektiv und effizient unterst tzen Dieser soll sich ausschlie lich der eigentlichen Probleml sung wid men k nnen und keiner Belastung durch Steuerung notwendiger rechnerinterner Vorg nge un terliegen vgl dazu auch Card Moran amp Newell 1983 Hacker 1987 Geiser 1990 Downtown amp Leedham 1993 Sch npflug 1993 Preece 1999 Beim Umgang mit einem CAD System muss der Entwerfende jedoch bereits in den fr hen Phasen zahlreiche zus tzliche Informationsquellen beachten da neben der graphischen Darstel lung die Men steuerung eingeblendet ist Die mangelnde Intuitivit t der Benutzeroberfl che in Form einer unnat rlichen Kommandosprache behindert die Eingabe und Manipulation von In formationen Die Men strukturen sind auch bei routinierter Bedienung eines Systems komplex und das ben tigte prozedurale Wissen ist im Vergleich zur konventionellen Arbeitsweise sehr umfangreich und durch h ufige System oder Versionswechsel st ndigen nderungen unter worfen Frieling amp Hilbig 1990 Der reibungslose Umgang mit dem CAD System verlangt dass sich der Konstrukteur permanent zahlreiche neue Kenntnisse etwa ber dessen Bedie nung aneignen muss Das Wissen ber die Dialogstrukturen muss aus dem Langzeitged chtnis abgerufen werden wohingegen die st ndigen Abfolgen von Eingaben und Befehlen im Kurz zeitged chtnis abgespeichert sind Der Dialogablauf erfordert h ufig unn tige
346. ollierte und intersubjektiv berpr fbare Methode zeichnet sich die wissenschaftliche Beobachtung durch die Verwendung von Instrumenten aus welche Selbstreflektiertheit Systematik und Kontrolliertheit gew hrlei sten Bortz amp D ring 1995 D h sie setzt in Abgrenzung zur Alltagsbeobachtung eine sy stematische Organisation in Form eines Beobachtungsplans voraus der bestimmt was wann wo in welcher Art und Weise zu protokollieren ist Im Rahmen dieser empirischen Laborstudie wurde eine nicht teilnehmende offene Fremdbeob achtung des Probanden gew hlt Die Bearbeitung der konstruktiven Problemstellung wurde gleichzeitig auf Video aufgezeichnet und damit in Echtzeit abgebildet um entscheidende In formationen konomisch und gleichzeitig vollst ndig zu erfassen Dies erzeugte umfangreiches Datenmaterial und erm glichte nachtr glich eine detaillierte und objektive Analyse des Ver suchsablaufs unter verschiedenen Gesichtspunkten Da die Videoaufnahmen beliebig oft analy siert werden konnten war die Auswertung der relevanten Ereignisse von der Versuchszeit un abh ngig 79 Untersuchungsanordnung Die Versuche fanden in einem Labor statt in dem eine st rungsfreie Durchf hrung gew hrlei stet war Um die Versuchsperson in ihren Handlungen nicht zu beeintr chtigen und eventuelle reaktive Effekte zu vermeiden entschied man sich f r die abgebildete Versuchsanordnung s Abbildung 6 107 Versuchsleiterin Versuchsperson
347. onsgrads unm glich Die Darstellung war von Beginn an gleichbleibend konkret und erfolgte wegen des geringeren Aufwands in aller Regel zweidimensional 167 Ein Wechsel der Modalit t vom Bildlichen in das Begriffliche war beim Entwerfen durch Frei handskizzieren ohne Zusatzaufwand m glich so dass die Skizzen h ufig mit Anmerkungen versehen wurden die das Dargestellte verdeutlichten oder erg nzten In den Entw rfen der rechnergest tzt arbeitenden Probanden fanden sich dagegen eher selten Anmerkungen Dies kann dadurch erkl rt werden dass das Eintippen von Text durch das erforderliche Vorgehen eine Mehrbelastung f r den Nutzer bedeutet h tte W hrend sich beim Entwerfen durch Freihandskizzieren ohne weiteres Formen erzeugen lie Ben die nicht der Geometrie von Bauteilen entsprachen basierte das CAD System auf einer geometrieorientierten Entwurfserstellung Die durch Mausklick anw hlbaren Formen umfassten haupts chlich geometrische Elemente Alle weiteren Formen lie en sich nur mit einem unver h ltnism ig hohen Bedienaufwand erzeugen Die umfangreicheren Darstellungsm glichkeiten beim Freihandskizzieren erlaubten eine zutref fendere Interpretation des Inhalts vor allem durch technische Laien Die fachspezifische Spra che zum Verstehen der genormten Informationstr ger rechnergest tzt erstellter Entw rfe be herrschen diese zumeist nicht oder in nicht ausreichendem Ma e W hrend technische Experten einerseits in der
348. onsteile mit anderen bereinstimmen Die Pr zision bezieht sich auf die dimensionale Verfeinerung mit der eine intendierte Anordnung pr sentiert wird Dabei ist die Oberfl chlichkeit einer Skizze die bewusste Wahl des Konstrukteurs Sketching is not so much the precursor of a drawing as it is the record of a thought It is a way of controlling the information in the early representations of a design solution Ballay 1987 75 Bei der Ent wicklung von L sungsideen ist gerade diese vage mehrdeutige Darstellung hilfreich f r die Generierung von Assoziationen Die materialisierende T tigkeit des Skizzierens zwingt zur Differenzierung und reduziert dadurch die in Grenzen f rderliche Vieldeutigkeit unscharfer fr her L sungsans tze Radcliffe 1998 39 Experimentelle Studien zur Analyse kognitiver Prozesse w hrend des Entwerfens z B Sch n et al 1992 Gero amp McNeill 1998 Goel 1995 Suwa Purcell amp Gero 1998 zei gen dass das Freihandskizzieren bei gleichzeitiger Nutzung der entstehenden Skizze an sich zwei wichtige Zwecke erf llt They die externen Medien are designed with flexibil ity in mind because their most distinguished purpose is to aid the designer in generating and evaluating alternative ideas Buur et al 1989 160 Erstens wirkt es sich unterst t zend auf die Reinterpretation einer bildlichen Darstellung aus Chambers amp Reisberg 1985 Goldschmidt 1991 1994 1999 Goel 19
349. orderten Leistung die Motivation der Untersuchungsteilnehmer zur Bearbeitung der kon struktiven Problemstellung sowie deren F higkeit zur r umlichen Vorstellung kontrolliert 7 6 1 1 Motivation zur Bearbeitung der Problemstellung Wie zielgerichtet jemand eine konstruktive Problemstellung bearbeitet wird ma geblich durch die St rke seiner Motivation bestimmt Die Motivation des Probanden ist ein wesentlicher In terpretationshintergrund der Ergebnis und Prozessvariablen Im allgemeinen wurde sie als beanspruchungsrelevante Komponente des Befindens durch die Ratingskalen nach Plath et al 1984 erhoben s Abschnitt 5 2 3 Die spezifische Motivation zur Bearbeitung des Entwurfsproblems wurde direkt vor dessen Erhalt mit vier vorgegebenen Aussagen zum Commitment erfasst Bez glich derer sch tzte sich die Versuchsperson je weils auf einer Likertskala mit sieben Antwortkategorien von 1 trifft berhaupt nicht zu bis 7 trifft v llig zu ein Der Wert hierf r ergab sich aus dem Durchschnitt der vier teilweise umgepolten Skalenwerte Die entsprechenden Skalen k nnen im Anhang A5 eingesehen wer den 7 6 1 2 F higkeit zur r umlichen Vorstellung Die Generierung mentaler Repr sentationen von dreidimensionalen Gegenst nden hoher Kom plexit t bildet die Grundlage f r den effizienten Einsatz von Operationen zur Verarbeitung 90 r umlicher Informationen angesichts verschiedener Anforderungen von der Weth 1994
350. orkenzieher Experimentelle Korrigierendes Nacheinander Nacheinander korrigierend Bedingung Vorgehen in korrigierendes entwickelte Varianten der Vorgehen in nacheinander korrigierend Vorgehenden MW 1 Papier und Bleistift 27 3 4 5 4 0 kein MW da nur eine Vp 2 Graphiktablett 68 2 22 7 2 0 3 2D CAD 100 0 0 8 11 Interpretation der Ergebnisse Entwurfsproblem Korkenzieher Ein weiteres Ziel der vorliegenden Arbeit bestand darin die Ergebnisse der Problemstellung Gartengrill an der im Schwierigkeitsgrad vergleichbaren Problemstellung Korkenzieher auf Replizierbarkeit zu testen Die dazu im Teilkapitel 8 10 dargestellten Ergebnisse werden im folgenden zusammengefasst interpretiert und integrativ betrachtet 8 11 1 Homogenisierungsvariablen Beim Entwurfsproblem Korkenzieher konnten zwischen den drei Versuchsgruppen keine bedeutsamen Unterschiede hinsichtlich der Homogenisierungsvariablen ausgemacht werden Es darf angenommen werden dass der Einfluss der Motivation zur Bearbeitung der Problemstel lung sowie der F higkeit zur r umlichen Vorstellung auf die abh ngigen Variablen bei den einzelnen experimentellen Bedingungen konstant war Somit war deren Vergleichbarkeit f r die weitere Untersuchung gew hrleistet 8 11 2 Bereich der Ergebnisse Im Rahmen der Replikationsuntersuchung erbrachte ein Vergleich der durch Freihandskizzie ren entwerfenden Versuchsgruppen
351. p Sondergeld 1985 Als Ergebnisva riablen erfasst wurden e die L sungsg te e die Bearbeitungszeit sowie e die Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts 5 1 1 L sungsg te Der Erfolg des Konstruierens wird neben dem Zeitaufwand wesentlich durch die G te des Ent wurfsergebnisses bestimmt F r die meisten Entwurfsprobleme existiert eine Vielzahl zufrie denstellender L sungen und keine klar beste L sung Ullman 1997 Besonderes Interesse gilt in dieser Untersuchung der Frage welchen Einfluss die Nutzung verschiedenartiger Arbeitsmit tel bei der L sungserarbeitung auf die L sungsg te in Form der technischen Wertigkeit aus bt Aussagen ber die Qualit t einer L sung beschreiben in der Produktentwicklung die Eignung eines technischen Gebildes bez glich einer vorher definierten Zielstellung Rittel amp Musso 1992 weisen darauf hin dass die G te eingesch tzt und bestimmt aber nicht objektiv ermit telt werden kann weil sie nicht absolut existiert Eine Aussage ber die G te eines Objekts ist ein Urteil das Bewertungssystem von jemandem ist eine Darstellung seiner Art und Weise zu einem Urteil oder einer Bewertung zu kommen Rittel et al 1992 93 Dabei h ngt die Beur teilbarkeit von Konzepten stark von der dargestellten L sungstiefe ab Die Wahrscheinlichkeit dass Absch tzungen hinsichtlich zu erwartender Produktmerkmale zutreffend sind steigt mit dem Konkretisierungsgrad und der Detailt
352. pen die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphikta blett entwarfen weder bei der generierenden noch bei der korrigierenden Vorgehensweise auf fallend Zwar zeigten von den Teilnehmern die durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett entwarfen weniger ein generierendes Vorgehen Auch entwickelten in dieser Versuchsgruppe weniger Probanden nacheinander in korrigierender Weise L sungsvarianten Aufgrund ihrer Geringf gigkeit erlaubten die Unterschiede dennoch eine Best tigung der Teilhypothese 3 2a Sie lassen sich zum einen durch die unterschiedliche Eingew hnung in die Nutzung des jewei ligen Arbeitsmittels erkl ren Eventuell bestanden bei Versuchsbeginn noch Unsicherheiten bei den Probanden die den Gartengrill mit Graphiktablett entwarfen Zum anderen k nnten problematische softwarebedingte Aspekte des Ger ts bei der Externali sierung von Bedeutung sein In der m ndlichen Nachbefragung wurden Ver nderungen von Routinen der taktil kin sthetischen Bewegungssteuerung und eine Verz gerung zwischen Sen sumotorik und visueller R ckmeldung angemerkt Diese haben m glicherweise den intuitiven Darstellungsvorgang auf dem digitalen Papier behindert und dazu gef hrt dass sich mehrere Entwerfende auf eine L sungsm glichkeit beschr nkt haben Aufgrund der geringen Unterschiede spricht dieses Resultat dennoch f r weitestgehend gleich artig ablaufende Entwurfsprozesse unter der Nutzung der Arbeitsmittel Papi
353. phiktablett 2 4 2 2D CAD 3 9 3 Papier mit Bleistift 1 9 4 2D CAD 4 0 5 Graphiktablett 2 0 6 Papier mit Bleistift 2 9 7 12 3 2 Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit S mtliche Werte f r die Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit lagen beim Ent wurfsproblem Korkenzieher in einem mittleren Bereich von 3 0 bis 5 0 d h es gab keinen Probanden der sich berhaupt nicht oder vollkommen sicher war s Tabelle 31 Zwischen den einzelnen Untersuchungsbedingungen konnten keine deutlichen Unterschiede festgestellt wer den 119 Tab 31 Sicherheit der Probanden hinsichtlich der L sungsrichtigkeit N 6 Pilotstudie Ent wurfsproblem Korkenzieher Proband Experimentelle Sicherheit Bedingung 0 berhaupt nicht sicher 7 vollkommen sicher 1 Graphiktablett 4 7 2 2D CAD 3 5 3 Papier mit Bleistift 4 1 4 2D CAD 5 0 5 Graphiktablett 4 2 6 Papier mit Bleistift 3 0 7 12 3 3 Psychische Beanspruchung Bei den durch Freihandskizzieren entwerfenden Versuchsteilnehmern 1 und 6 zeigte sich das Beanspruchungserleben nach Bearbeitung des Entwurfsproblems Korkenzieher bis auf eine leichte Verschlechterung des Konzentrationsverm gens nahezu unver ndert s Tabelle 32 Eine Verbesserung der Befindensauspr gung in allen vier Faktoren wies der Proband 3 auf der durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwarf Der durch Freihandskizzieren mit Graphiktable
354. phiktablett als auch der Rechner bedingen Ver nderungen in der taktil kin sthetischen Bewegungssteuerung gegen ber Papier und Bleistift Bei der Verwendung des Graphiktabletts wird ebenfalls mit einem Stift gearbeitet die Oberfl che des Ger ts verf gt jedoch ber eine spezielle Beschichtung und erfordert durch den Anstellwinkel eine andere Handhaltung bei der Strichf hrung Seine Drehbarkeit ist verglichen mit einem Blatt Papier eingeschr nkt Die Bedienung von Maus und Tastatur beim rechnergest tzten Entwerfen ist diesbez glich in keiner Weise mehr mit Papier und Bleistift vergleichbar 4 3 4 Sensumotorik und visuelle R ckmeldung Experimente zeigen dass f r visuelle und akustische Verlaufsr ckmeldungen zeitliche Bedin gungen erf llt sein m ssen um die Abl ufe der Bewegungsregulation nicht zu st ren Smith Crary amp Smith 1960 Long 1975 Held Efstathiou amp Green 1966 Helm 1965 Auch iterati ve Methoden zur L sungsfindung beim Entwerfen sind auf eine sofortige R ckmeldung ange 56 wiesen Die Ergebnisse ausgef hrter Kommandos insbesondere die einer geometrischen Gene rierung oder nderung sollten f r den Nutzer unmittelbar sichtbar sein sog Sofortkontrolle nach DIN EN ISO 9241 10 1996 Dies ist beim Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Pa pier und Bleistift der Fall Bei der Nutzung des Graphiktabletts scheint eine eventuelle Verz gerung von der verwendeten Software abh ngig zu sein Durch ein
355. phiktablett entwarfen zeigten sich in Einzelvergleichen keine signifikanten Unterschiede bez glich der Abfolgen der Teilt tigkeiten in Form der verschiedenen Wechsel jeweils pin gt 05 Im Hinblick auf alle drei Versuchsgruppen ergab sich in folgendes Bild Bezogen auf die An zahl der Wechsel Aufgabenstudium externe Teilt tigkeit ergaben sich keine signifikanten Unterschiede p 3 und p23 gt 05 Hinsichtlich der durchgef hrten Wechsel Aufgabenstudium interne Teilt tigkeit zeigte sich ein signifikanter Unterschied zwischen den Probanden die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwarfen und den rechnergest tzt entwerfenden Teilnehmern p z lt 05 Die Probanden der Versuchsgruppe 1 wechselten diesbez glich im Mittel 6 8 mal pro Stunde wohingegen bei den rechnergest tzt Entwerfenden nur 3 4 Wechsel verzeichnet werden konn ten Kein signifikanter Unterschied ergab sich zwischen der durch Freihandskizzieren mit Gra 157 phiktablett entwerfenden Versuchsgruppe und den Probanden die mit AutoCAD entwarfen p23 gt 05 Bezogen auf die Anzahl der Wechsel Externe interne Teilt tigkeit unterschieden sich die Versuchsgruppen 1 und 2 signifikant von den rechnergest tzt Entwerfenden p 3 und p23 lt 05 Hier wiesen letztere 95 9 Wechsel pro Stunde auf im Gegensatz zu 160 9 bzw 154 3 Wechseln der beiden ersten Gruppen Die deskriptiven Kennwerte f r die Abfolgen der Teilt tigk
356. r ge mit unterschiedlichen Arbeitsmitteln unter ansonsten identi schen Bedingungen bearbeitet und vergleichende Analysen vorgenommen werden Aufgrund der Isolierung einzelner Versuchsbedingungen und der Kontrolle von St rvariablen bestand die M glichkeit zu differenzierten Beobachtungen und Zeitstudien Die im Rahmen der Pilotstudie getestete Gruppeneinteilung wurde beibehalten Die Zuordnung der Probanden zu den beiden experimentellen Bedingungen Entwerfen durch Freihandskizzie ren erfolgte durch Randomisierung Bei der Bedingung Rechnergest tztes Entwerfen teilte man aus einer vorab selektierten Stichprobe die ihre Fertigkeit im Umgang mit AutoCAD als mindestens gut eingestuft hatte randomisiert zu Dadurch wurde zus tzlich zur Homogenit t dieser Untersuchungsgruppe beigetragen und ausschlie lich das Arbeitsmittel und nicht die Kenntnisse oder die vom Probanden ben tigte Einarbeitungszeit in das Programm getestet 139 Zur Analyse des Unterst tzungspotentials der verschiedenen Arbeitsmittel f r die Problem stellung Gartengrill wurde der in Tabelle 36 dargestellte Versuchsplan realisiert Tab 36 Untersuchungsplan der Hauptuntersuchung N 66 Entwurfsproblem Gartengrill einfaktorieller Randomisierungsplan mit drei Stufen R Experimentelle Bedingung 1 Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift n 22 2 Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett n 2
357. r den derzeitigen Stand der Konstruktionsausbildung und erlauben Vorschl ge zu deren Ver nderung Andererseits begrenzen studentische Versuchspersonen die bertragbarkeit der Befunde auf die konstruktive Praxis Ferner stellt sich trotz der strengen Beachtung der genann ten Homogenit tskriterien die Frage ob die aus verschiedenen Studienrichtungen zusammenge setzte Stichprobe in allen relevanten Belangen wie etwa der Erfahrung mit CAD oder der Fer tigkeiten im Skizzieren vergleichbar war Die teilnehmenden Studierenden des Technischen Designs mussten z B als Zulassungsvoraussetzung einen Eignungstest durchlaufen und be sch ftigten sich in einem mehrsemestrigen Skizzierkurs intensiv mit dem Skizzieren 210 Weiterhin ist kritisch anzumerken dass die Gew hnungszeit an die Nutzung der drei Arbeits mittel zum Untersuchungszeitpunkt sehr unterschiedlich lang war W hrend das Arbeitsmittel Papier und Bleistift von Kindheit an Verwendung findet waren die Probanden die Nutzung von CAD nur mindestens zweieinhalb Jahre gewohnt Die Einarbeitungszeit der Probanden die mit dem Graphiktablett entwarfen betrug lediglich zehn Minuten Eine tiefergehende Betrach tung der Eingew hnungszeit als m gliche Kovariable schien jedoch aus zwei Gr nden nicht notwendig Zum ersten waren diese unterschiedlichen Gew hnungszeiten an die Nutzung der Arbeitsmittel f r alle Teilnehmer gleich bzw vergleichbar Zum zweiten wird der Einwand durch die Erg
358. rch Freihandskizzie ren entwerfenden Probanden bei den Wechseln Aufgabenstudium externe Teilt tigkeit 114 kaum Unterschiede s Tabelle 25 Ihre Anzahl erwies sich bei denjenigen die den Gartengrill durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwarfen mit je 1 9 Wechseln pro Stunde als identisch Die Probanden der Bedingung Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Gra phiktablett wechselten 2 6 bzw 1 8 mal pro Stunde zwischen dem Lesen der Problemstellung und externen Teilt tigkeiten Im Vergleich dazu unterschieden sich die rechnergest tzt Entwerfenden diesbez glich mit 4 1 bzw 0 6 Wechseln pro Stunde sowohl untereinander als auch von den durch Freihandskizzieren entwerfenden Probanden Bei den Wechseln Aufgabenstudium interne Teilt tigkeit ergab sich ein gegenteiliges Er gebnis Die Teilnehmer der Versuchsbedingungen Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett unterschieden sich mit 1 9 und 4 8 bzw 2 7 und 5 2 Wechseln pro Stunde stark innerhalb einer Bedingung Dagegen wechselten die mit Auto CAD entwerfenden Personen mit 3 4 und 2 4 Wechseln pro Stunde vergleichbar h ufig zwi schen dem Lesen und internen Teilt tigkeiten Bezogen auf die Wechsel Externe interne Teilt tigkeit war der Unterschied zwischen den beiden Probanden die den Gartengrill durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett entwarfen mit 193 0 und 82 1 Wechseln pro Stunde auff
359. re L sungskonzepte entwickeln 93 und schneller zu einer ausreichend guten L sung gelangen 97 Dagegen sind etwa zwei Drittel der Befragten 62 der Mei nung mit der Hilfe von CAD keine besseren L sungskonzepte zu entwickeln 44 sind nicht 25 nur teilweise der Meinung mit CAD schneller zu einer L sung zu gelangen Zwei Drittel der Befragten 66 nutzen vorrangig 2D CAD sowohl im 2D als auch im 3D CAD Bereich findet berwiegend das System AutoCAD Verwendung Den lediglich f r die Bedienung eines 2D CAD Systems notwendigen Aufwand sch tzen 85 der Studierenden als mittelm ig oder hoch ein Dabei k nnen zwei Drittel 66 manchmal bis sehr oft Festlegungen nicht ihren Vorstellungen entsprechend umsetzen Nur 16 stellen mit Hilfe der vorhandenen Funktionalit ten des CAD Systems auch Festlegungen dar die nicht der Geometrie von Bauteilen entsprechen Hier handelt es sich zumeist um Pfeile zur Andeu tung von Bewegungsrichtungen und Freiformlinien die ber Splines realisiert werden Die intuitive Bedienbarkeit des genutzten CAD Systems wird mehrheitlich als mittelm ig bis sehr gering bewertet insgesamt 90 Ergonomische Probleme sind einem Drittel 33 der Befragten bei der Arbeit mit CAD be kannt Diese haben k rperliche und geistige Erm dungserscheinungen in Form von e Schulter und Nackenschmerzen e Kopf und R ckenschmerzen e Augenflimmern bzw brennen und 73 e Unkonzentriertheit zur Folge
360. ren Problemstel lung bei derselben Stichprobe den personenbedingten Varianzanteil verringern k nnte und in der Replikationsuntersuchung Effekte der einzelnen Arbeitsmittel durch Einfl sse der Testwi seness verst rkt werden Lerneffekte die f r eine generelle Verbesserung im Rahmen der Re 140 plikation sprechen w rden waren aufgrund der ausgew hlten Problemstellungen sowie der Ausbalancierung in den Arbeitsmitteln nicht plausibel 8 4 Stichprobe Zwischen den experimentellen Bedingungen Entwerfen durch Freihandskizzieren und Rechnergest tztes Entwerfen wurden gro e Anforderungsunterschiede im Sinne starker Ef fekte angenommen vgl Kapitel 4 Der erforderliche Stichprobenumfang betrug 21 Ver suchspersonen pro Zelle also insgesamt 63 um bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von p 0 05 einer Testst rke von 1 0 80 sowie zwei Freiheitsgraden einen starken Effekt f 0 40 varianzanalytisch zu belegen vgl Bortz et al 1995 Damit im Falle einer Replikationsunter suchung jede Arbeitsmittelkombination gleich oft vorhanden war wurde der Umfang der Stich probe auf N 66 festgesetzt Bei den Probanden handelte es sich ausschlie lich um Studierende der Fakult t Maschinenwe sen im Hauptstudium 5 bis 13 Semester deren durchschnittliches Alter 24 Jahre SD 3 41 betrug Entsprechend der geschlechtsspezifischen Pr ferenzen f r die genannten Studienrich tungen waren 63 95 5 der insgesamt 66 Untersuc
361. rf llten Anforderungen der fr hen Entwurfsab schnitte zu kompensieren nutzen zwei Drittel der befragten Studierenden h ufig oder immer eigens zur Vorbereitung der Arbeit mit CAD Skizzen drei Viertel skizzieren mindestens hin und wieder w hrend der Arbeit mit CAD W hrend nahezu alle Befragten davon berzeugt sind durch das Skizzieren schneller bessere L sungskonzepte zu entwickeln war hinsichtlich des Arbeitsmittels CAD nur etwa ein Drit tel dieser Meinung Ferner wurden die verwendeten CAD Programme von einem Gro teil der Studierenden als aufwendig und wenig intuitiv bez glich der Bedienung beschrieben Zwei Drittel k nnen regelm ig Festlegungen nicht ihren Vorstellungen entsprechend umsetzen ein Drittel klagt ber ergonomische Probleme die eine erh hte Beanspruchung zur Folge haben ber die H lfte der Befragten gab jedoch an dass sich anhand der Darstellung durch das CAD Modell die relevanten Eigenschaften Form Geometrie Gr e Dimension Montage und Fertigung eines L sungskonzepts gut erkennen lassen Diese sehr unterschiedlichen Auswirkungen und wahrgenommenen Effekte sprechen f r die Notwendigkeit einer differenzierten experimentellen Betrachtung beider Arbeitsmittel in den Bereichen der Ergebnisse des Erlebens und des Prozesses bezogen auf die fr hen Ent wurfsphasen Im Hinblick auf die Vorgehensweise zeigte sich eine klare Pr ferenz f r eine vollst ndige An forderungskl
362. rfasst da man davon aus ging dass alle Probanden diese in ausreichendem Ma aufwiesen Das Skizzieren wird in tech nischen Studieng ngen praktiziert auch wenn es nicht in jedem Fall im Skizzierkurs erlernt wurde Welchen Einfluss haben zeichentechnische Fertigkeiten der Probanden auf den Bereich der Ergebnisse des Erlebens und des Prozesses Eine Idee zu deren Erfassung liefert Fricke 1993 mit einer Skala welche die Kriterien Fl s sigkeit des Skizzierens und Zeichnens Organisation der Zeichnungserstellung Kenntnisse der Zeichenregeln Anspruch an die Darstellungsg te und tats chliche Sauberkeit beim Zeichnen umfasst In diesem Zusammenhang empfiehlt sich eine gesonderte intensive Be trachtung der Studierenden des Technischen Designs als Teilgruppe dieser Untersuchung da diese eine spezielle Ausbildung im Skizzieren durchlaufen haben e Die Prozessvariable Anteile und Abfolgen der Entwurfsschritte f r die in dieser Arbeit ein Kategorien und Auswertungsschema entwickelt und anhand eines Extremgruppenvergleichs getestet wurde bedarf in weiteren Untersuchungen einer genaueren Analyse So blieb bei der Protokollierung der Entwurfsschritte die Dauer der einzelnen Schrittarten unber cksichtigt Neben der Erfassung der H ufigkeiten und Abfolgen der einzelnen Schritte w re diese zur Ge winnung detaillierter Erkenntnisse ber den Entwurfsprozess von Interesse e Ferner ist die Erhebung weiterer abh
363. rfen Die erste Versuchsgruppe war sich im Bezug auf die Richtigkeit ihrer L sung signi fikant sicherer Die durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett entwerfenden Probanden un terschieden sich jedoch in ihrer Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit nicht signifikant von den mit AutoCAD Entwerfenden Damit lie sich die Teilhypothese 4 2 2b nur teilweise best tigen Der Befund der Problemstellung Gartengrill konnte nicht g nzlich repliziert wer den Der hypothesenkonforme signifikante Unterschied zwischen den Personen die durch Frei handskizzieren mit Papier und Bleistift entwarfen und den mit AutoCAD Entwerfenden belegt die in den Kapiteln 2 3 und 4 diskutierten deutlichen Unterschiede zwischen diesen Arbeitsmit teln Die Probanden der ersten experimentellen Bedingung erlangten durch die M glichkeit des raschen intuitiven Arbeitens und durch die Funktionen der Denk L sungs und Analysehilfe des Arbeitsmittels Papier und Bleistift ein tiefergehendes Problemverst ndnis Dieses f hrte letztlich zu einer st rkeren Sicherheit im Bezug auf die L sungsrichtigkeit Der nicht vorhandene signifikante Unterschied zwischen den durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett und den mit AutoCAD Entwerfenden spricht zum ersten f r Anforderungsunter schiede der Arbeitsmittel Papier und Bleistift und Graphiktablett an die Nutzer Diese konnten die Problemstellung Korkenzieher mit Papier und Bleistift so bearbeit
364. rfen ausgef hrten Teilt tigkeiten betrifft die Ebene des u erlich Beobachtbaren Vor allem die Teilt tigkeiten des Skizzierens bzw Zeichnens und des Betrachtens der Skizze bzw Zeichnung k nnen jedoch unterschiedliche Funktionen im Handlungsprozess erf llen Diese bed rfen einer differenzierten Untersuchung Auch wahrgenommene u ere Inaktivit t muss genauer spezifiziert werden um R ckschl sse auf den Inhalt des dabei vollzogenen inneren Handelns zu erm glichen Um die Phasen in de nen keine sichtbare Aktivit t stattfindet genauer bestimmen zu k nnen war es erforderlich die im Entwurfsprozess get tigten Schritte in die Betrachtung miteinzubeziehen Erfasst werden sollten sowohl die H ufigkeiten der Entwurfsschritte die der Proband bis zur Fer tigstellung des Entwurfs bei der L sungserarbeitung durchf hrte als auch ihre Abfolgen In der Hauptuntersuchung fand diese aufwendige Prozedur aufgrund des Erkundungscharakters der methodischen Umsetzung dieser Zielstellung ausschlie lich bei Extremgruppen Verwen dung Die entsprechenden Probanden waren aufgrund der Kombination der Kriterien L sungs g te und Bearbeitungszeit aus der Gesamtstichprobe ausgew hlt worden D h man stellte den drei Probanden die die jeweils h chsten L sungsg ten in der k rzesten Bearbeitungszeit erzielt hatten die drei mit den geringsten Werten f r die L sungsg te und der l ngsten Bearbeitungs zeit gegen ber Die Entwurfsschritte dieser
365. rgleich von Beurtei lungsergebnissen beider Problemstellungen war folglich nicht m glich Die eigentliche Bewertung erfolgte durch das Vergeben von Punkten in denen sich die Wert vorstellung des Beurteilers im Hinblick auf die entsprechenden Kriterien ausdr ckte Je nach dem Grad der Erf llung der Anforderung wurde ein Wert zwischen 0 minimal erf llt und 3 nahezu ideal erf llt vergeben Bei den in dieser Entwurfsphase oftmals nicht eindeutig be kannten Eigenschaften der konstruktiven L sung erschien dieses eher kleine Wertspektrum ausreichend Bez glich der formulierten unabdingbaren Festforderungen war die L sung beim Entwurfsproblem Gartengrill jeweils durch eine bin re Ja Nein Entscheidung zu beurteilen Dabei entsprach Ja dem Punktwert 3 Nein dem Punktwert 0 Beim Entwurfsproblem Korkenzieher war nur eine der drei Festforderungen bin r zu pr fen Konstruktionen die 92 bereits eine dieser Forderungen nicht erf llen sind eigentlich als L sung nicht akzeptabel und entziehen sich damit einer weiteren Bewertung Festforderungen sollten nur als Ausscheidungs jedoch nicht als Auswahlkriterien herangezogen werden VDI 2225 1997 Breiing et al 1993 Da es sich hier jedoch um Entw rfe der fr hen Phasen handelte bezog man diese L sungen dennoch mit in die Beurteilung ein Erst bei zwei nichterf llten der insgesamt drei Fest forderungen wurde der Entwurf von der weitere
366. rgleiche zugrunde In einem ersten Schritt pr fte man mit einer einfaktoriellen multivariaten Varianzanalyse MANOVA Multivariate Analysis of Variance ob sich in den Variablenbereichen Ergeb nisse und Erleben unter Ber cksichtigung m glicher Abh ngigkeiten zwischen den ab h ngigen Variablen zwischen den verschiedenen experimentellen Bedingungen Effekte zeigen lassen D h es wurden mehrere in Beziehung stehende abh ngige Variablen simultan unter sucht um herauszufinden wie die Effekte unter Ber cksichtigung der Kovarianzen der abh n gigen Variablen in ihrer Gesamtheit aussehen vgl Bortz 1989 714 Beim Variablenbereich Prozess wurde ausschlie lich die Variable Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten einer MANOVA unterzogen die Ergebnisdarstellung der Prozessvariable Anteile und Abfolgen der Entwurfsschritte erfolgte in einem Extremgruppenvergleich die der Variable L sungserzeu gung generierendes vs korrigierendes Vorgehen aufgrund des Datenniveaus deskriptiv Dieses Vorgehen ist immer dann angezeigt wenn ein komplexes Merkmal durch mehrere Indi katoren operationalisiert wird Huberty amp Morris 1989 Mit diesem Vorgehen kann au erdem vermieden werden dass die mit der mehrfachen Durchf hrung univariater Analysen am selben Datenmaterial verbundene Kumulation von Alpha und Beta Fehler zu falschen Entscheidun gen in der Beurteilung der Signifikanz der Ergebnisse f hrt Im
367. riable L sungsg te wie folgt Probanden die durch Frei handskizzieren entwerfen erzielen eine signifikant h here L sungsg te als im Umgang mit CAD ausgebildete Probanden die rechnergest tzt entwerfen 131 Hypothese 1 2a Es existiert kein signifikanter Unterschied zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift und dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett bez glich der Ergebnisvariable Bearbeitungszeit Hypothese 1 2b Es existieren signifikante Unterschiede zwischen dem Entwerfen durch Frei handskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett und dem rechnergest tzten Entwerfen bez glich der Ergebnisvariable Bearbeitungszeit wie folgt Probanden die durch Freihandskizzieren entwerfen ben tigen signifikant weniger Zeit zur Bearbeitung der Problem stellung als im Umgang mit CAD ausgebildete Probanden die rechnergest tzt entwerfen Hypothese 1 3a Es existiert kein signifikanter Unterschied zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift und dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett bez glich der Ergebnisvariable Kommunizierbarkeit des technischen Informa tionsgehalts Hypothese 1 3b Es existieren signifikante Unterschiede zwischen dem Entwerfen durch Frei handskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett und dem rechnergest tzten Entwerfen bez glich der Ergebnisvariable Kommunizierbarke
368. rillrost und Kohlepfanne zur Reinigung Hitzebest ndigkeit aller Teile in N he der Kohlepfanne Wetterfestigkeit des gesamten Ger ts Transportabilit t gt Gewicht so gering wie m glich Mindestforderung NIAI AJIO Keine elektrischen Bestandteile 85 Diese konstruktive Problemstellung hatte sich unter hnlichen thematischen Gesichtspunkten in fr heren Untersuchungen bereits bew hrt R mer 2002 Sch tze Sachse amp R mer 2001 Sch tze Sachse amp R mer 2003 Sch tze 2000 7 4 1 2 Entwurfsproblem Korkenzieher Die Problemstellung im anschlie enden zweiten Untersuchungsteil verlangte die Entwicklung eines neuartigen Korkenziehermodells f r Menschen mit einer Arm und Handbehinderung Tab 11 Fest und Mindestforderungen des Entwurfsproblems Korkenzieher Einfache Bedienbarkeit von Menschen mit einer Arm und Handbehinderung Entkorkung mit einer Hand ohne Kraftaufwand 1 2 3 Entkorkung ohne Verletzungsgefahr 4 Transportabilit t keine feste Verschraubung an einem Platz Gewicht und Gr e so gering wie m glich Mindestforderungen 5 Keine elektrischen Bestandteile 7 4 2 Zur Anforderungsstruktur der konstruktiven Problemstellungen Ziel der vorliegenden Arbeit ist der Vergleich der verschiedenartigen Arbeitsmittel hinsichtlich ihres Unterst tzungspotentials f r die fr hen Entwurfsabschnitte Falls beim Entwurfsproblem Gartengri
369. ristiaans H amp Dorst K Eds 1996a Analysing Design Activity Chichester Wiley Cross N Christiaans H amp Dorst K 1996b Introduction The Delft Protocol Workshop In N Cross H Christiaans amp K Dorst Eds Analysing Design Activity Chichester Wiley Cross N amp Cross A C 1996 Observations of Teamwork and Social Processes in Design In N Cross H Christiaans amp K Dorst Eds Analysing Design Activity Chichester Wiley Cross N amp Cross A C 1998 Expert designers In E Frankenberger P Badke Schaub amp H Birkhofer Eds Designers The Key to Successful Product Development 71 84 London Springer Cross N Dorst K amp Roozenburg N 1992 Research in Design Thinking Delft University Press Daneman M amp Carpenter P A 1980 Individual differences in working memory and reading Journal of Verbal Learning and Verbal Behavior 19 450 466 Davis G A 1973 Psychology of problem solving theory and practice New York Basic Books Derisavi Fard F Frieling E amp Hilbig I 1989 Ermittlung der Belastung und Beanspruchung beim computergest tzten Konstruieren Fortschritt Berichte VDI 15 D sseldorf VDI DIN 199 3 1984 Teil 3 Begriffe im Zeichnungs und St cklistenwesen Berlin Beuth DIN 10075 2 2000 Ergonomische Grundlagen bez glich psychischer Arbeitsbelastung Teil 2 Gestaltungsgrunds tze Berlin Beuth DIN 66 234 8 1988 Teil 8
370. rlag der Wissenschaften Tang H H amp Gero J S 2001 Sketches as affordances of meanings in the design process In J S Gero B Tversky amp T Purcell Eds Visual and Spatial Reasoning in Design II Key Cen tre of Design Computing and Cognition 271 281 Sydney University of Sydney Taylor S E 1980 The availability bias in social perception and interaction In D Kahnemann P Slovic amp A Tversky Eds Judgement under uncertainty Heuristics and biases Cam bridge University Press Tegel O 1996 Methodische Unterst tzung beim Aufbau von Produktentwicklungsprozessen Schriftenreihe Konstruktionstechnik Bd 35 Berlin TU Berlin Thomas J C amp Carroll J M 1979 The psychological study of design Design Studies 1 5 11 Thorn R P 1979 Problem solving for innovation in industry Journal of Creative Behavior 13 151 168 Tjalve E amp Andreasen M M 1975 Zeichnen als Konstruktionswerkzeug Konstruktion 27 41 47 Tovey M 1986 Thinking styles and modelling systems Design Studies 7 1 20 30 Tovey M 1992 Intuitive and objective processes in automotive design Design Studies 13 23 43 Tversky A amp Kahnemann D 1973 Availability A heuristic for judging frequency and prob ability Cognitive Psychology 5 207 232 Ueckert H 1989 Denken als Probehandeln Zur Untersuchung komplexen Probleml sens an Simulationsmodellen In W Sch npflug Hrsg Bericht
371. rodukt gestellten Anforderungen und ber bestehende Bedingungen sammeln und ad qua te interne Repr sentationen aufbauen Diese anf ngliche Anforderungskl rung ist jedoch in aller Regel nicht vollst ndig und der Bearbeiter besch ftigt sich im Verlauf des Entwurfspro zesses je nach den individuellen Voraussetzungen und erreichten Zwischenergebnissen wieder holt mit den Anforderungen Auer et al 1994 In der Phase des Konzipierens erfolgt die prin zipielle L sungsfestlegung durch das Aufstellen von Funktionsstrukturen und das Suchen nach geeigneten Wirkprinzipien Anschlie end wird in der Phase des Entwerfens die Baustruktur des Produkts entsprechend technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten erarbeitet und somit die L sung gestalterisch festgelegt Abgeschlossen wird der Konstruktionsprozess mit dem Ausarbeiten im Sinne der herstellungstechnischen Festlegung der L sung Ausschlaggebenden Einfluss auf die Qualit t der L sung und die H he der Kosten haben dabei die wenig formalisierbaren fr hen Abschnitte der Anforderungskl rung und des Konzipierens Hier m ssen in k rzester Zeit gro e Mengen an Informationen verarbeitet und entsprechende Entscheidungen getroffen werden Bis zu 80 der Produktionskosten werden bereits w hrend des ersten F nftels des Produktentwicklungsprozesses bestimmt gleichzeitig sind die Korrek 24 turm glichkeiten hier noch am gr ten Marti 1986 Vajna 1991 Ehrlenspiel 1995 Ullman 199
372. roiff M 1987 Komplexe Verhaltensma e zur Erfassung von Hochbe gabung Zeitschrift f r Differentielle und Diagnostische Psychologie 8 207 216 Pylyshyn Z W 1973 What the mind s eye tells the mind s brain A critique of mental imagery Psychological Bulletin 80 1 24 Radcliffe D F 1998 Event scales and social dimensions in design practice In H Birkhofer P Badke Schaub amp E Frankenberger Eds Designers The Key to Successful Product Devel opment 217 232 London Springer Rasmussen J 1986 Information Processing and Human Machine Interaction An Approach to Cognitive Engineering New York North Holland Reason J 1986 Recurrent errors in process environments some implications for the design or intelligent decision support systems In E Hollnagel G Mancini amp D D Woods Eds In 231 telligent decision support in process environments 255 270 Berlin Springer Reason J 1987 The psychology of mistakes a brief review of planning failures In J Rasmus sen K Duncan amp J Leplat Eds New technology and human error 45 52 Chichester Wi ley Rehk mper K 1993 Picture yourself in a boat on a river ber die Bildhaftigkeit mentaler Repr sentationen Kognitionswissenschaft 3 117 126 Reinsch E 1997 Untersuchung der M glichkeiten zur rechnerunterst tzten Verwendung von Handskizzen im Konstruktionsprozess Unver ffentlichte Arbeit IKMF Braunschweig TU
373. rt eine exakte Interpretation der Skizze durch das CAD System Es muss unter bereinander gezeichneten Linien diejenige erkennen die die 215 endg ltige Kontur und Lage des Elements darstellt In der Folge muss die skizzierte Geometrie vom CAD System als Pixelgraphik weiterverarbeitet werden k nnen und nicht nur anhand geometrischer Grundelemente vgl Pache et al 2001 Geometrische m ssen von kinemati schen bzw funktionellen Festlegungen unterschieden werden k nnen e Lippardt 2000 101 konstatiert dass mit Hilfe von Computern bisher nur Strukturen verar beitet werden k nnen deren Komplexit t und Flexibilit t gegen ber der Komplexit t und Fle xibilit t mentaler Strukturen sehr stark eingeschr nkt ist Als Folge dieser Kompatibilit tsdefi zite zwischen mentalen und rechnerinternen Modellen ergeben sich Probleme beim Mensch Rechner Dialog s DIN EN ISO 9241 10 1996 Die Dialoggestaltung gilt als wesentliches Gestaltungsfeld einer integrierten und menschengerechten Arbeits und Technikgestaltung Martin Widmer amp Lippold 1986 Hacker 1997 Anwenderfreundlichkeit Beherrschbarkeit Transparenz des Dialogs gelten hierbei als grundlegende Forderungen Die Software muss un missverst ndlich aufgebaut sein und Variationsm glichkeiten f r den Nutzer entsprechend des sen Bed rfnissen bieten Bergmann 1998 Die Benutzeroberfl che als zentrale Schnittstelle sollte derart gestaltet sein dass f r den Benut
374. ruktiven Handlungen wie etwa dem Skizzieren extrem schwierig gleichzeitig zu verbalisieren H ufig lassen sich keine treffenden Formulierungen finden und das Berichten der wirklichen Denkinhalte wird durch mangelnde Ausdrucksm glichkeiten verhindert Gerade Probanden aus technischen Bereichen sind nicht an eine derartige Aufgabenbearbeitung gew hnt so dass vor der Versuchsdurchf hrung eine Ein bung in das laute Denken stattfinden m sste Ferner nimmt das Verbalisieren des Gedachten mehr Zeit in Anspruch als das Denken an sich Hinzu kommt dass sich der Proband unter dem sozialen Druck der Versuchssituation eventuell um eine besondere Ausdrucksweise im Sinne der sozialen Erw nschtheit bem ht 105 Das gewichtigere Argument liegt aber im Wesen der hier untersuchten fr hen Phasen in denen die Denkinhalte in der Regel zu vage sind als dass sie ausreichend verbal beschrieben werden k nnten Weiterhin muss ber cksichtigt werden dass gerade in diesem Stadium des Ent wurfsprozesses nicht alle Kognitionen die das Verhalten steuern dem Bewusstsein zug nglich sind Prozeduralisierte bzw routinierte T tigkeiten beruhen oftmals auf sog schweigenden impliziten Wissen tacit konowledge das sich einer Verbalisierung entzieht Hacker 1994 Andreasen 1994 Suwa et al 1998 It is a common notion amongst designers that if they could say what they were attempting to do they wouldn t have to design draw compose it Lloyd et al
375. rung und f r das generierende Vorgehen zu Beginn des Entwurfsprozesses 79 Schwierigkeiten in den fr hen Phasen werden von den Befragten vor allem in Verbindung mit dem Aufbau und der Transformation mentaler Repr sentationen berichtet Die experimentelle Methodik muss folglich derart gestaltet werden dass sie Aussagen dar ber zul sst mit welchem Arbeitsmittel sich die bevorzugten Vorgehensweisen in den fr hen Ent wurfsabschnitten unter Vermeidung der genannten Schwierigkeiten am effektivsten und effizi entesten realisieren lassen 80 7 Experimentelle Pilotstudie Testen der Problemstellungen und der Methodik auf ihre Eignung 7 1 Ziel und Fragestellungen In einem zweiten Schritt wurde eine laborexperimentelle Pilotstudie durchgef hrt und damit die ausgew hlten bzw entwickelten Problemstellungen auf ihre Verst ndlichkeit und Bearbeitbar keit im vorgesehenen Zeitrahmen hin erprobt Ferner sollte die entwickelte Auswertungs Methodik berpr ft werden um vor deren Einsatz in der Hauptuntersuchung gegebenenfalls entsprechende Modifikationen vornehmen zu k nnen Die zentralen Fragen waren folglich e Sind die gew hlten Problemstellungen verst ndlich und von Studierenden bearbeitbar e Ist die Auswertungs Methodik f r einen Einsatz in der Hauptuntersuchung geeignet Die Schemata zur Erfassung und Auswertung der interessierenden Variablen sollten in der Pi lotstudie auf ihre Objektivit t getestet werden Im Bezug auf
376. ruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 272 Wechsel Aufgabenstudium interne Teilt tigkeit pro Std a Duncan Untergruppe f r Alpha 05 Experimentelle Bedingung 2 2D CAD Graphiktablett Papier und Bleistift Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 Wechsel Externe interne Teilt tigkeit pro Std Duncan Untergruppe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung 1 2D CAD 95 859 Graphiktablett 154 318 Papier und Bleistift 160 900 Signifikanz 187 Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 273 Entwurfsproblem Korkenzieher Motivation zur Bearbeitung der Problemstellung Zwischen den Gruppen Innerhalb der Gruppen Gesamt Einfaktoriell Quadrats umme 1 549 31 773 33 322 ANOVA Mittel der Quadrate A18 Signifikanz F higkeit zur r uml Vorstellung Zwischen den Gruppen Innerhalb der Gruppen Gesamt 2 455 85 545 88 000 1 227 1 358 L sungsg te in Prozent Zwischen den Gruppen Innerhalb der Gruppen Gesamt 13359 017 32749 656 46108 673 6679 509 519 836 12 849 Bearbeitungszeit in Min Zwischen den Gruppen
377. ruppenunterschied Fanova 44 477 p lt 001 Die Teilnehmer der Untersuchungsbedingungen Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Pa pier und Bleistift und Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett unterschieden sich nicht signifikant in der Bearbeitungszeit p 2 gt 05 Die Probanden ben tigten durch schnittlich 50 8 bzw 58 5 Minuten bis zur Fertigstellung der L sung Die Probanden der beiden Versuchsgruppen 1 und 2 unterschieden sich hochsignifikant in der bis zur Fertigstellung der L sung ben tigten Zeit von den Probanden die mit AutoCAD entwarfen p und p23 lt 01 Die Erarbeitung des Gartengrills dauerte bei den rechnergest tzt Entwerfenden im Mittel 88 9 Minuten Die Tabelle 41 gibt einen berblick ber die deskriptiven Kennwerte f r die Bearbeitungszeit der drei Versuchsgruppen Tab 41 Bearbeitungszeit der Versuchsgruppen N 66 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Gartengrill Experimentelle Bearbeitungszeit in Min Bedingung MW SE 1 Papier und Bleistift 50 8 3 25 SD 15 26 2 Graphiktablett 58 5 2 82 SD 13 24 3 2D CAD 88 9 2 97 SD 13 91 8 8 2 3 Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts Die Gesamtstichprobe N 66 erreichte beim Entwurfsproblem Gartengrill bezogen auf die Empf ngergruppe Technischer Laie f r den Teilbereich H henverstellung einen Durch schnittswert von 3 4 SD 3 13 und
378. s berblicken von Zusammenh ngen 43 Mangelnde Analyse einer L sung 33 6 4 2 Skizzen und CAD in den fr hen Entwurfsphasen und deren kombinierte Nutzung Die Studierenden wurden befragt wie h ufig sie Freihandskizzen und CAD bei der Anforde rungskl rung und bei der Entwicklung von L sungskonzepten einsetzen 93 der 61 Befragten nutzen in diesen Phasen immer oder h ufig Freihandskizzen 72 CAD findet weniger Verwendung 47 der teilnehmenden Studierenden arbeiten in diesen Entwurfsabschnitten nie oder selten rechnergest tzt Zur geometrischen Ausarbeitung des Kon zepts kommt CAD hingegen bei 77 der Befragten h ufig oder immer zum Einsatz bei der Ausarbeitung der fertigungsspezifischen Details sind dies sogar 93 Bezogen auf die kombinierte Nutzung von Skizzen und CAD im Entwurfsprozess erbrachte die Befragung folgende Ergebnisse ber zwei Drittel der befragten Studierenden 69 fertigen h ufig oder immer eigens zur Vorbereitung der Arbeit mit CAD Skizzen an Dabei werden mehrheitlich e grunds tzliche L sungsideen festgehalten 80 e Teil Konzepte geometrisch festgelegt 82 oder e als 2D Skizze geometrisch detailliert 62 Drei Viertel 75 skizzieren mindestens hin und wieder w hrend der Arbeit mit CAD dazu nutzen 65 zumindest hin und wieder einen aktuellen Ausdruck des CAD Modells Nahezu alle befragten Studierenden sind v llig oder berwiegend berzeugt dass sie durch das Skizzieren besse
379. s R 1985 Novice LIPS errors Undedected losses of information from working memory Human Computer Interaction 22 403 423 Andreasen M M 1994 Modelling The language of the designer Journal of Engineering De sign 5 2 103 115 Andrus R R 1968 Creativity a function of computers or executives Journal of Marketing 32 1 7 Atkinson R C amp Shiffrin R M 1968 Human memory a proposed system and its control processes In K W Spence amp J T Spence Eds The psychology of learning and motiva tion advances in research and theory 2 89 195 New York Academic Press Auer P amp von der Weth R 1994 Wie kl ren Konstrukteure ein Problem Die Entwicklung von Erfahrung und das Vorgehen bei der Analyse von Konstruktionsaufgaben Konstruktion 46 175 180 Autodesk 1997 AutoCAD Release 14 Benutzerhandbuch Neuchatel Bach K 1973 Denkvorg nge beim Konstruieren Konstruktion 25 1 5 Bacon F 1962 Das neue Organon Berlin Springer Baddeley A D 1982 So denkt der Mensch Unser Ged chtnis und wie es funktioniert Droemer Knaur Baddeley A D 1989 The uses of working memory In P R Solomon G R Goethals C M Kelley amp B R Stephens Eds Memory Interdisciplinary approaches 107 123 New York Springer Baddeley A D 1990 Human memory Theory and practice Hillsdale Erlbaum Baddeley A D 1992 Working memory Oxford Oxford Scientific Publications
380. s Kl ren der Anforderungen an das zu entwickelnde Produkt erfolgt dabei neben der Analyse von Dokumenten zu vorhandenen bzw Fremdprodukten 61 bzw 54 haupts chlich durch Skizzen und Modelle 84 und durch Gespr che mit Kommilitonen und Dozenten 69 Die identifizierten Anforderungen werden in der Mehrheit durch Skizzen 87 oder schrift lich in Form von Listen 75 festgehalten 44 der Studierenden halten sie unter anderem gedanklich fest Graphische Darstellungen in Form von Diagrammen sowie Modelle finden zu diesem Zweck bei der befragten Stichprobe seltener Verwendung 12 bzw 5 Im Hinblick auf das Entwickeln von L sungskonzepten gehen die teilnehmenden Studenten im allgemeinen wie folgt vor e 69 generieren mehrere unterschiedliche L sungsvarianten um anschlie end eine auszuw hlen generierendes Vorgehen e 3 erarbeiten nur eine L sung und modifizieren diese entsprechend korrigierendes Vorgehen Die Konzeptentwicklung erfolgt in der Regel alleine 41 oder zu etwa gleichen Teilen durch Einzel und Gruppent tigkeit 51 71 Ferner sollten durch die Befragung bei den Studierenden in den fr hen Phasen schon h ufiger aufgetretene Schwierigkeiten ermittelt werden vgl Tabelle 3 Bezogen auf die Anforderungs kl rung wurden am h ufigsten Probleme im Zusammenhang mit der berschaubarkeit der An forderungen in ihrer Gesamtheit genannt Mehr als die H lfte der Studierenden berichtete von Anforderunge
381. s ei nem Drittel der Befragten wahrgenommen das Erkennen von Fehlern und Schw chen eines L sungskonzepts das Erkennen der Auswirkungen von nderungen auf das Gesamtprodukt ein besseres Produktverst ndnis sowie eine Verbesserung der Kommunikation mit Gespr chs partnern Ein Drittel greift h ufig auf die Informationen in lteren Dateien zur ck Hingegen gab nur eine Minderheit an dass beim Umgang mit CAD neue L sungsideen entstehen und 76 ohne Aufwand fixiert werden k nnen Schwierigkeiten beim Variieren bereits fixierter L sun gen hatte hingegen etwa die H lfte der Befragten bisher h ufiger bemerkt Tab 6 Unterst tzende Auswirkungen bzw wahrgenommene Effekte beim Umgang mit Skizzen und CAD N 61 Befragungsstudie H ufigkeit der Nennung in Mehrfachnennung m glich Skizzen CAD Verbesserung der Kommunikation 67 Rp 1 34 Rp 5 5 Leichteres Vergleichen verschiedener L sungen 62 Rp 2 L Entstehen neuer L sungsideen 61 Rp 3 13 Rp 8 5 Erkennen von Fehlern Schw chen eines L sungskonzepts 59 Rp 4 53 Rp 1 Anregung zum Ausprobieren von Modifikationen 54 Rp 5 a Aufwandsarmes Fixieren neuer L sungsideen 46 Rp 6 13 Rp 8 5 Klarwerden bis dahin unbekannter Anforderungen 34 Rp 7 5 23 Rp 7 Besseres Produktverst ndnis 34 Rp 7 5 38 Rp 4 Leichterer R ckgriff auf Informationen in fr heren Skiz 25 Rp 9 34 Rp 5 5 zen lteren Dateien Leichteres
382. s h ufig erforderliche Nachziehen von Linien und Buchstaben f hrte zu einer einge schr nkten Eindeutigkeit des Dargestellten und erschwerte dessen Kommunizierbarkeit an wei tere Personen Diese Unterschiede u erten sich bei der Problemstellung Gartengrill nicht in den Ergebnissen Probanden die durch Freihandskizzieren entwarfen erreichten sowohl im Hinblick auf die Ko operation mit Laien als auch mit Experten signifikant h here Werte f r die Kommunizierbar keit des technischen Informationsgehalts als im Umgang mit CAD ausgebildete Probanden die rechnergest tzt entwarfen Die Teilhypothese 4 1 3b konnte somit best tigt und das Ergebnis der Problemstellung Gartengrill repliziert werden Als Erkl rungsm glichkeit sollen ebenso wie beim ersten Entwurfsproblem die durch die ver schiedenartigen Arbeitsmittel m glichen Arten der Darstellung herangezogen werden W hrend das Freihandskizzieren sowohl zwei als auch dreidimensional unproblematisch auf verschie denen Abstraktionsebenen und in unterschiedlichen Modalit ten erfolgen konnte war die Dar stellung bei AutoCAD in aller Regel zweidimensional geometrieorientiert und von Anfang an gleichbleibend konkret Die Dekodierung der rechnergest tzt erstellten Darstellung erforderte zumeist das Beherrschen einer fachspezifischen Sprache Dies kann von technischen Laien nicht in ausreichendem Ma geleistet werden Den Experten fehlten hingegen oft entscheidende Angaben f
383. sammenh nge Materialeigenschaften Str mungsverhalten thermische Bedingungen u s w werden nicht ausreichend berblickt Bei der Arbeit mit 2D Zeichnungen bzw 2D CAD werden 3D Aspekte nicht wahrgenommen Komplizierte r umliche Strukturen oder Bewegungsabl ufe k nnen vor dem geistigen Auge nur unter Schwierigkeiten als Ganzes betrachtet werden Or ar TONOr O 239 Gebrauch von Skizzen beim Kl ren der Anforderungen und beim Entwickeln von L sungskonzepten 10 OOO0O000000 O o 0000 r pj N oO00000 000 Zu welchem Zweck fertigst Du Skizzen an um bestehende technische Objekte zu analysieren zur Kl rung berpr fung von Anforderungen um Ideen f r ein L sungskonzept zu entwickeln zur Ausarbeitung neuer Teil L sungen um mir ein Konzept besser vorstellen zu k nnen um ein L sungskonzept zu berpr fen als kurzfristige Erinnerungshilfe zur l ngerfristigen Dokumentation zur Unterst tzung der Kommunikation Diskussion mit anderen Personen Was stellst Du mit Hilfe von Skizzen dar Gestalt r umliche Anordnung Funktionseigenschaften Fertigungseigenschaften Montageeigenschaften Kreuze bitte die Punkte an max 5 bei denen Du Dich bisher durch Skizzen am st rksten unterst tzt f hltest Auf n tzliche Informationen aus fr heren Skizzen konnte leicht zur ckgegriffen werden Beim Gebrauch von Skizzen sind bis dahin unbekannte Anforderungen klar geworden Die Auswirkungen von einzeln
384. saufwand b Lebensdauer Keine Wartung n tig Kein Verschlei denkbar Gelegentliche Wartung ohne Demontage einfach Geringer Verschlei bei normalem Betrieb Gelegentliche Wartung Demontage notwendig kompliziert Verschlei bei normalem Betrieb St ndige Pflege und War tung n tig Starker Verschlei bei normalem Betrieb 259 Korkenzieher Schema zur Bewertung der L sungsg te A14 Forderung 3 2 0 Einhandbedienung Einfache Einhandbedienung Einfache Einhandbedienung und zus tzliche Fixierung durch weitere K rperteile erforderlich oder komplizierte Einhandbe dienung Komplizierte Einhand bedienung und zus tzliche Fi xierung durch weitere K rper teile erforderlich Nicht bedienbar mit nur einer Hand Bedienung ohne Ja Nein Kraftaufwand Unfallfreie Bedienbarkeit a Standsicherheit der Kein Kippen der Flasche Kippen bei Fehlbedienung Kippen bei normaler Bedienung Kippen der Flasche st ndig Flasche m glich m glich m glich provoziert b Verletzungsfreie Bedienung Keine Verletzungsgefahr Verletzung bei Verletzung bei normaler St ndige Verletzungsgefahr Fehlbedienung m glich Bedienung m glich Transportabilit t a Zusatzvorrichtung Nur Korkenzieher ohne Korkenzieher nur nutzbar Korkenzieher nur nutzbar nach Korkenzieher an einem Platz Flaschenhalterung Zusatzvorrichtung unter Zuhilfenahme einer tempor rer Verschraubu
385. schritte der Vp 55 1 Sequenz Minute 1 bis 5 N 6 Replikations untersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher Extremgruppenvergleich Ausschnitt aus dem Protokoll der Entwurfs schritte der Vp 10 1 und 2 Sequenz Minute 1 bis 10 N 6 Repli kationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher 190 193 194 Seite 23 25 42 46 99 108 160 161 162 162 190 191 16 13 14 Extremgruppenvergleich Ausschnitt aus dem Protokoll der Entwurfs schritte der Vp 55 4 Sequenz Minute 16 bis 20 N 6 Replikations untersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher 191 Extremgruppenvergleich Ausschnitt aus dem Protokoll der Entwurfs schritte der Vp 10 13 Sequenz Minute 61 bis 65 N 6 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher 192 17 1 Einleitung Entwicklungst tigkeiten beinhalten neben dem Entwerfen von Hard Soft und Orgware das Konstruieren von technischen Gebilden Das Konstruieren als anspruchsvolle zielgerichtete Denkt tigkeit im Sinne eines sch pferisch entwerfenden Probleml sens ist seit l ngerem Ge genstand der interdisziplin ren Forschung von Konstrukteuren und Psychologen z B Thomas amp Caroll 1979 M ller 1986a Hegarty 1991 Smith amp Browne 1993 Radcliffe 1998 Bei der Untersuchung von Konstruktionsprozessen ist eine Vielzahl an m glichen Einflussfaktoren zu ber cksichtigen Dazu z hlen unter anderem das Fakten un
386. sen und oder mentales Testen ber pr ft Handlungskontrolle e Verwerfung Ein auf ein Teilziel bezogener Plan oder ein gegenst ndliches Zwischenpro dukt werden verworfen aus Resultatsr ckmeldung e Anpassung Der Teil der Skizze Zeichnung bleibt erhalten und wird an die Konstruktion an gepasst aus Resultatsr ckmeldung e Wiederholung Ein bereits vorhandener bzw vorhanden gewesener L sungsansatz wird nach Kontrolle oder Verwerfung wieder aufgegriffen Resultatsr ckmeldung und Wiederaufgreifen eines Ziels Unter den Versuchsbedingungen Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett gestaltete sich nicht die Bestimmung der Schrittart an sich als proble matisch sondern aufgrund der im Vergleich zu CAD nicht notwendigen offensichtlichen Aus wahl und Einstellung bestimmter Funktionen die eindeutige Abgrenzung der Schritte voneinan der So war zun chst unklar wie ein mehrmin tiges Generieren im Sinne des fortw hrenden Skizzierens ohne zwischenzeitliche Schrittwechsel zu bewerten sei Analyseeinheiten ergaben sich deshalb neben klar erkennbaren Schrittwechseln aus dem Wechsel in der Bearbeitung hin zu einem neuen Teilelement der Gesamtkonstruktion Dazu wurden f r beide Problemstellun gen die zu konstruierenden Objekte jeweils in Teilelemente untergliedert Der Gartengrill be stand aus Grillrost Kohlepfanne Gestell und dem Funktionsmechan
387. seres Vorstellen eines Konzepts 71 Rp 4 16 Rp 7 51 Rp 5 Kurzfristige Erinnerungshilfe 64 Rp 5 0 Rp 10 51 Rp 5 berpr fen eines L sungskonzepts 54 Rp 6 41 Rp 3 23 Rp 9 Kl ren berpr fen von Anforderungen 46 Rp 7 15 Rp 8 39 Rp 7 L ngerfristige Dokumentation 36 Rp 8 82 Rp 1 5 Rp 10 Analyse bestehender technischer Objekte 33 Rp 9 18 Rp 6 L Vornehmen von nderungen an bestehenden L L 51 Rp 5 Teil L sungen Darstellung von Randbedingungen bzw Syste L 25 Rp 5 25 Rp 8 mumgebung L nicht erfasst 6 4 4 Unterst tzungsfunktionen von Skizzen und CAD Auf die Frage wobei sie sich durch Skizzen bisher am st rksten unterst tzt f hlten nannten ber zwei Drittel der Befragten die Verbesserung der Kommunikation mit Gespr chspartnern vgl Tabelle 6 Der Einsatz von Skizzen wirkte sich auch f rderlich aus auf das Vergleichen verschiedener L sungen und das Entstehen neuer L sungsideen Ferner erwiesen sich Skizzen bei ber der H lfte der Studierenden als hilfreich beim Ausprobieren von Modifikationen sie erleichterten die Fehler und Schw chenerkennung eines L sungskonzepts und dienten dem aufwandsarmen Fixieren neuer L sungsideen Etwa ein Drittel der Teilnehmer wurde sich durch das Erstellen von Skizzen bis dahin unbekannter Anforderungen bewusst und empfand sie als f rderlich f r das Produktverst ndnis Folgende positive Effekte beim Umgang mit CAD wurden schon h ufiger von mindesten
388. setzten Skizzen bei CAD Beurteilung der Erkennbarkeit relevanter Eigenschaften des L sungskonzepts anhand des CAD Modells als gut N 61 Befragungsstudie H ufigkeit der Nennung in Mehrfach nennung m glich Skizzen CAD Skizzen parallel Gestalt r umliche Anordnung 92 L EB Funktionseigenschaften 92 ie L Form Geometrie L 79 92 Gr e Dimension L 62 57 Kinematische Eigenschaften 25 28 Verformungseigenschaften L 26 16 Festigkeitseigenschaften L 15 13 Fertigungseigenschaften 16 53 34 Montageeigenschaften 36 67 46 Ergonomische Eigenschaften J 31 46 Design sthetik L 39 57 L durch den verwendeten Fragebogen nicht erfasst 74 6 4 3 Anfertigungs bzw Einsatzzwecke von Skizzen und CAD Befragt nach dem Zweck der Anfertigung von Skizzen gab die Mehrheit der Studierenden an damit Ideen f r ein L sungskonzept zu entwickeln die Kommunikation und Diskussion mit anderen Personen zu unterst tzen und neue Teil L sungen auszuarbeiten s Tabelle 5 Von gro er Bedeutung ist au erdem die Unterst tzung mentaler Repr sentationen sowie die ber pr fung eines L sungskonzepts In ihrer Rolle als externer Speicher dienen Skizzen oftmals als kurzfristige Erinnerungshilfe zur Entlastung des Arbeitsged chtnisses Befragt nach dem Einsatzzweck von CAD berichtete ein berwiegender Teil der Studierenden CAD zur l ngerfristigen Dokumentation zu nutzen Deutlich seltener
389. srelevante Prozesse in ihrer Abfolge erfassen Die Skizze macht also den individuellen L sungsweg sichtbar und bietet dem Beobachter die M glichkeit die gedankliche Befassung mit der Aufgabenl sung zu erkennen G rner 1974 45 2 3 2 Rechnergest tztes Entwerfen Die rechnergest tzte Arbeit in Entwicklung und Konstruktion beinhaltet neben der Informati onsbereitstellung und dem Berechnen vor allem die zwei und dreidimensionale Zeichnungser stellung und wird als Computer Aided Design CAD bezeichnet Zwar suggeriert die Abk r zung CAD eine Unterst tzung aller beim Konstruieren anstehenden Teilaufgaben durch den m glichst optimalen Einsatz der zur Verf gung stehenden informationstechnischen Hilfsmittel 40 in Form von Hard und Software Angestrebt ist eine vollst ndig integrierte Anwendung und Nutzung des Datenflusses im gesamten Produktentwicklungsprozess Pahl 1990 vgl Feld husen 1989 Haasis 1995 Vajna Weber Schlingensiepen amp Schlottmann 1994 Die Nut zung von CAD beschr nkt sich jedoch bis heute vorwiegend auf die geometrisch gestaltenden algorithmierbaren T tigkeiten in den Phasen des Entwerfens und Ausarbeitens d h auf die graphisch interaktive Erzeugung und Manipulation einer digitalen Objektbeschreibung bzw darstellung Pahl 1990 Knoop 1996 Steger 1998 In der vorliegenden Arbeit wird nicht das gesamte CAD System betrachtet sondern die in den fr hen Entwurfsphasen entscheidende
390. srichtig keit sowie Psychische Beanspruchung signifikant voneinander unterscheiden 168 Die entsprechenden Hypothesen 2 la 2 2a und 2 3a konnten best tigt werden Es existierten keine signifikanten Unterschiede zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift und dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett bezogen auf die erlebte Problemschwierigkeit die Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit sowie die psy chische Beanspruchung der Probanden Das vergleichbare Erleben dieser beiden Versuchsgruppen bez glich der Problemstellung der entwickelten L sung und der psychischen Beanspruchung spricht f r die Gleichartigkeit der Nutzungsbedingungen der Arbeitsmittel Papier und Bleistift und Graphiktablett Als digi tales Papier war das Graphiktablett in seinen Bedieneigenschaften an das herk mmliche Skiz zieren angelehnt Die in der m ndlichen Nachbefragung berichteten nachteiligen Aspekte hin sichtlich der Ver nderung von Routinen der taktil kin sthetischen Bewegungssteuerung und der Verz gerung zwischen Sensumotorik und visueller R ckmeldung hatten keinen bedeutsa men negativen Einfluss auf die erhobenen Variablen des Erlebens Durch eine ausgereiftere und komplexere Software d rfte sich der Verz gerungsproblematik und damit zusammenh ngenden Aspekten wie etwa der mangelnden Drucksensitivit t des UltraPens entgegenwirken lassen Bei einem Vergleich der dr
391. st tzt entworfen Ihre Gesamt schrittanzahl betrug im Mittel 871 Schritte das entspricht durchschnittlich 8 3 Schritten pro Minute Die Tabelle 66 gibt einen berblick ber die Probanden des Extremgruppenvergleichs sowie deren L sungsg te Bearbeitungszeit und Gesamtschrittanzahl Tab 66 Extremgruppenvergleich L sungsg tewert Bearbeitungszeit und Gesamtschrittanzahl der Probanden N 6 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher H chste L sungsg tewerte und k rze Geringste L sungsg tewerte ste Bearbeitungszeiten und l ngste Bearbeitungszeiten Vp47 Vp54 Vp55 Vp 10 Vp 39 Vp 42 Papier und Papier und Papier und CAD CAD CAD Bleistift Bleistift Bleistift L sungsg te in 83 1 97 3 87 6 52 4 0 0 Bearbeitungszeit 34 47 34 106 104 104 in Min Gesamtschrittanzahl 320 390 296 924 869 820 absolute H ufigkeiten Gesamtschrittanzahl 9 4 8 3 8 7 8 7 8 4 7 9 relative H ufigkeiten Schritte pro Min Die erste Extremgruppe stimmte in den prozentualen Anteilen f r die einzelnen Entwurfsschrit te weitestgehend berein s Tabelle 67 Am h ufigsten wurden mit mittleren Anteilen von 27 8 und 21 8 Generierungs und Bereitstellungsschritte get tigt gefolgt von Anpassungs 21 9 und Planungsschritten 13 6 Seltener kontrollierten 7 7 und wiederholten 4 7 diese Teilnehmer w hrend des Prozesses der L sungserarbeitung Am geringsten war der Antei
392. st Du die automatische CAD Verarbeitung von Formen die auf einem Graphikta blett freihandskizziert wurden und nicht der Geometrie von Bauteilen entsprechen m s sen als hilfreich empfinden O ja O nein 40 Welche Vorteile Nachteile fallen Dir zum digitalen Skizzieren und dessen automatischer Integration in CAD im Sinne einer geschlossen Informationskette ein Vorteile Nachteile Vielen Dank f r Deine Mitarbeit 245 A2 Tab Prozentuale Verteilung der Probanden der Hauptuntersuchung auf die verschiedenen Studien richtungen der Fakult t Maschinenwesen Studiengang Maschinenbau Allgemeiner und konstruktiver Maschinenbau 17 Kraftfahrzeug und Schienenfahrzeugtechnik 9 Leichtbau 11 Technisches Design 21 Angewandte Mechanik 3 Luft und Raumfahrttechnik 8 Energietechnik 4 Produktionstechnik 13 Arbeitsgestaltung Technische Geb udeausr stung 2 Textil und Konfektionstechnik 2 Studiengang Verarbeitungs und Verfahrenstechnik Verfahrenstechnik 3 Verarbeitungstechnik Holz und Faserwerkstofftechnik 7 246 Allgemeiner Beobachtungsbogen Gartengrill A3 Vp Nr Datum Versuchsbedingung Geschlecht Alter Fachrichtung Semester Vor Studium Lehre absolviert Relevante Praktika absolviert Vorerfahrungen im Konstruktionsbereich Selbsteinsch tzung der F higkeiten im Konstruieren 1 sehr gut 5 ungen gen
393. st abschw chen Ein Vergleich aller drei Versuchsgruppen bezogen auf die Variablen des Erlebens erbrachte folgende Ergebnisse Hinsichtlich der erlebten Problemschwierigkeit lie en sich zwischen den durch Freihandskiz zieren entwerfenden Versuchsteilnehmern und im Umgang mit CAD ausgebildeten Probanden die rechnergest tzt entwarfen keine bedeutsamen Unterschiede feststellen Erstere erlebten das Entwurfsproblem Korkenzieher nicht als signifikant weniger schwierig Die Teilhypothese 4 2 1b konnte folglich nicht best tigt werden Dieses Ergebnis repliziert den Befund zur erleb ten Problemschwierigkeit beim Entwurfsproblem Gartengrill Als Erkl rungsm glichkeiten kommen dieselben Punkte wie bei der Problemstellung Garten grill in Betracht Eine eventuelle Falscheinsch tzung der Anforderungsunterschiede des Ar beitsmittels 2D CAD an den Nutzer soll aufgrund der im Teilkapitel 2 3 geschilderten Be schreibungen nicht weiter behandelt werden Vielmehr wird auch in diesem Fall davon ausge gangen dass die rechnergest tzt entwerfenden Teilnehmer mit deutlichen h heren Anforderun gen an das Arbeitsged chtnis den Aufbau mentaler Problemrepr sentationen und das Externa lisieren konfrontiert waren Die aufgrund der kognitiven Mehrbelastung denkbaren Folgen in Form von Notfalloperationen und Vereinfachungen d rften auch zu der durchschnittlich ge ringeren L sungsg te bei der Versuchsgruppe 3 gef hrt haben
394. stellung der Funktionss tze und die zus tzliche schriftliche Benennung der Elemente kann unterst tzende bis verwirrende Auswirkungen haben So verhilft etwa die Wortmarke Gewinde neben einem in einer CAD Zeichnung normgerecht abgebildeten Gewinde einem Fachfremden zu der n tigen Information da ihm aufgrund des fehlenden Fachwissens eine eindeutige Entschl sselung der Darstellung nicht m glich ist In diesem Fall ist eine berbe stimmung sinnvoll Redundante Informationen bergen jedoch auch die Gefahr einer Informa tions berflutung und sorgen h ufig f r Verwirrung Ihr Einsatz ist daher in der Regel nicht ef fektiv F r die Unterst tzung kooperativer Prozesse sollte eine pr gnante und eindeutige Darstellung angestrebt werden Dem Schema zur Bewertung der Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts der von den Versuchspersonen in den fr hen Phasen erzeugten Handskizzen und CAD Zeichnungen lagen unabh ngig von der Problemstellung folgende sechs Kriterien zugrunde die keinen Anspruch auf Vollst ndigkeit erheben e R umliche Anordnung der Teile zueinander e Teile an sich e Kinematik Mechanik e Notizen in Form von Icons Pfeile Ma e etc e Schriftliche Notizen Wortmarken Text etc e Gesamtdarstellung 94 Der Aspekt R umliche Anordnung der Teile zueinander beschreibt die Lage der Teile zueinan der Beim zweiten Punkt wird die geometrische Abgrenzung der Teile an sich betrachtet Das Zusammenspiel d
395. struieren mit 3D CAD Berlin Springer Pahl G 1994 Merkmale guter Probleml ser beim Konstruieren In G Pahl Hrsg Psychologi sche und p dagogische Fragen beim methodischen Konstruieren Ergebnisse des Ladenbur ger Diskurses von Mai 1992 bis Oktober 1993 58 67 K ln T V Rheinland Pahl G amp Beitz W 1993 4 Auflage 1997 Konstruktionslehre Berlin Springer Paivio A 1969 Mental imagery in associative learning and memory Psychological Review 76 241 263 Paivio A 1971 Imagery and verbal processes New York Holt Paivio A 1986 Mental representation a dual coding approach New York Oxford University Press Pearson D Logie R H amp Green C 1996 Mental manipulation visual working memory and executive processes Psychologische Beitr ge 38 324 342 Pfitzmann J amp Jin Z 1992 Benutzungsorientierte Dialoggestaltung f r die CAD Anwendung In VDI Berichte 993 133 148 D sseldorf VDI Piaget J 1969 Das Erwachen der Intelligenz beim Kinde Stuttgart Klett Plath H E amp Richter P 1984 Erm dung Monotonie S ttigung Stress BMS Handanweisung Berlin Psychodiagnostisches Zentrum Preece J 1999 Human computer interaction Harlow Addison Wesley Purcell A T 1998 Editorial Design Studies 19 4 385 387 Purcell A T amp Gero J S 1998 Drawings and the design process Design Studies 19 4 389 430 Putz Osterloh W amp Sch
396. sultate der Problemstellung Gartengrill war somit nur einge schr nkt erfolgreich 206 9 Zusammenfassende Diskussion und Schlussfolgerungen 9 1 Zusammenfassende Diskussion beider Problemstellungen Die Ergebnisse zum Vergleich der Untersuchungsbedingungen Entwerfen durch Freihandskiz zieren mit den Arbeitsmitteln Papier und Bleistift und Graphiktablett erwiesen sich bei der Problemstellung Gartengrill als hypothesenkonform Hier zeigten sich weder im Bereich der Ergebnisse noch im Bereich des Erlebens und des Prozesses wirklich bedeutsame Unterschie de Die im Kapitel 4 diesbez glich diskutierten hypothetischen Anforderungsgemeinsamkeiten konnten folglich empirisch best tigt werden Auffallend waren die von der rechnergest tzt entwerfenden Versuchsgruppe erzielten Ergeb nisse hinsichtlich der Ergebnis und Prozessvariablen Sie fielen mit teilweise hochsignifikan ten Unterschieden im Vergleich zu den durch Freihandskizzieren entwerfenden Gruppen auf jeden Fall erwartungsgem aus Es zeigte sich eine starke qualitative und quantitative Lei stungsminderung die hnliche Untersuchungsergebnisse von M ller amp Luczak 1988 sowie Frieling amp Derisavi Fard 1990 best tigt Probanden die den Gartengrill mit AutoCAD ent warfen erstellten in einer deutlich l ngeren Bearbeitungszeit einen Entwurf mit erheblich ge ringerer L sungsg te und Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts
397. t gef hrt h tte Keiner der Probanden hatte vor dieser Untersuchung mit dem Graphiktablett gearbeitet Tab 8 Untersuchungsplan der Pilotstudie N 6 Replikation Entwurfsproblem Korkenzieher ausbalancierter einfaktorieller Plan mit drei Stufen Experimentelle Bedingung 1 Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift 2 Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett 3 Rechnergest tztes Entwerfen 2D CAD B 5 5 Il NINI N 7 3 Stichprobe Die Rekrutierung berufserfahrener Konstrukteure war in der f r eine statistische Datenauswer tung im Rahmen der experimentellen Hauptuntersuchung notwendigen Anzahl aus mehreren bekannten vor allem auch finanziellen Gr nden nicht zu leisten Um dennoch weitgehend aus sagekr ftige und generalisierbare Ergebnisse zu erhalten und zugleich Erkenntnisse ber Kon sequenzen f r den Lehr und Lernprozess beim Entwerfen zu gewinnen empfahlen sich in die ser Arbeit Studierende des Maschinenwesens im Hauptstudium als Untersuchungspopulation Die Stichprobe der Pilotstudie umfasste f nf m nnliche und eine weibliche Studierende aus der Fakult t Maschinenwesen der TU Dresden im Hauptstudium f nftes bis einschlie lich achtes Semester Zwei Probanden entstammten der Studienrichtung Allgemeiner und konstruktiver Maschinenbau jeweils einer den Fachrichtungen Kraftfahrzeug und Schienentechnik Textil und Konfektionstechnik
398. t voneinander unterscheiden FmanovaA 870 p gt 05 In univariaten Analysen ergab sich im Hinblick auf die betrachteten Variablen das folgende Bild 8 8 3 1 Erlebte Problemschwierigkeit Die Gesamtstichprobe N 66 stufte die Problemstellung Gartengrill mit einem durch schnittlichen Wert von 4 3 SD 1 54 ein d h die Untersuchungsteilnehmer erlebten das Entwurfsproblem im Mittel als eher weniger schwierig Eine univariate Testung erbrachte keinen signifikanten Gruppenunterschied Fanova 036 p gt 05 Die deskriptiven Kennwerte f r die erlebte Problemschwierigkeit der drei Versuchsgrup pen sind in der Tabelle 43 dokumentiert Tab 43 Erlebte Problemschwierigkeit der Versuchsgruppen N 66 Hauptuntersuchung Ent wurfsproblem Gartengrill Experimentelle Erlebte Problemschwierigkeit Bedingung MW SE 0 sehr schwierig 7 berhaupt nicht schwierig 1 Papier und Bleistift 4 4 30 SD 1 38 2 Graphiktablett 4 3 33 SD 1 53 3 2D CAD 4 2 37 SD 1 75 8 8 3 2 Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit Ihre Sicherheit hinsichtlich der technischen Richtigkeit der L sung sch tzte die Gesamtstich probe N 66 bei der Problemstellung Gartengrill durchschnittlich mit einem Wert von 4 8 SD 1 39 ein Die Versuchspersonen waren sich hinsichtlich der Richtigkeit der von ihnen produzierten Entwurfsl sung also eher sicher Auf univariater
399. t wer den kann Die Bestimmung eines Werts f r die L sungsg te setzt also einen Mindestinformati onsgehalt voraus Dazu m ssen die syntaktischen Elemente in ihren Beziehungen bestimmten Anforderungen gen gen Die Zeichnung stellt eine bergeordnete international verst ndliche Sprache dar um ihre Eindeutigkeit zu gew hrleisten muss sie nach verbindlichen universel len Zeichenregeln z B DIN oder ISO angefertigt werden Kuttig 1993 Ferguson 1993 Lippardt 2000 von der Weth 2001 Die Bedeutung von Symbolen und Zeichen muss dabei klar und eindeutig definiert sein damit diese von verschiedenen Betrachtern gleich interpretiert und verstanden werden Hubka 1983 Es sollte Ziel sein den Verlust an Informationen und etwaige Verf lschungen auf dem Weg vom Sender ber die sensumotorische Umsetzung mit Hilfe eines bestimmten Arbeitsmittels hin zur kognitiven Verarbeitung durch den Empf nger m glichst gering zu halten Der Kommunikationspartner soll durch die Betrachtung des ihm gereichten Entwurfs den vom Entwerfenden beabsichtigten sich auf die technische L sung beziehenden Informationsgehalt eindeutig verstehen Tjalve et al 1975 Stacey et al 2000 Gerade bei mittels AutoCAD als zweidimensionalem Zeichenprogramm produzierten Entw r fen setzt die Normung der verwendeten Informationstr ger wie etwa Linien und Ikons h ufig die Beherrschung einer fachspezifischen Sprache voraus Derartige Informationen sind nur verst
400. te wissen 251 AS Instruktion 3 Gartengrill Im folgenden erhalten Sie einen Konstruktionsauftrag f r einen Gartengrill Bearbeiten Sie diesen bitte bis zum technischen Entwurf Sp ter wird Sie der Kunde aufsuchen der Ihre ersten Arbeitsergebnisse besichtigen m chte Legen Sie wenn m glich den Grill also inhaltlich und zeichnerisch soweit fest dass Sie sicher sein k nnen dass das Prinzip der Konstruktion klar erkennbar wird und diese auch von einem Kollegen weiterbearbeitet werden kann Das von Ihnen gew hlte Konzept sollte dazu im Hinblick auf alle im Konstruktionsauftrag ge nannten Anforderungen entsprechend konkretisiert werden Dies bedeutet auch dass Sie entsprechend absch tzen ob ihre L sung funktioniert und alle Anforderungen erf llt sind Zur L sungsfindung sollen Sie bei dieser Aufgabe ausschlie lich AutoCAD nutzen Bitte teilen Sie mir w hrend der Aufgabenbearbeitung immer kurz mit wenn Sie eine Hands kizze machen w rden 252 A9 Konstruktionsauftrag Gartengrill Sie geh ren der Entwicklungsabteilung einer Firma an die verschiedene K chenger te her stellt vorrangig sind dies Back fen und Mikrowellen sowie Raclette und Fondueger te Eben falls im Sortiment hat ihre Firma einige Gartengrills Das Angebot der Grillger te soll nun um ein Modell erweitert werden welches ihre Abteilung zu entwickeln hat Sie erhalten folgenden Auftrag Projekt Gartengrill 1
401. teilungsergebnisse abzusichern bewertete eine Expertengruppe N 3 davon ein praktisch t tiger Konstrukteur mit langj hriger Beurteilungserfahrung im Rahmen der Lehre ein Student des Technischen Designs im achten Fachsemester sowie die Versuchsleiterin die Entw rfe der Pilotstudie getrennt voneinander Dabei stimmten die Urtei ler im Bezug auf die jeweils gew hlten Kategorien berein so dass die Schemata als direkt validiert angesehen werden konnten Die Urteiler bereinstimmung mittels gewichtetem Kappa lag f r das Entwurfsproblem Gartengrill durchschnittlich zwischen 89 und 95 f r den Korkenzieher zwischen 88 und 92 93 Bearbeitungszeit Die Bearbeitungszeit umfasste die Zeit von der Darbietung der Problemstellung bis zum frei gew hlten Zeitpunkt der Fertigstellung des Entwurfs entsprechend der Instruktion Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts Da die Literatur zur Beurteilung der Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts konstruktiver Entw rfe nahezu keine Aussagen macht wurden zun chst berlegungen ange stellt wie in Entw rfen enthaltene Informationen beschaffen sein k nnen e nicht bzw zu gering vorhanden e mehrdeutig widerspr chlich e redundant berbestimmt e eindeutig Nicht bzw in zu geringem Ma vorhandene ist ebenso wie mehrdeutige Information unbrauch bar f r das Verst ndnis des vom Konstrukteur Intendierten Redundanz z B durch die bildli che Dar
402. tellten auf dem Blatt die Textur Beleuchtung Strichqualit t Motorik Perspektive sowie die gedankliche Ana lyse und Synthese als logisch abstrakte Denkoperationen beim Zeichnen Diese Problemkreise bieten zugleich Bewertungskriterien f r Zeichnungen und dienen als Grundlage f r Aufgaben stellungen zum Freihandzeichnen s Uhlmann amp Schaarschmidt 1997 Uhlmann a 213 9 4 Beitrag der Ergebnisse zur Gestaltung von Unterst tzungsmitteln Die intensiv genutzte Wechselwirkung von materialisierendem und geistigem Handeln unter der Bedingung Entwerfen durch Freihandskizzieren erlaubt die Schlussfolgerung dass effek tives Design Problem Solving auf den unverz gert arbeitenden R ckkopplungskreis von Sehen Vorstellen und Zeichnen angewiesen ist Ein weiteres Problem beschreiben Sch n et al 1992 156 When we think of designing however as a conversation with materials conducted in the medium of drawing and crucial dependent on seeing we are bound to attend to processes that computers are unable at least presently unable to reproduce the perception of figures or gestalts the appreciation of quali ties the recognition of unintended consequences of moves Die Schnittstellengestaltung muss darauf abzielen eine effektive und genaue Kommunikation zwischen dem Nutzer und der Funktionalit t eines rechnerbasierten Systems zu erleichtern Man geht davon aus dass eine derartige Effektivit t in der Interaktion am besten d
403. tengrill Experimentelle F higkeit zur r umlichen Vorstellung Bedingung MW SE 0 weit unterdurchschnittlich 3 berdurchschnittlich 1 Papier und Bleistift 2 3 25 SD 1 17 2 Graphiktablett 1 7 23 SD 1 09 3 2D CAD 2 1 25 SD 1 17 147 8 8 2 Ergebnisse zur Fragestellung 1 Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen im Bereich der Ergebnisse Im Hinblick auf die ergebnisbezogenen Variablen L sungsg te Bearbeitungszeit und Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts erbrachte eine einfaktorielle MA NOVA beim Entwurfsproblem Gartengrill hochsignifikante Unterschiede zwischen minde stens zwei der drei Versuchsgruppen Fuanova 6 417 p lt 001 Univariate Analysen erbrachten bei den betrachteten Variablen folgende Resultate 8 8 2 1 L sungsg te Der von der Gesamtstichprobe N 66 erzielte Durchschnittswert f r die G te der L sung lag bei der Problemstellung Gartengrill gem einer Expertenbeurteilung bei 56 0 SD 34 89 Hinsichtlich der L sungsg te zeigte sich mittels einer einfaktoriellen ANOVA ein hochsignifi kanter Gruppenunterschied Fanova 12 162 p lt 001 Zwischen den Versuchsbedingungen Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Blei stift und Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett zeigten sich keine signifi kanten Unterschiede hinsichtlich der L sungsg te der produz
404. tengrill gepr ft werden ob sich beim Einsatz der verschiedenartigen Arbeitsmittel in den fr hen Entwurfsphasen statistisch bedeutsame Unterschiede in den unterschiedlichen Be wertungsbereichen nachweisen lassen Die in diese Analysen im Bereich des Prozesses einbe zogene Variable Entwurfsschritte dient dazu die Erfolgskriterien aus handlungstheoretischer Sicht zu erweitern 2 Unter der Voraussetzung dass sich solche Unterschiede zeigen lassen sollen die Ergebnisse in einem zweiten Schritt an der anforderungs hnlichen Problemstellung Korkenzieher auf Replizierbarkeit getestet werden 3 Abschlie end sollen die Ergebnisse als Grundlage f r das effektive und effiziente Auslegen von Eingabe und Verarbeitungstechniken zuk nftiger CAD Systeme im Sinne einer geschlos senen Informationskette dienen Ziel ist es konkrete Kriterien f r die optimale Beschaffenheit digitaler Unterst tzungsformen zu diskutieren Ferner sollen Hinweise f r die Ausbildung ge geben werden um den Lehr und Lernprozess st rker an den Erfordernissen der fr hen Ent wurfsphasen orientieren zu k nnen 8 2 Fragestellungen und Hypothesen Aus den im Kapitel 2 zitierten Befunden und der vor der Hauptuntersuchung durchgef hrten Fragebogenerhebung sowie der experimentellen Pilotstudie lie en sich die folgenden nach Bereichen aufgegliederten Fragestellungen und Hypothesen ableiten 8 2 1 Bereich der Ergebnisse Die G te der entwickelten L sung
405. ternen Darstellung dienen sie als kognitives Werkzeug der Er bzw Bearbeitung von Informationen im Sinne eines thinking through the end of the pencil Purcell 1998 185 vgl Norman 1989 Das Design Problem Solving beinhaltet die mentalen Prozesse des Umstrukturierens der ur spr nglichen Konzeption und des Kombinierens Da diese Formen der Verarbeitung in der mentalen Vorstellung schwierig zu leisten sind beginnen Konstrukteure in der Regel spontan mit dem Skizzieren Verstijnen amp Hennessey 1998 Verschiedene Autoren nehmen an dass der Probleml ser sich dann f r das Skizzieren entscheidet wenn die kreative Verarbeitung auf die Begrenzung seiner kognitiven Ressourcen trifft d h wenn die Operationen nicht innerhalb der mentalen Vorstellung allein oder effektiver external durchgef hrt werden k nnen z B Anderson amp Helstrup 1993 Verstijnen et al 1998 Das Skizzieren verk rpert hierbei eine Erweiterung der Vorstellung zur berpr fung der mentalen Simulation Die Funktion der Ana lysehilfe bezieht sich auf die fr hzeitige Problemerkennung das Vermeiden von Denkfehlern und damit auf die Reduzierung von Fehlhandlungen und entscheidungen siehe z B Riemer 1996 Sachse et al 1996 Sachse et al 1997 Die Eigenschaften und Konsequenzen verschie dener L sungsideen lassen sich mit Hilfe einer bildlichen Darstellung pr ziser beurteilen so dass Skizzen als Pr fstein f r interne bildliche Vorstellungen Rutz
406. terschiede piz lt 01 bzw pa lt 05 Deren L sungsg te wurde durchschnittlich mit 41 7 relativ zur Ideall sung eingestuft Die deskriptiven Kennwerte f r die L sungsg te der drei Versuchsgruppen sind in der Tabelle 56 zusammengefasst 178 Tab 56 L sungsg te der Versuchsgruppen N 66 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher Experimentelle L sungsg te in MW SE Bedingung der relativen H ufigkeiten 1 Papier und Bleistift 76 4 0 764 2 17 SD 10 16 2 Graphiktablett 61 9 0 619 4 84 SD 22 69 3 2D CAD 41 7 0 417 6 54 SD 30 69 8 10 2 2 Bearbeitungszeit Die Bearbeitungsdauer der Gesamtstichprobe N 66 betrug beim Entwurfsproblem Korken zieher durchschnittlich 65 8 Minuten SD 18 68 Mittels einer einfaktoriellen ANOVA konnte ein hochsignifikanter Gruppenunterschied bez g lich der Bearbeitungszeit festgestellt werden Fanova 19 729 p lt 001 Zwischen den Versuchsgruppen 1 und 2 zeigte sich kein signifikanter Unterschied in der Bearbeitungszeit p r gt 05 Die Probanden ben tigten durchschnittlich 58 9 bzw 56 9 Minu ten bis zur Fertigstellung der L sung Im Gegensatz dazu betrug die Bearbeitungsdauer der rechnergest tzt Entwerfenden bei der Problemstellung Korkenzieher im Mittel 82 9 Minuten Diese unterschieden sich damit in Einzelvergleichen hochsignifikant von den Probanden der experimentellen B
407. tiert Im Kapitel 9 werden die Hauptergebnisse der Arbeit zusammenfassend diskutiert und deren Beitrag zur Konstruktionsausbildung und zur Gestaltung von Unterst tzungsmitteln er r tert Abschlie end werden im Kapitel 10 m gliche Aspekte f r weiterf hrende Untersuchungen vorgeschlagen 20 2 Theoretische Grundlagen 2 1 Entwerfen als Probleml seprozess 2 1 1 Design Problem Solving Definition Ablauf und die Bedeutung der fr hen Phasen Das Konstruieren ist eine zielgerichtete Denkt tigkeit die komplexe Denk und Handlungsvor g nge mit unterschiedlichen Bearbeitungs Beurteilungs und Entscheidungsschritten beinhal tet Dylla 1990 Fricke 1993 1994 Hacker 1994 Auer amp von der Weth 1994 Es umfasst nicht nur das Pr fen von gegebenen Sachverhalten und das Reproduzieren bekannter L sungen sondern erfordert das l ckenlose Vorausdenken Bock 1955 504 eines noch nicht existie renden Objekts Mehr noch dieses Vorausdenken muss mindestens teilweise sch pferische Qualit t haben denn das zu entwerfende Gebilde soll n tzliche neue Eigenschaften aufweisen Hacker 1998b 558 Eine routinem ige erfahrungsgeleitete Anwendung bereits bekannter Operatoren im Sinne der Bew ltigung einer Aufgabe ist bei der Bearbeitung von Konstruktionsauftr gen in der Regel nicht m glich Der Bearbeiter wird nicht mit ausreichenden Informationen ber die Zust nde einzelner Variablen ber Relationen zwischen diesen und M
408. tiert die nach Miller 1956 7 2 Wissenseinheiten chunks umfasst Demzufolge wird das Arbeitsged chtnis h ufig als das Nadel hr kreativen Entwerfens Hacker et al 1996 143 vgl auch Ullman Wood amp Craig 1990 bezeichnet Erfordernisse Probleme verst rkt mental zu l sen haben in der Regel ein deutliches Absinken der L sungsg te zur Folge da das Arbeitsged chtnis hierbei stark belastet wird Klauer 1995 So belegen auch empirische Untersuchungen dass interindividuelle Un terschiede beim L sen komplexer Probleme mit der Kapazit t des Arbeitsged chtnisses zu sammenh ngen Kyllonen amp Christal 1990 Je geringer die Arbeitsged chtniskapazit t des Bearbeiters desto mehr berfl ssige Schritte t tigt er bei insgesamt gr erem Zeitbedarf Sach se amp Leinert 1996 Hacker 1996b Auch besteht die Gefahr von Denkfehlern die sich auf die Qualit t der internen Repr sentation und damit entscheidend auf den Entwurfsprozess auswir ken k nnen s hierzu Kluwe 1990 Reason 1986 1987 Norman 1986 Ehrlenspiel 1993 Einer erh hten Belastung mentaler Ressourcen wirken Probleml ser gem dem Prinzip der kognitiven konomie Tversky amp Kahnemann 1973 Visser 1994 Hacker 1998a durch deklarative und prozedurale Vereinfachung entgegen Der Mensch als kognitiver Geizhals Taylor 1980 ist bestrebt eine effiziente L sung mit m glichst geringem kognitiven Aufwand zu erreichen Im Konstruktionsb
409. tlich der Art des Erfassens und Analysierens des Problems zeichnen sich erfolgrei che Konstrukteure vor allem aus durch e eine eingehende Problemanalyse e die Konzentration auf Elemente die f r die Funktionsfindung wichtig sind 27 e das vollst ndige Bestimmen der Hauptfunktionen e das gewichtete Zusammenfassen der Zielmerkmale e ihr schriftliches bzw zeichnerisches Fixieren sowie e eine zielbezogene aber dennoch flexible Arbeitsmethode 2 Merkmale erfolgreichen Vorgehens bezogen auf die Art der Suche nach Prinzipl sungen sind e das Erzeugen neuer anstelle des Modifizierens vorhandener L sungen generierende statt korrigierende L sungserzeugung Ehrlenspiel 1995 e das Konzipieren mehrerer verschiedener L sungsprinzipien divergentes sch pferi sches Denken e das konvergierende Eingrenzen der L sungsvielfalt auf m glichst wenige Varianten sowie e das Aufstellen sachlogisch geordneter Teilziele 3 Bei der r ckkoppelnden Beurteilung der L sungsschritte unterscheiden sich leistungsstarke Konstrukteure durch e das systematische Beurteilen der L sungsvarianten im Hinblick auf die L sungsg te und e das Evaluieren sowohl abstrakter Prinzipien als auch konkreter Detaill sungen Hak ker et al 1996 Die genannten mentalen Vorgehensstrategien beim Design Problem Solving werden in essenti eller Weise durch die erforderlichen Ged chtnisleistungen sowie die Beschaffenheit der menta len Problemrepr
410. truieren als Denkt tigkeit findet in den Strukturen des Ged chtnisses statt und Ged chtnisinhalte sind in vielf ltiger Weise beim Design Problem Solving beteiligt Eine zen trale Bedeutung f r den im Abschnitt 2 1 1 beschriebenen Verlauf des Probleml seprozesses besitzt das sog Arbeitsged chtnis Das Arbeitsged chtnis ist ein komplexes System bei dem sich nach Baddeley amp Hitch 1974 drei Einheiten unterscheiden lassen auch Baddeley 1989 1990 1992 Die zentrale Exekutive dient als kontrollierende aktiv koordinierende Verarbei tungskapazit t der Steuerung aller Vorg nge im Arbeitsged chtnis Diese Leitzentrale verf gt ber zwei Subsysteme 1 das System der optischen Vorstellungsbilder das auf der Annahme beruht dass r umliche Informationen mittels eines abstrakten Kodes im Langzeitged chtnis gespeichert werden und ber ein r umliches Hilfssystem des Kurzzeitged chtnisses abgerufen und verarbeitet werden k nnen 2 die artikulatorische Schleife die sich auf den Aspekt der sprachlichen Kodierung des Kurz zeitged chtnisses st tzt vgl dazu auch D rner 1988 1995a In Abgrenzung zum Kurzzeitged chtnis das als passiver Pufferspeicher verstanden wird Danemann amp Carpenter 1980 kommt dem Arbeitsged chtnis eine aktive Rolle als funktio nelle Einheit des gleichzeitigen Verarbeitens und Behaltens verarbeitungsrelevanter Informa tionen Hacker H bner M ller Nedkowa Osterland amp Wollenberger
411. ts f r Allgemeine Psychologie Biopsychologie und Methoden der Psychologie und des Instituts f r Maschinenelemente und Maschinenkonstruktion der TU Dresden vor allem Frau Dr Ing Frauke Jahn Frau Dr rer nat Anne R mer Frau Annekatrin Wetzstein Herrn Ronald Mickan und Herrn Dr Ing Wolfgang Steger Mein besonderer Dank geb hrt Frau Dr rer nat Sabine Ulbricht Institut f r Allgemeine Psy chologie Biopsychologie und Methoden der Psychologie f r ihre zuverl ssige und freund schaftliche Unterst tzung bei der Datenauswertung und ihre wertvollen Hinweise zur Abfas sung der Arbeit Ihre stete Ermutigung in der Schlussphase der Arbeit hat ma geblich zu deren Gelingen beigetragen Herrn Ronny Thielemann Student des Technischen Designs danke ich f r das gro e Engage ment und die zahlreichen Ideen und Vorschl ge mit denen er mich bei der Entwicklung der Auswertungsmethodik und der Datenauswertung unterst tzt hat Ferner m chte ich Herrn Nor bert Hentsch f r die interessanten Gespr che und seine Hilfsbereitschaft im Rahmen der Daten auswertung danken Bei Herrn Prof Dr Ing habil Ralph Stelzer und Frau Sabine M ller Lehrstuhl f r Konstrukti onstechnik CAD der TU Dresden m chte ich mich f r die freundliche Aufnahme w hrend des Zeitraums meiner Untersuchungen bedanken Herrn Prof Dr Ing habil Horst Goldhahn Lehrstuhl f r Verarbeitungsmaschinen und Verar beitungstechnik der TU Dresden und den Herren Gu
412. ts of human computer interaction In A Downtown Ed Engineering the Human Computer Interface London McGraw Hill Duncker K 1935 Zur Psychologie des produktiven Denkens Berlin Springer Dutke S 1994 Mentale Modelle Konstrukte des Wissens und Verstehens Kognitionspsychologi sche Grundlagen f r die Software Ergonomie G ttingen Verlag f r Angewandte Psycholo gie Dwarakanath S amp Blessing L 1996 Ingredients of the Design Process a Comparison between Group and Individual Work In N Cross H Christiaans amp K Dorst Eds Analysing De sign Activity Chichester Wiley Dylla N 1990 Denk und Handlungsabl ufe beim Konstruieren Konstruktionstechnik M nchen Bd 5 M nchen Hanser Eckert C 2001 The Communication Bottleneck in Knitwaer Design Analysis and Computing Solutions Computer Supported Cooperative Work 10 29 74 Eckert C Clarkson J amp Stacey M 2001 Information Flow in Engineering Companies Prob lems and Their Causes In S Culley Ed Proceedings of ICEDOI Glasgow Bury St Ed munds Professional Engineering Publ Eckert C amp Stacey M 2001 Dimensions of Communication in Design In S Culley Ed Proceedings of ICEDOI Glasgow Bury St Edmunds Professional Engineering Publ Ehrlenspiel K 1993 Denkfehler bei der Maschinenkonstruktion In S Strohschneider amp R von der Weth Hrsg Ja mach nur einen Plan 196 207 Bern Huber Ehrlenspiel K
413. tt 7 5 3 Bedingung 3 Rechnergest tztes Entwerfen bersicht ber die Homogenisierungs und abh ngigen Variablen sowie ihre Er fassung 7 6 1 Operationalisierung der Homogenisierungsvariablen 7 6 1 1 Motivation zur Bearbeitung der Problemstellung 7 6 1 2 F higkeit zur r umlichen Vorstellung 7 6 2 Operationalisierung der abh ngigen Variablen 7 6 2 1 Ergebnisvariablen L sungsg te Bearbeitungszeit Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts 7 6 2 2 Variablen des Erlebens Erlebte Problemschwierigkeit Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit Psychische Beanspruchung 7 6 2 3 Prozessvariablen Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten Anteile und Abfolgen der Entwurfsschritte L sungserzeugung generierendes vs korrigierendes Vorgehen Versuchsablauf 7 7 1 Erhebung von Personenvariablen 81 81 81 83 84 84 85 86 86 88 88 88 89 89 90 90 90 91 91 91 94 94 96 96 96 96 97 97 100 102 102 102 1 8 7 9 7 10 7 11 7 12 1 7 2 Bearbeitung der konstruktiven Problemstellung 7 7 3 Nachbefragung Methoden der Datenerfassung 7 8 1 Begr ndung der Erfassungsmethodik Untersuchungsanordnung Strategien der Datenauswertung Ergebnisse der experimentellen Pilotstudie Entwurfsproblem Gartengrill 7 11 1 Homogenisierungsvariablen 7 11 11 Motivation zur Bearbeitung der Problemstellung 7 11 1 2 F higkeit zur r umlichen Vorstellung 7 11 2 Ergebnisvariablen 7 11 2 1 L sungsg
414. tt entwerfende Proband 5 hatte deutliche Einbu en in der Konzentration und etwas weniger stark bez glich seines psychophysischen Zustands erlebt Die Teilnehmer 2 und 4 die die Problemstellung Korkenzieher rechnergest tzt bearbeiteten erlebten beide eine starke Beeintr chtigung des psychophysischen Zustands Zus tzlich ergaben sich beim Probanden 2 nach der Problembearbeitung Einschr nkungen bez glich der Konzen tration und eine extreme Verschlechterung seiner affektiven Lage Tab 32 Psychische Beanspruchung der Probanden Differenz aus Pr und Posttestwert N 6 Pilotstudie Entwurfsproblem Korkenzieher Proband Experimentelle Psychophysischer Konzentration Motivation Affektive Bedingung Zustand Lage 1 Graphiktablett 0 4 0 65 0 2 0 3 2 2D CAD 1 6 1 15 0 8 2 9 3 Papier und Blei 0 1 0 45 0 9 0 3 stift 4 2D CAD 1 3 0 25 0 1 0 4 5 Graphiktablett 0 8 1 45 0 5 0 6 6 Papier und Blei 0 4 0 55 0 5 0 5 stift 120 7 12 4 Prozessvariablen 7 12 4 1 Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten Die prozentualen Anteile der Teilt tigkeiten an der Bearbeitungszeit ergaben auch innerhalb der einzelnen Versuchsbedingungen teilweise deutliche Unterschiede s Tabelle 33 Der Proband 3 der durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwarf notierte mit ei nem Anteil von 17 am meisten und wies ein ausgewogenes Verh ltnis zwischen den Teilt tigkeite
415. twurfsphasen stellt das sog Gegenst ndliche CAD Tangible CAD bzw TCAD dar Sachse amp Specker 1999a b Specker 1999 Wirth amp Zanini 1999 Hier verf gt der Nutzer sowohl ber das von ihm ver fertigte Modell des zu entwickelnden Objekts als auch ber dessen CAD Daten Beim Model laufbau erfolgt ein Wechsel zwischen dem konkreten realen Modellieren von Hand und dem abstrakten rechnerinternen Modellieren wobei entsprechende nderungen jeweils direkt ber tragen werden 217 10 Ausblick Mit der vorliegenden Arbeit wurden erste Schritte in Richtung der Untersuchung neuartiger digitaler Unterst tzungsm glichkeiten der fr hen Entwurfsphasen unternommen Die empiri schen Ergebnisse sowie die daraus abgeleiteten Gestaltungsempfehlungen f r Konstruktionssy steme liefern gleichzeitig interessante Denkanst e f r weitere Forschungsfragestellungen Im folgenden sind einige Aspekte zusammengefasst die in zuk nftigen Untersuchungen Beach tung verdienen e Die drei untersuchten Arbeitsmittel sollten in einem n chsten Schritt im Rahmen des vorge stellten Bewertungskonzepts anhand unterschiedlich komplexer und komplizierter Problemstel lungen verglichen werden Lassen sich die Ergebnisse hinsichtlich der Variablen des Erlebens sowie der Ergebnis und Prozessvariablen bei weiteren Entwurfsproblemen mit komplexeren Schwierigkeitsgraden wiederholen e Die Skizzierfertigkeit wurde nicht als eigene personale Kovariable e
416. tzer hat ten somit keine Auswirkungen auf die ben tigte Bearbeitungsdauer Versuchspersonen die durch Freihandskizzieren entwarfen ben tigten hochsignifikant weniger Zeit zur Bearbeitung des Entwurfsproblems Korkenzieher als im Umgang mit CAD ausge bildete Probanden die rechnergest tzt entwarfen Bez glich der Bearbeitungsdauer lie sich die Teilhypothese 4 1 2b best tigen und das Ergebnis der Problemstellung Gartengrill repli zieren Dieses Ergebnis l sst sich durch die Erfordernisse der Bedienung des CAD Systems erkl ren Da bereits bei der Ersteingabe konkrete Ma angaben erforderlich sind traten gerade zu Beginn der L sungserarbeitung l ngere Abschnitte des Nachdenkens auf Das zu konstruierende Objekt musste aus geometrieorientierten Elemente zusammengesetzt werden die zun chst durch eine aufwendige Bedienprozedur mit Maus und Tastatur erzeugt werden mussten Die von 2D CAD nur mangelhaft erf llte Funktion einer Denkhilfe f hrte zum h ufigen Ab ndern der vorl ufi gen Entwurfsl sung Fehler wurden aufgrund der vorgeschriebenen Systemlogik oftmals erst sehr sp t erkannt Weitere Faktoren die die Bearbeitungszeit verl ngerten ergaben sich aus der fehlenden Einheit von Seh und Handlungsraum und der auch damit verbundenen Verz gerung zwischen Eingabe und visueller R ckmeldung der Information Hinsichtlich der Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts der Entw rfe an technische Laien und Exp
417. tzungspotential des Arbeitsmittels desto weniger schwierig sollte die Problemstellung von der Versuchsperson empfunden worden sein Ferner wird eine Beziehung zur psychischen Beanspruchung angenommen Es kann davon aus gegangen werden dass ein als schwierig erlebtes Entwurfsproblem vergleichsweise hohe An forderungen an den Entwerfenden gestellt und damit auch die psychische Beanspruchung ent sprechend beeinflusst hat 5 2 2 Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit Auch die Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit erlaubt Aussagen ber das Unterst t zungspotential des zur L sungserarbeitung genutzten Arbeitsmittels Ein Arbeitsmittel das die fr hen Entwurfsabschnitte stark unterst tzt und deshalb eine tiefgehende Analyse und Besch f tigung mit dem Entwurfsproblem gestattet erh ht die Sicherheit des Entwerfenden dass die von ihm gew hlte L sung technisch richtig ist und den gestellten Anforderungen entspricht 5 2 3 Psychische Beanspruchung Die Beanspruchung beschreibt die Auswirkungen der Belastung auf eine Person in Abh ngig keit von ihren individuellen Eigenschaften F higkeiten und Fertigkeiten als interne Reaktion Rohmert 1984 DIN EN ISO 10075 Teil 1 3 2000 und 2002 Richter o J Bullinger 1994 Plath amp Richter 1984 weisen darauf hin dass die entstehenden Beanspruchungsfolgen je nach 65 Art H he und Umfang der Belastung sowohl f rdernder als auch beeintr chtigender Art sein k nnen
418. u ernden Laborexperimenten s Plath et al 1984 7 6 2 3 Prozessvariablen Die im folgenden dargestellten Kategorienschemata basieren auf der Annahme dass sich die w hrend eines Entwurfsprozesses ausgef hrten Teilt tigkeiten und Schritte durch eine endliche Menge an Kategorien beschreiben lassen Deren Auftretensh ufigkeit und Abfolge sollten Ein blicke in eben diesen Prozess und in die mentalen Repr sentationen gew hren die mit den aus dem Einsatz verschiedenartiger Arbeitsmittel resultierenden Vorgehensweisen verbunden sind Die Kategorien fanden unabh ngig von der experimentellen Bedingung Anwendung und galten sowohl f r das Entwerfen durch Freihandskizzieren als auch f r das rechnergest tzte Entwer fen Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten Der Handlungsvollzug wurde durch die konstruktionsbegleitende Dokumentation der Teilt tig keiten einer Analyse zug nglich gemacht vgl z B Akin amp Lin 1996 Dazu wurden die beob achteten Teilt tigkeiten neun Kategorien zugeordnet vgl Tabelle 14 die bereits in vorange gangenen Untersuchungen erprobt worden waren R mer 2002 Sch tze et al 2001 2003 Sch tze 2000 Zu ihrer Registrierung nutzte man neben Videoaufzeichnungen eine computer gest tzte Protokollierungstechnik 97 Tab 14 Teilt tigkeiten w hrend der L sungserarbeitung und ihre Operationalisierung Teilt tigkeit Beschreibung e Aufgabenstudium Lesen der Instruktion oder der
419. uick L R Murphy amp J J Hurrell Eds Stress and well being at work assessments and interventions for occupational mental health 117 133 Washington American Psycho logical Association Flaherty E G 1974 The thinking aloud technique and problem solving ability Journal of Edu cational Research 68 223 225 Franzen U amp Merz F 1976 Einfluss des Verbalisierens auf die Leistung bei Intelligenzpr fungen neue Untersuchungen Zeitschrift f r Entwicklungspsychologie und P dagogische Psychologie 8 117 134 Fricke G 1993 Konstruieren als flexibler Probleml seprozess Empirische Untersuchung ber erfolgreiche Strategien und methodische Vorgehensweisen beim Konstruieren Fortschritt Berichte VDI 227 D sseldorf VDI Fricke G 1994 Erfolgreiches individuelles Vorgehen beim Konstruieren Konstruktion 46 183 187 Frieling E amp Derisavi Fard F 1990 ndert die CAD Technik die Arbeitst tigkeit von Kon strukteuren Zeitschrift f r Arbeits und Organisationspsychologie 34 3 135 148 Frieling E amp Hilbig I 1990 Informationstechniken in der Konstruktion In C Graf Hoyos amp B Zimolong Hrsg Ingenieurspsychologie Enzyklop die der Psychologie Bd D III 2 363 395 G ttingen Hogrefe Frost R B 1994 A suggested taxonomy for engineering design problems Journal of Engineer ing Design 5 4 399 410 Galperin P J 1966 Die geistige Handlung als Grundlage f r d
420. ulicher Repr sentationen bei elementaren Denkanforderungen Zeit schrift f r Psychologie 205 2 169 202 Krause W Seidel G Heinrich F Sommerfeld E Grundlach W Ptucha J Schack B amp Goertz R 1999 Multimodale Repr sentation als Basiskomponente kreativen Denkens In B Zimmermann amp F Heinrich Hrsg Kreativit t Jena Universit tsverlag Jena Krause W amp Sommerfeld E 1984 Neuere Ergebnisse denkpsychologischer Grundlagenfor schung unter besonderer Ber cksichtigung von Methodologie und Methodik in den Inge nieurwissenschaften In J M ller Hrsg Probleme sch pferischer Ingenieurarbeit 31 70 Manuskriptdruck TH Karl Marx Stadt Kuttig D 1993 Rechnerunterst tzte Funktions und Wirkstrukturverarbeitung beim Konzipieren Bericht Konstruktionstechnik Bd 25 Berlin TU Kyllonen P C amp Christal P E 1990 Reasoning ability is little more than working memory capacity Intelligence 14 389 433 Landay J A amp Myers B A 1995 Interactive Sketching for the Early Stages of User Interface Design CHI 95 Mosaic of Creativity 7 11 Mai 1995 43 50 Langley P amp Jones R 1988 Computational Model of scientific insight In R J Sternberg Ed The nature of creativity Cambridge University Press Langner T 1991 Analyse von Einflussfaktoren beim rechnergest tzten Konstruieren Schriften reihe Konstruktionstechnik TU Berlin Langner T M ller T a
421. und Bleistift 2 3 2 Rechnergest tztes Entwerfen 2 3 3 Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett Gesamtfragestellung Analyse der psychischen Anforderungsunterschiede und gemeinsamkeiten beim Einsatz der Arbeitsmittel in den fr hen Entwurfsphasen aus t tigkeits psychologischer Sicht Arbeitsged chtnis 4 1 1 Okkupieren geistiger Kapazit t durch die Arbeitsmittelnutzung Mentale Problemrepr sentationen 4 2 1 Kompatibilit t von mentalen Modellen und Bedienoperationen 4 2 2 Wechsel des Abstraktionsgrads und der Modalit t der Darstellung Externalisierung 4 3 1 Einheit von Seh und Handlungsraum 4 3 2 Sensumotorische bersetzung 37 38 40 44 48 49 49 49 52 52 53 54 54 55 4 4 5 1 5 2 5 3 6 1 6 2 6 3 6 4 6 5 4 3 3 Taktil kin sthetische Bewegungssteuerung 4 3 4 Sensumotorik und visuelle R ckmeldung Automatische Einbindung in den weiteren rechnergest tzten Konstruktionsprozess Ein Bewertungskonzept f r den Einsatz der verschiedenartigen Arbeitsmittel in den fr hen Entwurfsphasen Bewertung im Bereich der Ergebnisse 5 1 1 L sungsg te 5 1 2 Bearbeitungszeit 5 1 3 Kommunizierbarkeit des technischen Informationsgehalts Bewertung im Bereich des Erlebens 5 2 1 Erlebte Problemschwierigkeit 5 2 2 Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit 5 2 3 Psychische Beanspruchung Bewertung im Bereich des Prozesses 5 3 1 Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten 5 3 2 Ante
422. ung und die Ausarbeitung des Entwurfs nutzen Aufgrund der bereits geschilderten hohen kognitiven Anforderungen der fr hen Phasen an den Entwerfenden und deren hypothetisch defizit ren Unterst tzung durch CAD Systeme kommen hier h ufig zus tzlich aufwandsarme Arbeitsmittel zum Einsatz Die damit erzeugten Daten lassen sich jedoch zur Weiterverarbeitung nicht automatisch in den rechnergest tzten Ent wurfsprozess einbinden sondern m ssen manuell neu in den Rechner eingegeben werden Ne ben den unvermeidbaren Zeitverz gerungen f r die Neueingabe kann der Wechsel zwischen analogen und digitalen Arbeitsmitteln zu Fehlern und Informationsverlusten bei der bertra gung f hren Die Folge davon sind weitere Verlangsamungen des Entwurfsprozesses Mit dem Graphiktablett soll versucht werden die Vorteile des Freihandskizzierens und des rechnergest tzten Entwerfens zu kombinieren Dazu ist eine entsprechende im Abschnitt 2 3 3 angef hrte Software notwendig welche die durch Handskizzeneingabe bereitgestellten Daten automatisch in ein CAD Programm berf hrt und ein flexibles Wechseln zwischen den ver schiedenen Abstraktionsebenen gestattet Die mit Hilfe des Skizzierens entwickelten Denker gebnisse lie en sich somit ohne zeitlichen und kognitiven Mehraufwand sofort als CAD Bild darstellen und weiterbearbeiten Eine derartige Software befindet sich f r den Bereich der Kon struktion zur Zeit noch in der Entwicklungsphase Eventuell lassen sich die e
423. ungsergebnisse zu erhalten die eine Beantwortung der obengenannten Kernfrage zulassen entschied man sich f r ein laborexperimentelles Untersuchungsdesign Mittels einer experimentellen Pilotstudie s Kapitel 7 versuchte man der Frage nachzugehen ob die ausge w hlten Problemstellungen und Methodiken f r einen Einsatz in der Hauptuntersuchung geeig net sind Die Fragestellungen und Hypothesen der experimentellen Hauptuntersuchung s Ka pitel 8 betreffen die Unterschiede der Arbeitsmittel in ihrem Unterst tzungspotential durch eine differenzierte Betrachtung der drei Bereiche Ergebnisse Erleben und Prozess 48 4 Analyse der psychischen Anforderungsunterschiede und gemeinsamkeiten beim Einsatz der Arbeitsmittel in den fr hen Entwurfsphasen aus t tigkeitspsychologischer Sicht Der Vergleich der unterschiedlichen Arbeitsmittel bezieht sich in der vorliegenden Arbeit im mer auf den Vergleich der Anforderungen die diese Arbeitsmittel an den Nutzer stellen Auf der Grundlage der in der Literatur dargestellten Befunde und der Beschreibung der Arbeitsmit tel Papier und Bleistift Graphiktablett sowie CAD im Teilkapitel 2 3 sollen im folgen den deren psychische Anforderungsunterschiede und gemeinsamkeiten bei einem Einsatz in den fr hen Entwurfsphasen beleuchtet werden Aus der Kombination der formulierten Anforde rungen des Entwerfens einerseits und der hypothetischen Anforderungsunterschiede und
424. upts chlich angepasst Generiert wird zu diesen Entwurfszeitpunkten nahezu gar nicht mehr 13 Sequenz Minute 61 bis 65 K B A B A K B A K B A B K A B A K B B A K B A K B A B A B A K B K B AY 14 Sequenz Minute 65 bis 70 K B A K B K B B K B A B A K B B W B W B A K B K V B A IB G K B A K B A B A B V K B A Abb 10 Extremgruppenvergleich Ausschnitt aus dem Protokoll der Entwurfsschritte der Vp 19 13 und 14 Sequenz Minute 61 bis 70 N 6 Hauptuntersuchung Entwurfsproblem Garten grill 162 8 8 4 3 L sungserzeugung generierendes vs korrigierendes Vorgehen Betrachtet man die Gesamtstichprobe N 66 so generierten 21 Probanden 31 8 bei der Problemstellung Gartengrill zu Beginn Alternativen 14 davon 21 2 beim Hauptprinzip ein Teilnehmer 1 5 bei Teilprinzipien und sechs 9 1 sowohl beim Hauptprinzip als auch bei Teilprinzipien Die Probanden erzeugten die L sungsvarianten divergierend und in der Regel zun chst auf einem relativ abstrakten Niveau Danach engten sie die L sungsvielfalt im Sinne einer ausgewogenen Suchraumgestaltung vgl Fricke 1993 Konvergierend haupts ch lich mittels der korrigierenden Variation ein wobei der Konkretisierungsgrad stetig zunahm Die Anzahl der zu Beginn entwickelten L sungsm glichkeiten betrug bei der Gesamtstichprobe im Mittel 2 0 und dabei ausschlie lich bezogen auf die generierend vorgehenden Probanden 4 Von den 22 Probanden
425. urch Schnittstellen realisiert wird die die nat rlichen kognitiven Prozesse und Strukturen des Nutzers innerhalb der Grenzen der derzeiti gen Technologie soweit wie m glich unterst tzen Neilson amp Lee 1994 vgl M ller 1986a b Daraus ergibt sich die Forderung nach einer benutzerorientierten und aufgabenzentrierten Ge staltung von Dialogsystemen research should focus on computer environments that enhan ce the designer s capacity to capture store manipulate manage and reflect on what he sees Sch n et al 1992 156 Angemessene Unterst tzungsformen in den leistungsbestimmenden fr hen Phasen sollten den mentalen Repr sentationen des Bearbeiters und dem damit verbun denen opportunistischen Vorgehen beim konstruktiven Probleml sen angepasst sein Es ist von entscheidender Bedeutung f r die Effektivit t und Effizienz des Entwurfsprozesses dass der Nutzer vor allem in den fr hen Phasen das Gef hl hat an einer Repr sentation und nicht an einem Rechner zu arbeiten In graphischen Anwendungen ist die Hauptinformation das Bild selbst Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit belegen die eingangs hypothetisch formulierten Anfor derungen der T tigkeit des Entwerfens in den fr hen Phasen an den Konstrukteur Im folgenden werden daraus Forderungen an die Beschaffenheit der Soft und Hardware geeigneter digitaler Unterst tzungssysteme abgeleitet e Die Entwurfsdarstellung sollte fr hzeitig d h bereits zur Aufgabenpr zis
426. urf n her zu betrachten Zur Analyse von Denkprozessen werden in der Expertiseforschung sehr unterschiedliche Wege diskutiert zum berblick z B Hacker 1992 Von besonderer Bedeutung erscheint im Hin blick auf die Zielstellungen der vorliegenden Arbeit das Konzept der leistungsbestimmenden Teilt tigkeiten sowie der optimalen Handlungsfolgen vgl Hacker 1992 Ausgehend von den Problemen des handlungsbegleitenden bzw nachtr glichen lauten Denkens als einem Zugang zu Denkprozessen im Handlungsverlauf wurde in einer Vielzahl von Arbeiten aus der Dresde ner Psychologie bereits in den 60iger Jahren die Untersuchung von Denkprozessen durch die Analyse des u eren Handlungsverlaufs realisiert z B G rner 1968 G rner H hne amp M l ler 1972 Skell 1972 Ausgangspunkt der berlegungen war dass sich Denkoperationen un mittelbar in Handlungsphasen manifestieren und Denkprozesse zumindest teilweise in diesen ablesbar werden Klix Neumann Seeber amp Sydow 1963 Klix amp Lander 1967 Rubinstein 1958 1961 Zwei Herangehensweisen werden vorgeschlagen Skell 1972 e die Analyse kleiner Teileinheiten des Handlungsverlaufs als Zugang zu unmittelbar hand lungsleitenden Kognitionen und 66 e die Analyse von Strategien durch die zusammenfassende Betrachtung mehrerer solcher Tei leinheiten 5 3 1 Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten Den w hrend des Entwurfsprozesses ausgef hrten Handlungen kommt eine bedeutende Rol
427. urfsskizze widerspiegelt nicht nur das Ergebnis des Denkens des Konstrukteurs sondern dient ihm in erster Linie als Arbeitsmittel G rner 1994 240 So sind die Organisation der kognitiven Repr sentationen des Entwerfenden und die Strukturen und Eigenschaften der Ideen Skizzen in dialektischer Weise voneinander abh ngig Kavakli et al 1998 Fish amp Scrivener 1990 Diese Art von Skizzen die Entwerfende nutzen um non verbales Denken und mentale Repr sentationen zu fokussieren und anzuleiten nennt Ferguson 1993 thinking sketches Herbert 1987 265 definiert diese Produkte der Skizziert tigkeit als informal private drawings that designers use as a medium for graphic thinking in the exploratory stages of their work Skizzen entstehen oftmals innerhalb weniger Sekunden was darauf hindeutet dass f r diese Art der Darstellung keine grundlegenden Umformungen des Vorstellungsbildes notwendig sind Uhlmann 1995 2000 weist darauf hin dass die motori schen Fertigkeiten des Arm Hand Finger Systems derart ausgebildet sein m ssen dass sie der Schnelligkeit der Gedanken folgen und L sungsideen ad quat festhalten k nnen Zur L sung der Problemstellung treffen Entwerfende eine konomische Wahl hinsichtlich der Ebenen dreier Dimensionen des Skizzierens Inklusion Koh renz und Pr zision Ballay 1987 Dabei bezeichnet die Inklusion den Grad an Detailliertheit und die Koh renz den Grad zu dem bestimmte Informati
428. v llig unzu reichend bewertet der andere erzielte einen mittleren bzw geringen Wert f r seine Kommuni zierbarkeit Insgesamt lassen sich an den Ergebnissen der Pilotstudie zur Kommunizierbarkeit des techni schen Informationsgehalts sehr unterschiedliche Wertigkeiten der mit dem gleichen Arbeitsmit tel erstellten Entw rfe erkennen Zwei der mit AutoCAD erstellten Entw rfe wurden als v llig unzureichend eingestuft was auf eine generell schlechtere Kommunizierbarkeit im Vergleich zu Entw rfen die durch Freihandskizzieren erstellt wurden hindeutet Die ferner auffallenden Unterschiede in der Bewertung desselben Entwurfs durch technische Laien bzw Experten wei sen auf die verschiedenartigen Anforderungen dieser beiden Gruppen an eine Darstellung hin Die Variablen des Erlebens gestalteten sich bei den Teilnehmern der Pilotstudie wie folgt Be zogen auf die erlebte Problemschwierigkeit konnte man beim Entwurfsproblem Gartengrill keine klare Tendenz ausmachen Insgesamt erlebten je zwei Teilnehmer die Problemstellung als eher schwierig mittelm ig schwierig und berhaupt nicht schwierig Die beiden Probanden die mit dem gleichen Arbeitsmittel entwarfen differierten dabei in ihrer Einsch tzung Das Entwurfsproblem Korkenzieher wurde hingegen von den durch Freihandskizzieren Ent werfenden durchweg als eher schwierig eingestuft w hrend die rechnergest tzt entwerfenden Probanden die Problemstellung als mittelm ig bzw eh
429. va 4 282 p lt 001 Die Ergebnisse der univariaten Analysen im Bezug auf die betrachteten Variablen sind im fol genden dargestellt Eine Darstellung der Ergebnisse zu den Variablen Anteile und Abfolgen der Entwurfsschritte sowie L sungserzeugung generierendes vs Korrigierendes Vorgehen findet sich deskriptiv in den Abschnitten 8 10 4 2 und 8 10 4 3 183 8 10 4 1 Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten Bei der Gesamtstichprobe N 66 ergaben sich anteilig an der Bearbeitungszeit durchschnitt lich die in der Tabelle 62 dargestellten Prozentwerte f r die einzelnen w hrend der L sungser arbeitung des Korkenziehers ausgef hrten Teilt tigkeiten Tab 62 Prozentuale Anteile der Teilt tigkeiten der Gesamtstichprobe an der Bearbeitungszeit N 66 Replikationsuntersuchung Entwurfsproblem Korkenzieher Teilt tigkeit Anteil an der Bearbeitungszeit in MW SE der relativen H ufigkeiten Aufgabenstudium 4 8 0 048 31 SD 2 46 Skizzieren bzw Zeichnen 36 8 0 368 1 42 SD 11 30 Notieren 6 3 0 063 88 SD 7 02 Betrachten 42 7 0 427 1 19 SD 9 47 Radieren bzw L schen 3 2 0 032 30 SD 2 40 Keine sichtbare Aktivit t 3 2 0 032 83 SD 2 40 Eine einfaktorielle ANOVA ergab hochsignifikante bzw signifikante Gruppenunterschiede hinsichtlich der prozentualen Anteile folgender Teilt tigkeiten an der Bearbeitungszeit SKiz
430. variable Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten Hypothese 4 3 1b Es existieren signifikante Unterschiede zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett und dem rechnergest tzten Entwerfen bez glich der Prozessvariable Anteile und Abfolgen der Teilt tigkeiten Hypothese 4 3 2a Es existiert kein signifikanter Unterschied zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift und dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett bez glich der Prozessvariable L sungserzeugung generierendes vs Korrigie rendes Vorgehen Hypothese 4 3 2b Es existieren signifikante Unterschiede zwischen dem Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift bzw mit Graphiktablett und dem rechnergest tzten Entwerfen bez glich der Prozessvariable L sungserzeugung generierendes vs kKorrigierendes Vorgehen wie folgt Probanden die durch Freihandskizzieren entwerfen zeigen signifikant seltener ein korrigierendes Vorgehen bei der L sungserzeugung als im Umgang mit CAD aus gebildete Probanden die rechnergest tzt entwerfen 8 3 Untersuchungsdesign Bei der Hauptuntersuchung handelte es sich um eine experimentelle Laborstudie die im Ver gleich zu Beobachtungen im Feld eine standardisierte Untersuchung der interessierenden Fra gestellungen mit einer deutlich gr eren Probandenanzahl erm glichte So konnten von allen Teilnehmern kongruente Auft
431. w nach folgenden Schritten deutlich Dabei erwies sich die Problembearbeitung mit CAD als einfacher zu beurteilen und in der Fol ge auch auszuwerten da sich hier die Analyseeinheiten durch die Notwendigkeit der regelm Bigen Funktionsbereitstellung mittels Tastatur oder Maus klarer voneinander abgrenzen lie en In einem iterativen Prozess wurden zun chst f r diese Versuchsbedingung die get tigten Schrit tarten eindeutig definiert m gliche Formen ihres Auftretens bestimmt und konkrete Beispiele mit entsprechenden Erl uterungen notiert Danach wurde das erstellte Kategorienschema hinsichtlich seiner bertragbarkeit auf die skiz zierende Vorgehensweise gepr ft sowie entsprechend modifiziert und erg nzt Folgende Schrit tarten die als kleinste Einheiten inhaltlich neue kognitive Leistungen definieren haben sich nach eingehender Videoanalyse herauskristallisiert s Tabelle 15 100 Tab 15 Entwurfsschritte und ihre Operationalisierung Schrittart Beschreibung e Planung Keine produzierende Handlungssequenz Redefinition der Problemstellung Ziel bzw Teilzielbildung e Bereitstellung Basisschritt zur Bereitstellung verschiedener Funktionen etc in Abh ngigkeit vom Arbeitsmittel Handlungsvorbereitung e Generierung Stringentes L sungsverhalten im Sinne des Umsetzens eines auf ein Teilziel be zogenen Plans Handlungsausf hrung e Kontrolle Ein Zwischen Produkt wird durch Mes
432. war bequemer als beim Zeichnen mit der Maus 2 3 3 Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett Die heutige Manipulation von Geometriedaten ber alphanumerische Tastatur und Maus entspricht der Fr hzeit des PC als der Rechner eine sehr komfortable Schreibmaschine war Es ist ein anachronistischer Widerspruch wenn beim heutigen Stand der Hard und Softwa reentwicklung Geometriedateneingabe und bearbeitung immer noch vorzugsweise mit solchen vorwiegend textkompatiblen Werkzeugen erfolgt Uhlmann amp Feuchtenberger 2000 18 Das rechnergest tzte Entwerfen mittels Maus und Tastatur hat die spezifischen l sungsdienli chen sensumotorischen Funktionen des Freihandskizzierens f r die L sungsentwicklung nicht bernommen Unzul nglichkeiten in der Nutzung digitaler Systeme m ssen durch den zus tzli chen Einsatz aufwandsarmer Unterst tzungsformen kompensiert werden G rner 1974 139 betont Bei der Entwicklung zuk nftiger Mensch Rechner Dialogsysteme sollte die Skizze bzw Zeichnung wegen ihrer Bedeutung bei der Entstehung der L sungsgedanken und deren Entwicklung prinzipiell erhalten bleiben Der Prozess des Entwerfens ist bis heute in den fr hen Phasen eine Dom ne der Handarbeit Grundmann amp van Maanen 1999 84 Die Entw rfe werden zun chst auf Papier gezeichnet um sie dann in ein CAD System einzugeben Der h ufige Wechsel zwischen analogen und digi talen Arbeitsmitteln hat in der Regel Fe
433. y Xerox Cooperation Palo Alto Research Center CA Moore A D 1969 Invention discovery and creativity New York Garden City Doubleday M ller J 1986a Konstrukteure und Psychologen m ssen heute enger zusammenarbeiten Fein ger tetechnik Berlin 35 463 465 M ller J 1986b Methodisch psychologische Probleme kreativer T tigkeit an rechnerunterst tz ten Arbeitspl tzen im modernen Konstruktionsb ro Maschinenbautechnik 35 5 224 227 M ller J 1990 Arbeitsmethoden der Technikwissenschaften Systematik Heuristik Kreativit t Berlin Springer M ller T amp Luczak H 1988 Vergleichende Belastungs und Beanspruchungsanalyse konven tioneller und rechnerunterst tzter Konstruktionsarbeit Methodenentwicklung und Laborer probung In E Frieling amp H Klein Hrsg Rechnerunterst tzte Konstruktion Bern Huber M ller J Pra P amp Beitz W 1992 Modelle beim Konstruieren Konstruktion 44 319 324 Muthig K P amp Sch npflug W 1981 Externe Speicher und rekonstruktives Verhalten In W Michaelis Hrsg Bericht ber den Kongress der DGfP 1980 in Z rich Bd 1 225 229 G t tingen Hogrefe 230 Neilson I amp Lee J 1994 Conversations with graphics implications for the design of natural language graphics interfaces Int J Human Computer Studies 40 509 541 Newell A Shaw J C amp Simon H A 1962 The Process of Creative Thinking In H E
434. zer ein Optimum an problembezogenem Hand lungsverm gen gew hrleistet wird Abeln 1995 52 Dies bedeutet unter anderem geringe Hierarchietiefen im Men aufbau die M glichkeit zur Ver nderung des Aufbaus sowie ein w hlbares systeminternes Funktionsangebot das situationsabh ngig eingeschr nkt werden kann Abeln 1995 e Beim Entwerfen als innovativer und kreativer T tigkeit werden h ufig neue L sungsvarianten aus bereits existierenden abgeleitet sowie verschiedene Varianten gleichzeitig bearbeitet Daher sollten die erstellten Skizzen in der Zusammenschau betrachtet werden k nnen um einen b erblick zu erm glichen vgl Henderson 1999 171 Getting the whole picture Um die Men talkapazit t des Entwerfenden beim rechnergest tzten Konstruieren nicht unn tig zu belasten und eine rasche Fehlererkennung zu f rdern w re eine Fenstertechnik denkbar Durch Refe renzfenster wird das parallele Betrachten sowie das flexible Switchen zwischen verschiedenar tigen strukturellen Beschreibungen des Inputs mit unterschiedlichem Konkretisierungsgrad erm glicht Helbig 1994 Tegel 1996 R ckert 1997 e Hinsichtlich der Ausf hrungsbedingungen werden an die Soft und Hardware von Konstruk tionssystemen unterschiedliche ergonomische Anforderungen gestellt Bez glich der Software m ssen einseitige physische und psychische Belastungen sowie ein vom System vorgegebenes 216 methodisches Vorgehen zugunsten der Entscheidun
435. zierbarkeit Laie H henverstellung Duncan Untergruppe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung 2D CAD Graphiktablett Papier und Bleistift Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 Kommunizierbarkeit Laie Peripherie Duncan Untergruppe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung 2D CAD Papier und Bleistift Graphiktablett Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 267 Kommunizierbarkeit Experte H henverstellung a Duncan Untergruppe f r Alpha 05 Experimentelle Bedingung 2D CAD Graphiktablett Papier und Bleistift Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 Kommunizierbarkeit Experte Peripherie Duncan Untergruppe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung 2D CAD Papier und Bleistift Graphiktablett Signifikanz Die Mittelwerte f r die in homogenen Untergruppen befindlichen Gruppen werden angezeigt a Verwendet ein harmonisches Mittel f r Stichprobengr e 22 000 Erlebte Problemschwierigkeit Duncan Untergrup pe f r Alpha Experimentelle 05 Bedingung 2D C
436. zt Diese Erkl rungsm glichkeit wird durch das deutlich schlechtere Abschneiden der rechnergest tzt entwerfenden Teilnehmer bezogen auf die L sungsg te bekr ftigt Auch bezogen auf die Sicherheit hinsichtlich der L sungsrichtigkeit zeigten sich entgegen der Teilhypothese 2 2b keine signifikanten Unterschiede zwischen den durch Freihandskizzieren entwerfenden Probanden und im Umgang mit CAD ausgebildeten Versuchsteilnehmern die rechnergest tzt entwarfen Erstere waren sich im Bezug auf die Richtigkeit ihrer L sung nicht signifikant sicherer Bei der Erkl rung dieses Sachverhalts soll auf den abschlie end im Rahmen der erlebten Pro blemschwierigkeit diskutierten Punkt zur ckgegriffen werden Rechnergest tzt Entwerfende waren sich eventuell vergleichbar sicher wie durch Freihandskizzieren entwerfende Probanden da sie die Problemstellung f r sich vereinfachten und ohne sich dessen bewusst zu sein nicht in allen Forderungen behandelten Das Arbeitsmittel CAD lie eine ad quate Ausein andersetzung mit den gestellten Forderungen nicht in ausreichendem Ma e zu Die Personen die den Gartengrill durch Freihandskizzieren entwarfen nutzten hingegen durch die M glichkeit des raschen intuitiven Arbeitens sowohl die T tigkeit des Skizzierens selbst als auch die erstellte n Skizze n als Denkunterst tzung und Analyschilfe Es wird davon aus gegangen dass die Probanden dadurch ein tiefergreifendes Verst ndnis des Problemausma
437. zzieranteil mit 29 7 wiesen die Probanden der Untersuchungsbedingung Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Graphiktablett auf gefolgt von den Probanden der Bedingung Entwerfen durch Freihandskizzieren mit Papier und Blei stift mit 33 9 Die rechnergest tzt Entwerfenden zeichneten mit einem Anteil von durch schnittlich 47 6 hochsignifikant l nger als die beiden ersten Versuchsgruppen Beide durch Freihandskizzieren entwerfenden Gruppen wichen in ihrem Prozentanteil f r die Teilt tigkeit Notieren hochsignifikant von den rechnergest tzt entwerfenden Teilnehmern ab piz und p23 lt 01 Die Versuchspersonen der Bedingungen 1 und 2 schrieben durch schnittlich 8 8 bzw 9 3 der Bearbeitungszeit wohingegen das Notieren von Text bei der dritten Versuchsgruppe im Mittel nur 0 5 der Zeit in Anspruch nahm Im Hinblick auf das Betrachten der Skizze n bzw Zeichnung en lie en sich zwischen den durch Freihandskizzieren entwerfenden Versuchsgruppen und den mit AutoCAD entwerfenden Probanden in einem Einzelvergleich keine signifikanten Unterschiede feststellen p und p gt 7 gt 05 Die Probanden der drei experimentellen Bedingungen nutzten im Mittel 43 6 44 9 und 39 9 ihrer Bearbeitungszeit zum Betrachten des erstellten Entwurfs Bezogen auf die Teilt tigkeit Radieren bzw L schen unterschieden sich die Probanden die durch Freihandskizzieren mit Papier und Bleistift entwarfen hochsignifikant von den re

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