Um selbst möglichst wenig Arbeit mit der Projektierung zu haben, erwartet jeder Entwickler eine benutzerfreundliche Entwicklungssoftware. Aber wie sieht es mit dem Maschinenführer aus, der später mit dieser Visualisierungsoberfläche die Maschine kon­trollieren soll? Ist die Bedienung der grafischen Oberfläche intuitiv, die Navigation durch die Visualisierungsbilder logisch? Entspricht die Prozessdarstellung den Anforderungen des Bedienpersonals? Diese Fragen sollten bereits bei der Konzeption einer Maschine geklärt werden, da sie die Benutzungsfreundlichkeit – neudeutsch Usability – einer Maschine entscheidend prägen.

Usability bezeichnet die messbare Qualität bei der Interaktion zwischen Mensch und Computer. Die DIN EN ISO 9241 spricht abstrakt „vom Ausmaß, in dem ein technisches System durch bestimmte Benutzer in einem bestimmten Nutzungs­kontext verwendet werden kann, um bestimmte Ziele effektiv, effizient und zufriedenstellend zu erreichen.“ Anders ausgedrückt: Anwender sollen ihre Aufgaben mit Hilfe der Visualisierung lösen können – ohne langwierige Lernphasen, große Umwege und vor allem ohne Frust.
Die Benutzungsfreundlichkeit wird auch im Maschinen- und Anlagenbau immer mehr zum Erfolgsfaktor, mit dem sich Unternehmen vom Wettbewerb abheben. Denn bei identischer Funktionalität und gleichem Preis rückt die Handhabung in den Vordergrund: Wie hoch ist der (Um)Schulungsaufwand, wie einfach sind die Funktionen aufrufbar, wie intuitiv lässt sich eine Anlage bedienen.

Projektierer stehen damit vor der He­rausforderung, sich bei der Entwicklung der HMI-Oberfläche an den Anforderungen des Maschinenführers zu orientieren – eine Sichtweise, die nicht ohne Weiteres zu erkennen ist. Diesen benutzerzentrierten Gestaltungsprozess gilt es in das Gesamtprojekt einzubeziehen. Ein typischer Ablauf gliedert sich in die Arbeitsblöcke:

■ Analyse
■ Modellieren
■ Spezifikation
■ Realisierung
■ Evaluation

Zentrales Element Benutzeranalyse

Die Einhaltung einfacher Grundregeln erhöht die Bedienfreundlichkeit: Oben gibt es keine visuelle Gewichtung der Parameter.

© Beijer electronics

Zentrales Element stellt die Benutzeranalyse dar: Neben den formellen Geschäftsprozessen (Abläufen) muss der typische Anwender mit seinen Anforderungen definiert werden. Eine häufig eingesetzte Methode ist die Bildung von Fokusgruppen, um in Diskussionsrunden mit typischen Anwendern Informationen zum Arbeitsalltag, Arbeitsablauf, zu den Anforderungen sowie Bedürfnissen und zum Arbeitsumfeld zu sammeln: Wie sieht der Arbeitsalltag aus? Welche Unterstützung wird benötigt? Welche Funktionen fehlen? Was wird am bestehenden System als schlecht empfunden? Was gefällt? Was wird als unnötig angesehen? Die gewonnenen Erkenntnisse fließen in Nutzer-Szenarien ein, die grafisch oder als Text die Sicht der tatsächlichen Anwender zusammenfassen.

Aus diesen Daten entstehen beim Modellieren erste Benutzerprofile, die beispielhaft, aber auf realen Daten basierend, den Anwender skizzieren. Ergänzt um typische Szenarien aus dem Arbeitsumfeld, beispielsweise das Quittieren von Störmeldungen, bilden die Profile die Grundlage für die Ausarbeitung der Systemfunktionen, die anschließend in Anwendungsfällen (Use Cases) beschrieben werden.
Auf Basis dieser Dokumente kann der Gestaltungsprozess beginnen: Üblich ist, einige Anwendungsfälle in einem Prototyp umzusetzen, den die Anwender in einem typischen Aufgaben-Ziel-Umfeld prüfen. Dazu lösen sie beispielsweise an einer simulierten Bedienoberfläche eine reale Aufgabe und können so gewissermaßen „live“ die Benutzungsfreundlichkeit testen und Hinweise zu weiteren Verbesserungen geben.

Diese Rückmeldungen werden in Szenarien und Storyboards dokumentiert. Die Umsetzung wird regelmäßig durch die Anwender in Evaluationen überprüft. Das Feedback dieser Überprüfungen fließt wieder in die Spezifikation ein und kann bei Bedarf in einem weiteren Prototyp umgesetzt werden. Dieses iterative Vorgehen hat einen großen Vorteil: Die gewonnenen Erkenntnisse sind aufgrund der systematischen Analyse und Dokumentation auf andere Projekte übertragbar und verbessern auch deren Usability.

Usability – fast zum Nulltarif

Die richtige Farbkombination ist für die Lesbarkeit entscheidend: Die Farben Rot und Gelb sollten für Warn- und Alarmmeldungen reserviert sein.

© Beijer electronics

Häufigste Argumente gegen eine benut­zerzentrierte Entwicklung sind Zeit und Kosten. Usability ist aber keine Plakette, die einer Visualisierung einfach kurz vor Auslieferung des Systems attestiert werden kann. Der Grund: Wurde das System an den Anforderungen des späteren Anwenders vorbei entwickelt, lässt sich dieses Manko zum Projekt-Ende nur mit viel Aufwand korrigieren. Die Folge sind umfangreiche Projekt-Nacharbeiten.

Trotz knapper Budgets und enger Zeitvorgaben gibt es Möglichkeiten, die Usability einer HMI-Lösung wenigstens zu kontrollieren. Bereits einige Beobachtungstermine bei Endanwendern vor Ort liefern erste wichtige Informationen zum Nutzungskontext. Fragebogen oder Interviews sind weitere Grundlagen. Ebenso zeigen einfache Lösungen beim Prototyping große Wirkung: Abläufe einer Bedienoberfläche lassen sich durchaus anhand von Skizzen zusammen mit dem Bediener „durchspielen“. Auch die Methode „Karten sortieren“ ist eine kostengünstige und zeitsparende Variante, um das Feedback von Anwendern zu strukturieren. Dieses Prinzip kommt zum Einsatz, wenn Funktionen in einer Menü­struktur gruppiert werden sollen.

Darüber hinaus ist die iterative Überprüfung und Verbesserung mit der „Low-Budget“-Variante möglich: Usability Experten überprüfen die Bedienoberfläche anhand von Checklisten. Sie decken anhand allgemeingültiger Usability-Prinzipien eklatante „Hürden“ auf und können bei deren Beseitigung unterstützen. Bereits die Beachtung einiger Grundregeln hilft, die Bedienfreundlichkeit zu verbessern, unter anderem die Richtlinien der Aufgaben-Angemessenheit, der Steuerbarkeit sowie der Erwartungskonformität. Funktionen sollten nach Möglichkeit symmetrisch angeordnet werden. Symmetrie ist ein Zeichen von Ordnung und zieht somit die Aufmerksamkeit auf die Funktionsgruppe. Asymmetrische Darstellungen erschweren es, Funktionen schnell und verlässlich zu erfassen. Bei der Menüführung erweist sich die 7±2-Regel bei der Strukturierung für die meisten Bedienoberflächen als optimal. Dagegen zeigt sich, dass klassische Pull-down-Menüs nicht mehr die beste Lösung für eine Touch-Bedienung darstellen. Ähnlich verhält es sich mit Piktogrammen und Symbolen. Die Gefahr von Fehl-Interpretationen durch zu filigrane Darstellung oder dadurch, dass das Objekt in einem anderen Kulturkreis unbekannt ist, darf nicht unterschätzt werden.

Projektierungstools wie die HMI-Lösung iX bringen die Voraussetzungen für ein anwenderzentriertes Design und dessen effektive Umsetzung mit. Dazu zählen Funktionen wie das Abspeichern der Oberfläche in unterschiedlichen Layouts, das schnelle Ändern vom Hintergrund, Farbwerten, Skalierungen sowie das leichte Verknüpfen von Bildschirmseiten im Navigationsmanager. Darüber hinaus unterstützen so ge­nannte Masterseiten eine durchgängige Projektierung sowie ein einheitliches Erscheinungsbild der Anwendung. Mithilfe dieser Masterseiten können Entwickler im Iterations-Prozess schnell auf das Feedback aus den Benutzertests reagieren und den Prototyp für einen weiteren Testlauf anpassen. Ein sofortiges Zurücksetzen auf einen früheren Projektstand ist ebenso schnell und einfach möglich, wie eine global im gesamten Projekt wirksame Farb- oder Formänderung.

Autoren: Dirk Hartmann ist Produktmarketing Manager Global HMI bei Beijer Electronics in Unterensingen.

Claus Wagner ist Usability Berater von CommWeCon consultancy in Lein­felden-Echterdingen.

Profiteure Endanwender und Maschinenbauer

Benutzerzentriertes Design hat Vorteile – nicht nur für Endanwender, deren Arbeitsumfeld in der Gestaltung des technischen Hilfsmittels Visualisierung einfließt. Auch die Entwickler profitieren, die mit fundierten Informationen die Erwartungen der Bediener an die Visualisierung besser verstehen und effektiver umsetzen können. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Integration von Usability-Aspekten

■ die Produktivität beim Endanwender erhöht,
■ Kosten beim Support und Schulungs­aufwand reduziert,
■ die Entwicklungskosten infolge weniger Nacharbeiten sinken
■ und zu geringeren Fehlerraten bei der Bedienung führt.