Die Leistungsfähigkeit von modernen Produkten steigt kontinuierlich. Das gilt nicht nur für die Produkte der Konsumelektronik, sondern auch für die Komponenten der Produktions- und Automatisierungstechnik. Aus der gestiegenen Leistungsfähigkeit resultiert i.d.R. jedoch auch eine erhöhte Komplexität der technischen Systeme. Häufig wird die Funktionalität des Produktes in den Vordergrund gestellt und dabei die Gestaltung der Benutzungsschnittstelle von Herstellern vernachlässigt, so dass diese Komplexitätssteigerung einfach an den Benutzer weitergegeben wird. Dabei wird vergessen, dass sich die Qualität des gesamten Mensch-Maschine-Systems unmittelbar auf Effektivität, Effizienz und Sicherheit der zu bedienenden Produkten auswirkt. Nicht zuletzt ist auch die Nutzerzufriedenheit eng mit dem Bedienkomfort verbunden. Ein nach den Regeln der Gebrauchstauglichkeit gestaltetes Mensch-Maschine-System nützt daher nicht nur dem Kunden sondern auch dem Hersteller. Mensch-Maschine-System ist ein wichtiger Bestandteil der Produktentwicklung Die Innovationsgeschwindigkeit von Neuentwicklungen ist in Zeiten globalisierter Märkte so hoch wie nie zuvor. Ob Smartphones oder Officeanwendungen – in immer kürzeren Abständen werden dem Kunden technische Neuheiten und Weiterentwicklungen mit gesteigertem Funktionsumfang präsentiert. Doch welcher Kunde kennt und nutzt tatsächlich alle vom Hersteller implementierten Funktionalitäten? Die Grenzen der menschlichen Aufnahme- und Verarbeitungsfähigkeit sind evolutionstechnisch gesehen konstant, die Technik allerdings entwickelt sich stetig weiter. Je komplexer und undurchsichtiger die zu bedienenden Produkte werden, desto wichtiger ist die optimale Gestaltung des Mensch-Maschine-Systems. Ist die Bedienung zu umständlich, leidet die Effektivität und Effizienz des Produktes im Ganzen. Nicht selten führt eine schlechte Benutzerführung zu Frustration und Unzufriedenheit beim Kunden und schmälert damit die Attraktivität der Produkte. Die Aspekte der effektiven und effizienten Bedienung sowie der Nutzerzufriedenheit werden laut DIN EN ISO 9241-11 unter dem Begriff Gebrauchstauglichkeit, oder zu neudeutsch Usability, zusammengefasst. Industrie muss Potential besser ausnutzen Viele Hersteller im Bereich der Konsumelektronik haben den Stellenwert der Usability erkannt und sich intensiv der Entwicklung optimierter und fortschrittlicher Bedienkonzepte gewidmet. Innovative Unternehmen wie beispielsweise Apple oder Google besitzen bei der Entwicklung von intuitiven Benutzungsschnittstellen eine Vorreiterrolle. Die Automatisierungstechnik sowie der Maschinen- und Anlagenbau hinken dieser Entwicklung traditionell aufgrund ihrer eher konservativen Haltung hinterher. Doch gerade bei industriellen Anlagen ist ein an die Fähigkeiten des Menschen angepasstes Bedienkonzept von großer Bedeutung: So sind Maschinen und Prozesse nur effizient einsetzbar, wenn ihre Benutzungsschnittstelle verständlich und aufgabenorientiert gestaltet ist. Komplizierte Anlagensteuerungen stellen für den Bediener eine Zusatzbelastung zu seiner eigentlichen Arbeitsaufgabe dar, die sich auch auf die Sicherheit von Mensch und Anlage auswirken kann. Insbesondere bei Stör- und Zwischenfällen ist eine hohe Systemtransparenz notwendig, damit der Mensch schnell und fehlerfrei reagieren kann. Schwer verständliche und unzugängliche Benutzungsschnittstellen verschlechtern die Beherrschbarkeit komplexer Systeme und sind eine Hauptursache für Anlagenausfälle und Sicherheitsrisiken. Studien bestätigen Trend zur Usability Aktuelle Trends bestätigen eingestiegenes Bewusstsein für Usability in der Automatisierung: Laut der vom VDI durchgeführten GMA-Mitgliederumfrage 2010 zählt die Mensch-Maschine-Interaktion neben der Energieeffizienz und der Ressourcenschonung zu den wichtigsten Impulsgebern in diesem Bereich [1]. Im Vergleich zur Vorgängerstudie aus dem Jahr 2009 wurde der Stellenwert der nutzergerechten Gestaltung von Mensch-Maschine-Systemen nochmals deutlich gesteigert. Ähnliche Resultate bestätigen auch die Untersuchungen des Forschungsbereichs für Innovative Fabriksysteme des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI-IFS): Einer Umfrage aus dem Jahr 2007 zufolge, gaben 53% der aus der Industrie stammenden Fach- und Führungskräfte an, dass sie die Gestaltung des Mensch-Maschine-Systems für sehr wichtig halten [2]. In der aktuellen Neuauflage der Studie wurden 54 Fachbesucher der HMI 2010 u.a. aus den Bereichen Maschinenbau, IT, Consulting und Elektrotechnik befragt. Über 81% der befragten Personen gaben an, dass die nutzergerechte Gestaltung von Bediensystemen sehr wichtig ist (vgl. Bild 2). Diese eindrucksvolle Steigerung zeigt den dringenden Bedarf an nutzergerechten Mensch-Maschine-Systemen in der Industrie. In dieser Studie konnte ebenfalls die Bedeutung eingesetzter Interaktionsmittel ermittelt werden (vgl. Bild 3). Wenig überraschend ist, dass in jedem der befragten Unternehmen Maus und Tastatur eingesetzt werden. Darüber hinaus zeigte die Umfrage, dass Touchscreens in knapp 76% der Unternehmen angewendet werden und damit ihren Weg in den industriellen Alltag gefunden haben. Frühere Einschätzungen wonach diese Technologie für das raue, industrielle Umfeld ungeeignet sei, wurden u.a. auf Grund von verbesserten Bedieneigenschaften (z.B. durch kapazitive Displays) und stetig optimierten Technologien verworfen. Vielmehr wurden die Vorteile einer adaptiven Benutzerführung durch eine frei gestaltbare, graphische Benutzungsschnittstelle erkannt. Die Umfrage zeigt auch, dass multimodale Interaktionskonzepte wie die Sprach- und Gestenerkennung mit einem Prozentsatz von knapp 17%, bzw. 6% den großen Sprung in die industrielle Welt aktuell noch nicht vollzogen haben. Die Studie hat des Weiteren die Bekanntheit von zentralen Begriffen der Mensch-Maschine-Interaktion untersucht (vgl. Bild 4). Dabei wurde festgestellt, dass grundlegende Begriffe und Konzepte nur wenig bekannt sind. Gerade einmal 17% der Befragten kennen den Begriff Useware, welcher alle Hard- und Softwarekomponenten zusammenfasst, die zur Benutzung eines technischen Systems dienen. Mit knapp 23% Bekanntheit hat die multimodale Interaktion kaum besser abgeschnitten. Lediglich die Visualisierungstechnik Augmented Reality, bei der dem Bediener virtuelle Informationen direkt und kontextgerecht ins Sichtfeld projiziert werden, erfreute sich mit 35% etwas größerer Bekanntheit. Als zentrale Aussage der Studien muss allerdings die Forderung nach nutzergerechter Gestaltung und verbesserter Usability festgehalten werden. Da sich aus diesem Anspruch ein wichtiges Kaufkriterium ableitet, müssen Hersteller reagieren und sich verdeutlichen, dass sie von einer nutzergerechten und anwenderfreundlichen Gestaltung ihrer Produkte ebenso profitieren wie der Kunde selbst. Diese Tatsache wird durch eine im Jahr 2003 von IBM durchgeführte Studie unterstützt, die besagt, dass jeder Euro, der in Usability investiert wird, zwischen 10 und 100 Euro an Produktentwicklungs-, Support- und Dokumentationskosten einspart [3]. Des Weiteren wird die Trainings- bzw. Einarbeitungszeit von Nutzern eines technischen Systems durch die nutzergerechte Gestaltung des Mensch-Maschine-Systems um typischerweise ca. 25% reduziert [4]. Produktentwicklung anpassen Doch wie erreicht man eigentlich Usability? Bei der Entwicklung von Useware müssen auf die menschlichen Fähigkeiten und Bedürfnisse Rücksicht genommen werden [5]. Um eine möglichst optimale Vorgehensweise bei der Useware-Entwicklung sicherzustellen, hat das DFKI-IFS den Useware-Entwicklungsprozess etabliert, der verschiedene, sich überlappende Entwicklungsphasen unterscheidet: Angefangen von der Analyse über die Strukturgestaltung bis hin zur Gestaltung und Realisierung von Bediensystemen. Alle Phasen werden durch eine parallel ablaufende Evaluierung der jeweiligen Zwischenergebnisse begleitet. (vgl. Bild 5). Die Phase der Analyse ist von grundlegender Bedeutung für die Entwicklung von gebrauchstauglichen Benutzungsschnittstellen und dient u.a. der Eingrenzung und Spezifikation der Nutzergruppen für ein zu entwickelndes Produkt. Anhand von Befragungen und Beobachtungen werden u.a. Aufgaben, Bedürfnisse und Wünsche des Nutzers im jeweiligen Kontext eruiert. Das frühzeitige Erfassen der Nutzeranforderungen erleichtert alle nachfolgenden Entscheidungsprozesse und hilft dabei Fehler und Risiken bei der Bediengerätentwicklung rechtzeitig zu erkennen und aufwendige Nacharbeiten zu vermeiden. Dieses Vorgehen unterstützt den Entwickler insbesondere beim Priorisieren von wesentlichen Produktfunktionen und -Features. Folgt man konsequent diesen Vorgaben, können Aufwand und Kosten für die Bediensystementwicklung deutlich reduziert werden. Know-how fördern Mangelhaft umgesetzte Bediensysteme sind einerseits im Entwicklungsprozess, andererseits aber auch im fehlenden Know-how der Entwickler zu suchen. Die an der Produktentwicklung beteiligten Ingenieure und Informatiker haben oftmals wenig fachliche Erfahrung im Bereich der Entwicklung von Mensch-Maschine-Schnittstellen. Unternehmen sollten ihre Fachkräfte entsprechend weiterbilden oder externe Kompetenzträger an der Produktentwicklung beteiligen. Ein weiterer wichtiger Punkt ist, dass insbesondere auch die Entscheidungsträger im Unternehmen von dem Nutzen und den Prinzipien von Usability überzeugt sind, denn sie sind es letztendlich, die die Weichen für eine nutzergerechte Produktentwicklung stellen. Auf gutem Wege, aber noch nicht am Ziel Dass Usability einen umfassenden Mehrwert für Kunden und Herstellererzeugt, wird mittlerweile in der Industrie weithin anerkannt. Nichtsdestotrotz sind Fachwissen und Methodik zur Entwicklung von Mensch-Maschine-Schnittstellen in der Produktions- und Automatisierungstechnik noch nicht ausreichend verinnerlicht. Immer wieder muss hier die Wichtigkeit der richtigen Methodik zur Gestaltung von Mensch-Maschine-Systemen betont werden. Ein Ansatz dazu bildet der Useware-Entwicklungsprozess des DFKI-IFS, der Entwicklungszeiten und -Kosten signifikant reduzieren kann [5]. Eine optimierte Benutzungsschnittstelle verbessert die Effektivität und Effizienz von modernen Produkten und schafft eine positive Nutzererfahrung beim Kunden – und davon profitiert letztlich auch wieder der Hersteller. Kasten 1: Das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz – Innovative Fabriksysteme Der Forschungsbereich für Innovative Fabriksysteme des Deutschen Forschungszentrumsfür Künstliche Intelligenz (DFKI-IFS) wird von Prof.Dr.-Ing. Detlef Zühlke geleitet und beschäftigt sich bereits seit 1991 mit Konzepten und Lösungsansätzen im Bereich innovativer Fabriksysteme. Die Arbeitsgruppe \“Mensch-Maschine-Interaktion\“ des DFKI-IFS wird von Dr.-Ing. Gerrit Meixner geleitet und forscht aktiv an innovativen Interaktionskonzepten und stellt ihr Know-How im Bereich der Bediensystementwicklung in der Lehre und als Industriedienstleister zur Verfügung. Das Aufgaben- und Forschungsfeld reicht von der Analyse einzelner Bedienkonzepte bis zur Entwicklung einer vereinheitlichen Bedienphilosophie für ganze Produktlinien. Darüber hinaus verfolgt der Forschungsbereich Trends und Innovationen im Bereich der Mensch-Maschine-Interaktion, wie z.B. der Augmented Reality, und bewertet sie bezüglich ihres Potentials für die Produktionsdomäne. Weitere Themenschwerpunkte sind die modellbasierte Entwicklung von multimodalen Benutzungsschnittstellen sowie mobile, universelle Bediengeräte, die in der Fabrikwelt von morgen eine große Rolle spielen werden. In diesem Zusammenhang hat das DFKI-IFS zwei innovative Bediengerätein Kooperation mit Industriepartnern (mit-)entwickelt (unipo UCP 450, SmartMote). Kasten 2: Quellen [1] Umfrage der VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik 2010 [2] Meixner, G.; Thiels, N.: MMI – der Gestaltungs-Aspekt. In: Computer& Automation, Heft 09/2007, S.48-51, 2007. [3] Kalbach, J.: Von Usability überzeugen. In: Heinsen, S.; Vogt, P. (Hrsg.) Usability praktisch umsetzen. Hanser Verlag, S.8-21, 2003. [4] Landauer, T. K.: The Trouble with Computers. Cambridge: MIT Press, 1995. [5] Zühlke, D.: Useware-Engineering für technische Systeme. Berlin: Springer,
Dt. Forschungszentrum für künstl. Intelligenz
