Interaktive Datenvisualisierung in Wissenschaft und Unternehmenspraxis

Computergestützte dreidimensionale Rekonstruktionen sind in der Archäologie längst zur Selbstverständlichkeit geworden. Ergrabene Strukturen werden vervollständigt und Vergangenes wird so einem breiten Publikum zugänglich. Doch wie visualisiert man etwas, von dem nicht genau bekannt ist, wie es ausgesehen hat? Welche Präsentationsformen sind geeignet? Die Besonderheiten derartiger Rekonstruktionen und die Herausforderungen, vor denen die Medienfachleute stehen, werden in diesem Kapitel anhand von Beispielen aufgezeigt und diskutiert.

In diesem Kapitel werden einige Möglichkeiten und dessen Bedeutung der prozeduralen Erstellung von virtuellen Computergrafik-Inhalten (kurz: CG-Content), anhand des Beispiels Wolken in SideFX Houdini beschrieben. SideFX Houdini ist ein in der Film- und Spieleindustrie weit verbreitetes Softwarepaket, welches sich aufgrund dessen prozeduralen Workflow stark von Konkurrenzprodukten abgrenzt. Das Paradigma der prozeduralen Erstellung von CG-Content wird in diesem Kapitel dabei besonders beleuchtet, insbesondere im Hinblick auf dessen Bedeutung für Projektmanagement-Aspekte.

Das Berufsbild des Vermessungsingenieurs unterliegt einem ständigen Wandel. Die Projekte umfassen dabei die verschiedensten Industrie- und Anlagenbereiche in ganz Europa. Die Ansprüche der Kunden an die Qualität der Messungen, aber auch an die terminliche Bearbeitung der Projekte nehmen stetig zu. Diese Herausforderungen sind nur mit modernster Messtechnik und entsprechend geschulten Mitarbeitern zu bewältigen. Neben Vermessungstechnikern und Ingenieuren finden auch die Kompetenzen von Softwareentwicklern bzw. Programmierern, Geografen und technischen Zeichnern (z. B. Maschinenbauzeichner) Einsatz. Neue Messtechniken wie 3D-Laserscanner und UAV (UAV – Unmanned Aerial Vehicle)-Systeme haben die Aufgabengebiete im Vermessungsingenieurwesen zudem stark erweitert. Manche komplexen Projekte sind nur mithilfe der visuellen 3D-Messtechnik zu realisieren. Damit sind aber auch die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der eingesetzten Soft- und Hardware enorm gestiegen; ein Prozess, der ständig voranschreitet. Das vorliegende Kapitel beschreibt die heutigen Anforderungen eines Vermessungsunternehmens und verdeutlicht typische Problemstellungen und Lösungsansätze, die in Projekten entstehen. Neben Projektanforderungen und Vorgehensweisen werden auch technische Aspekte erläutert.

Datenvisualisierungen begegnen uns täglich. Die Menge an Daten in Unternehmen, Behörden und auch in der Wissenschaft steigt stetig an. Die Visualisierung dieser Daten gewinnt damit zunehmend an Bedeutung. Das vorliegende Kapitel beschreibt anhand anschaulicher Beispiele Grundsätze, Methoden und Werkzeuge zur (interaktiven) Datenvisualisierung, insbesondere statistischer Daten. Zunächst werden Beispiele für statische und interaktive Datenvisualisierung vorgestellt. Im Anschluss werden Grundregeln der Visualisierung erläutert und Werkzeuge vorgestellt, die sich für die Erstellung von (interaktiven) Visualisierungen eignen. Hierbei gehen die Autoren insbesondere auf frei verfügbare Werkzeuge ein.

In diesem Kapitel wird die Konzeption eines dreistündigen Einsteiger-Workshops zur Datenanalyse und -visualisierung in der Business-Intelligence-Plattform Qlik Sense® beschrieben. Zunächst werden das zugrunde liegende Lehrkonzept sowie die eingesetzten Lehrmethoden dargestellt. Der Workshop ist so konzipiert, dass die Teilnehmerinnen und Teilnehmer die Möglichkeit haben, die Business-Intelligence-Plattform sowohl theoretisch als auch praktisch kennenzulernen. Dazu wurden verschiedene Aufgabenstellungen entwickelt, die im Folgenden beschrieben sind. Da der Workshop weder domänenspezifisch sein sollte und auch kein Vorwissen vorausgesetzt wird, wurde als Datensatz die Internet Movie Database (IMDb), eine Online-Datenbank mit Informationen über Filme, Fernsehsendungen und Serien gewählt.

Im Rahmen der Entwicklung von interaktiven Datenvisualisierungen, die zur Veröffentlichung im Word Wide Web vorgesehen sind, wird häufig die JavaScript-Bibliothek D3.js eingesetzt. D3.js wurde speziell für die Erstellung von webbasierten Datenvisualisierungen entwickelt. Im Gegensatz zu anderen JavaScript-Bibliotheken stellt D3.js keine vordefinierten Vorlagen für die Erstellung von Datenvisualisierungen bereit. Bei D3.js handelt es sich vielmehr um einen Werkzeugkasten, der eine Sammlung von Funktionalitäten beinhaltet, mit denen sich interaktive Datenvisualisierungen erstellen lassen. Aufgrund der erforderlichen Programmierkenntnisse und der zeitintensiven Einarbeitung in die JavaScript-Bibliothek, ist die Einstiegshürde für die Verwendung von D3.js sehr hoch. Dieser Beitrag hat u. a. das Ziel, diese Einstiegshürde zu senken. Dazu wird zunächst ein Exkurs in die Funktionsweise von Scalable Vector Graphics (SVG) unternommen. Im Anschluss daran werden die grundlegenden Funktionen der JavaScript-Bibliothek betrachtet und abschließend die Verwendung der Bibliothek im Rahmen eines Praxisbeispiels veranschaulicht.

Moderne Organisationen, seien es Hochschulen oder allgemeinbildende Schulen, kleine Familienbetriebe oder große Wirtschaftsunternehmen, verstehen sich heutzutage als lernende Organisationen. Damit es gelingt, die Lernfähigkeit und Organisationsintelligenz im Alltag einer Firma oder Institution zu leben, können verschiedene methodische Verfahren genutzt werden. Der vorliegende Artikel beschreibt die Adaption von in der Softwareentwicklung seit Jahrzehnten etablierten Vorgehensmodellen wie Scrum und Kanban auf Instandhaltungsprozesse am Beispiel eines Unternehmens aus der Petrochemie. Agile Methoden und Systeme wie Scrum oder Kanban haben längst ihren festen Platz in den unterschiedlichsten Industriezweigen gefunden. Insbesondere in Organisationen mit partizipativem Führungsstil können mit diesen Methoden die Visualisierung von Arbeitsfortschritten, tagesaktuelle Umplanungen oder die Auswertung der Arbeitsschritte erleichtert werden. Zum anderen können sie die Planungsgenauigkeit optimieren und dabei unterstützen Standards zu setzen, was wiederum zu nachhaltigen Verbesserungen führt. In diesem Artikel werden Umsetzungsmöglichkeiten agiler Steuerungsmechanismen und Strukturen in Instandhaltungsprozessen aufgezeigt. Hierzu wird zunächst eine kurze Einführung in Scrum und Kanban gegeben und anschließend der aktuelle Stand von Instandhaltung in der Industrie diskutiert. Anhand eines Praxisbeispiels wird aufgezeigt, wie agile Methoden erfolgreich in der industriellen Instandhaltung eingesetzt werden können.

Generative Adversarial Networks (GANs) – zu Deutsch erzeugende gegensätzliche Netzwerke – umfassen eine Methodik des maschinellen Lernens (insb. Deep Learning) zur Generierung von synthetischen Daten, wie bspw. Bilder von Personen, 3D-Modelle oder Musik. Das Lernen wird mittels eines „Minimax-Spiels“ umgesetzt. Hierbei streben zwei Komponenten, ein Diskriminator und ein Generator, danach sich stets zu übertreffen und dadurch immer bessere synthetische Informationen erzeugen. Dieses Kapitel beschreibt die grundlegenden Ideen und Herausforderungen bezüglich GANs und stellt die Kernideen wichtiger Varianten, unter anderem CycleGAN, StyleGAN und SAGAN, vor. Im Anschluss werden ausgewählte praktische Anwendungen vorgestellt. Das Kapitel endet mit einem Ausblick.

In diesem Artikel wird eine Python-basierte Bibliothek für Visualisierungs- und Analysetechniken vorgestellt, die bei ETAS intern Anwendung finden wird. Diese soll Anwender bei der Bearbeitung von Machine-Learning-Fragestellungen unterstützen. Der Fokus liegt auf flexibel einsetzbaren, hochperformanten Techniken zur Analyse und für die Visualisierung von numerischen Datensätzen.