# Zusammenfassung Interfacedesign 2019 Die Zusammenfasssung versucht sich auf prüfungsrelevantes zu beschränken. ## Grundlage Für die Integration der Interfacegestalt gelten folgende Grundlagen: * Grundlage ist die VDI-Richtlinie 2221 * Entwicklungsprozess: Von der Problem-/Aufgabenstellung bis zur Lösungsgestalt und der Dokumentation * Entwicklungsprozess ist ein Prozess der Konkretisierung, d.h. vom Abstrakten zum Konkreten ![Integration des Technischen Designs](images/Integration_von_Interfacedesign.png) ## Phasen der Produktentwicklung * Planungsphase * Konzeptphase ---> Gestaltaufbau *A* * Entwurfsphase ---> Formgebung *Fo* * Ausarbeitungsphase ---> Oberfläche *Ob* / Farbe *Fa* /Grafik *Gr* ![3x4 Matrix](images/3x4-Matrix.png) Eine Produktgestalt kann mit einer 3x4 MAtrix dargestellt werden * Funktionsgestalt (FG): Funktionselemente- und baugruppen * Interfacegestalt (IG): Steuerung und Bedienung * Tragwerksgestalt (TG): Tragwerk und Verkleidung ## Entwicklung von Anzeigern am Beispiel der Druckmesser 1. Entwicklungsphase: Direktes Wirkprinzip Das Messgerät bestand aus einem Metallbogen der aufgeweitet wurde, ein Zeiger am Ende des Rohrstücks zeigt einen Wert an. 2. Entwicklungsphase: Verstärkungs-Wirkprinzip Ein mechanisches Getriebe verstärkt Bewegungen, sodass auch kleine Messwerte angezeigt werden. 3. Entwicklungsphase: Indirektes Wirkprinzip Druckmesssung durch piezoelektrische Elemente. Anzeiger in folgend Ausführungen + Digital- oder Analoganzeiger + freiprogrammierbare Displays + Hybridanzeiger, den so genannten „Faceplates“ ## Phasen der Fahrzeugcockpitentwicklung ![1. Phase der Fahrzeugcockpitentwicklung](images/Phase_1_cockpit.png) ![2. Phase der Fahrzeugcockpitentwicklung: Bedienelemente nehmen große Fläche ein](images/Phase_2_cockpit.png) ![3. Phase der Fahrzeugcockpitentwicklung: Hoher Anteil virtueller Bedienelemente](images/Phase_3_cockpit.png) ![4. Phase der Fahrzeugcockpitentwicklung](images/Phase_4_cockpit.png) ![5. Phase der Fahrzeugcockpitentwicklung](images/Phase_5_cockpit.png) ## Systematik der Interfacegestalt * IMS = Interfacemetasystem: Summer aller IS * IS = Interfacesystem: Summe aller IM * IM = Interfacemdul: Summe aller IE * IE = Interfaceelement: Anzeiger und Stellteile nach Art und Anzahl ![Systematik der Interfacegestalt](images/Systematik_Interfacegestalt.png) ## 4 X 4 MATRIX ALS LÖSUNGSRAUM EINER INTERFACEGESTALT Interfacegestalt im Kontext der PG bzw. IG ![4x4 Matrix](images/4x4-Matrix.png) ## Mensch-Maschiene Interaktion * P1: Mobilität mobil (MOB) - immobil (IMM) * P2: Variabilitätsgrad fix (FIX) - variabel (VAR) * P3: Gestalttyp / Gesamtgestalt Innengestalt (ING) - Außengestalt (AUG) * P4: Koordinatensystem IG in PG integriert (INT) - IG separat zu PG (SEP) ![Mensch-Maschiene Kategorisierung](images/MM-Kategorien.png) ## Usability ### Kriterien zur Usability Bewertung * Aufgabenangemessenheit * Selbstbeschreibungsfähigkeit * Steuerbarkeit * Erwartungskonformität * Fehlertoleranz * Individualisierbarkeit * Lernförderlichkeit ### Was sind Ziele einer guten Usability? * Selbsterklärende Bedienung * Einfache und intuitive Bedienung * Ohne Bedienungsanleitung (Usability sinkt mit Dicke der Bedienungsanleitung) * Konsistente Bedienung * Kompatible Bedienung ### Ideales Interface ![Ideales Interface in Abhängigkeit vom Abstraktionsgrad](images/ideales_interface.png) ### Usabilityfaktor $Usabilityfaktor = \frac{\sum(erreichten\: Erfüllungsgrade\: EG_{IST} \: \times \: Gewichtung\: G)}{\sum(maximalen \: Erfüllungsgrade \: EG_{SOLL} \: \times \: Gewichtung G)}$ **Wertebereich des Usability-Faktors:** * U-F > 0,8 ---> ausgezeichnete Bedienung der Interfacegestalt * U-F = 0,7 ---> gut zu bedienende Interfacegestalt * U-F < 0,6 ---> nicht befriedigende Bedienung der Interfacegestalt ## Produkte ### Was ist ein (Einzel-)Produkt? Welche Auswirkungen hat dies auf die IG? * Das Paar aus Produktgestalt PG und Gebrauchswert W * Einzelprodukt: gibt es nur einmal in der Ausführung, für speziell für eine Zwecksetzung gefertigt . IG kann entsprechend der PG individuell für den speziellen Zweck gestaltet werden. ### Was ist ein Produktprogramm? * Produkte gleicher Zwecksetzung von einem Hersteller * Besteht aus mindestens 2 Produkten * Aus Nutzersicht entstehen aus den demografischen und geografischen Merkmalen Varianten der Interfacegestalten Elemente eines Produktprogramms werden Produktvarianten oder Designvarianten genannt ### Was ist ein Produktsystem? * Produkte, die funktionell oder räumlich zusammenwirken, aber verschiedene Zwecksetzung haben * Kann sich aus Einzelprodukten, Produktvarianten oder beidem zusammensetzen, * Anzahl der Produkte muss aber mindestens zwei sein * Bei einem Hersteller: unterschiedlicher Zweck bedarf spezifische IG, aber einheitliche Bedienphilosophie * Kann auch aus Produkten unterschiedlicher Hersteller bestehen (Bedienqualität leidet, Standardisierung wäre hilfreich)(2.3) Formal ästhetische Betrachtung der Interfacegestalt ### Was ist „Technische Ästhetik“? Erhöhung des Ordnungsgrades einer Gestalt unter Beibehaltung ergonomischer Vorgaben ## Ästhetik ### Ist der ästhetische Anteil einer Produktgestalt objektiv bewertbar? NEIN, da es einen objektiven und subjektiven Anteil gibt Subjektive Anteile sind nur schwer quantifizierbar & für ingenieurs- wissenschaftliche Bewertung von lösungsneutralen Anforderungen ungeeignet ### Was sind Beispiele für objektive und subjektive Ästhetik? **Objektive:** Landschafts- und Körperpräferenzen, Symmetrie, Holistische Selbstähnlichkeit **Subjektiv:** Ausbildung, Kontextthematik, Reizgewöhnung ## Handicap A und B ### Handicap A Interfacegestalt im Kontext der Produktgestalt, man unterteilt in zwei Kategorien * Produktkategorie PK1: gestalterischer Einfluss der IG auf die PG hoch. Interface hat viel Fläche im Verhältnis zum gesamten Produkt. So lässt eine einfache Bedienung (geordnete IG) lässt das ganze Produkt geordnet aussehen. * Produktkategorie PK2: gestalterischer Einfluss der IG auf die PG gering (Beispiel: Schiff, Interface nimmt nur geringen Teil der Gesamtfläche ein) ### Handicap B Komplexität der IG * Autocockpit: + Stellteilgestalten ordnen sich der Gesamtform unter (mehrdeutig!) + Hoher virtueller Interfaceanteil gaukelt eine geringe Komplexität vor * Flugzeugcockpit: + Stellteilgestalten beschreiben durch ihre Teilgestalten eine eindeutige Funktion + Komplexität spiegelt sich in der Interfacegestalt wider ### Welche zwei Bereiche an Anforderungen an die Interfacegestalt gibt es? Was sollte hierbei beachtet werden? * Funktional ergonomische & formal ästhetische Anforderungen * Bei einer ästhetisch hochwertigen Produktgestaltung dürfen ergonomisch vorgegebene Anforderungen nicht vernachlässigt werden ### 4-Felder-Matrix ![4-Felder Matrix](images/4Felder-Matrix.png) Die Matrix zeigt das Verhältnis formaler ästhetischer und funktional ergonomischer Anteile einer Interfacegestalt und dient der Priorisierung und Visualisierung * Bereich 1: funktionsorientiert, hohe ergonomische Ansprüche/ Investitionsgüterdominanz * Bereich 2: formalorientiert, hohe ästhetische Ansprüche/ Konsumgüterdominanz * Bereich 3: hybride Interfacegestaltung, gleichzeitig hohe und funktionale Ansprüche ### Ästhetisches Maß Quotient aus Ordnungsgrad & Komplexität: $M =\frac{Ordnungsgrad \: O}{Komplexität \: C}$ Ordnung ist z.B. die Symetrie von Formen/Anordnungen * Ordungsgrad = Anzahl der Ordnungen x Artenzahl der Ordnungen + Anzahl der Ordnungen: Z.B. wie viele Tastenfelder gibt es + Artenzahl der Ordnungen: Wie viele unterschiedliche Arten von Tastenfeldern gibt es (3x3 Pad, 4x5 Pad, einzele Taste = Artenzahl 3) * Komplexität = Anzahl der Elemente x Artenzahl der Elemente + Anzahl der Elemente: Wie viele Elemte sind im Interface (Summe aller Tasten, Anzeiger etc..) + Artenzahl der Elemente: Wie viele verschiedene Arten von Elementen es gibt(Dreieckige Taste, Hebel, Digitale Uhr) ![Komplexität und Ordnung](images/komplexität+ordnung.png) * Beispiel: + Funktionale Gestalt: OG gering / KG hoch + Formale Gestalt: OG gering / KG hoch Das Ziel der IG in Bezug auf Komplexität und Ordnung ist die Vervollständigung einer geordneten Interfacegestalt durch eine informationsgerechte Unordnung („geordnete Unordnung“) ## Informationen ## Definition: „Kenntnis, die die Ungewissheit über das Eintreten eines bestimmten Ereignisses aus einer Menge von möglichen Ereignissen verringert oder beseitigt.“ Im folgenden steht *ld* für *logarithmus dualis* also den Logarithmus zur Basis 2. $I = ld \: N [\frac{Bit}{Zeichen}]$ Die Information über ein Ereignis $x_{i}$ mit der Eintrittswahrscheinlichkeit $p_{i}$ beträgt: $I(x_{i}) = ld(\frac{1}{p_{i}}) [Bit]$ Häufigere Ereignisse haben geringeren, seltenere dagegen einen hohen Informationsgehalt. So werden bei der [Entropiecodierung](https://de.wikipedia.org/wiki/Entropiekodierung) häufige Ereignisse mit weniger Bits (Ja/Nein-Entscheidungen) codiert als seltene Ereignisse, die daher einen höheren Informationsghalt haben. ### Informationsbegriff nach Gitt ![Informationsbegriff nach Gitt](images/informationsbegriff_nach_gitt.png) ## Intuition: Aus der Umweltstruktur und unseren evolvierten Fähigkeiten entstehen Faustregeln, die wiederum das sogenannte „Bauchgefühl“ ergeben. ## Makroergonomie Die Makroergonomie betrifft die Planungs- und Konzeptphase der Entwicklung einer zukünftigen Interfacegestalt (IG).Der Fokus in der Konzeptphase liegt auf dem Aufbau (A) der Interfacegestalt eines Interfacemetasystems (IMS) oder Interfacesystems (IS) im Kontext der Funktions- (FG) und Tragwerksgestalt (TG). ### Freiheitsgrade der Interfacegestalt im Kontext der Produktgestalt Der Freiheitsgrad einer Produktgestalt ergibt sich aus den variablen und fixen Anteilen der * Funktionsgestalt, * Interfacegestalt und * Tragwerksgestalt. Eine schwierige Designaufgabe entsteht durch einen niedrigen Freiheitsgrad. Eine einfache Designaufgabe entsteht durch einen hohen Freiheitsgrad. ![Freiheitsgrade der Interfacegestalt](images/freiheitsgrade.png) ### Körpergrößenklassen * 1535 mm – kleine Frau (5% aller Frauen sind kleiner) * 1625 mm – mittelgroße Frau (50% aller Frauen sind kleiner bzw. größer) * 1650 mm – kleiner Mann (5% aller Männer sind kleiner) * 1720 mm – große Frau (5% aller Frauen sind größer) * 1750 mm – mittelgroßer Mann ( 50% aller Männer sind kleiner bzw. größer) * 1855 mm – großer Mann (5% aller Männer sind größer) ### Sehachsen ![Sehachsen](images/sehachsen.png) * I: Scharfsichtbereich: Öffnungswinkel +/- 5° * II: Optimalsichtbereich: Öffnungswinkel +/- 15° * III: Maximalsichtbereich: Öffnungswinkel +/- 50° ### Bewertung der Aufbauvarianten ### Fall 1 Die Aufbauelemente werden mit den bedienszenariospezifischen Anforderungen jeweils mit den Erfüllungsgraden (EG) von 0 - 4 Punkten bewertet. Das Verhältnis der Summe der erreichten (IST-) zu der Summe der maximalen (SOLL-) Erfüllungsgraden ergibt den Usability-Faktor für die Makroergonomie [U-F] Makro. $[Usabilityfaktor]_{Makro} = \frac{\sum(erreichten \: Erfüllungsgrade \: EG_{IST})}{\sum(maximalen \: Erfüllungsgrade \: EG_{SOLL})}$ ### Fall 2 Bedienszenarien werden zueinander gewichtet. Aus der Bedienhäufigkeit (MoFC) werden die Gewichtungsfaktoren ermittelt. Der WoC (Worst Case) beeinflusst die Gewichtung folgendermaßen: * die WoC-BSZ-Anforderung wird am höchsten gewichtet * die WoC-BSZ-Anforderung kommt während der Bedienung selten vor, muss aber als Festanforderung (FA) einen Erfüllungsgrad EG von 4 ergeben. $[Usabilityfaktor]_{Makro} = \frac{\sum(erreichten \: Erfüllungsgrade \: EG_{IST} \: \times \: Gewichtung \: G)}{\sum(maximalen \: Erfüllungsgrade \: EG_{SOLL} \: \times \: Gewichtung \: G)}$ ![Bewertung von Aufbauvarianten](images/bewertung_von_aufbauvarianten.png) ## Mikroergonomie (Teil 1) Die Mikroergonomie Teil 1 betrifft die Konzept- und Entwurfsphase der Entwicklung einer zukünftigen Interfacegestalt (IG). Der Fokus in der Konzeptphase liegt auf der Anordnung (An) und Aufbau (A) und in der Entwurfsphase der Form (Fo) der Interfacemodule (IM) und Interface- elemente (IE). Grundlage für die Mikroergonomie Teil 1 sind die verschiedenen Bedienschritte (BSC) eines Bedienszenarios (BSZ). Die Bedienschritte des jeweiligen Bedien- szenarios werden in einer Gebrauchsanalyse bezüglich der Wahrnehmung (W), der Erkennung (E) und des Verhaltens (V) analysiert und resultieren in einem Stärken-/Schwächenprofil. Ziel dieser Analyse ist die Umwandlung der Schwä- chen in Stärken. Gleichzeitig werden die einzelnen Bedienschritte auf eine ganz- heitliche Betrachtung bezüglich der Konsistenz und Inkonsistenz analysiert. Dabei wird wie bei der Makroergonomie der Blick auf den Worst Case (WoC) und Most Frequent Case (MoFC) gerichtet. ### Gebrauchsanalyse ![Gebrauchsanalyse](images/gebrauchsanalyse.png) ### Anzeige Information, die über den Anzeiger den menschlichen Sinnen (Rezeptoren) wahrnehmbar angeboten wird. ## Anzeiger: Technische Gebilde, die Informationen den menschlichen Sinnen wahrnehmbar darbieten. ### Anzeige(-einrichtung) Eine Einrichtung zur Informationsdarstellung, mit deren Hilfe sicht- bare, hörbare oder durch Berührung (taktil) unterscheidbare Sach- verhalte angegeben werden. ### Signal Ein Reiz, der eine Information beinhaltet. Diese Europäische Norm beschreibt Signale, die mit den Augen (von optischen Anzeigeeinrichtungen), den Ohren (von akustischen Anzeigeeinrichtungen) oder durch Berüh- rung mit der Haut (von taktilen Anzeigeeinrichtungen) wahrge- nommen werden können. ### Konzeption von Anzeigern #### Schrifthöhe $Schrifthöhe\; h [mm] = \frac{Leseabstand \; [m]}{0,3}$ ### Definition: Analoganzeiger Analoganzeiger sind Einrichtungen, bei denen die Information in einer dem Original gleichartigen (analogen), jedoch von unseren Sinnesorganen gut erfassbaren Weise dargestellt wird. Insbesondere wird ein im Originalvorgang vorhandenes Kontinuum wieder als Kontinuum abgebildet. ### Definition: Digitalanzeiger Die Digitalanzeiger geben die Information auch über kontinuierliche Originale in quantisierter Form wieder. Es wird beispielsweise nur das Quant angezeigt, in dem sich ein Istwert gerade befindet. Dieses Quant ist durch Ziffern, Buchstaben, Farben, usw. codiert (digital = ziffernmäßig). Die Anzeige des betreffenden Quants erfolgt im All- gemeinen stets am selben Ort. ### Definition: Hybridanzeiger Um die Vorteile der Analog -und Digitalanzeiger zu nutzen, werden in vielen Fällen die sogenannten Hybridanzeiger, eine Kombination aus Analog- und Digitalanzeiger, eingesetzt. ### Definition: Stellteile Stellteile sind Elemente eines Systems, mit dessen Hilfe der Benutzer das System bedienen bzw. steuern kann. Die Eingabe kann manuell über Bedienungskräfte oder aber auch akustisch über Spracheingabe erfolgen. ### Bewegungsarten * Translatorisch: + Drücken + Ziehen + Schieben * Rotatorsch + Drehen + Schwenken ### Greifarten * Kontaktgriff * Zufassungsgriff * Umfassungsgriff ### Kombination aus Bewegungs- und Greifarten Die 5x3-Matrix bildet Lösungsraum ![5x3 Matrix für Bewegungs- und Greifarten](images/5x3-matrix.png) ## Verpixelung der Realität: Bedeutet dass man die reale Begrenztheit in die virtuelle, unbegrenzte Welt überführt.