Forschungsthemen

Lokale Marktkenntnisse werden für Unternehmen immer bedeutender und für die Erschließung preissensitiver Märkte mit innovativen Produkten unabdingbar. Eine systematische Vorgehensweise in den frühen Phasen der Produktplanung und -entwicklung bildet deshalb eine unumgängliche Absicherung gegen Fehlinvestitionen, gerade bei mittelständischen Unternehmen mit beschränkten Ressourcen.

Unternehmen können durch geeignete Methoden bei der zielgruppenfokussierten Konzeption und Entwicklung frugaler Produkte und Produktionsmaschinen /-anlagen unterstützt werden. Hierbei bei bietet das Fraunhofer IPA Unterstützung in verschiedenen Themenbereichen.

• Anforderungsermittlung: Der erste und ein erfolgsentscheidender Schritt ist die Ermittlung der tatsächlichen und lokalen Kundenanforderungen. In diesem Zusammenhang unterstützt das IPA mittels Methoden, die speziell für kleine und mittelständische Unternehmen konzipiert sind, zielführend und effizient bei der Anforderungsermittlung in spezifischen Kundensegmente und Regionen. Auch eine digitale Erfassung der aktuellen Produktnutzung kann hier objektive Erkenntnisse liefern. 
• Wettbewerbsstrategie und Produktkonzeption: Das IPA bietet Methoden zur Analyse der Wettbewerbsintensität in einzelnen Marktsegmenten und zur aufbauenden Identifikation von erfolgsentscheidenden Produktfunktionalitäten. Ziel ist es, die Wettbewerbsfähigkeit von Geräte- und Maschinenherstellern in selektierten Marktsegmenten zu steigern, indem durch eine gezielte funktionale Auslegung Kosteneinsparungen realisiert und der Kundennutzen durch ein optimiertes Preis-Leistungs-Verhältnis erhöht werden.
• Modularisierungsstrategie: Das IPA unterstützt bei der Definition einer fürs Produktportfolio geeigneten und marktorientierten Modularisierungsstrategie. Hierbei werden unternehmensspezifisch Modularisierungsstrategien ausgearbeitet, die Synergien zwischen den frugalen und high-end Lösungen generieren. 
• Wissenstransfer: Weiterführend unterstützt das IPA beim Aufbau eines frugalen Mindsets und zugehöriger Kompetenzen mittels einer Exponate-Ausstellung und praktischen Trainingsmodulen. Beim Aufbau frugaler Innovations-/Unternehmensstrategien kann z.B. die Szenariotechnik sehr hilfreich sein und verschiedene Möglichkeiten aufzeigen.
   

Forschungsschwerpunkte und Kernkompetenzen:

• Systematische Anforderungsermittlung
• Digitale Ermittlung der Produktnutzung bestehender Produkte
• Formulierung von Wettbewerbsstrategien und strategische Positionierung von frugalen Produkten in spezifischen Marktsegmenten
• Potenzialidentifikation zur Weiterentwicklung bestehender Produkte zu frugalen Lösungen
• Konzeption einfacher, robuster und kostengünstiger (Einstiegs-)Produkte und Produktionsmaschinen
• Konzeption und Implementierung von Modularisierungs- und Standardisierungsstrategien
• Durchgängiges Engineering für den gesamten Lebenszyklus und Bereitstellung der Toolchain
• Agile (Design Thinking, SCRUM etc.) und traditionelle (Value Engineering/Wertanalyse, TRIZ etc.) Entwicklungsmethoden
• Aufbau frugaler Innovationstrategien und eines frugalen Mindsets
• Wissenstransfer durch eine Exponate Ausstellung frugaler Lösungen und praktischen Trainingsmodulen 

Zukunftsfähige technische Systeme erfordern einen menschzentrierten Ansatz, der die Nutzenden in die Entwicklung miteinbezieht. Denn im Zuge der zunehmenden Komplexität und Digitalisierung der Systeme rückt die nutzerfreundliche Bedienung immer mehr in den Fokus. Eine intuitive Bedienung der Systeme ist für die Hersteller ein klarer Wettbewerbsvorteil, da auch durch den zunehmenden Fachkräftemangel vermehrt ungelerntes Bedienpersonal mit technisch komplexen Systemen arbeitet.

Gerade dieser Wandel, hin zu einer höheren System-Komplexität in Kombination mit geringerer Nutzungserfahrung, führt zu neuen Anforderungen an die Entwicklung und Ausgestaltung der Benutzerschnittstelle, das sogenannte HMI (Human-Machine-Interface). Daher ist eine einfache und intuitive Bedienung von technischen Systemen, insbesondere durch ungelerntes Bedienpersonal, ein entscheidender Verkaufsfaktor und Wettbewerbsvorteil. So können Fehlbedienungen reduziert und die Zufriedenheit der Nutzenden gesteigert werden. Außerdem werden Systeme, die auf die Bedürfnisse der Nutzenden zugeschnitten sind, effektiver bedient und senken dadurch die Kosten im Betrieb und der Schulung.

Die Realisierung einer benutzerfreundlichen, effektiven und effizienten Bedienung ist daher ein zentraler Baustein in der Entwicklung zukunftsfähiger Systeme. Dies erfordert ein systematisches Vorgehen und die Orientierung an menschzentrierten Interaktionsprinzipien. Wir unterstützen Unternehmen im gesamten HMI-Entwicklungsprozess und bei der Anpassung von HMIs hin zu benutzerfreundlichen Systemen.

Wir verfolgen das Ziel, innovative und einfach zu bedienende HMIs für den jeweiligen Anwendungsfall und das spezifische Produkt zu erarbeiten. Beispielsweise können wir durch die Analyse des Nutzungskontexts, mittels Interviewtechniken und Eye-Tracking Ihren individuellen Anwendungsfall erfassen. Darauf aufbauend können für den Anwendungsfall und die Nutzergruppe geeignete Interaktionsstrategien erarbeitet, grafisch umgesetzt und das neue HMI wird durch Nutzertests evaluiert und optimiert. In ähnlichen Arbeiten konnte abschließend ein webbasierter Ansatz gewählt werden, um einen erweiterbaren Aufbau des HMI-Backends umzusetzen.

Wir unterstützen gerne auch Sie, entlang des gesamten Prozesses oder in Teilschritten bei der Entwicklung von benutzerfreundlichen, zukunftsfähigen Systemen.
 

Forschungsschwerpunkte und Kernkompetenzen:

• Usability Quick Checks zur Beschreibung und Bewertung des Status Quo
• Nutzungskontexterfassung insbesondere für nicht geschulte oder unerfahrene Nutzer:innen
• Gebrauchstaugliche Gestaltung von HMIs für technische Systeme, je nach Anwendungsfall auch durch den Einsatz von Augmented Reality (AR)
• Aufgabenbasierte Bedienkonzepte für komplexe technische Systeme
• Bedürfnisorientierte Methoden für positive User Experience (UX) der HMIs
• Webbasierte HMIs zur einfachen Integration in bestehende Systeme
• Nutzertests in allen Schritten der Produktentwicklung, unter anderem durch Eye-Tracking und Usability Tests
   

Laborausstattung:

• Displays in unterschiedlichen Größen
• Stationäres Eye-Tracking für Usability-Analysen am Display
• Mobiles Eye-Tracking für System-Analysen
• Software und Tools für die Erstellung von Frontend-Prototypen
• Augmented Reality System
• Versuchsfeld für Usability Untersuchungen im Produktions-Kontext

Eine nachhaltige und ressourcenschonende Ausrichtung der Produkte und Produktionsprozesse wird für Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus aufgrund stetig steigender Energie- und Rohstoffkosten immer bedeutender und ist somit für die Sicherung ihrer Existenz unumgänglich. Eine weitere Motivation für eine nachhaltige Ausrichtung stellt die Erfüllung der Anforderungen aller relevanten Stakeholder dar. Hierunter fällt nicht nur die Politik, sondern auch Kunden deren Kaufentscheidungen auf nachhaltigen Aspekten beruhen. Zunehmend möchten sich Mitarbeitende mit dem nachhaltigen Wirtschaften des eigenen Arbeitgebers identifizieren.

Die Implementierung einer derartigen Ausrichtung im Unternehmen kann durch geeignete Methoden und Entwicklungsansätze unterstützt werden. Entscheidend ist dabei auch das interne Verständnis für Nachhaltigkeit. Dieses bisherige Verständnis wird mit den gesellschaftlichen und politischen Anforderungen abgeglichen. Auf Basis dessen können ganzheitliche interne Zielsetzungen hinsichtlich Nachhaltigkeit abgeleitet werden, deren Erreichung durch Entwicklungsansätze, wie z.B. dem frugalen Ansatz oder Leichtbaustrategien, unterstützt werden.

Ziel des Forschungsschwerpunktes „Nachhaltigkeit“ ist die Analyse und Bewertung von Produkten und Produktionsprozessen hinsichtlich der Nachhaltigkeitsanforderungen, sowie die Entwicklung zielorientierter frugaler Lösungen zur Erreichung der Nachhaltigkeitsziele. Zusätzlich soll in diesem Forschungsschwerpunkt der Beitrag frugaler Ansätze zu „Green Tech“, einer Verknüpfung von Umwelt, Wissenschaft, Technik und Wirtschaft untersucht werden.

Forschungsschwerpunkte und Kernkompetenzen:

• Analyse und Bewertung von Produktion und Produktionsprozessen hinsichtlich unternehmensinterner, gesellschaftlicher und politischer Nachhaltigkeitsanforderungen (z.B. Environmental, Social, & Governance (ESG) oder EU-Taxonomie)
• Frugale Ansätze zur Entwicklung nachhaltiger Produkte und Produktionsprozesse
• Aufbau eines nachhaltigen Mindsets im Unternehmen
• Lebenszyklusverlängerung von Maschinenkomponenten