@misc{13394, abstract = {{Erklärbare künstliche Intelligenz (XAI)-basiertes Nudging ist zwar ethisch komplex, kann jedoch eine vorteilhafte Alternative zu starren, algorithmisch generierten Fertigungsplänen darstellen, um sowohl die Planungsautonomie von Fertigungsmitarbeitenden als auch die Gesamtleistung des übergeordneten Fertigungssystems zu verbessern. Dieser Artikel präsentiert eine Laborstudie, die das erfolgreiche Nudging von 28 Studierenden des Studiengangs Wirtschaftsingenieurwesen in einer Fertigungssimulation demonstriert. Die Studie zeigt, dass die Übereinstimmung der von den Studierenden ausgewählten Bearbeitungsreihenfolge von Fertigungsaufgaben mit einer vordefinierten Bearbeitungsreihenfolge durch Nudging um 9 % zunimmt. Durch den Einsatz von XAI werden die Präferenzen der Studierenden analysiert und Deadlines sowie Prioritäten in der Simulation angepasst. Der Artikel diskutiert die ethischen Fragen des Nudging, darunter potenzielle Manipulation, Scheinautonomie und die Reduzierung von Menschen auf Zahlen. Um diese Probleme zu mindern, werden Empfehlungen für die praktische Umsetzung des XAI-basierten Nudging-Ansatzes sowie dessen Stärken gegenüber starren, algorithmisch generierten Fertigungsplänen hervorgehoben.}}, author = {{Herrmann, Jan-Phillip and Baier, Catharina and Tackenberg, Sven and Nitsch, Verena}}, booktitle = {{Industry 4.0 Science}}, issn = {{2942-6162}}, keywords = {{algorithmisches Management, Fertigungsplanung, KI-Ethik, XAI-basiertes Nudging}}, number = {{1}}, pages = {{70--78}}, publisher = {{GITO mbH Verlag}}, title = {{{XAI-gestütztes Nudging von Entscheidungen in der Fertigung – Praktische Umsetzbarkeit und ethische Herausforderungen}}}, doi = {{10.30844/i4sd.26.1.70}}, volume = {{42}}, year = {{2026}}, } @misc{13350, abstract = {{In einer humanzentrierten Kleinserien- und Einzelfertigung mit Werkstattorganisation verfügen Fertigungsmitarbeitende häufig über eine hohe Autonomie und Entscheidungsfreiheit. Das Zusammenspiel individueller Planungsstrategien von Mitarbeitenden innerhalb eines Fertigungsprozesses kann sich positiv als auch negativ auf das Erreichen der produktionslogistischen Zielgrößen auswirken. In diesem Beitrag wird eine Variante des Flexible Job Shop Scheduling Problems vorgestellt, welches das Entscheidungsverhalten autonomer Arbeitspersonen bezüglich der Bearbeitungsreihenfolgebildung berücksichtigt. Weiterhin wird die Ableitung arbeitsorganisatorischer Gestaltungsempfehlungen durch die Analyse individueller Planungsstrategien von Arbeitspersonen mittels Methoden der erklärbaren künstlichen Intelligenz demonstriert. Betrachtungsgegenstand der Analyse ist die Entscheidung von Arbeitspersonen, in welcher Reihenfolge sie ihre täglichen Aufgaben abarbeiten. Der Beitrag schließt mit einer Diskussion über die Nutzung der vorgestellten Verfahren zur Ableitung von arbeitsorganisatorischen Gestaltungsempfehlungen.}}, author = {{Herrmann, Jan-Phillip and Tackenberg, Sven and Nitsch, Verena}}, booktitle = {{Arbeit 5.0: Menschzentrierte Innovationen für die Zukunft der Arbeit}}, keywords = {{Flexible Job Shop Scheduling, Learning To Rank, Erklärbare Künstliche Intelligenz, Planungsautonomie, Simulation}}, location = {{Aachen}}, pages = {{415--420}}, publisher = {{GfA-Press}}, title = {{{Analyse der Entscheidungsfindung von Fertigungsmitarbeitenden durch erklärbare künstliche Intelligenz zur Ableitung arbeitsorganisatorischer Gestaltungsempfehlungen}}}, doi = {{10.61063/FK2025}}, year = {{2025}}, } @misc{11445, abstract = {{Predicting human decisions is a central challenge for planning and controlling production with weakly structured processes. Thus, workers’ decisions regarding the processing strategies and the temporal sequence of tasks to be processed are to be determined prospectively. Accordingly, there is a need to review methods for preference elicitation to develop individual predictive decision models. This paper presents a systematic literature review and discussion of 42 publications on predictive decision models and decision attributes. Methods for eliciting decision-making knowledge from manufacturing workers as part of the modeling process and decision model validation methods are reviewed and discussed in light of their predictive validity for individual task selection. The article synthesizes the recent literature for predicting human decision-making in manufacturing using artificial intelligence methods. Along with the review results, a future research agenda is proposed for modeling and simulating human decision-making in manufacturing. Knowledge about human preferences and the successful prediction of workers’ decision-making in manufacturing helps companies predict manufacturing objectives and derive organizational and work design measures.}}, author = {{Herrmann, Jan-Phillip and Tackenberg, Sven and Nitsch, Verena}}, booktitle = {{IEEE Access}}, issn = {{2169-3536}}, keywords = {{Artificial intelligence, assistance system, human decision-making, manufacturing}}, pages = {{141172--141191}}, publisher = {{IEEE}}, title = {{{Predicting Human Decision-Making for Task Selection in Manufacturing: A Systematic Literature Review}}}, doi = {{10.1109/access.2023.3340626}}, volume = {{11}}, year = {{2023}}, } @misc{9358, abstract = {{Real-time human-centered assistance in industrial processes depends on the individual history of the work person’s activities in the work system and requires adequate methods for tracking the person’s actions. Most research in human activity recognition is based on recognizing actions from video data using computer vision methods. Digital equipment, standardized machine data interfaces, and smart wearable devices extend the possibilities to describe the current state of the work system. Petri nets have already been applied to human activity recognition, however, without the requirement of detecting actions in real-time. This paper proposes a Petri net architecture that enables hierarchical description-based human activity recognition in industrial work processes. We present an extension, a Partitioned Colored Petri Net, based on the colored Petri net formalism that infers activities from state transitions of the work system in real-time. In a case study, we demonstrate the Petri net’s application for an error-based learning system that visualizes error consequences in augmented reality using experimentable digital twins.}}, author = {{Herrmann, Jan-Phillip and Atanasyan, Alexander and Casser, Felix and Tackenberg, Sven}}, booktitle = {{Procedia Computer Science}}, issn = {{1877-0509}}, keywords = {{Colored Petri net, Human-centered Assistance, Experimentable Digital Twins}}, location = {{Österreich}}, pages = {{1188--199}}, publisher = {{Elsevier}}, title = {{{A Petri Net Architecture for Real-Time Human Activity Recognition in Work Systems}}}, doi = {{https://doi.org/10.1016/j.procs.2022.12.317}}, volume = {{217}}, year = {{2023}}, } @misc{10009, abstract = {{Die steigende Anzahl von Entwicklungsartefakten (z. B. mechanische oder elektronische Bauteile, Softwarefunktionen, Dokumente) konfrontiert klein- und mittelständische Unternehmen mit der Herausforderung, die vielfältigen Wirkbeziehungen zwischen Artefakten zu überblicken. Die fehlende Kenntnis von Artefaktbeziehungen verursacht Probleme, wie beispielsweise Fehleinschätzungen der Auswirkungen technischer Änderungen auf Abteilungen und das Gesamtsystem. Mit Hilfe der Design Structure Matrix (DSM) lassen sich die Elemente und Beziehungen von komplexen Systemen übersichtlich darstellen. Im vorliegenden Beitrag wird ein auf der DSM basierendes Assistenzsystem vorgestellt, welches Artefakte und Artefaktbeziehungen mittels dreidimensionaler graphbasierter Benutzungs-oberfläche darstellt. Das Assistenzsystem nutzt Algorithmen zur Berechnung von Graphlayouts, Clusteranalysen und Vorhersagen von Änderungsauswirkungen. Es werden die Algorithmen und die resultierenden Darstellungsformen beschrieben. Der Beitrag schließt mit einer Diskussion des Nutzens und zukünftiger Aktivitäten.}}, author = {{Herrmann, Jan-Phillip and Trojanowski, Christoph and Imort, Sebastian and Pankrath, Carolin and Deuter, Andreas and Tackenberg, Sven}}, booktitle = {{Tagungsband zum Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung SSP 2023}}, editor = {{Hölzle, Katharina and Kreimeyer, Matthias and Roth, Daniel and Maier, Thomas and Riedel, Oliver}}, issn = {{2364-4885}}, keywords = {{Design Structure Matrix, Assistenzsystem, Benutzungsoberfläche, Produktentwicklung, Verwaltungsschale}}, location = {{Stuttgart}}, pages = {{282--293}}, publisher = {{Fraunhofer IAO}}, title = {{{Ein DSM-basiertes Assistenzsystem zur Visualisierung von Artefaktbeziehungen in der Produktentwicklung von KMU}}}, year = {{2023}}, } @misc{10010, abstract = {{During product development, the customer or internal stakeholders initiate changes concerning the components or functions of a cyber-physical system (CPS). The complexity of such a CPS causes difficulties in evaluating the effects of a component change. Accordingly, product developers need an assistance system to quantify the impact of a component change on hardware, software, system functions, and production processes. Therefore, this paper focuses on concepts to evaluate the effects of component, functional, and process changes and contributes to its clarification and further understanding of the importance and requirements for such an assistance system. The literature review assesses the identified methods regarding their objectives, application objects, level of automation, and relations characteristics. However, the literature review pointed out that the change prediction method from Clarkson et al. (2004) is well-established in the literature and able to quantify the impact of a change.}}, author = {{Mordaschew, Viktoria and Herrmann, Jan-Phillip and Tackenberg, Sven}}, booktitle = {{Proceedings of the International Conference onEngineering Design (ICED23)}}, issn = {{2732-527X }}, keywords = {{Product Lifecycle Management (PLM), Change Impact, Complexity, Uncertainty}}, location = {{Bordeaux, Frankreich}}, pages = {{2655--2664}}, publisher = {{Cambridge University Press}}, title = {{{METHODS OF CHANGE IMPACT ANALYSIS FOR PRODUCT DEVELOPMENT: A SYSTEMATIC REVIEW OF THE LITERATURE}}}, doi = {{https://doi.org/10.1017/pds.2023.266 }}, year = {{2023}}, } @misc{10012, abstract = {{Systems Engineering (SE) is becoming increasingly relevant in industrial application since more stakeholders are involved in engineering activities. To implement SE, companies have to adapt existing engineering processes and methods. This adaption requires knowledge about new methods as well as their integration into the engineering activities. In order to ensure goal-oriented identification of methods for different SE activities in this contribution an action field profile and the Systems Engineering Method Matrix are proposed. The development of both tools is driven by the assumption that most SE activities and methods can be described based on the artefacts the deliver. In order to get feedback about the proposed tools, semi-structured interviews with two industry partners were conducted, focussing on the tool's usability. These interviews underline the basic usability of the tools and their support to identify SE activities to be supported by (new) methods. Moreover, requirements for further development and adaption are derived from the interviews.}}, author = {{Ammersdörfer, Theresa and Inkermann, David and Müller, Johannes and Mandel, Constantin and Albers, Albert and Tekaat, Julian and Schierbaum, Anja and Anacker, Harald and Bitzer, Michael and Kleiner, Sven and Herrmann, Jan-Phillip and Krause, Patrik}}, booktitle = {{Proceedings of the International Conference on Engineering Design (ICED23)}}, issn = {{ 2732-527X}}, keywords = {{Systems Engineering (SE), Design methods, Case study, Design process}}, location = {{Bordeaux, Frankreich}}, pages = {{3245--3254}}, publisher = {{Cambridge University Press}}, title = {{{SUPPORTING SYSTEMS ENGINEERING ACTIVITIES BY ARTIFACT-ORIENTED DESCRIPTION AND SELECTION OF METHODS}}}, doi = {{https://doi.org/10.1017/pds.2023.325}}, volume = {{3}}, year = {{2023}}, } @misc{10014, abstract = {{In einem Forschungsprojekt unter wissenschaftlicher Führung der RWTH Aachen University und der TH Ostwestfalen-Lippe wird das FeDiNAR-System entwickelt. Die Abkürzung steht für: Fehler didaktisch nutzbar machen mit AR.}}, author = {{Goppold, Marvin and Herrmann, Jan-Phillip and Atanasyan, Alexander and Kießler, Carsten and Dunsche, Lukas and Tackenberg, Sven and Roßmann, Jürgen}}, booktitle = {{Werkwandel : Zeitschrift für angewandte Arbeitswissenschaft }}, issn = {{2750-5669}}, number = {{1}}, pages = {{27--29}}, publisher = {{ifaa — Institut für angewandte Arbeitswissenschaft e. V.}}, title = {{{Berufsausbildung digital mit Mehrwert FeDiNAR — ein virtueller Sandkasten, um aus Fehlern zu lernen!}}}, year = {{2023}}, } @misc{10015, abstract = {{Die operative Fertigungsplanung für die Produktions¬bereiche von Werkstätten für behinderte Menschen steht vor der Herausforderung, die Kompetenzen und die individuellen Verhaltensweisen der Personen mit Unterstützungsbedarf bei einer gleichzeitigen Erfüllung der wirtschaftlichen Vorgaben angemessen zu berücksichtigen. Der vorliegende Beitrag beschreibt daher einen simulationsgestützten Ansatz zur Entwicklung von Fertigungsplänen. Hierzu erfolgt eine Allokation von Aufgaben zu Personen mit Unterstützungsbedarf unter Berücksichtigung der Funktionen von Assistenzsystemen in der Fertigung sowie einer zu erreichenden Lernwirksamkeit einer Aufgabenbearbeitung. Der realisierte Algorithmus wird anhand eines Planungsproblems für die Zielgrößen Wirtschaftlichkeit und Lernförderlichkeit verifiziert.}}, author = {{Herrmann, Jan-Phillip and Tackenberg, Sven and Duckwitz, Sönke}}, booktitle = {{Nachhaltig Arbeiten und Lernen - Analyse und Gestaltung lernförderlicher und nachhaltiger Arbeitssysteme und Arbeits und Lernprozesse}}, isbn = {{978-3-936804-32-4}}, keywords = {{Werkstätten für behinderte Menschen, Resource- constrained Project Scheduling Problem, Aufgabenauswahl, Simulation}}, location = {{Hannover}}, publisher = {{GfA-Press}}, title = {{{Konzept für die operative Fertigungsplanung unter Berücksichtigung der Kompetenzen von Personen mit Unterstützungsbedarf in Werkstätten für behinderte Menschen}}}, volume = {{40}}, year = {{2023}}, } @misc{10016, abstract = {{Hohe Freiheitsgrade hinsichtlich des Entscheidungsspielraums von Arbeitspersonen erschweren die Prognose der Bearbeitungsreihenfolgen und der damit verbundenen Fertigstellungstermine in produzierenden Unternehmen. Der vorliegende Beitrag stellt ein Forschungsvorhaben über die Vorhersage der Aufgabenauswahl von Arbeitspersonen in der Kleinserien- und Einzelfertigung vor. Es werden die Zielsetzung und Methodik für die Erhebung und Beschreibung von Entscheidungskriterien und -regeln von Arbeitspersonen beschrieben und diskutiert. Zentrale Herausforderung der zu konzipierenden empirischen Studie ist die Erhebung von Daten zum Entscheidungsverhalten mit hoher prädiktiver Validität. Die Daten werden genutzt, um ein KI-gestütztes Simulationsmodell zur Vorhersage der individuellen Aufgabenauswahl zu entwickeln. Der Beitrag schließt mit einem Ausblick auf zukünftige Aktivitäten.}}, author = {{Herrmann, Jan-Phillip and Tackenberg, Sven and Nitsch, Verena}}, booktitle = {{Nachhaltig Arbeiten und Lernen - Analyse und Gestaltung lernförderlicher und nachhaltiger Arbeitssysteme und Arbeits und Lernprozesse}}, isbn = {{978-3-936804-32-4}}, keywords = {{Aufgabenauswahl, Simulation, Künstliche Intelligenz, Produktion, Entscheidungskriterien, Empirische Studie}}, location = {{Hannover}}, publisher = {{GfA-Press}}, title = {{{Vorhersage des individuellen Entscheidungsverhaltens von Arbeitspersonen in der Produktion bezüglich der Aufgabenauswahl mittels KI-gestützter Simulation}}}, volume = {{40}}, year = {{2023}}, } @misc{10962, abstract = {{The increasing number of product artifacts (e.g., mechanical or electronic components, software functions, documents) confronts small and medium-sized companies with the challenge of assessing change effects. The lack of knowledge of artifact relationships causes problems, such as outdated documentation, lack of coordination with affected disciplines, or delayed changes. The Design Structure Matrix (DSM) can clearly represent the elements and relationships of complex systems. This paper presents an assistance system for intuitive visualization of engineering change effects using existing DSM-based methods for complexity management. The implemented algorithms compute graph layouts, cluster analyses, and change predictions in the form of change risk, time, and cost. An application example of a 3D-printed intelligent lamp demonstrates the approach's viability. The paper concludes with a discussion of the benefits and future activities.}}, author = {{Herrmann, Jan-Phillip and Tackenberg, Sven and Trojanowski, Christoph and Pankrath, Carolin and Imort, Sebastian and Deuter, Andreas}}, booktitle = {{DS 126: Proceedings of the 25th International DSM Conference (DSM 2023)}}, editor = {{Stowe, Harold and Browning, Tyson R. and Eppinger, Steven D. and Trauer, Jakob and Langner, Christopher and Kreimeyer, Matthias and Isaksson, Ola and Panarotto, Massimo and Brahma, Arindam}}, keywords = {{Graph-based Visualization, Assistance System, Engineering Change Management, Complexity Management}}, location = {{Gothenburg, Sweden}}, pages = {{58--67}}, publisher = {{The Design Society}}, title = {{{Assistance System for graph-based 3D Visualization of Design Structure Matrices}}}, doi = {{10.35199/dsm2023.07}}, year = {{2023}}, } @misc{7147, abstract = {{Purpose: Industry 4.0 technologies influence how production is planned, scheduled, and controlled. In literature, different classifications of the tasks and functions of production planning and control (PPC) exist, of which one is the German Aachen PPC model. This research aims to identify and classify current Industry 4.0 approaches for planning and controlling production processes and to reveal researched and unexplored areas of the model. Design/methodology/approach: In an exploratory literature review, we review and classify 48 publications on a full-text basis with the Aachen PPC model's tasks and functions. Two cluster analyses reveal researched and unexplored tasks and functions of the Aachen PPC model. Additionally, we give a summary of each reviewed publication. Findings: We propose a cyber-physical PPC architecture, which incorporates current Industry 4.0 technologies, current optimization methods, optimization objectives, and disturbances relevant for realizing a PPC system in a smart factory. Current approaches focus on the in-house PPC, particularly on the control using real-time information from the shop floor. We propose future research directions for the unexplored tasks and functions of the Aachen PPC model. Research limitations/implications: The selection of search terms and the texts' interpretation is based on an individual assessment. The revelation of unexplored tasks and functions of the Aachen PPC model might have a different outcome if the search term combination is parameterized differently. Originality/value: Using the Aachen PPC model, which holistically models PPC, the findings give comprehensive insights into the current advances of tools, methods, and challenges relevant to planning and controlling production processes under Industry 4.0.}}, author = {{Herrmann, Jan-Phillip and Tackenberg, Sven and Padoano, Elio and Gamber, Thilo}}, booktitle = {{Journal of Industrial Engineering and Management}}, issn = {{2013-0953}}, keywords = {{Production planning and control, Industry 4.0, Industrial Internet of Things, Exploratory literature review}}, number = {{1}}, publisher = {{ OmniaScience}}, title = {{{Approaches of production planning and control under industry 4.0: A literature review}}}, doi = {{http://dx.doi.org/10.3926/jiem.3582}}, volume = {{15}}, year = {{2022}}, } @misc{9133, abstract = {{Mit der steigenden Komplexität der Entwicklung mechatronischer Produkte sind den beteiligten Akteuren die Wirkbeziehungen zwischen den Bauteilen sowie zwischen den Bauteilen und den erforderlichen Produktionsprozessen oft nicht mehr hinreichend bekannt. Nicht abgestimmte Entscheidungen und Handlungen sind die Folge, die zu Kosten- und Terminüberschreitungen führen. Dieser Beitrag zeigt mögliche Innovationspotenziale auf, die ein Assistenzsystem für das Komplexitätsmanagement bieten kann. }}, author = {{Deuter, Andreas and Tackenberg, Sven and Herrmann, Jan-Phillip and Vathauer, Marc and Kage, Franz}}, booktitle = {{WT WerkstattsTechnik online}}, issn = {{1436-4980 }}, number = {{6}}, pages = {{404--407}}, publisher = {{VDI Fachmedien}}, title = {{{Innovationspotenziale im Komplexitätsmanagement- Assistenzsystem für kleine und mittlere Unternehmen}}}, volume = {{112}}, year = {{2022}}, } @article{9356, abstract = {{In today’s manufacturing industry, enterprise-resource-planning (ERP) systems reach their limit when planning and scheduling production subject to multiple objectives and constraints. Advanced planning and scheduling (APS) systems provide these capabilities and are an extension for ERP systems. However, when integrating an APS and ERP system, the ERP data frequently lacks quality, hindering the APS system from working as required. This paper introduces a data quality (DQ) assessment framework that employs a Bayesian Network (BN) to perform quick DQ assessments based on expert interviews and DQ measurements with actual ERP data. We explain the BN’s functionality, design, and validation and show how using the perceived DQ of experts and a semi-supervised learning algorithm improves the BN’s predictions over time. We discuss applying our framework in an APS system implementation project involving an APS system provider and a medium-sized manufacturer of hydraulic cylinders. Despite considering the DQ assessment framework in such a specific context, it is not restricted to a particular domain. We close by discussing the framework’s limits, particularly the BN as a DQ assessment methodology and future works to improve its performance.}}, author = {{Herrmann, Jan-Phillip and Tackenberg, Sven and Padoano, Elio and Hartlief, Jörg and Rautenstengel, Jens and Loeser, Christine and Böhme, Jörg }}, issn = {{1877-0509 }}, journal = {{Procedia Computer Science}}, keywords = {{Data Quality Assessment, Advanced Planning, Scheduling, Bayesian Network, Enterprise Resource Planning}}, pages = {{194--204}}, publisher = {{Elsevier}}, title = {{{An ERP Data Quality Assessment Framework for the Implementation of an APS system using Bayesian Networks}}}, doi = {{https://doi.org/10.1016/j.procs.2022.01.218}}, volume = {{200}}, year = {{2022}}, } @misc{9359, abstract = {{In der Entwicklung und Produktion von Produkten sind heute eine Vielzahl von Akteuren involviert, wodurch diese Prozesse an Komplexität zunehmen. Besonders in der digitalen Darstellung von Produkten über ihren gesamten Lebenszyklus sind die Wirkbeziehungen zwischen Hard- und Software beziehungsweise zwischen Bauteilen und den dafür erforderlichen Produktionsprozessen kaum bekannt. Erhöhte Entwicklungskosten und Terminüberschreitungen sind daher gerade im Umfeld von KMUs eher die Regel statt die Ausnahme. Das vom BMBF geförderte Forschungsprojekt FuPEP (Funktionsorientiertes Komplexitätsmanagement in allen Phasen der Produktentstehung) adressiert diese Problemstellung, indem ein Ansatz zur Handhabung des Komplexitätsmanagements auf Basis der Design Structure Matrix (DSM) und der Industrie-4.0-Verwaltungsschale (VWS bzw. engl. Asset Administration Shell, AAS) entwickelt wird [1]. Abbildung 1 zeigt die grundsätzliche FuPEP-Softwarestruktur und die Rolle von DSM und VWS. Der vorliegende Artikel erläutert zum einen das Konzept der DSM und zum anderen wie eine DSM als VWS-Teilmodell abgebildet werden kann.}}, author = {{Imort, Sebastian and Pankrath, Carolin and Herrmann, Jan-Phillip and Deuter, Andreas}}, booktitle = {{atp magazin}}, issn = {{2625-4212}}, number = {{11-12}}, pages = {{26--29}}, publisher = {{Vulkan-Verlag GmbH}}, title = {{{Verwaltungsschale: Integration einer Design Structure Matrix (DSM) in die VWS}}}, volume = {{63}}, year = {{2022}}, } @misc{9360, abstract = {{Background: Errors can have dangerous consequences, resulting in a preventive strategy in most company-based technical vocational education and training (TVET). On the contrary, errors provide a useful opportunity for learning due to mismatches of mental models and reality and especially to improve occupational safety and health (OSH). Objective: This article presents a didactic concept for developing a learning system based on learning from errors. Learners shall directly experience the consequences of erroneous actions through presenting error consequences in augmented reality to avoid negative, dangerous, or cost-intensive outcomes. Methods: Empirical data prove errors to be particularly effective in TVET. A formal description of a work system is systematically adopted to outline a connection between work, errors concerning OSH, and a didactic concept. A proof-of-concept systematically performs a use case for the developed learning system. It supports critical reflections from a technical, safety, and didactical perspective, naming implications and limitations. Results: By learning from errors, a work-based didactic concept supports OSH competencies relying on a learning system. The latter integrates digital twins of the work system to simulate and visualise dangerous error consequences for identified erroneous actions in a technical proof-of-concept. Results demonstrate the ability to detect action errors in work processes and simulations of error consequences in augmented reality. Conclusion: The technical learning system for OSH education extends existing learning approaches by showcasing virtual consequences. However, capabilities are limited regarding prepared learning scenarios with predefined critical errors. Future studies should assess learning effectiveness in an industrial scenario and investigate its usability.}}, author = {{Goppold, Marvin and Herrmann, Jan-Phillip and Tackenberg, Sven and Brandl, Christopher and Nitsch , Verena}}, booktitle = {{Work}}, issn = {{1875-9270 }}, keywords = {{Vocational education, digital twin, work system design}}, number = {{4}}, pages = {{1563--1575}}, publisher = {{IOS Press}}, title = {{{An error-based augmented reality learning system for work-based occupational safety and health education}}}, doi = {{10.3233/WOR-211243}}, volume = {{72}}, year = {{2022}}, } @misc{10017, abstract = {{Das Erleben der Konsequenzen von in Arbeitsprozessen verursachten Fehlern stellt eine effektive Lerngelegenheit dar (Bauer & Harteis 2012; Kapur 2015). Im Forschungsprojekt „Fehler didaktisch nutzbar machen mit Augmented Reality“ (FeDiNAR) wird ein Lernsystem entwickelt, welches fehlerhafte Handlungen von Menschen in Arbeitsprozessen erkennt und deren Konsequenzen zum Eintrittszeitpunkt in Augmented Reality (AR) simuliert. Als Formalismus für ereignisdiskrete Arbeitsprozesse lassen sich Petri-Netze für die AR-Modellierung und -Simulation nutzen (Rossmann et al. 2012). Das Erkennen der Fehlerverursachung und das Aktivieren der Visualisierung von Fehlerkonsequenzen in AR basiert auf einer handlungsbegleitenden, dynamischen Simulation der Zustände des Arbeitssystems mittels Petri-Netze. Die Abbildung relevanter Arbeitssystemelemente resultiert in einer Petri-Netz-Architektur mit einem Petri-Netz zur Modellierung der Handlung als zentrales Element. In diesem Beitrag wird die Petri-Netz-Architektur des Lernsystems zur Simulationsgestützten Beschreibung fehlerbehafteter Handlungen in Arbeitssystemen vorgestellt. Anschließend werden die Grenzen des Simulationsmodells anhand der Erfahrungen aus einem Einsatz des Lernsystems bei spezifischen Anwendungsfällen aufgezeigt und diskutiert. Der vorliegende Beitrag baut auf vorherigen Arbeiten der Autoren zum Thema Modellierung fehlerbehafteter Arbeitsprozesse mittels Petri-Netze auf (Kobelt et al. 2020b).}}, author = {{Herrmann, Jan-Phillip and Tackenberg, Sven}}, booktitle = {{Technologie und Bildung in hybriden Arbeitswelten : 68. Kongress der Gesellschaft für Arbeitswissenschaft : 02. - 04. März 2022}}, isbn = {{978-3-936804-31-7 }}, location = {{Magdeburg}}, publisher = {{GfA-Press}}, title = {{{Modellierung und Simulation fehlerbehafteter Handlungen in Arbeitssystemen mittels Petri-Netze}}}, volume = {{38}}, year = {{2022}}, } @inproceedings{7030, abstract = {{The rapid spread of digital technologies is changing work systems and how people do their work. The positive and negative impacts of these technologies have heatedly discussed by researchers and practitioners. However, there is little research on how people perceive the impacts of digital technologies from both individual and organisational perspectives. To contribute to this issue, the present study aims to develop a serious game for collecting data about players’ perceptions and decisions in virtual organisational activities. The characteristics of the developed game are that players select their criteria for impact assessment and that they solve organisational problems by traditional or technological solutions. This paper proposes the game rules and processes and demonstrates an analysis of collected data.}}, author = {{Nemoto, Y. and Kobelt, Dennis and Herrmann, Jan-Phillip and Tackenberg, Sven}}, booktitle = {{ARBEIT HUMAINE gestalten : 67. Kongress der Gesellschaft für Arbeitswissenschaft e. V. }}, location = {{Bochum}}, publisher = {{GfA Press}}, title = {{{Employee Well-being and Organisational Performance: a Serious Game for Investigating Perceived Social Impacts of Digital Technologies}}}, year = {{2021}}, } @inproceedings{7031, abstract = {{The worldwide digitalization of companies changes work processes and organization of work. Digital technologies will improve productivity, efficiency, and ergonomics at the workplace. In higher education of industrial engineering, students need to reflect positive and negative consequences when designing work systems. The initial success of technological solutions depends on people's attitude towards their actual benefit (Venkatesh & Bala, 2008). Some studies suggest that people's attitude changes with cultural background (Straub, Keil & Brenner, 1997). There is little research in an educational context on how people perceive digital technologies' impact on employee well-being and organisational performance, and how this perception differs based on culture. Therefore, this study investigates these differences from an intercultural perspective by comparing German and Japanese engineering students. Referring to problem-based learning, we present a serious game that confronts players with solving fictive problems of a manufacturer of refrigerators by choosing between technological and traditional solutions. Initially, players choose individual well-being and organisational performance criteria out of a set of possible criteria. In four subsequent rounds, players pick a problem card that they have to solve using technological or traditional solutions. Players assess the impact of their choice considering their initially selected criteria of individual well-being and organisational performance. A player wins by achieving the highest score, which results from how well players solve their problems with the given solutions and how well these influence their initially selected criteria. A software supports the game by computing each players’ score and storing the game data. The purpose of the serious game is twofold. First, incorporating the serious game into teaching allows supporting multiple dimensions of learning goals (cf. Krathwohl, 2002) and stimulating students' learning processes. Second, it enables data collection about players' perceived impacts of digital technologies on employee well-being and organisational performance. We describe the game rules and processes and discuss implications in the learning processes of students crossing boundaries. We present the results of playing the game with 43 students in Germany and 60 students in Japan by analysing the two games' collected data individually and by comparing the results.}}, author = {{Herrmann, Jan-Phillip and Nemoto, Y. and Kobelt, Dennis and Goppold, M. and Tackenberg, Sven}}, booktitle = {{Gemeinschaften in Neuen Medien : Digitale Partizipation in hybriden Realitäten und Gemeinschaften}}, editor = {{Köhler, Thomas and Schoop, Eric and Kahnwald, Nina and Sonntag, R.}}, location = {{Dresden}}, pages = {{246 -- 255}}, publisher = {{TUDpress}}, title = {{{An Educational Serious Game for investigating perceived Impacts of Digital Technologies on Employee Well-Being and Organizational Performance}}}, year = {{2021}}, } @inproceedings{7032, abstract = {{Der Einsatz von neuen Informationstechnologien führt zu einer signifikanten Veränderung der individuellen Arbeitsorganisation der Arbeitspersonen auf dem Shopfloor eines Unternehmens. Durch den Einsatz von mobilen Assistenzsystemen werden neue Möglichkeiten geschaffen, Aufgaben an die Mitarbeiter situationsbezogen zu delegieren und Bearbeitungsstände zu überwachen. Trotz einer verstärkt algorithmenbasierten Planung der Arbeit, bestehen im Rahmen einer Werkstattorganisation weiterhin vielfältige Freiheitsgrade hinsichtlich der Ausgestaltung der individuellen Arbeitsorganisation. Eine Beobachtung von realen Arbeitsabläufen führte daher zu der Entwicklung eines Bayesschen Netz zur Beschreibung des Verhaltens einer Arbeitsperson in Abhängigkeit der bereitgestellten Informationen. Das entwickelte Netz berechnet hierbei die Wahrscheinlichkeit, dass eine Arbeitsperson aus einem Aufgabenpool eine Aufgabe auswählt und eine spezifische Handlung ausführt. Für das Bayessche Netz wird ein aktororientiertes Simulationsmodell zur Beschreibung einer individuellen Arbeitsorganisation einführend vorgestellt.}}, author = {{Tackenberg, Sven and Herrmann, Jan-Phillip and Goppold, M.}}, booktitle = {{26. Interdisziplinäre Wissenschaftliche Konferenz Mittweida}}, keywords = {{Montageanleitung}}, pages = {{113 -- 117}}, publisher = {{Hochschule Mittweida}}, title = {{{Konzept zur Simulation des Entscheidungsverhaltens von Arbeitspersonen bei der Produktion kundenindividueller Produkte}}}, doi = {{https://doi.org/10.48446/opus-12305}}, volume = {{No. 002}}, year = {{2021}}, } @article{7033, abstract = {{Industry 4.0 technologies influence how production is planned, scheduled, and controlled. In literature, different classifications of the tasks and functions of production planning and control (PPC) exist, of which one is the German Aachen PPC model. This paper conducts an exploratory literature review by reviewing 48 publications on a full-text basis. Based on the review, a cyber-physical PPC architecture is proposed, which incorporates current Industry 4.0 technologies, current optimisation methods, optimisation objectives, and disturbances, relevant for the realisation of a PPC system in a smart factory. A classification scheme is developed as a basis for two cluster analyses that reveal researched and unexplored tasks and functions of the Aachen PPC model. Current approaches focus on the in-house PPC, particularly on the control using real-time information from the shop floor. Future research directions are proposed for the unexplored tasks and functions of the Aachen PPC model.}}, author = {{Herrmann, Jan-Phillip and Tackenberg, Sven and Padoano, Elio and Gamber, Thilo}}, issn = {{1877-0509}}, journal = {{Procedia Computer Science}}, keywords = {{Production planning, control, Industry 4.0, Industrial Internet of Things, Exploratory literature review}}, pages = {{208--218}}, publisher = {{Elsevier}}, title = {{{A literature review and cluster analysis of the Aachen production planning and control model under Industry 4.0}}}, doi = {{10.1016/j.procs.2021.01.158}}, volume = {{180}}, year = {{2021}}, } @article{7035, abstract = {{Technological progress, upcoming cyber-physical systems, and limited resources confront small and medium-sized enterprises (SMEs) with the challenge of complexity management in product development projects spanning over the entire product lifecycle. SMEs require a solution for documenting and analyzing the functional relationships between multiple domains such as products, software, and processes. The German research project FuPEP “Funktionsorientiertes Komplexitätsmanagement in allen Phasen der Produktentstehung” aims to address this issue by developing an assistance system that supports product developers by visualizing functional relationships. This paper presents the methodology and results of the assistance system’s requirements elicitation with two SMEs. Conducting the elicitation during a global pandemic, we discuss its application using specific techniques in light of COVID-19. We model problems and their effects regarding complexity management in product development in a system dynamics model. The most important requirements and use cases elicited are presented, and the requirements elicitation methodology and results are discussed. Additionally, we present a multilayer software architecture design of the assistance system. Our case study suggests a relationship between fear of a missing project focus among project participants and the restriction of requirements elicitation techniques to those possible via web conferencing tools.}}, author = {{Herrmann, Jan-Phillip and Imort, Sebastian and Trojanowski, Christoph and Deuter, Andreas}}, issn = {{2073-431X}}, journal = {{Computers}}, keywords = {{complexity management, assistance system, product development, systems engineering, design structure matrix, asset administration shell}}, number = {{11}}, title = {{{Requirements Elicitation for an Assistance System for Complexity Management in Product Development of SMEs during COVID-19: A Case Study}}}, doi = {{10.3390/computers10110149}}, volume = {{10}}, year = {{2021}}, } @inproceedings{7024, abstract = {{Empirische Untersuchungen haben gezeigt, dass das Verursachen von Fehlern und das Erleben von Fehlerkonsequenzen eine effektive Lerngelegenheit darstellen (Harteis, Bauer & Gruber, 2008, Kapur, 2015). Daher wird ein Lernsystem für die gewerblich-technische Berufsbildung entwickelt, welches auf der Simulation von bestehenden Arbeitsprozessen basiert und die Repräsentation von aus menschlichen Handlungen resultierenden Fehlerkonsequenzen ermöglicht. Während der Nutzung des Systems arbeiten Lernende an einem realen Arbeitsplatz und können schwerwiegende, negative Handlungsfolgen statt in der Realität in AR erfahren. Die Fehlerkonsequenzen werden Lernenden durch die Integration einer Augmented-Reality-Anwendung (AR) visualisiert. Dieser Beitrag behandelt die technische Umsetzbarkeit eines solchen AR-Lernsystems. Hierzu wird ein eigens entwickelter Use-Case herangezogen, welcher eine realitätsnahe Arbeitsaufgabe abbildet.}}, author = {{Kobelt, Dennis and Goppold, M. and Atanasyan, A. and Herrmann, Jan-Phillip and Tackenberg, Sven and Frenz, M. and Gamber, Thilo}}, booktitle = {{Gemeinschaften in Neuen Medien : Von hybriden Realitäten zu hybriden Gemeinschaften}}, editor = {{Köhler, Thomas and Schoop, Eric and Kahnwald, Nina}}, isbn = {{978-3-95908-21-1}}, location = {{Dresden}}, pages = {{126 -- 132}}, publisher = {{TUDpress}}, title = {{{Use-Case Studie eines auf der Nutzung von Handlungsfehlern basierenden AR-Lernsystems zur kritischen Reflexion der technischen Umsetzbarkeit}}}, year = {{2020}}, } @inproceedings{7025, abstract = {{Petri-Netze ermöglichen die Abbildung von menschlichen Fehlern innerhalb von Handlungen. Handlungen bilden die Ereignisse der zugrundeliegenden Arbeitssysteme und können auch durch entsprechende digitale Zwillinge beschrieben werden. Im Beitrag werden Module eines Petri-Netzes vorgestellt, mit denen sich fehlerfreie und fehlerhafte Handlungen sowie die daraus resultierenden Fehlerkonsequenzen beschreiben lassen. Die Module sowie deren Funktionsweise wird anhand eines Beispiels erläutert und diskutiert.}}, author = {{Kobelt, Dennis and Herrmann, Jan-Phillip and Tackenberg, Sven and Gamber, Thilo}}, booktitle = {{Digitaler Wandel, digitale Arbeit, digitaler Mensch? : Bericht zum 66. Frühjahrskongress der Gesellschaft für Arbeitswissenschaft e. V. (GfA)}}, location = {{Berlin}}, publisher = {{GfA Press}}, title = {{{Petri-Netz Architekturen zur Modellierung von menschlichen Fehlern und Fehlerauswirkungen in Arbeitsprozessen}}}, year = {{2020}}, } @inproceedings{7028, abstract = {{Das Angebot komplementärer Weiterbildungsmaßnahmen für Studierende des Industrial Engineerings (IE) an der Technischen Hochschule Ostwestfalen-Lippe (TH-OWL) ist in der Vergangenheit weiter ausgebaut worden. Dennoch wird das Angebot nur von einem Teil der Studierenden wahrgenommen. Um der Frage nach den Ursachen nachzugehen ist eine Befragung durchgeführt worden. Der Bedarf sowie die Einschätzung des Aufwands in Geld und Zeit für einen Abschluss der komplementären Weiterbildungsmaßnahmen sind ermittelt worden. Aus den Ergebnissen kann abgeleitet werden, dass die Studierenden unsicher in der Einschätzung des Aufwands sind. Im Durchschnitt wird eine niedrigere Bereitschaft des im Augenblick festgelegten Aufwandes (Geld, Zeit) zur Erlangung eines Abschlusses einer der Weiterbildungsmaßnahmen angegeben.}}, author = {{Herrmann, Jan-Phillip and Gamber, Thilo}}, booktitle = {{Digitaler Wandel, digitale Arbeit, digitaler Mensch? : Bericht zum 66. Frühjahrskongress der Gesellschaft für Arbeitswissenschaft e. V. (GfA)}}, isbn = {{978-3-936804-27-0}}, location = {{Berlin}}, publisher = {{GfA Press}}, title = {{{Bedarfsforschung zu komplementären Weiterbildungsmaßnahmen im Bereich Industrial Engineering an Hochschulen}}}, volume = {{35}}, year = {{2020}}, }