Usability-Optimierung durch adaptive Bediensysteme

Abstract

Die adaptiv variablen Stellteile (AVS) sind dadurch gekennzeichnet, dass ihre Gestalt bzw. Teilgestalten in einem situationsabhängigen Kontext der Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) adaptiv variabel sind. Die Aufgabe der AVS ist es, die Interaktion mit komplexen Bediensystemen intuitiver, ohne visuelle Kontrolle, schneller und sicherer zu gestalten. Zu einem adaptiv variablen Stellteil als Interaktionsein- und -ausgabegerät können aufgrund seiner adaptiv variablen Eigenschaften mehrere Funktionen, während gleichzeitiger Erfüllung der Kompatibilitätsprinzipien bei der Gestaltung der MMI, zugeordnet werden. Es wird damit behauptet, dass innerhalb eines geringeren Einbauraumes, bei gleichzeitigen Gewichtsersparnissen und kürzeren Lernphasen des Benutzers eine Erhöhung der Sicherheit beim Verstellen, Steuern und Regeln komplexer Bediensysteme gewährleistet wird. Durch die variable Gestalt des AVS während der Bedienung wird der Systemzustand haptisch kodiert und während der Betätigung die Systemzustandsänderung haptisch abgebildet. Die Gestalt der AVS wird in der vorliegenden Arbeit unter einem rein funktionalen Gesichtspunkt definiert. Durch eine abstrakte Trivialisierung konventioneller Stellteilgestalten werden die AVS-Stellteilgestalten in sechs Grundgestalten unterteilt – Kegelstumpf, Zylinder, umgekehrter Kegelstumpf, Pyramidenstumpf, Quader und umgekehrter Pyramidenstumpf. Die formalen Aspekte wie z. B. Symmetrien, Proportionen und Formelemente wie Freiformflächen werden gezielt ausgeschlossen und nur die funktionalen Betätigungsflächen betrachtet. Da die Untersuchungen ohne visuellen Kontakt mit den haptischen Stimuli durchgeführt werden sollten, wurden die Farbe und die Grafik wiederum ausgeschlossen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden quasi dynamische, normiert und geometrisch gestufte, Variationen der Geometrie sowie der Form rudimentärer Stellteilmuster als haptische Stimuli erstellt und drei Hauptuntersuchungen mit Probanden, ohne visuelle Kontrolle mit den Stellteilmustern absolviert. An den Untersuchungen nahmen insgesamt 62 Probanden (30 weibliche und 32 männliche) einer Altersgruppe von 21 bis 33 Jahren teil. Als haptische Stimuli wurden Stellteilmuster aus Kunststoff auf Polyurethan-Basis verwendet, die von den Probanden aktiv exploriert und nach Gestaltdifferenzen bewertet werden sollten. Die gewonnenen Ergebnisse dienen als Empfehlungen für die Gestaltung sowohl von adaptiv variablen als auch von konventionellen größen- und formkodierten Stellteilen. Anhand der Ergebnisse der in dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen werden abschließend Gestaltungsempfehlungen für adaptiv variable Stellteile sowie für konventionelle Stellteile extrahiert.

The adaptively variable control elements are characterised in that their shape, respectively their partial shapes, are adaptively variable depending on the situation of the man-machine-interaction (MMI). The purpose of the control element is to ensure, without visual control, a more intuitive, faster and safer interaction with complex operating systems. Due to its adaptively variable characteristics, several functions can be assigned to a control element, as an interaction input and output device, while fulfilling the compatibility principles for the creation of the MMI at the same time. It is said that, within a smaller installation space, while reducing weight at the same time and with shorter learning phases of the user, an increase of safety is guaranteed when adjusting, controlling and regulating complex operating systems. Due to the variable shape of the control element during operation, the system state is haptically encoded and the change of the system state is haptically shown during actuation. In this thesis, the shape of the adaptively variable control element is defined under a purely functional aspect. By means of an abstract trivialisation of conventional control element shapes, the adaptively variable control element shapes are classified into six basic shapes truncated cone, cylinder, inverted truncated cone, truncated pyramid, cuboid and inverted truncated pyramid. Formal aspects as, for example, symmetries, proportions and form elements, like freeformed surfaces, are excluded and only functional actuating surfaces are taken into consideration. Since the investigations should be carried out without visual contact to the haptic stimuli, colour and diagram were excluded again. In this thesis, quasi dynamic, standardised and geometrically stepped variations of the geometry and the form of rudimentary control element samples were created as haptic stimuli and three main investigations were carried out with test persons who had no visual control of the control element samples. In total, 62 test persons of an age group from 21 to 33 years (30 females and 32 males) took part in the investigations. Control element samples made of plastic on a polyurethane basis were used as haptic stimuli which should be actively explored and assessed by the test persons according to the shape differences. The results obtained serve as recommendations for the design of both adaptively variable and conventional control elements encoded according to their size and form. By means of the Analyses carried out in this thesis design recommendations for adaptive variable control elements as well as conventional control elements are extracted.