Development of a Methodical Approach for Generating Embodiment-Function-Correlations for Engineers Based on the Examination of the Courses of Action during the Design Process
Final Report Abstract
Um Produkte zielgerichtet entwickeln und optimieren zu können müssen Konstrukteure über das notwendige System- und Problemverständnis verfügen. Dieses Verständnis wird in Analysephasen aufgebaut und ist notwendig für eine zielgerichtete Lösungssynthese. Hierbei handelt es sich um eine fordernde kognitive Aufgabe für Konstrukteure. Ziel dieses Projektes war es daher die Vorgehensweisen bei der Analyse technischer Systeme von Konstrukteuren und Studierenden zu untersuchen, um daraus einen Methodenansatz abzuleiten. Hierzu wurde eine Studie aufgebaut, bei der die Teilnehmer 2 realitätsnahe Aufgaben aus dem Bereich der Konstruktion mit Fokus auf der Analyse bearbeiten. Während der Bearbeitung wurde der Blickpfad der Teilnehmer über eine Eye-Tracking Brille aufgezeichnet. Die Teilnehmer wurden gebeten, ihre Gedanken laut auszusprechen. Durch die Kombination der beiden Datenerhebungsmethoden konnte erfasst werden, welche Informationen aufgenommen wurden und wie die Teilnehmer die Informationen interpretierten. Der Erfolg in der Analyse wurde über ein Abschlussgespräch mit dem Studienleiter und einen Fragebogen erhoben. In der Hauptstudie mit 13 Studierenden und 11 Konstrukteuren konnten erfolgreiche Vorgehensweisen in der Analyse identifiziert werden. Während nicht erfolgreiche Teilnehmer ihre Erkenntnisse in der Analyse direkt als wahr angenommen haben, waren sich die erfolgreichen Teilnehmer darüber bewusst, dass ihre Erkenntnisse auch falsch sein können. Die erfolgreichen Teilnehmer überprüften ihre Erkenntnisse daher kritischer. Zwischen der Anzahl an Überprüfungen und dem Erfolg in der Analyse besteht eine signifikante Korrelation. Bei diesen Überprüfungen der eigenen Vermutungen waren vor allem Gegenbelege zu den Vermutungen hilfreich. Diese Gegenbelege ermöglichten den Teilnehmern Vermutungen auszuschließen und so die tatsächliche Problemursache zu identifizieren. Aus den Erkenntnissen der Hauptstudie wurde ein Methodenansatz für die Analyse entwickelt. Hierbei sollen bewusst mehrere Vermutungen zur Problemursache aufgestellt werden. Zu jeder Vermutung sollen dann Belege und vor allem Gegenbelege gesucht werden. Auf Basis der gesammelten Informationen soll dann eine fundierte Entscheidung getroffen werden. Im Rahmen einer Teststudie wurden 7 Studierende und 5 Konstrukteure in der Anwendung des Methodenansatzes geschult. Im Anschluss bearbeiteten sie ebenfalls die 2 Aufgaben der Hauptstudie. Bei den erfahrenen Konstrukteuren hatte die Schulung des Methodenansatzes nur einen geringen Einfluss auf die Vorgehensweise und den Erfolg in der Analyse. Die Studierenden konnten sich durch die Methodenschulung deutlich verbessern und erzielten ähnlichen Erfolge wie die deutlich erfahreneren Konstrukteure. Durch dieses Projekt konnte gezeigt werden, dass das Verständnis bei der Analyse häufig überschätzt wird und eine kritische Überprüfung der Erkenntnisse zu selten stattfindet. Der auf Basis erfolgreicher Vorgehensweisen entwickelte Methodenansatz unterstützt dabei diese Herausforderung zu überwinden.
Publications
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Studiendesign zur Untersuchung der synthesegetriebenen Analyse von Konstrukteuren. In: Krause, D., Paetzold, K., Wartzack S. (Hrsg.): Design for X: Beiträge zum 28. DfX-Symposium, Oktober 2017, Bamberg
Matthiesen, S., Nelius, T., Pflegler, B., & Gutmann, T.
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Eye Tracking Study on successful Micro-Strategies by Design Engineers for the synthesis-driven Analysis of technical Systems. In: Horváth, I. and Suárez, J.P. (Hrsg.): Proceedings of TMCE 2018, Mai 2018, Las Palmas de Gran Canaria, Spanien, pp. 295-304.
Matthiesen, S., Nelius, T.
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Managing Assumptions during Analysis - Study on successful Approaches of Design Engineers. DS 91: Proceedings of NordDesign 2018, Linköping, Sweden, 14th-17th August 2018.
Matthiesen, S. and Nelius, T.
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Experimental Evaluation of a Debiasing Method for Analysis in Engineering Design. 22nd International Conference on Engineering Design (ICED19), Delft, The Netherlands, 5-8 August 2019.
Proceedings of the Design Society: International Conference on Engineering Design, Vol. 1. 2019, Issue 1, pp. 489-498.
Nelius, T., Matthiesen, S.
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The impact of confirmation bias on reasoning and visual attention during analysis in engineering design: An eye tracking study. Design Studies, Vol. 71. 2020, 100963.
Nelius, Thomas; Doellken, Markus; Zimmerer, Christoph; Matthiesen, Sven
