4 Experten zu UX – Teil 1 Spielend leicht arbeiten: Was setzt sich durch?

Mit Industrie 4.0 steigt die Komplexität in der Automatisierung. Eine gute Usability ist dabei wichtiger denn je und ein wesentliches Merkmal von industriellen Maschinen und Systemen. Unternehmen werden experimentierfreudiger. Wir haben bei vier Experten nachgefragt, welche Trends sich durchsetzen werden und was ein Hype bleiben wird?

Im Zuge von Industrie 4.0 nimmt die Komplexität in der Automatisierung weiter zu. Eine gute Industrial Usability bzw. ein gutes User Experience (UX) Design von Maschinen, Systemen und Software ist deshalb wichtiger denn je. Wir haben bei vier Experten nachgefragt, was zu einem klaren Wettbewerbsvorteil führt oder welche Rolle der Spaß bei der Maschinenbedienung einnimmt.

• Felix Kranert, Marketing Manager Simatic HMI, Siemens Digital Industry, Factory Automation: „AR und Sprachsteuerung sind die wichtigsten Trends im Kontext von HMI.“

• Nils Clark-Bernhard, Head of User Experience Design, Macio: „Aus einem UX-Projekt kann auch ein Change-Prozess mit Raum für neue digitale Produkte entstehen.“

• Dirk Firmenich, Global Product Manager, Industrial Controls & Protection Division, Eaton: „Wenn ein Bediensystem von seinem Nutzer lernt, kann das zu einem Innovationssprung bei der Gestaltung führen.“

• Hauke Thorenz, Usability Engineer, HMI-Konzepte, Weidmüller GTI Software: „Wir haben Kunden, die eine Abkehr von althergebrachten Screen-Layouts regelrecht einfordern.“

elektrotechnik AUTOMATISIERUNG: Unternehmen werden beim Thema Usability experimentierfreudiger. Welche Erfahrungen haben Sie diesbezüglich gesammelt? Und: Kennen Sie Beispiele, wo das User Experience (UX) Design zu einem klaren Wettbewerbsvorteil geführt hat?

Felix Kranert: Wir merken in vielerlei Hinsicht, dass es derzeit ein Umdenken gibt. Es ist aber auch erkennbar, dass diesem Umdenken verschiedene Motive zugrunde liegen. Für die einen geht es darum, die Komplexität der eigenen Lösung herunterzubrechen, für die anderen geht es in erster Linie darum, sich wieder stärker vom Wettbewerb abzusetzen und ein Alleinstellungsmerkmal zu haben. Flottweg, Hersteller von Dekantern, Separatoren und Bandpressen, ist ein gutes Beispiel dafür, welche Auswirkung Design auf das Geschäft haben kann. Flottweg hat in enger Partnerschaft mit uns sowie dem Designbüro N+P Industrial Design ein vollständig neues Interaktionskonzept erarbeitet. Die Lösung ermöglicht es, ein durchgängiges Interaktionskonzept vom Panel bis zum Leitsystem anzubieten. Abgerundet wird das User Interface durch unsere Geräte, die wir für Flottweg in einer kundenspezifischen Variante entwickelt haben. Flottweg konnte damit zuletzt über 20 Prozent mehr Anfragen auf einer Messe generieren und hat den German Design Award gewonnen.

Usability

So lassen sich Maschinen einfach bedienen

Nils Clark-Bernhard: In vielen unserer Projekte hat ein durchdachtes UX Design zu einem deutlichen Vorsprung gegenüber dem Wettbewerb geführt. Denn komplexe Systeme werden erst dann bedienbar, wenn Daten und Zusammenhänge verständlich und nachvollziehbar dargestellt werden. UX Design hilft dabei, Zusammenhänge zwischen verschiedenen Produkten und Technologien zu erkennen und durch Kombination Mehrwerte zu erzeugen. Im UX Design verlassen wir den Bereich der grafischen Bedienoberfläche und betrachten den erweiterten Nutzungskontext. Dann entstehen Konzepte, die über die eigentliche Maschinensteuerung hinausgehen und auch Lösungen über eine verbesserte Hardware in Erwägung ziehen oder Technologien aus anderen Bereichen der Industrie neuartig einsetzen. Unsere Kunden erkennen, dass sie sich schon früh im Produktentwicklungsprozess Unterstützung suchen und auch eigene Strukturen durchbrechen oder Abteilungen umstrukturieren müssen. Dann wird aus einem UX-Projekt auch einmal ein weitreichender Change-Prozess und oft entsteht Raum für neue digitale Produkte und Services.

Dirk Firmenich: Wir konnten in diversen Projekten feststellen, dass bei Automatisierungslösungen viel Wert auf ein funktionales und ansprechendes Design der Produkte gelegt wird. Dies zeigt sich beispielsweise bei der Biesse Group, Hersteller von Holzbearbeitungsmaschinen. Unser RMQ Flat-Front Drucktaster überzeugte durch Design und flachen Aufbau. Ebenso profitiert Dilo Armaturen und Anlagen GmbH von unserem Visualisierungssystem XV300. Hier wurde die Bedienung an Gas-Servicegeräten zum haptischen Erlebnis. Die strukturierte Menüführung hilft dem User das Gerät effizient zu nutzen.

Hauke Thorenz: Wir haben Kunden, die eine Abkehr von althergebrachten Screen-Layouts regelrecht einfordern. Menüs brauchen nicht mehr dauerhaft sichtbar zu sein und werden nur bei Bedarf ausgefahren. Starr positionierte Soft-Buttons am Bildschirmrand, mit denen Funktionen direkt aufgerufen werden können, sind Relikte aus einer Zeit, als es noch keine Touchscreens gab. Bildschirme werden heute im Hochformat eingebaut. Wegen der gestiegenen Komplexität bedarf es einer radikalen Reduktion auf das Wesentliche. Beim Erledigen einer bestimmten Aufgabe sollen nur die relevanten Informationen sichtbar sein. Ein gutes Beispiel ist eine Alarmliste, die bei einem Touchscreen in der Statuszeile eingeblendet wird. Die Statuszeile zeigt lediglich an, dass es einen Fehler gibt.

Oft wird UX auch im Zusammenhang mit dem Fachkräftemangel genannt. Sollte dies für Unternehmen ein Hauptargument sein, um ihre Maschinen und Systeme zu optimieren?

Felix Kranert: Sicher ist das ein Punkt, der den Maschinenbauer besonders motiviert. Hat er ein System, dass sich einfach erlernen und bedienen lässt, reduziert dies seine Aufwände für Schulung und Service beim Endkunden. Ich sehe das Thema Fachkräftemangel aber auch auf Seite der Maschinen- und Anlagenbauer. Personal zu finden, das ein Auge auf Automatisierung und User Experience werfen kann, ist nahezu unmöglich. Die Konsequenz: Maschinenbauer müssen die Fachkräfte selbst ausbilden. Fernab der eigenen Kernkompetenz fällt das beliebig schwer. Wir tun aktuell sehr viel, um genau hier zu unterstützen. Mit der „HMI Design Masterclass“ stellen wir beispielsweise seit letztem Jahr einen Videokurs zur Verfügung, der die Grundlagen von HMI Design vermittelt. Das Feedback zu diesem Angebot hat uns gezeigt, wie groß der Bedarf wirklich ist. Das hat uns letzten Endes auch motiviert, noch einen Schritt weiter zu gehen. Im April diesen Jahres haben wir das HMI Design Workbook veröffentlicht. Mit über 150 Seiten bauen wir die Grundlagen weiter aus und unterstützen bei der Optimierung der eigenen Lösung.

Nils Clark-Bernhard: Zukünftig werden Anlagen noch komplexer, Produktionszyklen schneller und der Anspruch an die Qualität der Ergebnisse höher. Eine Optimierung der Workflows über die GUI, grafische Benutzeroberfläche, hinaus macht es möglich, dass auch Nutzer ohne tiefes Fachwissen definierte Arbeitsabläufe durchführen können. Über abgestufte Zugangsberechtigungen, Automatismen und Algorithmen kann die Bedienung einer Anlage in bestimmtem Maß auch Nutzern mit geringen Vorkenntnissen möglich gemacht werden. Fachkräfte spielen aber nach wie vor eine wichtige Rolle. Ihre Expertise ist notwendig, um die Workflows sinnvoll zu optimieren und für andere Fähigkeitslevel zugänglich zu machen.

Dirk Firmenich: Eine einfache Bedienerführung und klar strukturierte Workflows gepaart mit einem ansprechenden Design reduzieren bereits die Einarbeitungszeit von neuem Personal. Auch die Gefahr von Fehlbedienungen wird durch eine gute UX minimiert. Eine Erleichterung bei der täglichen Arbeit führt zu einer hohen Akzeptanz von Maschinen und des gesamten Arbeitsumfeldes sowie zu der Zufriedenheit des Bedieners – ein wichtiger Faktor im Wettbewerb um Fachkräfte.

Hauke Thorenz: Leider ja. Eine gute Usability kann zu einer kürzeren Einarbeitungszeit führen. Das gilt für Experten, wie für Laien. Eine kürzere Einarbeitungszeit bedeutet nicht, dass ungelernte Kräfte binnen kürzester Zeit so produktiv sind, wie jemand mit mehreren Monaten Erfahrung. Ungelernte Kräfte müssen immer noch Wissen über die Maschine aufbauen. Das kann die Usability unterstützen, jedoch nicht überflüssig machen. Eine verkürzte Einarbeitungszeit wird gerne als Argument für eine Investition in die Usability verwendet. Wer das als Hauptargument nimmt, hat den Sinn von Usability nicht verstanden: Bei der Usability geht es um Effizienz, Effektivität und Zufriedenheit mit der eine Aufgabe erfüllt wird. Erlernbarkeit gehört auch dazu, ist ein Teilaspekt. Wenn der Fachkräftemangel dafür sorgt, dass Unternehmen eher bereit sind, in die Usability zu investieren, dann ist das positiv. Jede Investition in die Usability zahlt sich um ein Vielfaches aus.

Beim Thema UX Design gibt es immer wieder neue Trends. Dieses Jahr wurde z. B. für den Consumer-Bereich das erste Smartphone mit faltbarem Display vorgestellt. Welche Trends gibt es für die Industrie?

Felix Kranert: Für mich persönlich immer wieder spannend, welche Technologien es aus dem Consumer-Bereich auch in die Industrie schaffen. Was uns immer häufiger begegnet, sind Themen wie „Bring your own device“ oder Architekturen, die mehr Flexibilität ermöglichen. Niemand will heute noch für eine Statusinformation quer durch die gesamte Produktionshalle laufen müssen. Mobiles Alarming und Diagnose-Informationen direkt zum Ereigniszeitpunkt werden inzwischen erwartet. Mit der App ‚Simatic Notifier‘ adressieren wir diesen Bedarf. Per Smartphone, Smartwatch oder über eine Cloud können so unnötige Stillstandszeiten vermieden werden. In meinen Augen sind Augmented Reality (AR) und Sprachsteuerung die zwei wichtigsten Zukunftstrends im Kontext der Human Machine Interaction, die über kurz oder lang in viele Applikationen Einzug halten werden. AR bietet für Diagnose- oder Service-Szenarien einen großen Mehrwert, da durch anleitende Systeme viele Arbeiten ohne spezielle Einweisung durchgeführt werden können. Die Software zu AR-Systemen ist, wie ich finde, schon sehr ausgereift – stellenweise fehlt es aber hier und da noch an Hardware, die sich für den alltäglichen Einsatz im industriellen Umfeld eignet.

Industrial Usability Day 2019

Expertentreff: Was eine Mensch-Maschine-Schnittstelle erfolgreich macht

Nils Clark-Bernhard: Im Consumer-Bereich ändert sich die Welt der Apps und Web-Applikationen gefühlt wöchentlich. Die Anforderungen an Industrieanwendungen sind in viele Fällen extremer und daher auch resilienter gegen Hypes. Wir setzen keine Technologie um ihrer selbst willen ein. Die konkrete Problemstellung und die Anforderungen des Projekts legen den Rahmen fest. Im Design und auch in der Umsetzung versuchen wir natürlich, diesen Spielraum möglichst weit in Richtung Zukunftsfähigkeit zu drehen. Dabei kommt alles an Technologien infrage, was seine Fähigkeiten bereits gezeigt hat oder was wir in eigener Forschung und Entwicklung industriefähig machen können. Smart Devices und Wearables sind recht beliebt. Sprachsteuerungen und Conversational Interfaces, die ohne Cloud-Anbindung auskommen, werden verfügbar. Indoor-Navigation bzw. Lokalisierung wird relevant. Und auch bei uns steht Machine Learning im Fokus, insbesondere die visuelle und bedienbare Aufbereitung der gefundenen Erkenntnisse.

Dirk Firmenich: Durch die grafischen Möglichkeiten und die große Flexibilität bei der Anwendung sind Web-Panels sicherlich ein Trend für die Zukunft. Gerade weil viele der graphischen Elemente aus dem Internet übernommen werden können, rücken über diese Technologie die Consumer-Welt und die Industrie bezüglich der UX näher zusammen. Auch Lösungen basierend auf AR werden bei Eaton entwickelt. So kann das Wartungspersonal beim Bedienen und Instandsetzen von Maschinen mit einer Mixed-Reality-Brille Zusatzinformationen über den Zustand der Maschine und deren Bauteile visualisieren, auch eine Videocall-Unterstützung wird ermöglicht.

Hauke Thorenz: Das Thema AR scheint allgegenwärtig zu sein. In bestimmten Bereichen kann sie bei der Fehler-Analyse und -Beseitigung hilfreich sein und klassische HMIs ergänzen. Sie wird sie jedoch nicht ablösen. Aktuell ist die Technologie auch einfach noch nicht ausgereift, um an einem Acht-Stunden-Arbeitstag von einer Person eingesetzt zu werden. Auf Nachfrage sind die Hersteller dieser Geräte auch etwas vorsichtiger und geben an, den Dauereinsatz nicht anzustreben. Der Maschinenbau wird auch langfristig noch mit Touchscreens arbeiten. Einfache Touchscreens wurden durch Multi-Touch-Geräte ersetzt. Damit können heute aus dem Consumer-Bereich bekannte Multi-Touch-Gesten, z.B. ‚Pinch-to-Zoom‘, verwendet werden. Der nächste Schritt ist dann das haptische Feedback. Bosch geht mit Neosense in die richtige Richtung. Allerdings gibt es bisher nur Feedback für einen Touch-Punkt. Analog zum Multi-Touch braucht es also noch Multi-Feedback. Damit wird dann auch wieder eine blinde Bedienung möglich.

Künstliche Intelligenz, 3D-Touchscreen, Gestensteuerung, Sprachsteuerung und vieles mehr. Welche der Technologie-Trends setzen Sie selbst schon ein?

Felix Kranert: Gestensteuerung ist seit mehreren Jahren fester Bestandteil von unseren Produkten im HMI-Portfolio und wird in Zukunft weiter ausgebaut. Ob sich 3D-Touch in der Industrie etablieren wird, bezweifle ich mittlerweile. Nicht zuletzt, weil Apple sich in den neusten Gerätegenerationen wieder von dieser Technik verabschiedet hat. Künstliche Intelligenz (KI) wird in der breiten Masse Anwendung finden, das steht für mich außer Frage. Mit dem TM NPU Modul für die S7-1500 haben wir schon heute die Möglichkeit, KI auf Basis von neuronalen Netzen in der Automatisierung zu nutzen.

Nils Clark-Bernhard: Für den Einsatz in Krankenhäusern und anderen Bereichen, wo der direkte Kontakt mit zu bedienenden Geräten nachteilhaft ist, setzen wir erfolgreich kontaktlose Gestensteuerungen ein. Wir arbeiten momentan an einer industrietauglichen Sprachsteuerung, die auch in lauten Umgebungen funktioniert, ohne Audioanalyse in der Cloud auskommt und mit einer natürlichen Ausdrucksweise umgehen kann. AR bleibt weiterhin höchst spannend, allerdings fehlt es hier noch immer an Headsets mit größerem Sichtfeld. Virtual Reality (VR) spielt seine Stärken dann aus, wenn Maschinen an Orten bedient werden müssen, die man als Mensch schlecht oder nicht erreichen kann. Letztendlich haben viele Technologie-Trends das Potential für eine industrielle Nutzung. Wir müssen nur den passenden Einsatzbereich finden oder diese mit einer anderen Technologie neuartig kombinieren.

HMI

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Dirk Firmenich: In vielen Anwendungen in der Industrie gehört heute die Multi-Touch-Bedienung schon zum Standard. 3D-Touchscreens und Sprachsteuerung müssen ihre Industrietauglichkeit und Akzeptanz dagegen erst noch unter Beweis stellen. In Pilotprojekten in unseren Werken werden aktuell Smartwatches speziell für das Alarm-Management getestet. Die KI bietet gerade für die UX erhebliches Potential. Wenn ein Bediensystem von seinem Nutzer und dessen Vorlieben oder typischen Arbeitsabläufen lernen kann und sich selbstständig darauf einstellt, kann das zu einem Innovationssprung bei der Gestaltung von Bediensystemen führen.

Hauke Thorenz: Es gibt HMIs, die mit Handschuhen bedient werden. Da ist es fraglich, ob ein 3D-Touchscreen, der erkennt, wie stark gedrückt wird, überhaupt in Betracht gezogen wird. Sprachsteuerung in einer lauten Fabrikhalle ist eher unwahrscheinlich. Selbst wenn man das wollte: Gute Spracherkennung funktioniert heute in der Cloud. Für den Maschinenbau sind zuerst brauchbare Offline-Lösungen notwendig. Web-HMIs bieten schon einen echten Mehrwert, leider finden sie in der breiten Masse noch nicht die Anerkennung, die sie eigentlich verdienen.

Dass eine intuitive Maschinenbedienung sinnvoll ist, ist mittlerweile allseits bekannt. Doch spricht man immer häufiger davon, dass Maschinenbedienung auch Spaß machen soll. Was ist wichtiger: Spaß, Einfachheit oder gar beides?

Felix Kranert: Einfachheit ist die Pflicht und der Spaß die Kür! Wenn möglich, dann gerne beides – die Einfachheit muss aber definitiv im Vordergrund stehen. Seit 1965 hat das von Gordon Moore formulierte Gesetz, dass sich die Komplexität integrierter Schaltkreise bei minimalen Komponentenkosten regelmäßig verdoppelt, bestand. Maschinen werden immer komplexer – auch in Zukunft. Im Gegensatz zu all der Technik bleibt die Aufnahmefähigkeit von uns Menschen aber weitgehend unverändert. Die Einfachheit aufrecht zu erhalten wird dadurch eine immer größere Herausforderung bei der Entwicklung von Produkten und Maschinen. Wenn ein Bediener ein Produktfeature nicht verwenden kann, dann spielt es auch keine Rolle, ob die Bedienung Spaß macht. Das ist genau das riesige Potenzial, das in der Sprachsteuerung steckt. Komplexität hin oder her, wenn wir einer Maschine einfach sagen können, was wir von ihr wollen und sie das Gesprochene interpretieren und in Aktionen umsetzen kann, dann ist es dem Bediener egal, wie komplex die inneren Prozesse sind – solange das Ergebnis stimmt.

Nils Clark-Bernhard: Spaß und Einfachheit in der Bedienung stellen keinen Widerspruch dar. Je nach Anwendungskontext setzen wir spielerische Elemente ein, um Nutzern die Funktionsweise neuer Bedienelemente beizubringen, Feedback zur erfolgreichen Durchführung von Aufgaben zu geben oder monotone Tätigkeiten erträglicher zu machen.

Dirk Firmenich: Einfachheit und Spaß stehen in einem sehr engen Zusammenhang. Kann der Bediener seine Aufgaben reibungslos und effizient erledigen, vermeidet dies unnötigen Stress.

Hauke Thorenz: Zunächst sollte die Usability dafür sorgen, dass ich mich nicht ärgern muss. Damit ist schon wirklich viel gewonnen. Spaß liegt im Auge des Betrachters. Wenn die HMI auch visuell ansprechend gestaltet ist, möchte ich die HMI auch lieber bedienen. Kleine Animationen, wie das ein- und ausfahren eines Slide-In, sehen von außen wie eine Spielerei aus. In Wirklichkeit helfen sie dem Benutzer, Zusammenhänge besser zu verstehen. Darüber hinaus sollte der Arbeitsplatz so gestaltet werden, dass der Benutzer sich wohlfühlt.

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