Benutzerfreundlichkeit bei der Bedienung von Montageanlagen

Sieben Chunks sind der Richtwert

Die Herausforderung, der sich Entwickler gegenüber sehen, lässt sich relativ einfach zusammenfassen: Die Technik wird immer komplexer, muss aber für den Anwender einfach zu bedienen sein. Dabei sind die Anforderungen gerade in der Montage- und Handhabungstechnik oft sehr speziell, weil der Funktionsumfang und die Komplexität steigen. Bereits 1965 formuliert Gordon Moore, Physiker und Mitbegründer der Firma Intel, das Mooresche Gesetz. Dieses besagt, dass sich die Komplexität von integrierten Schaltkreisen etwa alle 18 Monate verdoppelt. Der kanadische Informatiker William Buxton, zurzeit an der Spitze von Microsoft Research an der Entwicklung von Benutzeroberflächen beteiligt, überträgt Moores Gesetz 1999 auf die Entwicklung von Funktionalitäten der Technik: Auch diese würden sich alle ein bis zwei Jahre verdoppeln. Dem gegenüber steht die Fähigkeit des Menschen, Dinge zu verstehen, zu lernen oder sich zu erinnern. Diese verändert sich so gut wie gar nicht. Im Vergleich zur rasanten Entwicklung der Technik tritt der Mensch also auf der Stelle.

Kommunikation vereinfachen

Die neue GUI von IEF-Werner ist in drei Navigationsachsen unterteilt. Dies ermöglicht eine hohe Skalierbarkeit der Bedienoberfläche. (Fotos: IEF-Werner)

"Aus diesem Grund muss die Bedienung technischer Produkte immer den menschlichen Fähigkeiten angepasst sein", bemerkt Mark Sailer, Produktmanager beim Automatisierungs-Spezialisten IEF-Werner. Besonderes Augenmerk gilt hierbei der Mensch-Maschine-Schnittstelle (englisch: Human Machine Interface, kurz: HMI), die dem Benutzer die Interaktion mit einer Maschine oder Anlage ermöglicht. Bei komplexeren Anwendungen kommt hier häufig eine grafische Benutzeroberfläche (englisch: Graphical User Interface, kurz: GUI) zum Einsatz: Der Anwender kommuniziert über Symbole mit der Technik.

Die Erkenntnisse der Psychologie haben großen Einfluss auf die Entwicklung von HMI. Um komplexe Informationen verständlich darzustellen, müssen diese optimal strukturiert sein. Die Psychologie bezeichnet das Zerlegen einer komplexen Funktion in mehrere Unterfunktionen sowie das Zusammenfassen kleiner Funktionen zu einer größeren als "Chunking". Der Mensch neigt dazu, einzelne Informationseinheiten wie Buchstaben, Zahlen oder Funktionen zu sogenannten Chunks zusammenzufassen. Studien des amerikanischen Psychologen George A. Miller aus dem Jahr 1956 haben ergeben, dass die Grenze dessen, was das Kurzzeitgedächtnis aufnehmen kann, bei etwa sieben Chunks (+/- 2) liegt. Eine optimale Auslastung wird bereits bei drei bis fünf Chunks erreicht, abhängig von der Vorbildung der jeweiligen Person.

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Einfach wie ein Smartphone

Diese Tatsache, die auch als Millersche Zahl bekannt ist, wird ebenfalls in der Programmierung berücksichtigt. Zum Beispiel wird empfohlen, dass eine Webseite nicht mehr als sieben Navigationspunkte haben soll. Auch der Automatisierungsspezialist IEF-Werner machte sich Millers Erkenntnisse bei der Entwicklung eines neuen, intuitiven Konzepts für die Benutzeroberfläche von Montageanlagen zunutze. "Ausschlaggebend für das Projekt war die Diskussion mit einem Kunden über GUI. Der Kunde hielt sein Smartphone in die Höhe und forderte, dass auch seine Maschine so einfach und attraktiv zu bedienen sein sollte`", erinnert sich Sailer.

Das wichtigste Kriterium bei der Entwicklung einer GUI ist die Benutzerfreundlichkeit oder Gebrauchstauglichkeit. Diese hat in der Softwareentwicklung einen so hohen Stellenwert eingenommen, dass sie sogar normiert ist: Die DIN EN ISO 9241 mit dem Titel "Ergonomie der Mensch-System-Interaktion" nennt als Kriterien für die Gebrauchstauglichkeit einer Software die Effektivität zur Lösung einer Aufgabe, die Effizienz der Handhabung des Systems und die Zufriedenheit des Nutzers. Eng verbunden mit der Benutzerfreundlichkeit ist auch der Begriff der Ergonomie. In der Softwareentwicklung versteht man darunter die Anpassung eines Programms an die kognitiven und physischen Fähigkeiten des Menschen, also seine Möglichkeiten zur Verarbeitung von Informationen, aber auch von softwaregesteuerten Merkmalen der Darstellung, etwa Farben und Schriftgrößen.

Skalierbarkeit sorgt für Benutzerfreundlichkeit

Um ein Höchstmaß an Ergonomie und damit Benutzerfreundlichkeit zu erreichen, ist die Skalierbarkeit einer Software von entscheidender Bedeutung. Die Experten bei IEF-Werner berücksichtigten hierbei die Erkenntnisse aus der Psychologie und die Theorie des Chunking. "Bei der Entwicklung sind wir von der Annahme ausgegangen, dass das Bedienpersonal einer Maschine durchschnittlich drei bis fünf Chunks problemlos verarbeiten kann, das höher qualifizierte Service- und Einrichtpersonal sogar bis zu sieben", erläutert Sailer: "Für beide Benutzergruppen wollten wir eine gleichermaßen optimale Gebrauchstauglichkeit erreichen."

Um diese Herausforderung zu lösen, hat IEF-Werner die GUI zunächst in zwei Teile gegliedert. "Bedienen" wird komplett im Hauptregister abgebildet, die Bedien- und Zusatzfunktionen werden in Gruppen von jeweils vier Menüpunkten angeboten. "Einrichten" wird mit maximal sieben Folgeregistern - wie Karteikarten angeordnete Fenster - dargestellt. Alle Folgeregister werden permanent angezeigt, auch wenn einzelne davon gesperrt sind. Dies verbessert die Übersicht und erleichtert es dem Anwender, die gewünschten Funktionen schneller zu finden.

Das Hauptregister und die Folgeregister bilden jeweils eine Navigationsachse der Oberfläche. Zusätzlich kann der Benutzer in jedem Folgeregister am unteren Bildrand zwischen einzelnen Unterfunktionen blättern. Dies bildet die dritte Navigationsachse. Pro Folgeregister werden maximal sieben solcher Blätter angezeigt. Das Navigationskonzept mit drei Achsen kombiniert die beiden Teile der GUI und ermöglicht eine höchstmögliche Skalierbarkeit der Bedienoberfläche.

Optisch ansprechend, einfach zu bedienen

Zur Darstellung nutzt die neue Oberfläche Registerkarten sowie das Prinzip des Schieberegisters als Vorlage. Dies ermöglicht die strukturierte und übersichtliche Abbildung auch von komplexen Maschinenfunktionen. Darüber hinaus legten die Entwickler Wert darauf, die Bedienung der Oberfläche so intuitiv und einfach wie möglich zu gestalten. Hierbei folgten sie der simplen Maxime "Alles, was blinkt, muss gedrückt werden." Durch diese Vorgehensweise wurde die Bedienung der IEF-Werner Anlagen enorm vereinfacht. Darüber hinaus heben unterschiedliche, kontrastreiche Farben die einzelnen Steuerungselemente voneinander ab. Hinter beidem steckt wiederum ein psychologischer Trick: Besondere "Eye Catcher" wie Animationen oder kräftige Farben wirken anregend auf die Aufmerksamkeit. Die Konzentration des Benutzers wird dadurch erhöht, was auch zu einer geringeren Fehlerquote führt.

Die optisch ansprechende Gestaltung hat jedoch noch einen weiteren Zweck: Nur das Zusammenspiel von guter Gestaltung und einfacher Bedienung hinterlässt beim Anwender einen guten und bleibenden Eindruck. Es macht die neue Bedienoberfläche von IEF-Werner zu dem, was sie am allermeisten sein soll: benutzerfreundlich.    bw

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