Mensch-Technik Interaktion in der Produktion

Transkript

1 Mensch-Technik Interaktion in der Produktion Matthias Peissner, Fraunhofer IAO»Zukunft Mainfranken Wettbewerbsfähigkeit sichern«ihk Würzburg-Schweinfurt, 20. Februar 2014

2 Die Fraunhofer-Gesellschaft im Profil Gründungsjahr: 1949 Mehr als Mitarbeiter Mehr als 80 Forschungseinrichtungen, davon 66 Institute als selbständige Profit-Center Fraunhofer International Europa: Brüssel (Belgien), Budapest (Ungarn), Porto (Portugal), Göteborg (Schweden), Bozen (Italien) u.a. USA: East Lansing, Maryland, Plymouth, Boston, Newark, Cambridge Südamerika: Santiago de Chile (Chile), Salvador de Bahia (Brasilien) Asien: Ampang (Malaysia), Beijing (China), Jakarta (Indonesien), Bangalore (Indien), Seoul (Korea), Singapur, Tokio (Japan) Naher Osten: Dubai (VAE), Kairo (Ägypten) 2

3 Die Fraunhofer-Gesellschaft im Profil Forschung und Entwicklung Anwendungsorientierte Forschung zum unmittelbaren Nutzen für Unternehmen und zum Vorteil der Gesellschaft Anwendungsorientierte Grundlagenforschung Ressortforschung für das Bundesverteidigungsministerium Unternehmertum Institute arbeiten als Profit-Center Ausgründungen durch Fraunhofer-Forscher werden gefördert Vertragspartner/Auftraggeber Industrie und Dienstleistungsunternehmen Öffentliche Hand 3

4 IAO und IAT im Profil Gründungsjahr: IAO 1981 IAT 1991 Institutsleiter (kommissarisch): Prof. Dr.-Ing. Wilhelm Bauer Finanzvolumen: 31,8 Mio, davon 37% im Auftrag der Wirtschaft Mitarbeiter: ca. 500 Mitarbeiter Daten 2012, inklusive IAT der Universität Stuttgart 4

5 Competence Center Human-Computer Interaction Design Human Factors Technologies Folie 5

6 Referenzprojekt Nutzerführung für den Automaten der Deutschen Bahn Nutzungsmotive als Gestaltungsgrundlage Unterstützung unterschiedlicher Nutzergruppen und Bedürfnisse Grafische Gestaltung als Instrument für Usability Integration der lokalen Angebote (z. B. Verbund Angebote) 6

7 Referenzprojekt Maschinenübergreifende Bedienung für die Verpackungsindustrie Überwachung und Steuerung gesamter Produktionslinien Fehlermanagement und Systemhinweise Innovative Konzepte für Anzeige und Interaktion Effektiver Einsatz verschiedener Endgeräte 7

8 Referenzprojekt HMI für Werkzeugmaschinen <Anonymer Kunde> HMI für Maschinenbediener und Prozessingenieure Optimierte Unterstützung der Nutzeraufgaben Innovatives Interaktionskonzept und Design 8

9 Referenzprojekt Technologie Scouting»Innovative Mensch-Technik Interaktion«Auswahl geeigneter Interaktionstechnologien Systematische Bewertung der Einsatzpotenziale Entwicklung von Einsatzszenarien Sprachinteraktion / akust. Informationsdarstellung Blicksteuerung Multi-Touch Systeme 3D-Displays mit User-Tracking Adaptive User Interfaces Virtuelle Realität und 3D-Interaktion Roboterprogrammierung mit Handskizzen 9

10 Human-Centred Design Prozess nach ISO

11 Start Login Inhalte: Numblock Setup Aktionen: Revierumschaltung Storno? Logout? Logout Inhalte: Numblock Ger ä t aus Standby stets zum letzten Zustand? Tische (Startseite) Inhalte: Liste Tische, Stammg ä ste od. Numblock Aktionen: Tisch:Bestellen Tisch:n ä chster Gang Tisch:Rechnung Tisch:umziehen neuer Untertisch (z.b. ü r f Gruppen) Alle / Abgeschlossene Rechnungen Inhalte: Aktionen: R ü ckg ä ngig Bonieren / Ö ffnen (Hauptaktion) Tisch: Rechnung Inhalte: Artikel (welche Infos?) Preise Gesamtpreis Aktionen: Drucken/Abschlie ß gleiche Ansicht? Tisch (neu): Bonierte OK Artikel Inhalte: falls Rechnung: Tisch: Bonierte Artikel zur ü ck zu erstem Inhalte: Aktionen: Tisch? Liste bonn. Artikel: Titel, Gang, gesendet, Notiz, Modifier * Aktionen: Gang ä ndern Sofortstorno Artikel Anzahl ä ndern (Einzelschritte, n eingeben) Senden+Schlie ß en Senden (neuer Untertisch?) Tisch umsetzen? Rechnung? *) Modifier : Gr öß e Getr ä nke Gr öß e Portion (m/o ä Preis nderung) OK Zubereitungsart Beilagen ä nderung (m/o Preis ä nderung) Notiz: ohne Einzelzutaten frei kombinierbare Grundartikel und Zutaten (drei Kugeln Eis, Pizza Margerita mit Oliven, ) Rechnung:Drucken Inhalte:... OK Aktionen: Zahlart ausw ä hlen zur ü ck zu Tische; Rechnungstyp immer? ausw ä hlen... Teilen sinnvoll? Artikelauswahl ( Shortcuts ) Inhalte: Einzelartikel Warengruppen sonstige Listen Aktionen: Artikel ausw ä hlen (Bonieren) Warengruppen ö ffnen Liste Artikel /Warengruppe Liste Artikel Inhalte: /Warengruppe Liste Artikel Einzelartikel Inhalte: /Warengruppe Warengruppen Einzelartikel Inhalte: sonstige Warengruppen Einzelartikel Listen Aktionen: sonstige Warengruppen Listen Artikel Aktionen: sonstige Listen ausw ä hlen Artikel Aktionen: (Bonieren) Artikel ausw ä hlen Warengruppen (Bonieren) ausw ä hlen ö ffnen Warengruppen (Bonieren) ö ffnen Warengruppen ö ffnen Umsetzen? Teilen Inhalte: Artikel Ursprungstisch zum markierte Artikel Aktionen: OK, Abbrechen... Navig. innerhalb Listen; wann bleiben Listen stehen? OK Neuer Tisch ausw ä hlen Inhalte: Numblock, Liste Aktionen: OK, Abbrechen OK UI: Split Screen Artikel, gleichzeitig Artikelshortcuts und Bonierte Artikel; Artikellisten/Warengruppen als Diaolog, radiant : Gesamt - Liste zum Filtern Standardvorgehensweise für User Interface Entwicklung Anforderungsanalyse Grobkonzept Prototyp & Testing 1 Feinkonzept Prototyp & Testing 2 Strateg. Entwicklungsziele Benutzergruppen Nutzerziele und Aufgaben Nutzungskontext Zentrale Bedienabl ä ufe Objekt - und Sichtenmodell Grundlegende Designprinzipien LoFi - Prototyp auf Konzeptbasis Stakeholder - Feedback Benutzertest: Bewertung und Troubleshooting Optimierung und Verfeinerung Vervollst ä ndigung auf gesamten Funktionsumfang Grafische Ausgestaltung Realistische Abbildung ggf. auf Zielplattform Benutzertest : Usability, Akzeptanz und Attraktivit ä t Freigabe durch Stakeholder 11

12 Human-Machine Interfaces am Fraunhofer IAO Hohe Usability Komplexe Prozesse und Systeme für den Menschen beherrschbar machen Intelligente und vernetzte Systeme Hoch performante, selbstregulierte und selbstlernende Systeme unter Einbindung des Menschen Adaptive HMIs Situations- und bedarfsgerechte Informationsaufbereitung und Interaktion Neue Kommunikation und Kooperation Partizipative Entscheidungs- und Optimierungsprozesse durch Social Media Ansätze 12

13 Strategische Bedeutung von HMI Alleinstellungsmerkmal Interaktion: Produktivität durch Usability Kommunikation das (Inter-)Face zum Kunden Innovation User Interfaces illustrieren und treiben Innovation 13

14 Beyond Desktop Neue Interaktionstechnologien 14

15 »Beyond Desktop«- neue Interaktionstechnologien Rahmenbedingungen Technologische Fortschritte, v.a. bei Erkennungstechnologien Große Potenziale für Alleinstellungsmerkmale Multitouch Entwicklungsplattform MT4j Herausforderungen für HMI Welche Technologien bieten echten Mehrwert? Einsatzszenarien? Transparentes und intuitives Interaktionsdesign Gestensteuerung Interaktive Installation»30 Jahre IAO«Akustische und haptische Displays Multimodale Navigationshilfe für blinde Fußgänger Blicksteuerung UI Design Blick- und Spracheingabe 15

16 Beispiel»Haptische Displays«Einsatzszenario Mobile Worker Haptische Displays am Handgelenk ermöglichen Benachrichtigung über Handlungsbedarf und Störfälle auch in lauten Umgebungen Auflösungsvermögen ermöglicht differenzierte Nachrichten, z.b. verschiedene Maschinen, verschiedene Intensität Forschungsprototyp»Ask-IT«Multimodale Wegführung für blinde Fußgänger Navigationshilfe durch akustische Hinweise und verschiedene Vibrationsmuster 16

17 Neue Perspektiven für HMI Gestaltung Neue Rahmenbedingungen erfordern leistungsfähige Mensch-Technik-Systeme: 17

18 Vernetzte Objekte Schalt mich an! Magazin leer, bitte auffüllen! Kapazität bis Freitag ausgebucht! Muss in 2h am Warenausgang sein! 18

19 Vernetzte Menschen und Objekte entscheiden kooperativ Samstag geht leider nicht. Magazin auffüllen übernehme ich. Schalt mich an! Ich kann diesen Samstag arbeiten. Magazin leer, bitte auffüllen! Kapazität bis Freitag ausgebucht! Muss in 2h am Warenausgang sein! 19

20 HMI für Industrie 4.0 Intelligenz und Automation Hand-in-Hand mit dem Nutzer 20

21 Neue Funktionen der Mensch-Technik Schnittstelle HMI unterstützen die Rolle des Menschen in Industrie 4.0 Mensch als Sensor Aktiver Beitrag zur Situationserfassung Optimierung und Korrektur der Sensorleistung Mensch als Entscheider Auflösung von Konflikten Schnelle, qualifizierte Entscheidungen Zeitkritische Eingriffe in automatisiertes System Mensch als Akteur Komplexe Aufgaben, wenige Routinetätigkeiten Zeitliche, inhaltliche, räumliche Flexibilität Mobile Geräte und Echtzeitinformation Abstimmung und Koordination im Team 21

22 Beispielprojekt EPIK Effizienter Personaleinsatz durch intelligentes und adaptives Kooperations- und Informationsmanagement Passgenauer Ressourceneinsatz durch gezielte Delegation von Arbeitsaufgaben an geeignete Mitarbeiter Aktuelle Handlungsbedarfe: Dringlichkeit, Wichtigkeit, Kompetenzanforderungen Verfügbare Mitarbeiter: Kompetenzprofil, Aufgabenhistorie, aktueller Ort, aktuelle Tätigkeit Personalisierte Unterstützung des Mitarbeiters durch mobiles Gerät in Form von Information Betroffene Maschine, Ersatzteile, Wegbeschreibungen, Handlungsanweisungen Interaktionsmöglichkeiten Aufgaben annehmen/ablehnen, Kommentieren, Hilfe holen, Pausieren 22

23 Neue Studie des Fraunhofer IAO Rahmenbedingungen der Produktion von morgen Herausforderungen und Lösungsansätze der Mensch-Technik Interaktion für die Produktion Guidelines für zukunftsweisende HMI-Gestaltung Anforderungen an zukunftssichere HMI Entwicklungswerkzeuge Beispielprojekte Kostenloser pdf-download unter: Bestellung als Druckexemplar unter: 23

24 Initiative HMI 4.0 Nutzergenerierte Bedienhilfen Innovationszirkel Produzierende Unternehmen Maschinen-/Anlagenhersteller Systemintegratoren Technologie- und Softwarehersteller Leistung Fokussierte Forschungsleistung durch Fraunhofer IAO Best-Practice Ansätze Prototypen Netzwerk Individueller Tagesworkshop 24

25 User Experience Den Menschen ganz gewinnen 25

26 Mehr als ein Werkzeug User Experience Usability Design for Error 26

27 User Experience Design verändert die Arbeitsweise Motivation, sich über die eigentlichen Aufgaben hinaus zu engagieren. Neue Strategien erfinden, um das übergeordnete Ziel auf unkonventionelle Weise zu erreichen. Arbeitsziele werden durch eine andere Art der Ausführung effizienter erreicht. Einzelne Arbeitsschritte können ungehindert ausgeführt werden. (Harbich & Hassenzahl, 2011) 27

28 Wie entsteht positive User Experience? UX ist ein bewertendes Gefühl ERLEBEN bei der Interaktion mit einem Produkt. Diese Bewertung entsteht durch das Erfüllen oder Frustrieren menschlicher Grundbedürfnisse. UXellence ist eine eingetragene Marke des Fraunhofer IAO. 28

29 User Experience Beispiel Dawn Chorus Gaver, W., and Martin, H. (2000) 29

30 User Experience Beispiele Visualisierung für Wettbewerb, Kompetenz, Stimulation Energieversorger PG&E Wettbewerb mit Nachbarn BMW (links), Audi (rechts) Automobilhersteller visualisieren das aktuelle Fahrverhalten und ermöglichen somit eine bewusste Kontrolle

31 UXellence Innovation Workshop Positive Erlebnisse gezielt gestalten Tagesworkshop mit Produktverantwortlichen 1 Sensibilisierung und Vermittlung der Grundmechanismen von User Experience Design Nutzungskontext 2 Szenario 4 Gestaltungsideen Persona Situationen Erlebnisse 3 Bedürfnisse 31

32 Fazit Strategische Bedeutung der Mensch-Technik Interaktion Vorgehensweisen zur Entwicklung ergonomischer HMIs Innovationsmotor HMI Neue Technologien Neue Szenarien in Industrie 4.0 Emotionales Nutzungserleben 32

33 Kontakt Matthias Peissner Competence Center Human-Computer Interaction Fraunhofer IAO Nobelstraße Stuttgart