Moderne Interaktionen zwischen Menschen und Maschinen werden durch Mensch-Maschine-Schnittstellen überbrückt, die es menschlichen Bedienern leicht machen, Maschinen und Geräte zu bedienen. Aus diesem Grund gelten Mensch-Maschine-Schnittstellen als das Rückgrat der modernen Mensch-Computer-Interaktion.
Technikexperten zufolge hat die Benutzerfreundlichkeit der Mensch-Maschine-Schnittstelle dazu beigetragen, den Betrieb in industriellen Umgebungen wie SCADA-Systemen, innovative HMI-Lösungen in Fahrzeugen und Unterhaltungselektronik wie Smartphones zu verbessern. Die Benutzerfreundlichkeit dieser Systeme unterliegt Prinzipien, die den Schwerpunkt auf benutzerzentrierte Ansätze legen.
In diesem Artikel werden die Prinzipien der Benutzerfreundlichkeit bei der Gestaltung von Mensch-Maschine-Schnittstellen untersucht und relevante Beispiele, Komponenten und Konzepte für ein besseres Verständnis der Benutzerfreundlichkeit von HMI vorgestellt.
Inhaltsübersicht
Benutzerfreundlichkeit bei Mensch-Maschine-Schnittstellen: Definition und Bedeutung
Die Benutzerfreundlichkeit von Mensch-Maschine-Schnittstellen bezieht sich auf die Leichtigkeit, mit der menschliche Bediener mit einer Maschine oder einem Gerät interagieren können, um ihre Ziele effizient, effektiv und zufriedenstellend zu erreichen. Die Hersteller setzen die Grundsätze der Benutzerfreundlichkeit um, indem sie sicherstellen, dass die Schlüsselkomponenten von HMI-Systemen, wie Hardware, Software und Ausgänge, effektiv eingesetzt werden.
Die Hardware eines HMI-Systems besteht aus einem Touchscreen, Panel-PCs und Bedieneinheiten. Die Touchscreens werden häufig verwendet, um den Benutzern eine intuitive Interaktion zu ermöglichen, während die Panel-PCs zur Integration von Steuereinheiten und Anzeigen beitragen. Darüber hinaus bieten Bedieneinheiten wie Knöpfe, Tasten und physische Bedienelemente dem Benutzer die Möglichkeit zur Dateneingabe.
Umgekehrt besteht die Software einer HMI aus Visualisierungswerkzeugen, die eine grafische Datendarstellung zur Interpretation bieten. Die Software besteht auch aus Steuersystemen für die einfache Einstellung von Maschinenparametern.
HMI-Systeme haben auch Ausgänge. Zu diesen Ausgängen gehören visuelle Rückmeldungen wie LED-Anzeigen, Diagramme und Bildschirmwarnungen. Sie bestehen auch aus akustischen Rückmeldungen, die Alarme und Bestätigungstöne erzeugen.
All diese HMI-Komponenten sorgen dafür, dass das System für die Endnutzer benutzbar bleibt. Darüber hinaus wird die erfolgreiche Nutzung einer Maschine daran gemessen, wie intuitiv und zugänglich die Schnittstelle ist, wobei das Wissen des Benutzers, die Betriebsumgebung und die verfügbaren Aufgaben berücksichtigt werden.
Grundprinzipien der Benutzerfreundlichkeit im Mensch-Maschine-Design
Es gibt verschiedene Prinzipien der Benutzerfreundlichkeit im Mensch-Maschine-Design, die sicherstellen, dass die Benutzer von der Nutzung profitieren. Sie umfassen:
Benutzerzentriertes Design
Die Benutzerfreundlichkeit der Mensch-Maschine-Schnittstelle konzentriert sich auf die Vorlieben, Bedürfnisse und Aufgaben des Endbenutzers. Darüber hinaus verfügt die Schnittstelle über Elemente, mit denen die Benutzer verschiedene Aufgaben ausführen und ihre Layouts, Datenansichten und Themen anpassen können. Dies macht es dem Benutzer leicht, elektronische und industrielle Geräte und Maschinen zu bedienen.
Moderne SCADA-Systeme verfügen beispielsweise über benutzerkonfigurierbare Dashboards, auf denen Echtzeitdaten angezeigt werden, so dass die Bediener schnell und effizient Anpassungen vornehmen können.
Einfachheit und Klarheit
Die Einfachheit und Klarheit von Mensch-Maschine-Schnittstellen sind entscheidend für die Benutzerfreundlichkeit eines Geräts oder Maschinensystems. Aus diesem Grund legen die Hersteller großen Wert auf die Einfachheit der HMI-Bedienfelder, ohne dabei die Funktionalität zu beeinträchtigen.
Übermäßig komplexe Schnittstellen sind jedoch zu vermeiden, da sie das Risiko einer kognitiven Belastung erhöhen und zu Unzulänglichkeiten und Fehlern führen. Um eine minimalistische Mensch-Maschine-Schnittstelle zu erreichen, eliminieren die Hersteller unnötige Elemente und konzentrieren sich nur auf die wesentlichen Daten und Bedienelemente. Außerdem sorgen sie für eine visuelle Hierarchie, bei der nur wichtige Daten auf dem Bildschirm angezeigt werden.
Konsistenz
Der Grundsatz der Konsistenz bestimmt auch die Benutzerfreundlichkeit eines HMI-Systems. Konsistenz bei Farbschemata, Layout und Symbolen verbessert die Benutzerfreundlichkeit, indem sie dazu beiträgt, dass der Benutzer mit dem System vertraut wird, was zu einer geringeren Lernkurve führt.
Ein gutes Beispiel sind Maschinen in einer Fertigungsanlage. Diese Maschinen verwenden einheitliche Navigationsabläufe, Symbole, Steuermechanismen und ähnliche HMI-Bedienfelder, um Verwirrung beim Bediener zu vermeiden.
Reaktionsfähigkeit und Feedback
Eine Mensch-Maschine-Schnittstelle gilt als brauchbar, wenn sie reaktionsschnell ist und Rückmeldungen geben kann. Die Reaktionsfähigkeit eines HMI-Panels gibt dem Benutzer das Gefühl, das System zu beherrschen, während eine sofortige Rückmeldung dabei hilft, festzustellen, ob die Maschine seine Aktionen erfasst hat.
Zu den erwarteten Rückmeldungen gehören akustische Warnungen und visuelle Bestätigungen auf einem Touchscreen-Display. Das Bedienfeld sollte beispielsweise eine sofortige Bestätigung anzeigen, wie z. B. einen visuellen Wechsel auf dem Touchscreen-Display, wenn eine Taste gedrückt wird.
Zugänglichkeit
Dieser Grundsatz der Benutzerfreundlichkeit stellt sicher, dass HMI-Systeme von Menschen mit unterschiedlichen Fähigkeiten, einschließlich Menschen mit körperlichen und kognitiven Behinderungen, genutzt werden können.
Zu den üblichen Zugänglichkeitsmerkmalen gehören Text-zu-Sprache-Ausgaben, die von sehbehinderten Benutzern verwendet werden können und verstellbare Touchscreen-Bedienfelder, die Personen mit unterschiedlicher Körpergröße den Zugang ermöglichen. Dieser Grundsatz der Benutzerfreundlichkeit ist besonders nützlich für HMI-Systeme, die für den öffentlichen Gebrauch bestimmt sind, wie z. B. Geldautomaten mit Touchscreen.
Fehlervermeidung und -behebung
HMI-Systeme sind so konzipiert, dass sie Fehler verhindern und den Benutzern klare Anleitungen zur Wiederherstellung verlorener Daten bieten, wenn Fehler auftreten. Dies ist vor allem in Umgebungen mit einer hohen Anzahl von Dateneingaben und -ausgaben von entscheidender Bedeutung.
Zu den Designüberlegungen, die bei der Fehlervermeidung und der Wiederherstellung verlorener Daten helfen, gehören Eingabebeschränkungen wie Dropdown-Menüs, die dazu beitragen, Fehleingaben zu minimieren.
Die HMI-Systeme liefern auch klare und umsetzbare Fehlermeldungen, wenn ein Problem auftritt. Wenn zum Beispiel in einem SCADA-System anormale Daten einen Alarm auslösen, zeigt die HMI empfohlene Korrekturmaßnahmen an.
Herausforderungen bei der Umsetzung der Prinzipien der Benutzerfreundlichkeit in HMI-Designs
Trotz des technologischen Fortschritts stoßen die Hersteller von HMI-Systemen häufig auf verschiedene Herausforderungen. Zu diesen Herausforderungen gehören:
- Gleichgewicht zwischen Funktionalität und Einfachheit: Die Hersteller müssen sicherstellen, dass komplexe Aufgaben vereinfacht werden, ohne dass der Benutzer auf wichtige Funktionen verzichten muss.
- Plattformübergreifende Konsistenz: Die Sicherstellung der Nutzbarkeit von HMI-Systemen über mehrere Geräte- oder Maschinentypen hinweg kann eine Herausforderung sein.
- Umgebungsfaktoren: Die Hersteller müssen die HMI-Hardware an die rauen Umgebungsbedingungen anpassen, insbesondere bei industriellen Anwendungen.
- Vielfalt der Benutzer: Für die Hersteller von Mensch-Maschine-Schnittstellen ist es oft eine Herausforderung, verschiedenen Benutzern mit unterschiedlichen Kenntnissen und körperlichen Fähigkeiten gerecht zu werden.
Fazit
Der Erfolg von Mensch-Maschine-Schnittstellen beruht auf den Grundsätzen der Benutzerfreundlichkeit. Diese Grundsätze tragen dazu bei, dass HMI-Systeme jederzeit intuitiv, zugänglich und effizient bleiben. Darüber hinaus trägt die Benutzerfreundlichkeit dazu bei, die Produktivität zu steigern und Fehler zu reduzieren, was die Benutzerzufriedenheit positiv beeinflussen kann.
Da sich die HMI-Lösungen im Zeitalter von Industrie 4.0 weiterentwickeln, sollten Hersteller weiterhin innovative Designs und fortschrittliche Technologien integrieren, die die Kluft zwischen Mensch und Maschine weiter überbrücken. Dies ist von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass die Mensch-Maschine-Interaktion in allen Lebensbereichen kontinuierlich neu definiert wird.
