Die Maschine soll dem Menschen helfen, ihn aber nicht überfordern

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Simulation Strassenbahncockpit

Professor Dr.-Ing. Ludger Schmidt vom Fachgebiet Mensch-Maschine-Systemtechnik macht Produkte gebrauchstauglich. Einladung zum Vortrag am 24. Juni zum Thema: Technologien und Methoden für die nutzerfreundliche Produkt- und Arbeitsplatzgestaltung

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ludger Schmidt

KASSEL. „Die Überfrachtung des Nutzers mit Informationen und Einstellmöglichkeiten an Geräten ist der häufigste Fehler bei der Entwicklung neuer technischer Lösungen“, sagt Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ludger Schmidt vom Fachbereich Maschinenbau an der Universität Kassel. Er muss es wissen, denn schließlich befasst er sich seit Jahren als Leiter des Fachgebiets Mensch-Maschine-Systemtechnik mit dem Zusammenspiel von Mensch und Maschine. Mithilfe von Ingenieuren, Informatikern, Designer und Psychologen in seinem Team entwickelt und optimiert er die Schnittstellen von Mensch und Maschine etwa für die Fahrzeugindustrie. Dabei ist er so erfolgreich, dass die UNIKIMS, die Management School der Kasseler Universität, seine Kompetenz in ihr Angebot an Beratungsleistungen und Inhouse-Schulungen für die Unternehmen aufnehmen wird.

Anmeldung zum Vortrag

Zu dem Vortrag Technologien und Methoden für die nutzerfreundliche Produkt- und Arbeitsplatzgestaltung am 24. Juni können Sie sich auf der Seite des berufsbegleitenden Masterstudiengangs Industrielles Produktionsmanagement www.unikims.de/ipm anmelden.

Weniger ist mehr

„Weniger ist mehr“ lautet das Fazit des Hochschullehrers nach langjähriger Untersuchung des Zusammenspiels von Mensch und Maschine, auch mithilfe ausgeklügelter Methoden zur Messung des Blickkontakts zwischen Mensch und Maschine, der Mimik des Nutzers und seines physiologischen Zustands. Der häufigste Fehler von Entwicklern neuer Produkte sei es, dem Nutzer alles an Informationen und Einstellmöglichkeiten zur Verfügung zu stellen, was technisch möglich sei, in der Hoffnung, sich im Markt von Wettbewerbern abzuheben und dem Kunden möglichst viel zu bieten, sagt Ludger Schmidt. Das sei aber falsch, denn das Zuviel an Informationen und Möglichkeiten überfordere oft den Nutzer. 

Tödliche Ablenkung

„Am Ende kann das tödlich sein – wenn ein Autofahrer zu lange bei hoher Geschwindigkeit vom Bildschirm seines Infotainmentsystems abgelenkt ist“, warnt der Ingenieur, der sich schon zu Beginn seiner wissenschaftlichen Karriere ausführlich mit Fehlern in der Medizintechnik auseinandergesetzt hat. Erst jüngst entwickelte Continental zusammen mit Schmidts Fachgebiet an der Universität Kassel eine glatte Bedienfläche für den Einsatz im Auto, die den Nutzer per Vibration die Bedienoptionen und den Schaltzustand fühlen lässt. Der „haptische Monitor“, den der Autofahrer nicht in den Blick nehmen muss, ersetzt den „visuellen Monitor“, den Bildschirm. Die Augen bleiben auf der Straße. Die „Blickabwendung“ vom Verkehr sinkt im Vergleich zum klassischen Bildschirm um 23 Prozent und die Effizienz in der Bedienung steigt ebenfalls signifikant um ein Drittel.

Technikverliebte Entwickler denken zu wenig an den Menschen

Das Problem der Überforderung des Menschen durch die Maschine ist vielschichtig. Bei sinkenden Preisen für immer neue Sensorik und Steuerungsmöglichkeiten wächst die Komplexität technischer Lösungen rasant. „Aber viele Möglichkeiten führen nicht immer zu guten Ergebnissen“, sagt Ludger Schmidt. Zugleich sinkt die Bereitschaft der Nutzer, sich mit immer umfangreicher werdenden Bedienungsanleitungen auseinanderzusetzen. Noch hinderlicher auf dem Weg zu guten Produkten ist die Technikbezogenheit und Technikverliebtheit der Entwickler, die im Extremfall eine Lösung haben und losgelöst von der Wirklichkeit des Nutzers nach einem Problem suchen, um ihre Lösung einsetzen zu können.

Mensch und Maschine sollen im Idealfall zusammenfinden

Analyse Ergonomie Arbeitsplatz

Darum beginnt die Arbeit der Kasseler Wissenschaftler mit der möglichst technikfreien Analyse von Prozessen und Problemen unter Beteiligung der Nutzer. In einem iterativen Verfahren werden aus Sicht des Nutzers Anforderungen formuliert, Vorschläge zur Problemlösung entwickelt und mit dem Nutzer durchgesprochen und getestet. Dessen Erfahrungen mit der Zwischenlösung und sein Urteil über diese Lösung fließen in die weitere Entwicklung ein, bis sich Technik und Nutzer schließlich im besten Fall in der Ideallösung finden.

Ein Prototyp des Nutzers wird zum Maßstab

Die Arbeit der Wissenschaftler beginnt mit der „Anforderungsanalyse“. Die Kasseler Mensch-Maschine-Experten lösen sich von Beginn an von einem technischen Blick auf die Dinge. Sie entwickeln mithilfe von „Personas“ eine Modellvorstellung des Nutzers und seiner Aufgaben, sozusagen ein prototypisches Nutzermodell mit möglichst konkreten Eigenschaften und Erwartungen, einen Nutzer mit Körperlichkeit und Psyche. Denn die Wissenschaftler fragen zuerst: „Für wen machen wir das?“ Um dies herauszufinden, nehmen sie Kontakt mit den Nutzern auf, begleiten diese nach der Methode des „Shadowing“ einen Tag lang in ihrem Beruf, verfolgen und dokumentieren, was die Person tut, und gelangen häufig allein schon durch die Beobachtung zu Schlüssen, wie bestimmte Produkte und Prozesse besser zu gestalten wären.

Was soll der Touchscreen, wenn die Maschine wackelt?

Sodann folgt die Entwicklung von Lösungen für den identifizierten Problemfall. Zunächst entsteht ein Prototyp nur mithilfe von Bleistift und Papier als Skizze. Studierende des Fachgebiets haben zum Beispiel in einer Projektarbeit einmal ein Cockpit für eine Straßenbahn entwickelt. In der frühen Phase des Projektes zeichneten sie einen Touchscreen auf die Pilotskizze. Das führte zur Diskussion mit den Straßenbahnfahrern, die an der Bedienbarkeit des Bildschirms zweifelten, weil die Bahn während der Fahrt vibriert und wackelt. Die Wahrscheinlichkeit eines Bedienfehlers – nur weil der Zug über eine Weiche fährt –wäre zu groß. Den Straßenbahnfahrern war es hingegen wichtig, Schalter, die sie häufig nutzen, in Griffnähe zu haben. Und braucht der Fahrer wirklich einen Tachometer? Wenn sein Ziel die Pünktlichkeit ist, ist die Geschwindigkeit nur Mittel zum Zweck. Vielleicht sind für ihn Hinweise darauf wichtiger, ob er im Zeitplan ist und wie er diesen am besten einhält.

Computermodelle sparen Entwicklungskosten

Unter dem Eindruck dieser Diskussion entwickeln die Wissenschaftler einen digitalen Prototyp, in dem digitale Menschenmodelle die Maschine bedienen. Die Männlein und Weiblein können dick und klein, groß und schlank sein, aber auch jede Zwischengröße haben. Mithilfe von Simulationen finden die Fachleute heraus, welche Schalter erreichbar, welche Teile des Bedienfelds oder der Straße für welchen Typ von Fahrer überhaupt einsehbar sind. Das Computermodell erlaubt die Anpassung des Prototyps an die Wirklichkeit ohne hohe Kosten.

Die Wissenschaftler messen Angst und Zufriedenheit

Steht das erste Cockpit im Computermodell, ist die entscheidende Frage im Dialog mit dem Nutzer zu beantworten: Ist das Cockpit überhaupt zu verstehen? Der Nutzer muss Aufgaben am Cockpit bearbeiten. Dabei messen die Wissenschaftler zum Beispiel seine Blickbewegung. Welche Informationen nimmt der Nutzer überhaupt wahr? Verweilt der Blick zu lange an einer Stelle, ist das ein Hinweis auf Unverständnis. Mit einer Videokamera analysieren die Wissenschaftler die Mimik des Nutzers während des Bedienens der Maschine. Sie erkennen Zustände wie Überraschung, Angst, Angewidertsein, aber auch Zufriedenheit. Sie können die Herzfrequenz messen, die Leitfähigkeit der Haut, um zu erkennen, ob der Nutzer ins Schwitzen kommt. Auf die Wachheit des Nutzers schließen die Wissenschaftler, indem sie messen, ab welcher Frequenz der Nutzer das Blinken einer Lichtquelle nicht mehr wahrnimmt. Müde Nutzer sehen ein blinkendes Signal als Dauerlicht.

Der Prototyp nimmt im Dialog mit seinem Nutzer Form an

Unterdessen nimmt der Prototyp immer mehr Form an, er wird konkretisiert. Für das Straßenbahncockpit wird ein Originalsitz angeschafft und in einen maßstäblichen Holzaufbau integriert, während der Fahrtisch noch weitgehend digital simuliert wird, um flexibel zu sein und Kosten zu sparen. Die Fahrt mit der Straßenbahn wird sichtsimuliert, bis schließlich irgendwann tatsächlich eine neue Bahn mit einem entspannten Fahrer in einem nutzerorientierten Cockpit durch eine reale Innenstadt rollt.

Lösungen für Fahrzeuge, Haustechnik, Telefone

Ludger Schmidt sieht mannigfache Möglichkeiten, seine Dienste einzubringen, sei es in Fahrzeugen, Produktionsanlagen oder bei der Entwicklung von Heiz- und Klimatechnik für Privathaushalte. Er arbeitet auch an assistierenden Smartphone-Applikationen. Das Telefon könnte zum Beispiel durch einen Abgleich mit dem Kalender bestimmte Anrufe während Konferenzen unterdrücken, aber wieder zulassen, sobald der Telefonbesitzer aufsteht und umhergeht. „Das kann eine große Hilfe sein“, sagt Ludger Schmidt, „aber nur, wenn es gut gemacht ist. Solche Dienste können auch das Gefühl eines Kontrollverlustes auslösen. ‚Was tut das Ding denn jetzt schon wieder?‘, könnte der Nutzer dann fragen.“

Datenbrillen zeigen, wann der Zug kommt

Datenbrille

Datenbrillen sind ein weiteres neues Feld der nutzerorientierten Forschung und Entwicklung. Sollte die Brille dank kontextbezogener Funktion die Ankunft der nächsten Straßenbahn anzeigen, wenn sich ihr Träger der Haltestelle nähert? Der Wissenschaftler berichtet von guten Erfahrungen mit den Datenbrillen in der manuellen Montage von Werkstücken. Die Einblendung des jeweils nächsten Arbeitsschritts in das Sichtfeld des Nutzers hat die Leistung des Arbeiters gegenüber der Lektüre einer Bauanleitung in klassischer Papierform um über 30 Prozent erhöht.

Die Industrie sieht Chance der Nutzerfreundlichkeit nur selten

InterHapt - Interaktionsuntersuchungen für haptisches Feedback elektronischer Eingabegeräte

Das Problem der nutzerfeindlichen Gestaltung von Produkten haben bisher nur wenige Industrien erkannt, sagt Ludger Schmidt. Am weitesten sei wohl die Autoindustrie, die immer komplexer werdende Fahrzeuge immer leichter bedienbar mache. In der Haustechnik sei der Nutzer in der Entwicklung der Produkte dagegen noch unterrepräsentiert. Wie die Datenbrille und der haptische Monitor zeigten, seien die Möglichkeiten groß, einem verunsicherten Nutzer Feedback, zielgerichtete Informationen und Hilfestellung zu geben.

Gesten steuern die Maschinen

Ein weiteres Feld sei die Interaktion durch Gesten. Durch die Spieleindustrie sei eine Fülle an preiswerten Sensoren zur Identifikation von Gesten geschaffen worden. Während sich die Wisch-Geste auf dem Touchscreen ebenso international durchgesetzt habe wie das Groß- und Kleinziehen mittels der Fingerkuppen, seien andere Gesten, die als dreidimensionale Bewegung ausgeführt werden, noch nicht gefunden und als Teil einer internationalen Zeichensprache definiert. Solche Gesten erlaubten die berührungsfreie Steuerung von Anlagen, etwa wenn der Roboter die Bewegung der Menschenhand verfolge und ihre Bewegung interpretiere.

Zur UNIKIMS

Die UNIKIMS ist die gemeinsame Management School der Universität Kassel und erfolgreicher Unternehmen. Sie bietet bisher acht berufsbegleitende Masterstudiengänge an und bereitet weitere vor. Sie offeriert postgraduale Studienprogramme, mehrtägige Seminar- und 9 bis 12 Monate laufende Zertifikatprogramme sowie Inhouse-Schulungen und Beratungen in Unternehmen. Jährlich nutzen etwa 500 Mitarbeiter aus über 300 Unternehmen sowie mittelständische Betriebe und multinationale Konzerne das Angebot der UNIKIMS, die ihre Studiengänge in Zusammenarbeit mit zahlreichen Unternehmen entwickelt. Forschungsstarke und anwendungsorientierte Professorinnen und Professoren halten die Lehrveranstaltungen mit Unterstützung durch herausragende Praktiker in leitenden Positionen mit umfangreicher Lehrerfahrung. Die UNIKIMS bietet bisher diese Masterstudiengänge:

- MBA General Management

- MBA Marketing und Dialogmarketing

- Master Mehrdimensionale Organisationsberatung

- Master Industrielles Produktionsmanagement

- Master Public Administration

- Master Bildungsmanagement 

- Master ÖPNV und Mobilität

- Master Wind Energy Systems

Neben der Universität Kassel als Hauptgesellschafterin sind weitere Gesellschafter der Energietechnikkonzern Viessmann Werke GmbH & Co. KG, der Automobilzulieferer WEGU Holding GmbH, das IT-Beratungshaus OctaVIA AG, die SMA Solar Technology AG sowie die Industrie- und Handelskammer Kassel-Marburg.

Kontakt:

UNIKIMS – die Management School der Universität Kassel

Universitätsplatz 12

34127 Kassel

Dr. Jochen Dittmar

Tel.: 0561-804-2913

Email: dittmar@uni-kassel.de

www.unikims.de

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