{"id":9830,"date":"2024-08-21T19:00:00","date_gmt":"2024-08-21T18:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/technischesdesign.mw.tu-dresden.de\/blog\/?p=9830"},"modified":"2024-08-21T16:07:30","modified_gmt":"2024-08-21T15:07:30","slug":"diplomarbeit-simon-schmitt-ueberwachung-und-steuerung-hochautomatisierter-schwarmsysteme-in-der-landwirtschaft-mittels-bedarfsgerechter-mixed-fidelity-prototypen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/technischesdesign.mw.tu-dresden.de\/blog\/diplomarbeit-simon-schmitt-ueberwachung-und-steuerung-hochautomatisierter-schwarmsysteme-in-der-landwirtschaft-mittels-bedarfsgerechter-mixed-fidelity-prototypen\/","title":{"rendered":"Diplomarbeit Simon Schmitt – \u00dcberwachung und Steuerung hochautomatisierter Schwarmsysteme in der Landwirtschaft mittels bedarfsgerechter Mixed-Fidelity Prototypen"},"content":{"rendered":"\n
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Unter dem Druck des steigenden Bedarfs an landwirtschaftlichen Erzeugnissen, den sp\u00fcrbaren Konsequenzen des Klimawandels und dem Mangel an Arbeitskr\u00e4ften erlebt die Landwirtschaft eine digitale Transformation. Angesichts diesen Herausforderungen werden zunehmend unter anderem Feldroboter entwickelt und auf dem Markt gebracht, sodass diese bereits in naher Zukunft in hochautomatisierten Schwarmsystemen auftreten k\u00f6nnten. Damit ver\u00e4ndern sich bestehende Produktionsabl\u00e4ufe und auch die Rolle des Menschen wird neu beschrieben. Da die technischen Systeme mittelfristig keine einhundertprozentige Zuverl\u00e4ssigkeit erreichen, bleibt der Mensch als korrigierende Instanz und als Trainer f\u00fcr die Automatisierung eine wesentliche Komponente f\u00fcr den reibungslosen und effizienten Betrieb. Gleichzeitig resultieren durch die ge\u00e4nderten Systemeigenschaften und Einsatzszenarien Herausforderungen wie die eingeschr\u00e4nkte Informationsverf\u00fcgbarkeit in der Teleoperation, das damit verbundene Risiko des beeintr\u00e4chtigten Situationsbewusstseins oder das Verlernen und die Entfremdung im Automatisierungsbetrieb, sowie die Nachl\u00e4ssigkeit durch fehlgeleitetes Vertrauen in das System.<\/p>\n\n\n\n

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Simon Schmitt hat in seiner Diplomarbeit eine Benutzerschnittstelle (Human-Machine-Interface) f\u00fcr die \u00dcberwachung und Steuerung von Schwarmsystemen entwickelt und evaluiert. Dazu hat er nach einer Potential- und Akzeptanzbefragung m\u00f6gliche Zielszenarien zusammen mit dem Konsortium des BMBF-gef\u00f6rderten Projekts „Feldschwarm \u00d6kosystem“ erarbeitet und die Feldschwarm-HMI-Vision auf die neuen Anforderungen angepasst. <\/p>\n\n\n\n

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Eine Besonderheit von Simons Diplomarbeit besteht darin, dass das Konzept m\u00f6glichst praxisnah mit den Anwendern aus der Landwirtschaft getestet wurde. Da es solche Szenarien (noch) nicht gibt, ging er der Frage nach, wie immersiv und interaktiv der Versuchsaufbau sein muss, um konstruktives und aussagekr\u00e4ftiges Feedback von den Probanden zu erhalten. In neuen, disruptiven Anwendungsszenarien zeigen sich technologische und funktionale Potentiale erst beim L\u00f6sen von Arbeitsaufgaben und Bediensituationen. Doch die Erzeugung eines entsprechenden leistungsf\u00e4higen Prototypens ist aufw\u00e4ndig und oft kostspielig. Ausgehend von wissenschaftlichen Frameworks zur Beschreibung der Realit\u00e4tstreue von Prototypen (Fidelity) differenzierte Simon Eigenschaften f\u00fcr das prototypische HMI landwirtschaftlicher Schwarmsysteme.<\/p>\n\n\n\n

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Schlie\u00dflich hat Simon den ausgearbeiteten Entwurf in interaktive Prototypen \u00fcberf\u00fchrt und eine Simulation der Arbeitssituation mit zwei automatisierten Feldrobotern in unserem HMI-Lab (mehr zum Labor hier<\/a>) aufgebaut. Der Versuchsaufbau umfasste aufgabenorientierte Usability-Tests mit einem Low-Fidelity Prototyp und insgesamt f\u00fcnf kontextuelle Bediensituationen mit erh\u00f6hter Immersion und Interaktion durch einen High-Fidelity Prototypen. Neben der Evaluation der Leistungsf\u00e4higkeit und der User Experience vom Feldschwarm-HMI untersuchte er damit die Einfl\u00fcsse der Prototypeneigenschaften auf die Bewertung durch die Probanden. Zum Abschluss seiner Arbeit begleitete er die Nutzerstudie mit Landwirten und Maschinenf\u00fchrern aus der Praxis und wertete die Ergebnisse aus.<\/p>\n\n\n\n

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Um die aktuellen Herausforderungen in der Landwirtschaft zu bew\u00e4ltigen, wird der Einsatz von Feldrobotern langfristig notwendig sein. Auf dem Weg der digitalen Transformation mit immer h\u00f6heren Autonomiegraden gelten die Bedienbarkeit und das Zusammenarbeiten von Mensch und Roboter als Schl\u00fcssel. Dabei wird die Erforschung und Entwicklung intuitiver Schnittstellen eine entscheidende Rolle spielen. Die Diplomarbeit von Simon Schmitt tr\u00e4gt ihren Teil dazu bei.<\/p>\n\n\n\n

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