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A dynamic adaptation framework for haptic modelling methods
creating digital twins from design thinking
Christian Muck
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Informatik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium Wirtschaftswissenschaften: Wirtschaftsinformatik
Betreuer*in
Dimitris Karagiannis
DOI
10.25365/thesis.76296
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-13101.21085.764542-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die Findung von innovativen Lösungen für komplexe Probleme ist eine herausfordernde Aufgabe, da es für diese keine offensichtlichen Antworten gibt. Kreativtechniken, wie sie oft in physischen Design Thinking Workshops verwendet werden helfen, da sie effektive Zusammenarbeit von Experten mit diversen Hintergründen ermöglichen. Diese Kreativtechniken resultieren in einer haptischen Darstellung der innovativen Idee. Während der Erstellung dieser Darstellung, erleichtern die haptische Modellierung die Kommunikation und die Erkundung von Ideen durch die Teilnehmer*innen. Physische Workshops ermöglichen gute Zusammenarbeit in kleinen Gruppen, um innovative Lösungen zu finden. Hier fehlt es aber an Möglichkeiten, diese Ideen effektiv, verarbeitbar und veränderbar festzuhalten. Dadurch können die physischen Resultate der Workshops, später nur umständlich automatisiert verarbeitet oder angepasst werden und es erschwert Menschen, die nicht an dem Workshop teilnehmen konnten, die Idee ausreichend zu verstehen. Die Verwendung von webbasierten Tools ermöglicht eine globale Zusammenarbeit und ein digitales Resultat. Aber eine rein digitale Zusammenarbeit erschweren den kreativen Fluss, welcher wichtig ist, um innovative Lösungen zu finden. Um dieses Problem zu lösen, stellt diese Arbeit Digitale Zwillinge für Design Thinking vor. Das Fundament dieses Ansatzes basiert auf toolgestützter, konzeptioneller Modellierung, welche verwendet wird, um die physischen Resultate eines Workshops digital darzustellen. Modelle können erweitert, automatisiert verarbeitet und leicht verteilt werden. Um diesen Ansatz anwendbar zu machen, wird das digitale Modell als Kern des digitalen Zwillings automatisch vom physischen Artefakt abgeleitet. Konzeptionelle Modellierung wird zur strukturieren Darstellung von Wissen verwendet. Diese in kreativen Workshops einzusetzen, birgt Herausforderungen, da die abzubildende Domäne zu Beginn des Workshops noch nicht feststeht und sich dynamisch ändert. Diese Änderungen müssen während der Modellierung im Metamodell beachtet werden, vor allem da die physischen Artefakte dem Metamodell zugeordnet werden müssen. Ohne diese Zuordnung kann die automatisierte Verarbeitung nur unzureichend unterstützt werden. In dieser Arbeit wird ein Rahmenwerk für die dynamische Anpassung einer Modellierungsumgebung zur Unterstützung haptischer Modellierung in Workshops und digitaler Zwillinge für Design Thinking vorgestellt. Dynamische Anpassung bedeutet, dass das Metamodell und die Modellierungsumgebung während ihrer Nutzung an die aktuellen Bedürfnisse des Workshops angepasst werden können. Diese Arbeit stellt die Konzeptionalisierung des Ansatzes und ein Prototyp vor, welche in geleiteten Workshops und mit Fragebögen evaluiert wurde. Die gefunden Resultate sind vielversprechend was die Kombination von physischer und digitaler Modellierung und deren Mehrwert betrifft.
Abstract
(Englisch)
Designing innovative solutions to complex problems involves tackling "wicked problems" where no apparent solutions exist. This necessitates creative solution-finding techniques in physical co-creation workshops, as they are frequently employed in design thinking, bringing together experts with various backgrounds to collaborate and communicate effectively. These solution-finding techniques result in haptic representations of the designed idea. While creating these results, the haptic modelling methods facilitate the participants' communication and exploration of ideas. While haptic techniques used in small teams facilitate co-creation and foster creativity, they lack the ability to automatically capture the produced haptic designs in a changeable and processable way. This limitation hinders the later adaptation of results and the understanding of stakeholders who could not participate. Conversely, purely digital online tools enable global cooperation and provide a digital representation of the work, but they hinder the co-creation and creative flow that is crucial in workshops. This thesis addresses this issue by introducing the concept of digital twins from design thinking, allowing the automatic creation of a digital and processable representation of the haptic model. Central to this approach is conceptual modelling, allowing ideas to be represented in a structured and computer-understandable way. This method enhances physical workshops by enabling the automatic creation of a digital twin representation of the physical artefacts. Digital models not only represent the ideas but also facilitate automated processing, subsequent adaptation, and easy sharing. Conceptual modelling structures knowledge in an organized manner, but applying it in the context of physical workshops presents challenges. These include dynamically adapting the metamodel to the changing domain typical of such workshops. Additionally, the haptic models must be mapped to the dynamically changing metamodel of the modelling tool to enable the automated transformation. In this context, the modelling tool must be able to adapt to different workshops and support varying functionality. Finally, a computer-understandable representation is essential for processing the models, further supporting the users. This thesis introduces a framework for dynamically adapting a modelling environment to support haptic modelling in workshops and digital twins from design thinking. Dynamically adapting means that the metamodel and the modelling environment can be adapted during its usage to fit the current workshop's needs. Throughout this thesis, a conceptual design and a proof-of-concept prototype were developed. The prototype was tested in guided workshops and evaluated using questionnaires to gain insights into its applicability. The encouraging results demonstrate that combining haptic and digital conceptual modelling is feasible and beneficial.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Konzeptionelle Modellierung Design Thinking Metamodellierung Digitaler Zwilling von Design Thinking Objekterkennung Digitalisierung haptischer Modelle
Schlagwörter
(Englisch)
Conceptual Modelling Metamodelling Design Thinking Digital Twin from Design Thinking Object detection Digitalizing haptic models
Autor*innen
Christian Muck 
Haupttitel (Englisch)
A dynamic adaptation framework for haptic modelling methods
Hauptuntertitel (Englisch)
creating digital twins from design thinking
Publikationsjahr
2024
Umfangsangabe
xix, 303, 9 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Robert Andrei Buchmann ,
Evangelia Kavakli
Klassifikation
54 Informatik > 54.80 Angewandte Informatik
AC Nummer
AC17243836
Utheses ID
71981
Studienkennzahl
UA | 796 | 305 | 175 |