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Entwicklung und Gestaltung variabler Bedienelemente für

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1. 100 90 S 90 SE 70 S2 g 60 ZS 50 ZE e S 40 D s E 30 2 20 10 0 oberes Bedienfeld oberes Bedienfeld Klimaanlage Klimaanlage Zustandscodierung Wirkungscodierung Zustandscodierung Wirkungscodierung E statisch 51 73 44 14 38 61 20 73 E ausgeblendet 60 98 51 61 62 48 46 80 O reduziert 64 39 53 48 69 18 53 68 Abbildung 4 15 Subjektives Gefallen in Abh ngigkeit von Adaption Codierung und System Mittelwerte und Standardfehler 4 4 Zusammenfassung der Ergebnisse und Gestaltungsempfehlungen Das Ziel der Untersuchung war die Kl rung der Frage ob durch variable Beschriftung von Ta sten die Bedienbarkeit verbessert die Ablenkung von der Fahraufgabe reduziert und das subjektive Gefallen gesteigert werden kann Au erdem sollten Einsatzm glichkeiten f r den Einsatz variabler Beschriftung in abgesetzten Bedien und Anzeigesystemen gefunden werden Das Ausblenden der Beschriftung und die Reduzierung von Tasten f hrt zu einer Verringerung der Bedienzeiten gegen ber den statischen Tasten um rund 24 Dieser Effekt wird insbesondere von 4 Gestaltung und Bewertung variabler Beschriftung von Tasten 75 den statisch wirkungscodierten Tasten in der Klimaanlage verursacht Die Fehlerh ufigkeit kann durch Ausblenden der Beschriftung und Reduzieren der Tasten gegen ber den statischen Tasten um rund 72 gesenkt werden Dieser Effekt war vor alle
2. Abbildung 4 12 Mittlere Spurabweichung im Lane Change Test in Abh ngigkeit von Codierung und Adaption Mit telwerte und Standardfehler 4 3 4 Subjektive Bewertungen Die 3 faktorielle Varianzanalyse mit den Faktoren System Codierung und Adaption ergab erneut einen signifikanten Haupteffekt f r die Adaption Tabelle A 7 Die anschlie enden Paarvergleiche zeigten einen signifikanten Unterschied zwischen Tasten mit statischer Beschriftung M 38 80 SE 4 25 und Tasten mit ausgeblendeter Beschriftung M 55 47 SE 2 15 Ebenso lie sich ein signifikanter Unterschied zwischen den Tasten mit statischer Beschriftung und den reduzierten Tasten nachweisen M 60 18 SE 3 81 Abbildung 4 13 Die Tasten mit ausgeblendeter Beschriftung unterschieden sich nicht signifikant von den reduzierten Tasten Abbildung 4 14 Die Interaktion zwischen System und Adaption war signifikant was darauf hinweist dass der Einfluss der Adaption bei den Bediensystemen unterschiedlich war 4 Gestaltung und Bewertung variabler Beschriftung von Tasten 73 100 90 3 80 c D D A D EE BE OD ea ZE x O Die Ko m gt D D oberes Bedienfeld Klimaanlage Zustandscodierung Wirkungscodierung E statisch 47 93 29 67 45 17 32 43 B ausgeblendet 56 30 54 64 61 73 49 20 Oreduziert 58 93 61 43 66 78 53 58 Abbildung 4 13 Subjektives Gefallen in Abh ngigkeit von Adaption
3. Instruktion Bitte rufen sie aus dem Telefonbuch Stefan Jansen an Uneindeutiges Screendesign Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA CAR Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA Anrufe Einstellung Telefonbuch Nummer Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA Rainer Koster Markus Kreuzer Michael Heuser Roland Stiegler Stefan Jansen Tanja Mackensen Thomas D NAVI AUDIO TEL KLIMA CAR Stefan Jansen Bearbeiten Anrufen Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA Aufgabe erfolgreich abgeschlossen F en Bedien Eindeutiges Screendesign Bedien handlung elements Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA CAR ks Funktions quaderf rmig R taste dr cken Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA CAR a eran quaderf rmig Schieben Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA CAR rund Drehen Michael Heuser Roland Stiegler Stefan Jansen Tanja Mackensen i Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA CAR Stefan Jansen eh E quaderf rmig Schieben Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA CAR Aufgabe erfolgreich q uaderf rm Ig abgeschlossen C Anhang 181 Tabelle C 4 Ablauf der Bedienaufgabe Auswahl eines Radiosenders aus der Senderliste Instruktion Bitte w hlen Sie aus der Senderliste den Sender EEN aus Form Bedien Uneindeutiges Screendesign Eindeutiges Screendesign Bedien a handlung elements CAR Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA CAR ka Funktions quaderf rmig X taste dr cken Zur ck nav uo TEL K ma car Zur ck Va AED TEL K ma cap DV un J B
4. 2 74 Abbildung 5 13 Eignung der Formen nach Tabelle 5 7 f r Drehen und Schieben Mittelwerte und Standardfehler 92 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements Hinsichtlich der Eignung f r Schieben nach vorne und hinten hat die Form und die Handauflage einen signifikanten Einfluss Mit Handauflage eignen sich die Formen nicht so gut zum Schieben nach vorne und hinten wie ohne Handauflage Abbildung 5 14 und Tabelle B 3 Der Wahrnehmungsmodus spielte dabei keine Rolle Die Formen BE 6 7 8 9 10 12 und 13 eignen sich gut zum Schieben nach vorne und hinten Abbildung 5 13 gar nicht Eignung sehr gut 5 1 mit ohne taktil Pech visuell Handauflage Handauflage H haptisch B Eignung Schieben v h 2 48 2 79 2 73 2 56 2 60 Abbildung 5 14 Eignung f r Schieben vorne hinten in Abh ngigkeit von Handauflage und Wahrnehmungsmodus Mittelwerte und Standardfehler Hinsichtlich der Eignung f r Schieben nach links und rechts unterschieden sich die Formen erneut signifikant voneinander Die Formen BE 7 8 9 10 12 und 13 eigneten gut zum Schieben nach links und rechts Abbildung 5 13 und Tabelle B 4 Globale Form und Fase 2 faktorielle Varianzanalysen hinsichtlich der globalen Form und der Fase ergaben dass bei run den Formen Drehen und bei quaderf rmigen Formen Schieben die bevorzugte Bedienhandlung war Abbildung 5 15 und Tabelle B 5 Die Fase hatte lediglich
5. BE13 BE14 Abbildung B 15 Form BE13 quaderf rmig abgerundet Abbildung B 16 Form BE14 rund konkav 170 B Anhang B 3 Fragebogen zur Untersuchung der Kompatibilit t von Bedienelementformen B Anhang 171 DaimlerChrysler AG RBP BM Fragebogen BE VP Nr BE Nr mit ohne HS Datum 1 Zulhrer Person 1 1 Ich bin Jahre alt 1 2 Ichbin weiblich m nnlich O O 1 3 Ich bin Linksh nder Beidh nder Rechtsh nder d d d 172 B Anhang DaimlerChrysler AG 7 Nr RBP BM Fragebogen BE VP Nr BE Nr mit ohne HS Datum 2 Taktiler Eindruck Bitte fassen sie das BE an und bewegen Sie es dabei nicht Drehen Schieben W rden Sie das BE bevorzugt Sehr gut sehr schlecht Wie gut eignet sich die Form des BE zum Drehen 1 2 3 4 5 Sehr gut sehr schlecht Wie gut eignet sich die Form des BE zum Schieben 1 2 3 4 5 vorne hinten Sehr gut sehr schlecht Wie gut eignet sich die Form des BE zum Schieben 1 2 3 4 5 links rechts 3 Haptischer Eindruck Bitte bedienen Sie jetzt das BEI Drehen Schieben W rden Sie das BE bevorzugt Sehr gut sehr schlecht Wie gut eignet sich die Form des BE zum Drehen 1 2 3 4 5 Sehr gut _ sehr schlecht Wie gut eignet sich die Form des BE zum Schieben 1 2 3 4 5 vorne hinten Sehr gut sehr schlecht Wie gut eignet sich die Form des BE zum Schieben 1 2 3 4 5 links rechts
6. Zur berpr fung dieser Hypothesen wurde der Versuch zweigeteilt Das Versuchsdesign des ersten Teils diente zur Bewertung der haptischen Kompatibilit t des variablen zentralen Bedienelements und ihrer Wechselwirkung mit der visuellen Kompatibilit t des Screendesigns Tabelle 6 1 Tabelle 6 1 Versuchsdesign zur Bewertung der haptischen und visuellen Kompatibilit t 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 103 Der Faktor Bedienelement war zweifach gestuft Aufgrund der gew hlten Vorgehensweise bei der Entwicklung des variablen zentralen Bedienelements sollte dieses ber eine gute haptische Kompa tibilit t verf gen und ein statisches dagegen nur wenig haptisch kompatibel sein Der Faktor Screendesign war ebenfalls zweifach gestuft Die eindeutige Variante sollte eine gute visuelle Kompatibilit t die uneindeutige Variante eine geringe visuelle Kompatibilit t haben Als dritter Faktor wurde der Screentyp gew hlt Ein Screentyp ist die Darstellung einer repr senta tiven Bedienaufgabe Jedem Screentyp kann entweder die Bedienhandlung Drehen oder Schieben zugeordnet werden Abbildung 6 2 Bedienaufgabe 1 Bedienaufgabe 2 ScreentypB ScreentypC Screentyp A Schieben Drehen Schieben Screentyp A ScreentypB Screentyp C Schieben Schieben Drehen Abbildung 6 2 Abgrenzung der Faktoren Screentyp und Bedienaufgabe Als abh ngige Variable sollte die Reiz Reaktions Kompatibilit t gemess
7. 2003 Hauck u a 2004 Faerber 2006 Branke 2006 Dies sind z B Funktionen der Klimaanlage oder bestimmte Fahrzeugfunktionen die ber separate Drehsteller Wippen und vor allem ber Tasten bedient werden Dabei gibt es Funktionen die nur kontextabh ngig bedient werden k nnen Zum Beispiel ist die Bedienung der Standheizung nur im Stand sinnvoll und im Automatikbetrieb der Klimaanlage sind keine manuellen Einstellungen notwen dig Die Tasten der nicht bedienbaren Funktionen und deren Beschriftung sind in der Regel aber nach wie vor vorhanden Bei der Gestaltung von Bediensystemen wird jedoch vielfach darauf hingewiesen dass dem Fahrer nur diejenigen Bedienm glichkeiten angeboten werden sollten die zur Bedienung der aktuellen Aufgabe auch wirklich notwendig sind Bubb 1993a Ginnow Merkert 2003 1 Einleitung und Aufgabenstellung 5 1 2 Ziel der Arbeit Ein neuer Ansatz zur Verbesserung der Bedienbarkeit und Minimierung der Ablenkung abgesetzter Bedien und Anzeigesysteme sind variable Bedienelemente u a Doerrer 2002 Michelitsch u a 2004 Jeitner u a 2005 Variable Bedienelemente passen sich unterschiedlichen Bediensituatio nen so an dass zwischen Bedienaufgabe und Bedienelement ein klar erkennbarer und verst ndlicher Zusammenhang besteht Das Ziel dieser Arbeit ist es die Bedienbarkeit und Ablenkungswirkung eines abgesetzten Bedien und Anzeigesystems durch den Einsatz variabler Bedienelemente zu verbessern Wie in
8. 22 2 2 mann nn 54 3 6 4 Ablenkungsmessung 55 3 6 5 Statistische Verfahren se 2 ca coeca 2 12 2 82 u 3 2 ua wi 56 37 MES Een a rer spo So ena herren anne 58 Gestaltung und Bewertung variabler Beschriftung von Tasten 59 e BN et EEGENEN 60 4 2 Material und Methode 2 a au 2 aaa ee a an aa ran 61 421 Visuelle lt a ceee een eg en eg a ne d 61 42 2 Stichprobe e E A naad an ed 62 4 23 Versuchsaufbau ed read 62 424 Bedienaufgaben Ae 4442044 Reader tie ee 64 4 2 5 Versuchsablauf 2 as au a aaa anna ana 64 4 2 6 Vorgehen bei der Datenauswertung o ooo 65 AS EIBRBNE SEENEN 66 4 3 1 Bedienzeiten 2 su 2a Ah SA a aa Aa ar an 66 4 3 2 Bedienfehler 68 a WE k 28 52 2 nee ee a eh ae N 70 4 3 4 Subjektive Bewertungen 72 4 4 Zusammenfassung der Ergebnisse und Gestaltungsempfehlungen 74 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements 77 5 1 V rge henswe i e A A Wir e ee ee dree He 78 5 2 Beschreibung der Bedienaufgaben 78 5 2 1 Bedienaufgabe Drehen 24 22 2 au aa 2a we an an 78 5 2 2 Bedienaufgabe Schieben 2 2 2222 Co nommen 78 5 3 Vergleich der Anforderungen 2 2 222 2 2 22 22H 2 00 Ha das ae 80 5 4 Technologiekonzept eines variablen zentralen Bedienelements 2 2 2 2 80 5 5 Auswahl eines Bedienelements f r Drehen 2 2 22 2 rn nn 82 5 6 Auswahl eines Bedienelements f r Schieben ooa aa 82 5 7 Analyse von Bedienelementen technischer Ger te
9. A Haptisch visueller Eindruck Bitte bedienen Sie jetzt das BE und schauen Sie es an Drehen Schieben W rden Sie das BE bevorzugt Sehr gut sehr schlecht Wie gut eignet sich die Form des BE zum Drehen 1 2 3 4 5 Sehr gut _ sehr schlecht Wie gut eignet sich die Form des BE zum Schieben 1 2 3 4 5 vorne hinten Sehr gut sehr schlecht Wie gut eignet sich die Form des BE zum Schieben 1 2 3 4 5 links rechts B Anhang 173 B 4 Ergebnisse der Untersuchung der Kompatibilit t von Bedienelementformen Tabelle B 1 Ergebnis der 3 faktoriellen Varianzanalyse bzgl der bevorzugten Bedienhandlung Drehen oder Schieben Handauflage H Modus M Form F F p F p F p HxM MxF FxH F p F p F p Tabelle B 2 Ergebnis der 3 faktoriellen Varianzanalyse bzgl Eignung f r Drehen Handauflage H Modus M Form F F p F p F p HxM MxF FxH F p F p F p Tabelle B 3 Ergebnis der 3 faktoriellen Varianzanalyse bzgl Eignung f r Schieben vo hi Handauflage H Modus M Form F F p F p F p HxM MxF FxH F p F p F p Tabelle BA Ergebnis der 3 faktoriellen Varianzanalyse bzgl Eignung f r Schieben li re Handauflage H Modus M Form F F p F p F p HxM xF FxH F p F p F p 174 B Anhang Tabelle B 5 Ergebnisse der 2 faktoriellen Varianzanalysen f r globale Form und Fase Bediensystem Globale Form GF Fase FA GFxFA F p F p F p Tabelle B 6 Ergebnisse der 2 faktoriellen Varianza
10. DIN EN ISO9241 11 1999 Die Bewertung der Gebrauchstauglichkeit bzw der Bedienbarkeit von Fahrzeugbediensystemen steht daher im Fokus der folgenden Abschnitte Dar ber hinaus wird auf die Messung der Ablenkung und die zum Verst ndnis der Arbeit notwendigen statistischen Verfahren eingegangen 3 6 1 Untersuchungsmethoden Zur Bewertung von Fahrzeugbediensystemen stehen drei grunds tzlich verschiedene Untersuchungs methoden zur Verf gung das Laborexperiment der Simulatorversuch und der Feldversuch Abbil dung 3 22 wobei die berg nge flie end sind Das Laborexperiment liefert sehr genau Ergebnisse weil st rende Einfl sse gut kontrolliert bzw ausgeschlossen werden k nnen Es hat jedoch nur wenig hnlichkeit mit den Aufgaben der realen Fahrzeugf hrung und eignet sich deshalb vor allem f r grundlegende quantitative Untersuchungen bei denen die Dual Task Bedingung vgl Abschnitt 3 2 noch nicht ber cksichtigt werden muss Der Feldversuch in Versuchsfahrzeugen ist dagegen die realistischste Methode zur Bewertung von Fahrzeugbediensystemen Allerdings k nnen eine Vielzahl unkontrollierbarer St rvariablen wie z B die Witterung oder der Verkehr die Messergebnisse beeinflussen In einem Simulatorversuch k nnen sowohl St rvariablen kontrolliert bzw ausgeschlossen werden als auch dank der immer besseren Simulationstechniken eine sehr realistische Fahraufgabe dargestellt werden Sie reichen dabei von einfachen Fahrszenen auf Bildsch
11. Deshalb stehen die Gestaltungsparameter Anzahl von Bedienm glichkeiten und visuelle Codierung von Tasten aus Abschnitt 2 11 im Fokus dieser Untersuchung Abbildung 4 1 EE Abmessungen Bet tigungskr fte und momente m Positionierung Bedienelement Kompatibilit t o Mapping Greifart Abbildung 4 1 Im Rahmen der Gestaltung und Bewertung variabler Beschriftung von Tasten untersuchte Codierung Dimensionalit t Anzahl Bedien m glichkeiten Gestaltungsparameter 60 4 Gestaltung und Bewertung variabler Beschriftung von Tasten 4 1 Hypothesen Displaytasten wie in Abschnitt 3 5 7 vorgestellt erm glichen es die Beschriftung abh ngig von ihrer Bedienbarkeit ein oder auszublenden Eine ausgeblendete Beschriftung zeigt dem Benutzer an dass diese Taste nicht bedienbar ist und f r die aktuelle Bedienaufgabe nicht ben tigt wird Dar ber hinaus w re auch denkbar dass die Tasten ganz verschwinden k nnen z B wenn sie auf einem Touchscreen grafisch dargestellt sind Dadurch w rden die Entscheidungsm glichkeiten des Benutzers sinnvoll an die aktuelle Bedienaufgabe angepasst und reduziert Tabelle 4 1 Tabelle 4 1 Kennzeichnung Codierung der Bedienbarkeit von Tasten durch Adaption an die Bedienaufgabe statische Tasten ausgeblendete Beschriftung reduzierte Tasten Bu BR E us Daraus ergibt sich die erste Hypothese Hl f r diese Untersuchung Es wird angenommen dass eine Anpassun
12. G Hrsg LANG F Hrsg Physiologie des Menschen 28 korr u aktual Aufl Berlin Springer 2000 S 195 215 ISBN 3 540 66733 4 Hauck u a 2004 HAUCK Stefan MAUTER Gerhard STETTER Ralf Das Innenraumkonzept des neuen Audi A6 In Der Audi A6 Sonderausgabe von ATZ und MTZ 2004 Heitm ller 2004 HEITM LLER Ulrike Reine Knopf Sache In Sonntag Aktuell 2004 07 11 2004 S 22 138 8 Literaturverzeichnis Herczeg 1994 HERCZEG Michael Softwareergonomie Bonn Addison Wesley 1994 ISBN 3 89319 615 3 Hess 2005 Hess Markus Bewertung von HMI Konzepten in der Mercedes Benz Pkw Entwicklung In IIR DEUTSCHLAND GMBH Hrsg CTI Fachtagung Innovative Bediensysteme im Fahrzeug Stuttgart 2005 Hick 1952 Hick W E On the rate of gain of information In Quarterly Journal of Experimental Psychology 1952 Nr 4 Hoyos 1974 Hoyos Graf C Kompatibilit t In SCHMIDKTE H Hrsg Ergonomie 2 Gestal tung von Arbeitsplatz und Arbeitsumwelt M nchen Hanser 1974 S 93 112 Hyman 1953 Hyman R Stimulus information as a determinant of reaction time In Journal of Experimental Psychology 45 1953 Nr 3 Immersion 2006 IMMERSION Automotive Products Version Juli 2006 http www immersion com Abruf 09 07 2006 IS011581 1 2000 Norm ISO 11581 Part 1 April 2000 Information technology User system inter faces and symbols Icon symbols and functions Icons general IS02575
13. Juli 2004 http www spiegel de Abruf 05 07 2004 Gelau 2005 GELAU Christard Rechtliche Vorgaben und Anforderungen an HMI Konzepte In IIR DEUTSCHLAND GMBH Hrsg CTl Fachtagung Innovative Bediensysteme im Fahrzeug Stuttgart 2005 Gentner u Stevens 1983 GENTNER D STEVENS A L Mental Models New Jersey Lawrence Erlbaum Associates Inc 1983 ISBN 0 898 59242 9 Gibson 1962 GIBSON J J Observations on active Touch In Psychological Review 69 1962 Nr 6 Gibson 1966 GiBson J J The Senses Considered as Perceptual System Boston Hougthon Mifflin Company 1966 Gibson 1973 GIBSON J J Sinne und der Proze der Wahrnehmung Bern Huber 1973 Ginnow Merkert 2003 GINNOW MERKERT Hartmut Produktkosmetik Version Juni 2003 http www kh berlin de user hginnow Abruf 22 07 2004 Grane u Bengtsson 2005 GRANE C BENGTSSON P Menu Selection with a Rotary Device Founded on Haptic and or Graphic Information In BiccHI A Hrsg BERGAMASCO M Hrsg Proceedings of WorldHaptics 2005 Conference Pisa 2005 Gr sser u Gr sser Cronehls 2000 GR SSER O J GR SSER CRONEHLS U Gesichtssinn und Okulomotorik In SCHMIDT RE Hrsg THEWS G Hrsg LANG F Hrsg Physiologie des Menschen 28 korr u aktual Aufl Berlin Springer 2000 S 278 315 ISBN 3 540 66733 4 Handwerker 2000 HANDWERKER H O Allgemeine Sinnesphysiologie In SCHMIDT R F Hrsg THEWS
14. ber einen Schrittmotor im Bedienelement der die Lamellen bei einer Drehung um 45 aus dem Geh use heraus schiebt Bei einer Drehung um weitere 45 werden die Lamellen ber eine Feder wieder ins Geh use zur ckgezogen Abbildung 5 23 W hrend der sp teren Bedienung eines abgesetzten Bedien und Anzeigesystems wird je nach ak tueller Aufgabe zwischen den Formen f r Drehen und Schieben gewechselt werden Weil beim kontinuierlichen Drehen das Bedienelement in eine beliebige Stellung gedreht werden kann kann es vorkommen dass die Dreh Form nicht in den Hauptrichtungen ausgerichtet ist Wenn dann die La mellen eingezogen werden steht die Form zum Schieben verdreht Dies k nnte die Kompatibilit t des Bedienelements negativ beeinflussen Deshalb wird das Bedienelement mit einer zweiten Aktorik so ausgerichtet dass die Seitenfl chen der Schiebe Form immer senkrecht zu den Bedienrichtungen f r Schieben stehen Abbildung 5 24 Abbildung 5 22 Grundformen des variablen zentralen Bedienelements li quaderf rmig eingefahrene Lamellen re ET rund ausgefahrene Lamellen Abbildung 5 23 Mechanische Steuerung der Lamellen ber Steuerkreuz und Schrittmotor Eingefahrene Lamellen li und ausgefahrene Lamellen re 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements 99 Dazu ist ein in vertikal beweglicher Quertr ger mit vier um 90 zueinander verdrehten Dreiecks Profilen versehen Das G
15. verf gen aber im Unterschied zum Touchscreen ber eine Bet tigungshaptik Der NKK Smartswitch Abbildung 3 18 ist eine solche Displaytaste NKK Switches 2006 Sie basiert auf einem 24x36 Pixel gro em LC Display zur Anzeige von Informationen ber Funktion 3 Bedienung im Fahrzeug 51 Zustand oder Wirkung der Taste F r den Einsatz in Fahrzeugen kommt diese Taste allerdings nicht in Frage da sie die f r die Darstellung von Symbolen in Fahrzeugen erforderliche Aufl sung von 32x32 Pixeln nicht erf llt ISO2575 2004 hnliche auf LC Displays basierende Tasten verf gen zwar ber gr ere Aufl sungen sind jedoch aufgrund ihrer geringen Wertanmutung und nicht ausreichenden Kontrast nicht f r den Einsatz in Fahrzeugen geeignet Abbildung 3 19 Tastenblock mit variabler Beschriftung Jeitner u a Abbildung 3 18 Displaytaste 2005 v l n r ohne Funktion Funktionsbelegung NKK Switches 2006 Sitz Funktionsbelegung Klima Jeitner u a 2005 beschreiben Displaytasten die speziell f r den Einsatz in Fahrzeugen entwickelt wurden Abbildung 3 19 Ihre Technologie basierte auf einem hochaufl senden LCD Display dessen Bild ber einen Faserstein Lichtleiter an der Tastenoberfl che dargestellt wird In Zukunft k nnten jedoch auch geeignete OLED Displays f r variable Beschriftung von Tasten zum Einsatz kommen Als m gliche Anwendung wird ein Tastenblock an einem zentralen Bedienelement vorgeschlagen bei
16. wenn nicht aktiv leuchtet farbig wenn aktiv Bedienelemente k nnen nach R hmann 1993a auch durch ihre Stellung oder durch haptische R ckmeldungen den Benutzer ber Zustandsgr en der Maschine informieren Dies w re z B durch den Einsatz aktiver Bedienelemente nach Abschnitt 2 4 1 denkbar Bei einer Wirkungscodierung erh lt der Benutzer eine Information dar ber was er durch die Be t tigung eines Bedienelements bewirken wird Realisierbar ist eine Wirkungscodierung ber eine entsprechende Beschriftung indem man das Bedienelement z B mit Funktion A einschalten oder Funktion B ausschalten beschriftet 2 5 2 Entwicklung und Auswahl von Bedienelementen Bei der Gestaltung der beschriebenen Parameter sollten die in Tabelle 2 2 aufgef hrten Normen Richtlinien und Vorgehensweisen beachtet werden Die Entwicklung technischer Systeme und so mit auch von Bedienelementen sollte dem allgemein anerkannten Vorgehen nach VDI2221 1993 und VDI2222 1 1997 folgen Nach DIN EN894 1 1997 sollte dabei auf folgende Kriterien im 3 ber diese Normen hinaus befinden sich zur Zeit Normen die die Gestaltung von Bedienelementen betreffen im Entwurfsstadium So wird zum Beispiel an einer Norm im Rahmen der DIN 894 Serie zur Lage und Anordnung von Anzeigen und Stellteilen gearbeitet DIN EN894 4 2004 Darin wird zur Zeit ein Gestaltungsverfahren hinsichtlich der An und Zuordnung von Bedienelementen und Anzeigen entwickelt Auch f r
17. zur Untersuchung der Faktoren Handauflage Wahrnehmungsmodus und Form Tabelle 5 3 Tabelle 5 3 Versuchsdesign zur Untersuchung von Handauflage Modus und Form Handauflage mit Handauflage ohne Handauflage Form BEL 14 BE1 14 BE1 14 BE1 14 BE1 14 BEI 14 Der zweite Versuchsteil diente zur Untersuchung der Faktoren globale Form und lokales Merkmal Fase Tabelle 5 4 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements 87 Tabelle 5 4 Versuchsdesign zur Untersuchung von globaler Form und Fase globale Form quaderf rmig Im dritten Teil des Versuchs wurde der Zusammenhang der Faktoren globale Form und lokales Merkmal R ndel untersucht Tabelle 5 5 Tabelle 5 5 Versuchsdesign zur Untersuchung von globaler Form und R ndel globale Form quaderf rmig Zur Messung der Reiz Reaktions Kompatibilit t wurden verschiedene abh ngige Variablen per Fra gebogen erfasst Anhang B Zun chst die von den Probanden bevorzugte Bedienhandlung wobei sie sich f r eine bevorzugte Bedienhandlung entscheiden mussten entweder f r Drehen oder Schieben Anschlie end wurde differenzierter nach der Eignung einer Form f r die Bedienhandlungen Drehen der Eignung f r Schieben nach links und rechts sowie nach der Eignung f r Schieben nach vorne und hinten gefragt Die Bewertungen wurden anhand einer Rating Skala von 1 sehr gut bis 5 sehr schlecht abgegeben Anhang B Nachdem die Probanden alle Formen im Versuch ei
18. 2004 Norm ISO 2575 Mai 2004 Road Vehicles Symbols for Controls indicators and tell tales ISO4040 2001 Norm ISO 4040 Dezember 2001 Road vehicles Location of hand controls indicatiors and tell tales in motor vehicles ISO7000 1989 Norm ISO 7000 November 1989 Graphical symbols for use on equipment index and synopsis Iwata u a 2001 IwATA Hiroo YANO Hiroaki NAKAIZUMI Fumitaka KAWAMURA Ryo Project FEELEX Adding Haptic Surface to Graphics In ACM Hrsg SIGGRAPH 2001 Proceedings of the 28th Annual Conference on Computer Graphics Los Angeles 2001 Jaguar 2006 JAGUAR Produktinformation Jaguar XJ8 Version August 2006 http www jaguar de Abruf 5 8 2006 JAMA 2004 JAMA JAPAN AUTOMOBILE MANUFACTURERS ASSOCIATION Hrsg Guide line for In vehicle Display Systems 2004 Version 3 0 Jeitner u a 2005 JEITNER Martin K CHLER Wolfgang SCHAARE Ronald Weniger Schalter im Fahrzeuginterieur In ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 107 2005 Nr 9 Jenkins 1947 JENKINS W O FITTs P M Hrsg The tactual discrimination of shapes for coding aircrafttype controls US Air Force 1947 19 Forschungsbericht Aviation Psychology Program 8 Literaturverzeichnis 139 Johannsen 1993 JOHANNSEN Gunnar Mensch Maschine Systeme Berlin Springer 1993 ISBN 9 540 56152 8 Johnson u a 1989 JOHNSON J ROBERTS T VERPLANK W SMITH D IRBY C MACKEY K The X
19. 22 00 43 3 7 Zentrales Bedienelement der BMW Ver Baureihe 2 2 2 2 2m 43 3 8 Zentrales Bedienelement des Audi A8 44 3 9 Zentrales Bedienelement des Acura RL 44 3 10 Bedienm glichkeiten von zentralen Bedienelementen 45 150 10 Abbildungsverzeichnis 3 11 Mercedes Benz Sitzverstellschalter 2 222 22 Coon nn nn 47 3 12 Audi Multimedia Interface MMI 2 2 2 oo Con 47 3 13 Formen zur Codierung der Bedienhandlung Ziehen 48 3 14 Formen zur Codierung von vier bzw acht Richtungen 2 2222 0 48 3 15 Grundidee des Haptic Chameleon 2 2 22 nn nn nn 49 3 16 Prototyp des H ptie Chameleon gt 22 24 2 2 2 21 tacis pinnad 49 3 17 Bedien und Anzeigesystem BIONIC oaoa aaa 50 3 16 Dieplatasle u ca 2004 amp sk aa pakea paa p kepa ea e ioei o 51 3 19 Tastenblock mit variabler Beschriftung 51 3 20 Konzept eines variablen Tastenfeldes 2 2222 oo aa a 52 3 21 Variables Tastenfeld als Universalfernbedienung 52 3 22 Methoden zur Bewertung von Fahrzeugbediensysteme und Ablenkungsmessung 54 3 23 Visuell Analog Skala zur Bewertung des subjektiven Gefallens 2 22 22 55 3 24 Fahrsimulation des Lane Change Tests 222 2 on nn n nn 56 3 25 Analysetool des Lane Change Tests 56 4 1 Untersuchte Gestaltungsparameter bei variabler Beschriftung 2 2 2 59 4 2 Versuchsaufbau zur Untersuchung variabler Beschriftung von Tasten 63 4 3 Simulation variabel beschrifteter Tasten auf d
20. 5 16 Eignung der Formen in Abh ngigkeit von globaler Form und Fase Mittelwerte und Standardfehler 94 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements Hinsichtlich der Eignung f r Schieben nach vorne und hinten hat die globale Form einen signifikanten Einfluss Quaderf rmige Formen M 2 36 SE 0 112 eigneten sich besser zum Schieben nach vorne und hinten als runde Formen M 3 06 SE 0 15 Auch die Auspr gung der Fase hatte einen signifikanten Einfluss Durch eine kleine Fase M 2 62 SE 0 11 konnte die Eignung f r Schieben nach vorne und hinten gegen ber Formen ohne Fase M 2 99 SE 0 17 verbessert werden Eine gro e Fase M 2 53 SE 0 13 f hrte tendenziell auch zu einer Verbesserung gegen ber Formen ohne Fase Zwischen Formen mit kleiner und gro er Fase gab es keine Unterschiede Abbildung 5 16 Bez glich der Eignung f r Schieben nach links und rechts ist die globale Form eine signifikante Ein flussgr e Quaderf rmige Formen eignen sich gut M 2 12 SE 0 17 zum Schieben nach links und rechts runde Formen M 2 96 SE 0 19 eignen sich daf r nicht so gut Die Fase hat wieder einen signifikanten Einfluss Gegen ber den Formen ohne Fase M 2 75 SE 0 19 eignen sich die Formen mit kleiner M 2 41 SE 0 16 und gro er Fase M 2 42 SE 0 19 besser zum Schieben nach links und rechts Zwischen kleiner und gro er Fase gab es erneut keine Unterschiede Abbildung 5 16 Globale Form und R ndel Die Ergebnisse der 2 fakto
21. 55 Aufgaben zur Summe aller bearbeiteter Aufgaben definiert werden kann Umgekehrt ergibt sich daraus die relative Fehlerh ufigkeit X Fehlerhafte Aufgaben X Bearbeitete Aufgaben Den Grad der Zufriedenstellung kann man nach DIN EN ISO9241 11 1999 anhand einer bipola ren Ratingskala z B in Form einer Visuell Analog Skala bewerten lassen Abbildung 3 23 Dabei Relative Fehlerh ufigkeit 100 3 2 markieren Probanden die Stelle an der sie ein System im Vergleich zu einem oder mehreren ande ren Systemen einsch tzen Bortz u D ring 2002 Dies erm glicht sowohl eine absolute als auch relative Bewertung Sie haben im Laufe des Versuches verschiedene Bediensysteme A B bedient Bitte geben Sie f r jedes Bediensystem an wie gut es Ihnen gefallen hat Hierf r steht Ihnen eine Skala mit den Polen gef llt mir gar nicht und gef llt mir sehr gut zur Verf gung Bitte markieren Sie durch ein Kreuz das von Ihnen eingesch tze Gefallen Verwenden Sie f r das System A die Farbe grau und f r das System B die Farbe schwarz Gef llt mir gar nicht Le Gef llt mir sehr gut Abbildung 3 23 Visuell Analog Skala zur Bewertung des subjektiven Gefallens mit Instruktion f r den Probanden 3 6 4 Ablenkungsmessung Um die Ablenkungswirkung von Bedien und Anzeigesystemen w hrend der Fahrt zu messen kann eine der in Abbildung 3 22 dargestellten Verfahren eingesetzt werden Reaktionszeit und Tracking experime
22. 90 100 Verbreitung Anzahl benutzender Personen in Abbildung 5 5 Verbreitung und Nutzungsh ufigkeit ausgew hlter technischer Ger te Ergebnis der durchgef hrten Fragebogenbefragung n 110 Personen Ein Hinweis der jedoch aus den Daten gewonnen werden konnte war dass Bedienelemente zur Be dienung in vier Richtungen mehrheitlich vertikal und horizontal symmetrisch ausgef hrt waren Sie bestanden h ufig aus vier symmetrisch angeordneten Tasten Fernbedienungen Cursortasten einer viereckigen Taste mit vier Druckpunkten Handy oder kleinen Finger Joysticks Handy Fernbedie nungen H ufig wurden diese Bedienelemente mit einem Daumen Kontaktgriff bedient Es blieb jedoch unklar wie ein Bedienelement f r Schieben bei einem Finger Zufassungsgriff aussehen sollte Des weiteren wurde festgestellt dass Bedienelemente zum Drehen in der Mehrzahl rund waren und sowohl glatte als auch ger ndelte Oberfl chen hatten In Anbetracht der noch offenen Fragen bzgl der Form zum Schieben und des R ndel wurde in einer weiteren Untersuchung nach Formen und Formeigenschaften gesucht die haptisch reiz reaktions kompatibel zu den Bedienhandlungen Drehen und Schieben sind 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements 85 5 8 Untersuchung der Reiz Reaktions Kompatibilit t von Bedienelementformen Gegenstand dieser Untersuchung ist die Bestimmung von haptischen Eigenschaften haptische Rei ze die kompatibel zu den Bedienhandlu
23. Aktoren kommen dabei elek tromechanische elektromagnetische pneumatische und piezoelektrische Technologien zum Einsatz Abbildung 2 9 Taktiles Display TIM als Hilfs mittel f r Blinde Schlingensiepen 2007 Abbildung 2 10 Taktiles Display f r die Telemanipu lation Jungmann u Schlaak 2002 2 4 Bedienelemente Bedienelemente sind neben den Anzeigen ein weiterer wesentlicher Bestandteil der Mensch Maschine Schnittstelle und stehen im Fokus dieser Arbeit Aufgrund der vielf ltigen Verwendung des Begriffs Bedienelement und seiner Synonyme soll an dieser Stelle zun chst der Begriff gekl rt werden R hmann 1993a definiert Bedienelemente als alle technischen Einrichtungen an der Einga beseite der Maschine die durch physikalischen Kontakt mit der K rperoberfl che aktiviert werden 18 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung z B Schalter Hebel ber hrungsempfindliche Bildschirme ber diese Elemente wirkt der Benut zer kontinuierlich oder diskontinuierlich auf die Maschine ein Als Synonyme verwendet er die Be griffe Steuerarmaturen bzw Stellteile Ein Stellteil ist nach DIN EN894 1 1997 derjenige Teil eines Stellteil Systems der vom Benutzer z B durch Druck direkt bet tigt wird Nach Neud rfer 1981 sind Bedienteile Kontaktstellen der Arbeitsperson mit den jeweiligen Subsystemen des Arbeitsmittels Sie sind bewusst gestaltete Elemente mit gef hrten Bewegungen un
24. Anzahl angezeigter Li steneintr ge angepasst werden Dar ber hinaus k nnen die Anschl ge variabel gestaltet werden oder eine Jog Shuttle Funktion realisiert werden Fuchs u a 2001 Auch die Fa Siemens VDO hat in der Vergangenheit einen aktiven Drehsteller vorgestellt Abel u a 2005 Erste Untersuchungen zeigten bereits dass durch den Einsatz aktiver Haptik die Leistungen des Benutzers verbessert wurden weil die aktive Haptik die Orientierung des Benutzers unterst tzt und eine gute Eignung des Bedienelements f r unterschiedliche Bedienaufgaben sicherstellt 46 3 Bedienung im Fahrzeug Ein aktiver Drehsteller war auch Gegenstand der Untersuchung von Grane u Bengtsson 2005 Sie untersuchten verschiedene Wege der Informations bertragung an den Benutzer visuell hap tisch visuell und haptisch Die Aufgabe von Probanden bestand darin mit einem Drehsteller in einem Men system einen bestimmten von f nf Men punkten auszuw hlen Die Information welcher Men punkt gerade ausgew hlt war erfolgte entweder ber haptisches Feedback Vibrationen vi suell ber eine Anzeige oder haptisch und visuell gleichzeitig Erfasst wurden w hrend des Versuchs die Bedienzeiten und fehler sowie die mentale Beanspruchung Die Ergebnisse zeigten dass die rein haptische Informations bertragung der rein visuellen hinsichtlich Bedienzeit und fehler klar unterle gen ist Die haptisch visuelle Informations bertragung schnitt hinsichtlic
25. Aus Gr nden der Vergleichbarkeit wurde das statische zentrale Bedienelement mit Ausnahme der Aktorik mechanisch gleich aufgebaut wie das variable zentrale Bedienelement Dadurch waren Be t tigungswege kr fte und momente sowie Materialien beider Bedienelemente identisch Abbil dung 6 4 Die Tasten vor dem Bedienelement dienen zur Auswahl von Funktionen auf die an sp terer Stelle noch eingegangen wird Abbildung 6 4 Statisches zentrales Bedienelement li und variables zentrales Bedienelement re Screendesigns Es mussten analog zu den Bedienelementen zwei Screendesigns entwickelt werden Die uneindeutige Variante sollte eine geringe visuelle Kompatibilit t die eindeutige Variante eine gute visuelle Kom patibilit t bzgl der Bedienhandlungen aufweisen Dazu wurden 180 verschiedene Screens entworfen auf denen Elemente Schaltfl chen in Anlehnung an die Gestaltgesetze vgl Abbildung 2 8 nach folgenden Faktoren gestaltet waren e Ausrichtung der Elemente e Verbindungslinien zwischen den Elementen e Repr sentativer Aufgabentyp 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 107 Abbildung 6 5 Faktor Ausrichtung von oben links nach unten rechts vertikal horizontal kreisf rmig symmetrisch asymmetrisch vertikal mit Scrollbalken Abbildung 6 6 Faktor Verbindungslinien von oben links nach unten rechts horizontal vertika
26. Bedienaufgaben innerhalb der Mensch Maschine Schnittstelle Allerdings stellt gutes Mapping noch nicht sicher dass der Zusammenhang auch den Erwartungen des Benutzers entspricht Eine Ausnahme bilden Bediensysteme die ber Gesten oder Ann herung ber hrungslos bedient werden 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung 23 Kompatibilit t Kompatibilit t beschreibt im Unterschied zum Mapping allgemein den Zusammenhang zwischen den technischen Komponenten der Mensch Maschine Schnittstelle der Wirklichkeit und den Ei genschaften und F higkeiten der Benutzer Norman 1989 spricht in diesem Zusammenhang von einem nat rlichen Mapping wenn die Beziehung zwischen z B Bedienelementen und ihrer Wir kung auf Analogien und kulturellen Standards basiert Ein Eingabemittel bzw Bedienelement wird nach DIN EN ISO9241 9 2000 als kompatibel definiert wenn seine Ausf hrung den kognitiven und anthropometrischen Eigenschaften und biomechanischen F higkeiten der vorgesehenen Benutzer Rechnung tr gt Kompatibilit t nach DIN EN894 4 2004 meint die bereinstimmung zwischen dem Verhalten des Operators und den Merkmalen der Mensch Maschine Schnittstelle Betrach tet man den Begriff der Kompatibilit t unter dem Aspekt der Informations bertragung zwischen Maschine als Sender und Mensch als Empf nger liegt eine kompatible Anordnung von Anzeigen bzw Bedienelementen dann vor wenn der Decodierungsaufwand f r den Benutzer an d
27. Bedienaufgaben zur Bewertung des variablen zentralen Bedienelements u Zieleingabe durch Adresseingabe Navigationssystem Zieleingabe ber Karte Anruf aus Telefonbuch Telefon Anruf durch Nummernwahl Auswahl eines Radiosenders aus der Senderliste Klimaanlage Temperatureinstellung Die Probanden mussten zu Beginn jeder Aufgabe eine Funktionstaste bet tigen um in das Haupt men der gew nschten Funktion zu gelangen Anschlie end mussten sie durch Drehen und Schieben des zentralen Bedienelements zu der gew nschten Stelle im Men navigieren um bestimmte Ein stellungen vorzunehmen Nach Abschluss der Aufgabe bekamen sie ein Feedback dass die Aufgabe erfolgreich abgeschlossen wurde Am Beispiel Anruf durch Nummernwahl ist in Tabelle 6 8 eine komplette Versuchsaufgabe mit den einzelnen Screentypen und den Zust nde des variablen zentralen Bedienelements dargestellt die brigen Aufgaben sind in Anhang C aufgef hrt 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 111 Tabelle 6 8 Ablauf der Bedienaufgabe Anruf durch Nummernwahl Instruktion Bitte rufen Sie die Nummer 0815 an Zustand des Bedien Uneindeutiges Screendesign Eindeutiges Screendesign Bedien handlung elementes Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA CAR Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA Yon Funktions quaderf rmig taste dr cken Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA CAR Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA Anrufe Einstellung Telefonbuch Nummer m q
28. C BROSTR M R AGARDH J NILsson J Multifunctional systems in vehicles a usability evaluation In THATCHER A Hrsg JAMES J Hrsg TODD A Hrsg Proceedings of CybErg 2005 The Fourth International Cyberspace Conference on Ergonomics Johannesburg Johannesburg International Ergonomics Association Press 2005 Salvendy 1997 SALVENDY Gavriel Handbook of Human Factors and Ergonomics 2nd Ed New York John Wiley and Sons 1997 ISBN 0 471 11690 4 Schattenberg 2002 SCHATTENBERG Kay Fahrzeugf hrung und gleichzeitige Nutzung von Fahrerassitenz und Fahrerinformationssystemen Rheinsch Westf lische Technische Hochschule Aachen Diss 2002 Schlaak u a 2006 SCHLAAK H F LOTZ P MATYSEK M Muskeln unter Hochspannung Antriebe mit elektroaktiven Polymeren In thema FORSCHUNG 2006 Nr 2 Schlingensiepen 2007 SCHLINGENSIEPEN J rgen TIM Der Blindenmonitor Version Januar 2007 http tim uni wuppertal de Abruf 26 3 2007 8 Literaturverzeichnis 143 Schmauder 1996 SCHMAUDER Martin H ndigkeitsgerechte Gestaltung der Mensch Maschine Schnittstelle Berlin Springer 1996 IPA IAO Forschung und Praxis 237 Diss Schmidtke 1993 SCHMIDTKE Heinz Ergonomie 3 neubearb u erw Aufl M nchen Hanser 1993 ISBN 3 446 16440 5 Schmidtke u R hmann 1993 SCHMIDTKE Heinz R HMANN Heinzpeter Betriebsmittelgestal tung In SCHMIDTKE Heinz Hrsg Ergonomie 3 neub
29. Display angezeigt wird Funktionen sind hierarchisch in Men s gegliedert und werden auf dem Display dargestellt Touchscreens Abbildung 1 3 basieren auf einem ber hrungsempfindlichen Display im Greifraum des Fahrers Auf dem Display sind Schaltfl chen sog Buttons grafisch dargestellt die mit Funktionen 1 Einleitung und Aufgabenstellung 3 Abbildung 1 2 Softkey Bediensystem im VW Phae ton Volkswagen AG 2006 2006 Abbildung 1 4 Abgesetztes Bedien und Anzeige Abbildung 1 5 Abgesetztes Bedien und Anzeigesy system der Mercedes Benz S Klasse stem der BMW Ver Serie bmworld DaimlerChrysler AG 2006c 2006 beschriftet sind Der Benutzer bet tigt die Schaltfl chen durch Ber hrung des Displays mit seinem Finger und bewegt sich so durch die Men s des Systems Abgesetzte Bedien und Anzeigesysteme Abbildungen 1 4 und 1 5 bestehen dagegen aus einem Display im Sichtfeld des Fahrers und einem davon r umlich abgesetzten zentralen Bedienelement im Greifraum des Fahrers Funktionen sind hierarchisch in Men s gegliedert und werden auf dem Display dargestellt Mit einem Cursor werden Men punkte an und ausgew hlt Die Cursorsteuerung erfolgt dabei durch Drehen Dr cken und Schieben des zentralen Bedienelements Im Gegensatz zu klassischen Bedienelementen wie Lenkrad oder Blinkerhebel sind bei Bedien und Anzeigesystemen zur Bedienung von Informations Kommunikations und Navigationssystemen noch keine Standards und N
30. EiBedienhandlung 2 73 4 30 5 15 3 45 3 52 17 00 16 48 16 73 15 65 15 43 7 63 15 90 12 82 8 53 Abbildung 5 19 Einordnung der Formen nach Tabelle 5 7 zwischen Drehen und Schieben Mittelwerte und Standardfehler Die Frage ob die globale Form oder die lokalen Merkmale Fase und R ndel zur haptischen Reiz Reaktions Kompatibilit t beitragen kann damit beantwortet werden dass es vor allem die globale Form ist Runde Formen werden gedreht quaderf rmige Formen werden geschoben Dieses Ergebnis best tigt Hypothese 4 Bei der Fase zeigten sich zwar keine Unterschiede bzgl der bevorzugten Bedienhandlung aber hinsichtlich der Eignung f r Drehen und Schieben Eine kleine Fase konnte sowohl die Eignung f r Drehen als auch f r Schieben erh hen Eine zu gro e Fase erh ht die Reiz Reaktions Kompatibilit t zu Schieben Dies kann dazu f hren dass bei zu gro er Fase auch eine runde Form geschoben wird Hypothese 5 konnte also nicht f r die bevorzugte Bedienhandlung aber f r die Eignung der Formen f r Drehen und Schieben best tigt werden Ein R ndel beeinflusst die Reiz Reaktions Kompatibilit t nicht was zur Ablehnung von Hypothese 6 f hrt Weder bei der Bedienhandlung noch bei der Eignung f r Drehen und Schieben und auch nicht in der abschlie enden Bewertung konnten signifikante Effekte f r den R ndel nachgewiesen werden In Bezug auf die untersuchten Formen bede
31. Einsatz in abgesetzten Bedien und Anzeigesystemen bewertet haben und deren Zweckm igkeit nachweisen konnten Dar ber hinaus ist nicht dokumentiert wie bei der Entwicklung eines zentralen Bedienelements mit variabler Formcodierung vorzugehen ist Auch die 130 7 Zusammenfassung und Ausblick bekannten Vorgehensweisen und L sungskataloge versagen wenn mit einem Bedienelement mehr als eine Bedienaufgabe ausgef hrt werden soll Auch f r Tasten und insbesondere deren Beschriftung sind variable Technologien sog Displaytasten bekannt Obwohl dadurch Verbesserungen hinsichtlich der Bedienbarkeit und Ablenkungswirkung er wartet werden sind diese weder wissenschaftlich best tigt noch sind Gestaltungshinweise f r variable Beschriftung bekannt Das Ziel dieser Arbeit war es daher die Bedienbarkeit und Ablenkungswirkung eines abgesetzten Bedien und Anzeigesystems durch den Einsatz variabler Tastenbeschriftung und einem zentralen Bedienelement mit variabler haptischer Formcodierung zu verbessern Dazu wurden Vorgehensweisen und Gestaltungsempfehlungen f r variable Beschriftung von Tasten und zentrale Bedienelemente mit variabler Formcodierung f r abgesetzte Bedien und Anzeigesysteme erarbeitet Aufbauend auf den Entwicklungs und Auswahlverfahren f r Bedienelemente die aus der Normung und der Literatur bekannt sind wurde zun chst eine Vorgehensweise zur Entwicklung eines variablen Bedienelements vorgeschlagen Bei dieser Vorgehensweise
32. Gestaltung 7 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung In diesem Kapitel werden die zum Verst ndnis der Arbeit notwendigen Grundlagen der Mensch Maschine Systeme beschrieben Dabei wird neben der Kl rung der Begriffe Mensch Maschine System und der Mensch Maschine Schnittstelle Abschnitt 2 1 auf den Menschen und seine kognitiven F higkeiten Abschnitt 2 2 auf Anzeigen Abschnitt 2 3 und insbesondere auf Bedienelemente Abschnitt 2 4 und deren Gestaltung Abschnitt 2 5 eingegangen Kontext Ca RK Abs 2 2 e Aufgaben Ziele Ergebnisse Handlungen Zust nde Mensch Maschine Sensorik Anzeigen Bedienelement R ckwirkung Feedback Abbildung 2 1 Mensch Maschine Regelkreis angelehnt an Bubb 1993b 2 1 Mensch Maschine System Mensch Maschine Systeme k nnen sowohl informationstheoretisch Preim 1999 Z hlke 2004 Tim pe 2001 als Kommunikation zwischen Mensch und Maschine oder regelungstechnisch als Regelkreis mit dem Menschen als Regler beschrieben werden Johannsen 1993 Bubb 1993b R hmann 1993a Bubb 1993a 2001 J rgensohn 2002 Mensch und Maschine sind bei informationstheoretischen Modellen Kommunikationspartner in einem bestimmten Kontext und tauschen Informationen zum Zweck der Erf llung einer Bedienaufgabe aus Der Begriff Mensch Maschine System bezeichnet dabei nach Timpe 2001 die zweckm ige 8 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestal
33. Jedoch muss darauf hingewiesen werden dass das BIONIC Konzept im Unterschied zu abgesetzten Bedien und Anzeigesystemen mit zentralen Bedienelementen ein schalterbasiertes Bediensystem ist Dies kann trotz guter Erkennbarkeit der einzelnen Bedienelemente zu langen Bedienzeiten aufgrund der vielen Auswahlm glichkeiten f hren vgl GI 2 1 Aim To reduce the visual load on the driver Method Fixed hand rest Tactile and location coding of controls Stereotypes followed Allows for non visual use of controls Abbildung 3 17 Bedien und Anzeigesystem BIONIC Entwurf li und Versuchsfahrzeug re Porter u a 2005 3 5 7 Variabel beschriftbare Tasten Die bis heute in Fahrzeugen verwendeten Tasten sind in der Regel aus hellem transparentem oder milchigem Kunststoff z B Makrolon und werden nach Designvorgaben z B schwarz lackiert oder metallisch beschichtet F r die Beschriftung wird mit einem Laser diese Beschichtung gezielt wieder abgetragen Die Beschriftung hebt sich dadurch gegen ber dem Lack oder der Beschichtung ab Die Beschriftung eines Bedienelements ist somit statisch und sollte unter Beachtung bekannter Normen und Richtlinien gestaltet werden vgl Tabelle 2 2 und Tabelle 3 1 Technologisch ist es durch Integration kleiner Displays mittlerweile m glich Tasten variabel zu beschriften Durch den Einsatz solcher Displaytasten k nnten Tasten hnlich den Buttons auf Touchscreens variabel beschriftet werden
34. Schlagzeilen wie Reine Knopf Sache Heitm ller 2004 Krieg der Kn pfe Geiger 2004 Irrfahrt durchs Untermen W st 2005 oder in Anspielung auf die Ablenkungswirkung von Fahr zeugbediensystemen Der alles entscheidende Augen Blick Branke 2006 machen den Bedarf an einfach bedienbaren und wenig ablenkenden Bedien und Anzeigesystemen in Fahrzeugen deutlich 1 1 Ausgangssituation Die Bedienung eines Pkw zu Beginn des 20 Jahrhunderts glich noch eher der Bedienung einer Maschine Abbildung 1 1 Die ersten Bediensysteme waren mechanische kraftbet tigte Stellteile die meist als Hebel ausgef hrt waren Da die Anzahl der bedienbaren Funktionen gering war gab es f r jede Funktion ein zugeh riges Stellteil Mitte des 20 Jahrhunderts erfolgte die Bedienung dann zunehmend ber elektrische Bedienelemente und es kamen Funktionen im Bereich Komfort z B Klimaanlagen und im Bereich Entertainment z B Radios hinzu Typische Bedienelemente dieser Zeit waren Tasten Drehschalter und Schieberegler Mit dem Einzug der Elektronik und der ersten Bordcomputer stieg die Anzahl der Funktionen und damit auch die Anzahl an Bedienelementen schnell an was immer h ufiger zu un bersichtlichen Schalterfeldern f hrte Aufgrund der immer weiter ansteigenden Anzahl von Funktionen vor allem durch die Einf hrung von Informations Kommunikations und Navigationssystemen war es nicht mehr l nger m glich f r jede Funktion ein eigen
35. System und Codierung Mittelwerte und Standardfehler subjektives Gefallen gar nicht 100 sehr gut 0 100 0 oberes Bedienfeld Klimaanlage EZustandscodierung 59 03 56 76 EWirkungscodierung 49 74 40 40 Abbildung 4 14 Subjektives Gefallen in Abh ngigkeit von System und Codierung Mittelwerte und Standardfehler Subjektives Gefallen oberes Bedienfeld In der anschlie enden 2 faktoriellen Varianzanalyse wurden keine signifikanten Unterschiede bez glich der Faktoren Adaption Codierung oder deren Interaktion gefunden Tabelle A 8 und Abbildung 4 15 74 4 Gestaltung und Bewertung variabler Beschriftung von Tasten Subjektives Gefallen Klimaanlage In der 2 faktoriellen Varianzanalyse mit den Faktoren Adaption und Codierung konnte ein signifikan ter Haupteffekt f r den Faktor Adaption nachgewiesen werden Die anschlie enden Paarvergleiche zeigten dass Tasten mit ausgeblendeter Beschriftung M 54 64 SE 2 09 und reduzierte Tasten M 61 43 SE 3 78 signifikant besser gefielen als Tasten mit statischer Beschriftung M 29 67 SE 5 05 Die Tasten mit ausgeblendeter Beschriftung unterschieden sich nicht signifikant von den reduzierten Tasten Tabelle A 8 und Abbildung 4 15 Auch f r den Faktor Codierung konnte ein signifikanter Haupteffekt festgestellt werden wobei die Zustandscodierung M 56 76 SE 4 17 subjektiv besser gefiel als die Wirkungscodierung M 40 40 SE 4 32
36. Vorgehensweise bei der Bearbeitung der Aufgabenstellung und Aufbau der Arbeit 6 2 1 Mensch Maschine Regelkreis 2 22 22 an nn nn 7 2 2 Menschliche Informationsverarbeitung Kognition nach Wickens u Carswell 1997 9 23 Haptische Wahmehmung 2 sec AE RA das tadatta dt i Wau 11 2 4 Rezeptoren der taktilen Wahrnehmung 12 2 5 Rezeptoren der kin sthetischen Wahrnehmung 12 2 6 Haptische Explorationszyklen 13 2 7 Modell der Handlungsregulation 14 2 8 Gestaltgesetze o oo a are en a a ea ee aha 16 29 Taktiles Display T 24 e reed anni 17 2 10 Taktiles Display f r die Telemanipulation 222 2 rn nn 17 2 11 Wichtige Gestaltungsparameter eines Bedienelements e 20 2 12 Systematik der Greifartten ooa a aa 22 2 13 Mapping und Kompatibilit t im Mensch Maschine Regelkreis e 25 2 14 Formen die durch blo e Ber hrung unterschieden werden k nnen aa 27 2 15 Vorgehensweise zur Entwicklung eines Bedienelements f r eine Bedienaufgabe 31 2 16 Vorgehensweise zur Entwicklung eines Bedienelements f r zwei Bedienaufgaben 33 3 1 Innenansicht der Mercedes Benz S Klasse BR221 2 2 22 35 3 2 Hierarchische Mehrebenenstruktur des Fahrer Fahrzeug Systems 37 3 3 Touchscreen im Lexus L85430 oaa aaa 41 3 4 Touchscreen im Jaguar XJ8 2 2 24 22282 Hr Bra rar aan ur 41 3 5 Schalterbasiertes vs abgesetztes Bedien und Anzeigesystem 42 3 6 Zentrales Bedienelement der Mercedes Benz S Klasse ooa 22
37. anhand von Produktbildern und Bedienungsanleitungen die Bedienelemente analysiert und bzgl der Kriterien Bedienaufgabe Form Bewegungs und Greifmerkmale u v m systematisiert Die Ergebnisse in Abbildung 5 5 zeigen dass es Ger te gab die besonders h ufig von fast allen Befragten benutzt wurden Handy Fernseher vor allem dessen Fernbedienung schnurloses Tele fon Internet Browser Autoradio und PC bzw Laptop Es kann davon ausgegangen werden dass die Erwartungen der Benutzer an Bedienelemente besonders von diesen Ger ten gepr gt werden Aufgrund der hohen Varianz der Hersteller und deren Produkte konnten jedoch keine ausreichenden Erkenntnisse dar ber gewonnen werden welche Formen f r die Bedienaufgabe Schieben besonders geeignet sind 84 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements 360 340 4 SANTI Schnurloses E 300 Desktop PC Ee e gt Autoradio Internet S SCH Handy e _ 240 DT Fernseher ee Digital ei ER 372 200 igitaler Satelliten Radio A 3 0 Organizer Receiver aptop Z 5 180 o a e L o MP3 Player Telefon mit ereoanlage S v en im Auto H rerkabel cD eege SC 140 D E 120 4 im Auto SZ um MP3 Player Multifunktionsbedien e S ger t im Auto Media Player A eu D am Computer PA Mobil Tragbarer DD F Pa Se SE EE e Digitalkamera Geldautomat 20 _ Navigationssystem Videorecorder e Routenplaner eldautomat e 0 i o Fahrkartenautomat 0 10 20 30 40 50 60 70 80
38. beschriftbarer Tasten abgeleitet werden e Die Beschriftung von Tasten sollte ausgeblendet werden wenn sie nicht bedienbar sind Das gilt insbesondere f r Bediensysteme deren Funktionen funktional abh ngig sind 76 4 Gestaltung und Bewertung variabler Beschriftung von Tasten e Auch wenn variabel beschriftbare Tasten die M glichkeit bieten eine Wirkungscodierung zu realisieren ist eine Zustandscodierung die bessere insbesondere weniger ablenkende Gestal tungsalternative e Da die gefundenen Vorteile vor allem beim Faktor Adaption auftraten hat das Ausblenden der Tastenbeschriftung ein gr eres Potenzial zur Verbesserung der Bedienbarkeit und Reduzierung der Ablenkung als die Art der Codierung Diese Gestaltungsempfehlungen lassen sich aufgrund des Versuchsaufbaus auch auf die Gestaltung grafischer Benutzeroberfl chen und Touchscreens bertragen und verdeutlichen die in Sendler u Schmauder 2006 bereits vorgestellten Ergebnisse und Empfehlungen 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements 77 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements Im Kapitel 3 wurde festgestellt dass bei abgesetzten Bediensystemen am zentralen Bedienelement abh ngig von der Bedienaufgabe vor allem die Bedienhandlungen Drehen und Schieben ausgef hrt werden m ssen und der Fahrer bei der Auswahl der Bedienhandlung aktiv unterst tzt werden soll te Dazu wurden sowohl bei Zeilinger 2005 als auch bei Grane u Bengtsson 2
39. dem die Tasten mit unterschiedlichen Funktionen belegt sein k nnten oder keine Beschriftung haben wenn sie keine Funktion haben Auch Doerrer u Werthsch tzky 2001 und Doerrer 2002 schlagen variable Beschriftung von Tasten als Weiterentwicklung eines haptisch variablen Tastenfeldes vor Abbildung 3 21 Das Ta stenfeld besteht aus quaderf rmigen Elementen die hnlich einem taktilen Display zu einer Matrix zusammengesetzt sind und je nach Nutzungskontext als Tasten aus der Oberfl che hervortreten oder b ndig in der Ebene verschwinden Abbildung 3 20 Dadurch k nnen unterschiedliche Ta stengr en und Formen erzeugt werden Das Tastenfeld wird u a f r die Nutzung in Kraftfahrzeugen vorgeschlagen weil durch die verst rkte Nutzung des haptischen Kanals der visuelle Kanal entlastet werden k nnte Jedoch fehlt auch in dieser Arbeit daf r der empirische Nachweis da die technische Realisierung im Vordergrund stand Es wird lediglich darauf hingewiesen dass subjektive Bewertun gen von Testpersonen die intuitive Nutzbarkeit des Bedienfeldes zeigten und der Prototyp die Zweckm igkeit der vorgeschlagenen L sung best tigen konnte Dar ber hinaus ist nicht gesichert dass ein Benutzer die aus den Elementen der Matrix zusammgesetzten Tastenformen Dreieck Kreuz etc auch wirklich erkennen kann Es darf aufgrund der Ergebnisse von Porter u a 2005 52 3 Bedienung im Fahrzeug und Berichten aus dem Bereich taktiler
40. der BMW 7er Baureihe BMW AG 2006 Im Gegensatz zu den zentralen Bedienelementen des BMW 7er und der Mercedes Benz S Klasse verwendet Audi in ihrem sog Multi Media Interface MMI als zentrales Bedienelement einen Dreh Dr cksteller der im Gegensatz zu den Bedienelementen der Wettbewerber nur zwei statt vier Freiheitsgrade hat Daf r sind neben dem zentralen Dreh Dr ck Steller Abbildung 3 8 jedoch vergleichsweise viele Tasten angeordnet zum einen Direktsprungtasten mit denen die Hauptmen s ausgew hlt werden und vier Softkeys zur Auswahl von Men optionen Mauter 2003 Wie bei der Mercedes Benz S Klasse bietet auch der Audi direkten Zugriff auf weitere Funktionen wie Klimaanlage und ESP ber Tasten in der Mittelkonsole 44 3 Bedienung im Fahrzeug Abbildung 3 8 Zentrales Bedienelement des Audi A8 Abbildung 3 9 Zentrales Bedienelement des Acura Audi AG 2006 RL Acura 2006 Beim abgesetzten Bedien und Anzeigesystem des Acura RL werden Einstellungen auf dem Zent raldisplay mit einem Joystick und einem Drehsteller vorgenommen Abbildung 3 9 Der Joystick verf gt zur Codierung der Bedienrichtungen ber taktile Markierungen in Form von Mulden und R ndel Anders als bei den zentralen Bedienelementen der Mercedes Benz S Klasse und des BMW 7er ist die Drehfunktion nicht im Joystick integriert sondern als Ring unterhalb des Joysticks aus gef hrt Dadurch kann der Fahrer haptisch zwischen Drehsteller und Joystick un
41. die Einleitung gro er Kr fte z B bei der Bet tigung von Hebeln Kontakt Griff Zufassungs Griff Umfassungs Griff 1 Finger 2 Finger 2 Finger Daumen gegen ber Daumen gestellt quergestellt Daumen 3 Finger 3 Finger C g S CG E 4 Daumen gegen gleichverteilt bergestellt Hand 5 Finger 4 Finger Daumen gegen gleichverteilt bergestellt Handkamm Hand Hand t FL Fr Abbildung 2 12 Systematik der Greifarten bei der Bet tigung von Bedienelementen nach Bullinger 1994 Mapping und Sinnf lligkeit Mapping beschreibt nach Norman 1989 allgemein die deutlich erkennbare Beziehung zwischen zwei Dingen Im deutschen Sprachraum synonym verwendete Begriffe f r Mapping sind Sinnf lligkeit Vogel 2001 Seeger 2001 und Eindeutigkeit DIN EN ISO9241 9 2000 Unter Sinnf lligkeit wird eine deutlich wahrnehmbare und erkennbare Wechselwirkung zwischen zwei oder mehreren Kom ponenten wie bspw Anzeigen und Bedienelemente einer Mensch Maschine Schnittstelle verstanden Vogel 2001 In der DIN EN ISO9241 9 2000 wird unter dem Begriff der Eindeutigkeit gefordert dass der beabsichtigte Gebrauch eines geeignet gestalteten Eingabemittels bzw Bedienelements f r eine Elementaraufgabe entweder eindeutig oder leicht erkennbar sein sollte Sowohl Mapping und Sinnf lligkeit als auch Eindeutigkeit beziehen sich also auf die klare Erkennbarkeit von Zu sammenh ngen zwischen Bedienelementen Anzeigen und
42. einen tendenziellen Einfluss auf die Bedienhandlung In Bezug darauf wie gut sich eine Form f r die Bedienhandlung Drehen eignet haben sowohl globale Form als auch die Fase einen signifikanten Einfluss Runde Formen M 1 87 SE 0 19 eignen sich gut zum Drehen quaderf rmige M 3 86 SE 0 19 dagegen nicht so gut Formen mit kleiner M 2 772 SE 0 173 und gro er Fase M 2 80 SE 0 18 eignen sich ten denziell besser zum Drehen als Formen ohne Fase M 3 03 SE 0 17 Abbildung 5 16 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements 93 2 T E Si 0 25 SO ZN SS OH EC mA Il 1 runde Form runde Form runde Form eckige Form eckige Form eckige Form ohne Fase kleine Fase gro e Fase ohne Fase kleine Fase gro e Fase 2 Bedienhandlung 1 04 1 02 1 07 1 92 1 93 1 91 Abbildung 5 15 Bevorzugte Bedienhandlung in Abh ngigkeit von globaler Form und Fase Mittelwerte und Standardfehler 1 4 D Les e be dD O Sd E 3 En LU lt E D o runde Form runde Form runde Form eckige Form eckige Form eckige Form ohne Fase kleine Fase gro e Fase ohne Fase kleine Fase gro e Fase B Eignung Drehen 2 02 1 79 1 81 4 04 3 76 3 79 E Eignung Schieben v h 3 34 3 01 2 83 2 64 2 22 2 22 O Eignung Schieben l r 3 17 2 93 2 72 2 33 1 89 2 12 Abbildung
43. ergaben signifikante Haupteffekte f r alle drei Faktoren Abbildung 6 9 und 6 10 sowie Tabelle C 6 Mit dem variablen Bedienelement wurden signifikant weniger Kompatibilit tsfehler M 0 10 SE 0 01 gemacht als mit dem statischen Bedienelement M 0 15 SE 0 01 Auch mit dem eindeutigen Screendesign M 0 04 SE 0 01 wurden deutlich weniger Kompatibilit tsfehler gemacht als mit dem uneindeutigen Screendesign M 0 22 SE 0 02 Bei den Screentypen Buch stabenspeller kontinuierliche Eingabe und Nummernspeller wurden nur wenige Kompatibilit tsfehler gemacht bei den Screens vom Typ Liste 5 Buttonmen 4 Buttonmen Entscheidung und Cur sor dagegen vergleichsweise viele Dass die Interaktionen Screendesign x Screentyp und Bedienele ment x Screentyp signifikant waren zeigt dass die Effekte der Bedienelemente und Screendesigns je nach Screentyp unterschiedliche waren 35 30 20 15 Kompatibilit tsfehler 10 25 5 HH 0 statisches BE variables BE uneindeutiges SD eindeutiges SD EOKompatibilit tsfehler 0 15 0 10 0 22 0 04 Abbildung 6 9 Kompatibilit tsfehler in Abh ngigkeit von Bedienelement und Screendesign Mittelwerte und Standardfehler Diese Unterschiede wurden mit 2 faktoriellen Varianzanalysen aufgekl rt deren Ergebnisse in Abbil dung 6 11 und Tabelle C 7 dargestellt sind Beim Buchstabenspeller hatte demnach das Screendesign einen
44. f r Greifmerkmale Bewertung der spezifischen aufgabenbezogenen Anforderungen 2 Abgleich der allgemeinen aufgabenbezogenen Vorauswahl von Anforderungen Stellteilfamilien Abgleich der Bewegungsmerkmale Vorl ufige Auswahl geeigneter Stellteilfamilien 3 Festlegung von geeigneten Stellteiltypen Abgleich der Greifmerkmale Abgleich der spezifischen aufgabenbezogenen Anforderungen berpr fung des Einflusses der Anordnung Auswahl geeigneter Stellteiltypen Auswahl des Stellteils Abbildung 2 15 Vorgehensweise zur Auswahl und Entwicklung eines Bedienelements f r eine Bedienaufgabe nach DIN EN894 3 2000 Auch wenn anhand der L sungskataloge nach DIN EN894 3 2000 und Neud rfer 1981 Bedienele mente ausgew hlt werden k nnen ist es nicht immer m glich diese direkt aus dem L sungskatalog zu bernehmen Vielmehr ist eine Anpassung an spezielle z B Sicherheits Qualit ts oder Desi gnanforderungen notwendig Die vorgestellten Verfahren zur Auswahl von Bedienelementen gehen au erdem davon aus dass es f r jede Bedienaufgabe ein zugeh riges Bedienelement gibt Die M glichkeit mit einem Bedienelement zwei oder mehr unterschiedliche Aufgaben zu bedienen wird in diesen Vorgehensweisen nicht ber cksichtigt Wie in Kapitel 4 noch zu sehen sein wird ist dies bei zentralen Bedienelementen in abgesetzten Bedien und Anzeigesystemen jedoch h ufig der Fall Es stellt sich also die Frage wie bei der Entwic
45. mes S quaderf rmig Schieben TA EA e plus 5 2 Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA Zur ck nav uo TEL K ma car ERTEILT une IRC ONE Frequenz Senderliste Autospeicher Scan HH qu aderf rm Ig Schieben N Auo o KLIMA CAR Zur ck nav AD TEL K ma car rund Drehen enjoy FFN LE Jam FM Radio 21 Radio 21 Regenbogen i Zur ck NAVI AUDIO KLIMA CAR Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA CAR Aufgabe erfolgreich Aufgabe erfolgreich q ua de rf rm Ig abgeschlossen abgeschlossen 182 C Anhang Tabelle C 5 Ablauf der Bedienaufgabe Temperatureinstellung Instruktion Bitte stellen Sie die Fahrertemperatur auf 17 ein Uneindeutiges Screendesign Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA CAR Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA CAR Luftmenge Luftverteil Temperatur Air Con Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA CAR Fahrer Beifahrer Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA CAR Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA CAR Aufgabe erfolgreich abgeschlossen Form Bedien elements ks Funktions quaderf rmig i taste dr cken u Bedien Eindeutiges Screendesign handlung Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA Luftmenge Luftverteilung Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA RRE u u 2 Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA Aufgabe erfolgreich abgeschlossen C Anhang 183 C 2 Fragebogen zur Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 184
46. signifikanten Einfluss Mit dem ein deutigem Screendesign M 0 006 SE 0 002 wurden weniger Kompatibilit tsfehler gemacht als mit dem uneindeutigen Screendesign M 0 05 SE 0 01 Die Bedienelemente unterschieden sich nicht signifikant voneinander 114 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 35 30 25 E D Ra RS 20 ZS w 15 E 2 10 5 0 Buchst Kont Num Liste 5 Button 4 Button Entschei C rs r Speller Eingabe Speller men men dung EKompatibilit tsfehler 0 03 0 04 0 05 0 12 0 30 0 22 0 15 0 11 Abbildung 6 10 Kompatibilit tsfehler in Abh ngigkeit des Screentyps Mittelwerte und Standardfehler Wie bei den Buchstabenspeller hatte auch beim Nummernspeller das Screendesign einen signifi kanten Einfluss wobei mit eindeutigem Screendesign M 0 006 SE 0 001 erneut weniger Kom patibilit tsfehler gemacht wurden als mit den uneindeutigen Screendesign M 0 1 SE 0 02 Die Bedienelemente unterschieden sich nicht signifikant voneinander Beim Screentyp kontinuierliche Eingabe hatte das Screendesign erneut einen signifikanten Einfluss Es wurden mit dem eindeutigen Screendesign M 0 006 SE 0 003 weniger Kompatibilit tsfehler gemacht als mit dem uneindeutigen Screendesign M 0 07 SE 0 03 Die Bedienelemente unter schieden sich erneut nicht signifikant Auch bei den Listen hatte das Screendesign einen si
47. uaderf rm Ig Schieben Zur ck NAVI AUDIO TEL NAVI AUDIO TEL KLIMA rund Drehen EEE NEE Zur ck NAVI AUDIO TEL Zur ck AUDIO TEL KLIMA 0815 Soden Ann EEE quaderf rmig Schieben Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA Aufgabe erfolgreich Aufgabe erfolgreich q u aderf rm Ig abgeschlossen abgeschlossen 112 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 6 2 5 Versuchsablauf Nach dem Ausf llen eines Fragebogens zur Erfassung demographischer Daten wurden die Proban den mit dem Lane Change Test vertraut gemacht eine Baseline aufgenommen und die Funkti onsweise des abgesetzten Bedien und Anzeigesystems ausf hrlich erkl rt Abbildung 6 8 Um zu gew hrleisten dass alle Probanden eine hnliche Kenntnis des Systems hatten wurde ihnen die M glichkeit gegeben sich vor Versuchsbeginn selbstst ndig einige Minuten damit vertraut zu ma chen Den Probanden wurden die Bedienaufgaben anschlie end in randomisierter Reihenfolge vom Ver suchsleiter gestellt Die Probanden sollten diese so gut und so schnell wie m glich w hrend der Fahrt im Lane Change Test erf llen Jede der 6 Aufgaben wurde einmal wiederholt d h insgesamt 12 Aufgaben je Versuchsbedingung bearbeitet Nachdem die Probanden alle Versuchsbedingungen durchlaufen hatten wurde nochmals eine Ba seline aufgezeichnet um ggf Trainigseffekte in den Fahrleistungen ber cksichtigen zu k nnen Ab schlie end wurde das subjektive Gefallen u
48. verantwortlich Kin sthetische Reize werden ber Rezeptoren in Gelenken Muskeln und Sehnen wahrgenommen Bei der haptischen Wahrnehmung sind nach ihrer Definition taktile und kin sthetische gleichzeitig beteiligt Nach Meyer 2001 so wie Lederman u Klatzky 2002 kann aktives bzw passives Tasten nach Gibson 1962 1973 mit haptischer bzw taktiler Wahrnehmung synonym verwendet werden M ller Limmroth 1993 nimmt eine Unterteilung der haptischen Wahrnehmung in Hautsinne und Tiefensensibilit t vor Die Hautsinne umfassen alle Wahrnehmungen die ber Druck Vibrations W rme K lte und Schmerzrezeptoren in der Haut wahrgenommen werden Die Tiefensensibilit t dient dagegen zur Wahrnehmung von K rperlage und bewegung sowie Kr ften und wird ber Rezeptoren in Mus keln Sehnen und Gelenken wahrgenommen Zimmermann 2000 verwendet statt Hautsinne die Begriffe Oberfl chensensibilit t und Thermorezeption und meint damit aber auch die Wahrnehmung ber Hautrezeptoren Als Propriozeption bezeichnet er dagegen die Wahrnehmung ber Muskel und Gelenkrezeptoren und die Wahrnehmung der K rperlage Bubb 2001 unterscheidet zwischen kin sthetischer Wahrnehmung zur Erfassung von Eigenbewegungen des K rpers im Raum Tiefen wahrnehmung zur Erfassung der K rperhaltung ber Muskel bzw Gelenkrezeptoren und haptischer Wahrnehmung zur Erfassung von Oberfl chen und Formen ber Rezeptoren in der Haut den Mus keln und den Gelenken Z hlke 2004
49. verwendet andere Begriffe und beschreibt die haptische Wahr nehmung als Kombination aus Extereozeption und Propriozeption Extereozeption ist dabei gleich bedeutend mit Oberfl chensensibilit t und Propriozeption mit Tiefensensibilit t Reisinger 2006 spricht von Taktilit t bzw Oberfl chenwahrnehmung wenn Reize ber Hautrezeptoren wahrgenom men werden Die Tiefensensibilit t bezeichnet dagegen die Stellungs und Kraftwahrnehmung ber Muskel und Gelenkrezeptoren Unter Kin sthetik versteht er hnlich wie Bubb 2001 ausschlie lich die Wahrnehmung der Lage des K rpers im Raum weist allerdings darauf hin dass der Kin sthetik traditionell auch die Tiefensensibilit t zugerechnet wird vgl M ller Limmroth 1993 Trotz dieser scheinbar unterschiedlichen Definitionen unterscheiden sie sich jedoch nur in der Zu ordnung und Gruppierung der beteiligten Rezeptoren Es besteht offenbar Einigkeit dar ber dass an der haptischen Wahrnehmung unterschiedliche Rezeptoren beteiligt sind Hautrezeptoren und 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung 11 Rezeptoren in den Gelenken Muskeln und Sehnen Dar ber hinaus gibt es einen Bewegungssinn der f r die Wahrnehmung der Lage des K rpers im Raum verantwortlich ist F r die vorliegende Arbeit werden in Anlehnung an Lederman u Klatzky 2002 folgende Definitionen zugrunde gelegt Taktile Reize entstehen an der Hautoberfl che und werden ber Hautrezeptoren wahrgenommen Kin st
50. wird als mit einem statischen zentralen Bedienelement dessen Form keine eindeutige haptische Kompatibilit t zu den Bedienhandlungen aufweist Hl Im Kontext eines abgesetzten Bedien und Anzeigesystems ist zu bedenken dass auch die Gestaltung der Anzeige d h das Screendesign mehr oder weniger gut visuell kompatibel zu den Bedienhandlun gen Drehen und Schieben sein kann sog visuelle Reiz Reaktions Kompatibilit t Eine weitere Frage ist daher wie sich die haptische Kompatibilit t des Bedienelements und die visuelle Kompatibilit t des Screendesigns auf die Bedienhandlungen auswirken Es wird angenommen dass bei geringer visueller Kompatibilit t des Screendesigns die vorgesehene Bedienhandlung erkannt und ausgef hrt wird wenn das Bedienelement dazu haptisch kompatibel ist H2 Da der Mensch sich in seiner Umwelt berwiegend visuell orientiert wird jedoch erwartet dass bei guter visueller Kompatibilit t des Screendesigns die haptische Kompatibilit t des Bedienelements eine untergeordnete Rolle spielt H3 Wenn die haptische Kompatibilit t des variablen zentralen Bedienelements die Auswahl einer be stimmten Bedienhandlung unterst tzt kann der Fahrer der Fahraufgabe mehr Aufmerksamkeit schenken Es wird daher angenommen dass mit dem variablen zentralen Bedienelement die Ab lenkung geringer ist als mit einem statischen zentralen Bedienelement ohne aktive Formver nderung H4 6 2 Material und Methode 6 2 1 Versuchsdesign
51. 0 Adress eingabe Ziel ber Karte Telefonbuch Nummern wahl Radiosender Temperatur EIBedienfehler 0 15 0 05 0 05 0 23 0 11 0o07 Abbildung 6 16 Relative Fehlerh ufigkeit in Abh ngigkeit von der Bedienaufgabe Mittelwerte und Standardfehler 100 90 80 70 60 50 40 Relative Fehlerh ufigkeit 30 20 10 0 Dr Adresseingabe Ziel ber Karte Telefonbuch Nummernwahl Radiosender Temperatur O statisches BE uneindeutiges SD 0 09 0 08 0 02 0 22 0 08 0 13 0 statisches BE eindeutiges SD 0 13 0 03 0 11 0 20 0 15 0 08 8 variables BE uneindeutiges SD 0 14 0 05 0 03 0 21 0 07 0 02 E variables BE eindeutiges SD 0 25 0 03 0 04 0 27 0 14 0 05 Abbildung 6 17 Relative Fehlerh ufigkeit in Abh ngigkeit von Bedienaufgabe Bedienelement und Screendesign Mit telwerte und Standardfehler 120 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 6 3 4 Ablenkung Zun chst wurde berpr ft ob sich die mittlere Spurabweichung vom vorgegebenen normativem Mo dell als Ma f r die Ablenkung durch die Bedienung nutzen l sst Die Mittelwerte der Baselines zu Beginn M 1 23 StD 0 14 und am Ende M 1 25 StD 0 16 des Versuch
52. 005 haptische Codierungen in Form von Kr ften und Momenten bzw Vibrationen eingesetzt Da beide Untersuchungen keine klaren Vorteile f r diese Arten haptischen Codierungen nachweisen konnten ist ein alternativer Ansatz die Form des Bedienelements zu nutzen Durch haptische Form codierung des zentralen Bedienelements k nnte einerseits ein sinnf lliger Zusammenhang zwischen Bedienelement und Anzeige hergestellt werden Andererseits k nnte der Fahrer die Bedienhandlun gen anhand der Form des zentralen Bedienelements haptisch erkennen und ausf hren haptische Reiz Reaktions Kompatibilit t Dadurch sollen die Bedienbarkeit verbessert und die Ablenkung von der Fahraufgabe reduziert werden Die Anpassung der Form soll dabei nicht wie bei Michelitsch u a 2004 durch den Benutzer sondern aktiv durch das Bediensystem erfolgen In Abbildung 5 1 ist dieser Ansatz zu Verdeutlichung grafisch dargestellt Anzeige Anzeige Bedien element element Abbildung 5 1 Das zentrale Bedienelement eines abgesetzten Bedien und Anzeigesystems nimmt eine zur Anzeige kompatible Form an und codiert dadurch die Bedienhandlung Schieben oder Drehen 78 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements 5 1 Vorgehensweise Unter Beachtung der in Abschnitt 2 5 3 vorgeschlagenen Vorgehensweise wird bei der Entwicklung ei nes zentralen Bedienelements f r die Bedienaufgaben Drehen und Schieben wie in Abbildung 5 2 dargestellt v
53. 2 maus hnlich sr ar HR naar a 168 B 15 Form BE13 quaderf rmig abgerundet 2222 22mm 169 B 16 Form BE14 rund konkav sans Haare na 169 A Anhang 153 A Anhang 154 A Anhang Al Versuchsaufgaben zur Untersuchung variabler Beschriftung von Tasten Tabelle A 1 Versuchsaufgaben zur Untersuchung variabler Beschriftung von Tasten We aes L sbeetes 16 Senken Sie das Fahrzeugnnvenu ab L t Bedienfeld 9 Schatten Se ESP aus Oberes Bedienfkl o Klappen Sie die hinteren Kopfst tzen weg Oberes Bedienfeld A Anhang 155 A 2 Versuchsbedingungen zur Untersuchung variabler Beschriftung von Tasten Abbildung A 1 Statische zustandscodierte Tasten Weiter gt Abbildung A 2 Statische wirkungscodierte Tasten 156 A Anhang Weiter gt Abbildung A 3 Ausgeblendete zustandscodierte Tasten Weiter gt Abbildung A 4 Ausgeblendete wirkungscodierte Tasten A Anhang 157 Weiter gt Abbildung A 5 Reduzierte zustandscodierte Tasten KOMFORT Weiter gt Abbildung Ap Reduzierte wirkungscodierte Tasten 158 A Anhang A 3 Fragebogen zur Untersuchung variabler Beschriftung von Tasten A Anhang 159 DaimlerChrysler AG RBP BM Fragebogen VP Nr Datum 1 Zulhrer Person 1 1 Ich bin Jahre alt 1 2 Ichbin weiblich m nnlich Ur U 1 3 Wie viel Erfahrung haben Sie mit der Bedienung folgender Funk
54. 5 http www worldusabilityday de Abruf 07 03 2006 Kuhn 2006 Kunn Friedemann Innovatives Bedien und Anzeigekonezept in einem Forschungsfahr zeug In GESELLSCHAFT F R ARBEITSWISSENSCHAFTEN GFA Hrsg Herbstkonferenz der Gesellschaft f r Arbeitswissenschaften GfA Mensch zentrierte Fahrzeugentwicklung und produktion Sindelfingen 2006 CD ROM Lederman u Klatzky 1987 LEDERMAN S J KLATZKY R L Hand movements A window into haptic object recognition In Cognitive Psychology 19 1987 Nr 3 Lederman u Klatzky 1996 LEDERMAN S J KLATZKY R L Action for perception Ma nual exploratory movements for haptically processing objects and their features In WING A Hrsg HAGGARD P Hrsg FLANAGAN R Hrsg Hand and Brain Neurophysiology and Psychology of Hand San Diego Academic 1996 Kapitel 21 S 431 446 140 8 Literaturverzeichnis Lederman u Klatzky 2002 LEDERMAN S J KLATZKY R L Touch In WEINER Irving B Hrsg Handbook of Psychology Experimantal Psychology Bd 4 New York John Wiley and Sons 2002 Kapitel 6 S 147 176 ISBN 0 471 17669 9 Lexus 2006 Lexus Produktinformation zum Lexus LS430 Version August 2006 http www Lexus de Abruf 15 8 2006 Lomas u a 2003 Lomas S M BURNETT G E PORTER J M SUMMERSKILL S J The Use of Haptic Cues Within a Control Interface In STEPHANIDIS C Hrsg JACKO J Hrsg Proceedings of HCI Inter
55. 6 M cke 1999 Penka 2001 und Zeilinger 2005 Die meisten aktiven Bedienelemente basieren auf Elektromotoren und einem Messsystem f r Dreh winkel und oder Drehmoment Burdea 1996 Yang u a 2003 Das Bedienelement ist mecha nisch z B ber ein Getriebe oder Hebel mit der Welle des Elektromotors verbunden In einem geeigneten Regelkreis wird dann z B dem Drehwinkel eines Bedienelements ein bestimmtes Dreh moment des Elektromotors zugeordnet Abh ngig vom Drehwinkel kann so die Bet tigungskraft oder das Bet tigungsmoment eines Bedienelements gezielt beeinflusst werden Problematisch beim Einsatz von Elektromotoren ist h ufig die Realisierung gro er Drehmomentgradienten Sie f hren h ufig zu unerw nschten Schwingungen des Bedienelements denen jedoch durch den Einsatz einer zus tzlichen mechanischen oder elektromagnetischen Bremse begegnet werden kann Badescu u a 2002 2 4 2 Adaptierbare adaptive und variable Bedienelemente Neben aktiven und passiven Bedienelementen ist es sinnvoll adaptierbare adaptive und variable Bedienelemente zu unterscheiden Nach Herczeg 1994 ist Adaptierbarkeit die Anpassung und Indi vidualisierung der Mensch Maschine Schnittstelle und ihrer Bedienelemente durch den Benutzer an seine Anforderungen Adaptivit t beschreibt dagegen die Anpassung der Mensch Maschine Schnittstelle und ihrer Be dienelemente durch das System Nach Akyol u a 2001 wird bei der Adaptivit t zwischen Situa tions
56. 83 5 8 Untersuchung der Reiz Reaktions Kompatibilit t von Bedienelementformen 85 Inhaltsverzeichnis xi GSL Hypothes d ee ee Eer a 85 5 8 2 Methode und Stichprobe oaoa a a 86 Do Ergebnisse so s n haa e h a Bine hi Barren 90 5 8 4 Zusammenfassung der Ergebnisse und Gestaltungsempfehlungen 95 5 9 Auswahl der Bedienelementformen f r Drehen und Schieben 97 5 10 Realisierung des variablen zentralen Bedienelements 2 2 2 2 22222 98 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 101 61 Hypeilesen u ana wen a a a a a ee pn e pu 102 6 2 Material und Methode x 0 a u u una a aa aaa nr aa an ana 102 Gal Eee o x er r ee ae a Re are a 102 6 22 ee a ne ee Der 104 0 23 MEISBENSSWTERE oc s ee re ed a oe e 104 624 Bedienaufgaben oc e aer Na AN WR Ae a aa 110 6 2 5 EEN o 2 ea aa ee ee ka 112 6 2 6 Vorgehen bei der Datenauswertung 112 Oo 2 11 gt EEN 113 6 3 1 Kompatibilit tsfehler 2 2 22 2 on nn nn 113 6 3 2 Bedienzeiten 116 03 3 Bedieniehler lt ceos A 8 08 8 4 90 das ass na ad a aA a 118 6 34 Ablenkung 4 04 2 aa a 2 a E aaa naht 120 6 3 5 Subjektive Bewertungen 122 6 4 Zusammenfassung der Ergebnisse und Gestaltungsempfehlungen 123 7 Zusammenfassung und Ausblick 129 8 Literaturverzeichnis 133 9 Tabellenverzeichnis 147 10 Abbildungsverzeichnis 149 A Anhang 153 Al Versuchsaufgaben zur Untersuchung variabler Beschriftung von Tasten 154
57. 9 C 3 Ablauf der Bedienaufgabe Anruf aus Telefonbuch 2 2 2222 2222 0 180 CA Ablauf der Bedienaufgabe Auswahl eines Radiosenders aus der Senderliste 181 C 5 Ablauf der Bedienaufgabe Temperatureinstellung e 182 C 6 Ergebnis der 3 faktoriellen Varianzanalyse bzgl der Kompatibilit tsfehler 187 C 7 Ergebnisse der 2 faktoriellen Varianzanalysen bzgl der Kompatibilit tsfehler 187 C 8 Ergebnis der 3 faktoriellen Varianzanalyse bzgl der durchschnittlichen Bedienzeit 187 C 9 Ergebnisse der 2 faktoriellen Varianzanalysen bzgl der durchschnittlichen Bedienzeit 188 C 10 Ergebnis der 3 faktoriellen Varianzanalyse bzgl der relativen Fehlerh ufigkeit 188 C 11 Ergebnisse der 2 faktoriellen Varianzanalysen bzgl der relativen Fehlerh ufigkeit 188 C 12 Ergebnis der 3 faktoriellen Varianzanalyse bzgl der mittleren Spurabweichung 188 C 13 Ergebnisse der 2 faktoriellen Varianzanalysen bzgl der mittleren Spurabweichung 189 C 14 Ergebnisse der 2 faktoriellen Varianzanalysen bzgl des subjektives Gefallens 189 10 Abbildungsverzeichnis 149 10 Abbildungsverzeichnis 1 1 Historische Entwicklung der Bediensysteme im Pkw 2 1 2 Softkey Bediensystem im VW Phaeton 3 13 Touchscreen im Lexus ID n ooa 22 anaeandika 3 1 4 Abgesetztes Bedien und Anzeigesystem der Mercedes Benz S Klasse 3 1 5 Abgesetztes Bedien und Anzeigesystem der BMW Ter Serie 2 22 2222 00 3 1 6
58. A 2 Versuchsbedingungen zur Untersuchung variabler Beschriftung von Tasten 155 A 3 Fragebogen zur Untersuchung variabler Beschriftung von Tasten 158 AA Ergebnisse der Untersuchung variabler Beschriftung von Tasten 161 B Anhang 163 DI Beschreibung der Anforderungen f r Drehen und Schieben 164 B 2 Formen zur Untersuchung der Kompatibilit t von Bedienelementformen 166 B 3 Fragebogen zur Untersuchung der Kompatibilit t von Bedienelementformen 170 xii Inhaltsverzeichnis BA Ergebnisse der Untersuchung der Kompatibilit t von Bedienelementformen 173 C Anhang 175 C 1 Bedienaufgaben zur Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 176 C 2 Fragebogen zur Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 183 C 3 Ergebnisse der Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 187 Abk rzungen xiii Abk rzungen AAM AT BE bspw bzgl ESoP ESP hi HMI JAMA KLA LC LCT LED MB MMI OBF OLED PC RA re SA SD SE sog ST StD u v m Alliance of Automobile Manufacturers Aufgabentyp Bedienelement beispielsweise bez glich European Statement of Principles Elektronisches Stabilit ts Programm hinten Pr fgr e des F Tests Varianzanalyse Human Machine Interface Japan Automobile Manufacturers Association Klimaanlage Liquid Crystal Lane Change Test Light Emitting Diode links Mittelwert Mercedes Benz Multi Media Interface Obere
59. April 1997 Ergonomische Anforderungen an die Gestaltung von Anzeigen und Stellteilen Teil 2 Anzeigen 136 8 Literaturverzeichnis DIN EN894 3 2000 Norm DIN EN 894 Teil 3 Juni 2000 Ergonomische Anforderungen an die Gestaltung von Anzeigen und Stellteilen Teil 3 Stellteile DIN EN894 4 2004 Norm Entwurf DIN EN 894 Teil 4 Juli 2004 Ergonomische Anforderungen an die Gestaltung von Anzeigen und Stellteilen Teil 4 Lage und Anordnung von Anzeigen und Stellteilen DIN ISO3958 1978 Norm DIN ISO 3958 November 1978 Stra enfahrzeuge Personenkraftwagen Handreichweiten des Fahrzeugf hrers DIN33402 2 1986 Norm DIN 33402 Teil 2 Oktober 1986 K rperma e des Menschen Teil 2 Werte DIN33411 1 1982 Norm DIN 33411 Teil 1 September 1982 K rperkr fte des Menschen Teill Begriffe Zusammenh nge Bestimmungsgr en DIN33411 4 1987 Norm DIN 33411 Teil 4 Mai 1987 K rperkr fe des Menschen Teil 4 Maximale statische Aktionskr fte Isodynen DIN614 1 2003 Norm Entwurf DIN 614 Teil 1 April 2003 Ergonomische Gestaltungsgrunds tze Teil 1 Begriffe und allgemeine Leits tze Doerrer u Werthsch tzky 2001 DOERRER C WERTHSCH TZKY R A New Approach to Operating Machines with High Functionality In BARBER C Hrsg FAINT M Hrsg WALL S Hrsg W nG A M Hrsg Conference Proceedings of Eurohaptics Birmingham 2001 Doerrer 2002 DOERRER Cristoph Entwurf eines elektromechanischen Sys
60. Aufgabenstellungen inhaltlich verkn pfen Bei Listen k nnten Benutzer ber ein solches mentales Modell aufgrund der Erfahrungen mit dem Scroll Rad der PC Maus verf gen Zusammengefasst zeigen die Ergebnisse bzgl der Kompatibilit tsfehler dass die visuelle Kompatibi lit t f r die Kompatibilit t eines abgesetzten Bedien und Anzeigesystems eine gr ere Rolle spielt als die haptische Kompatibilit t Haptische Kompatibilit t kann jedoch Fehlhandlungen aufgrund geringer visueller Kompatibilit t zum Teil kompensieren Es ist au erdem nicht auszuschlie en dass sich bei besserer Systemkenntnis die Benutzer zunehmend an der Formver nderung des Bedienele ments orientieren k nnten Es w re dann denkbar dass sich haptische mentale Modelle bilden 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 125 aufgrund derer sie blind im Men navigieren ohne den Blick von der Stra e abzuwenden In dem durchgef hrten Versuch wurde jedoch eine Erstbedienung zu Grunde gelegt und die Probanden hat ten vor Beginn des Versuchs nur kurz die Gelegenheit sich mit dem System vertraut zu machen Es m sste in Langzeitstudien untersucht werden ob sich diese haptischen mentalen Modelle bei l ngerer Systemnutzung bilden und nachweisen lassen Bedienzeiten Durch den Einsatz des variablen zentralen Bedienelements konnten keine Vorteile hinsichtlich der Bedienzeiten erzielt werden Das eindeutige Screendesign war schneller bedienbar als das unei
61. Aus Reizen entstehen dadurch neuronale Informationen die unter Zuhilfenahme der im Kurzzeit und Langzeitged chnis bereits gespeicherten Informationen zielgerichtet weiter verarbeitet werden Das Ergebnis dieses Prozesses ist das Ableiten von Entscheidungen Aufgrund der getroffenen Entscheidungen werden Handlungspl ne gebildet deren Umsetzung schlie lich zu Reaktionen bzw 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung 9 Aufmerksamkeits ressourcen Reize Sinne Reaktions Reaktionen Wahrnehmung F auswahl und Ausf hrung haptisch Handeln visuell akustisch u a Handlungen Kurzzeit ged chtnis Langzeit ged chtnis R ckwirkung Abbildung 2 2 Menschliche Informationsverarbeitung Kognition nach Wickens u Carswell 1997 Handlungen auf den anf nglichen Reiz f hrt Die Aufmerksamkeitsressourcen m ssen dabei auf die Teilprozesse verteilt werden Auf die einzelnen Prozesse der Kognition wird in den folgenden Abschnitten genauer eingegangen 2 2 1 Sinne und Wahrnehmung Nach Zimbardo u Gerrig 1999 ist Wahrnehmung der gesamte Prozess des Erfahrbarmachens von Gegenst nden und Ereignissen durch Umwandlung und Interpretation physikalischer Reize in neuronal kodierte Informationen unter Ber cksichtigung pers nlicher Erfahrungen Es werden drei Stufen unterschieden Die erste Stufe ist der sensorische Prozess vom physikalischen Reiz bis zur Entstehung einer Empfindung In der zweiten Stufe
62. Bedienelement konnten keine signifikanten Unterschiede gefunden werden Auch gab es keine signifikante Interaktionen 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 117 70 000 60 000 50 000 40 000 30 000 20 000 10 000 E 0 Adress Ziel ber eingabe Karte H Bedienzeit 60 503 18 722 12 264 30 558 10 977 9 572 Durchschnittliche Bedienzeit pro Aufgabe ms Telefonbuch Nummernwahl Radiosender Temperatur Abbildung 6 13 Durchschnittliche Bedienzeit pro Aufgabe in Abh ngigkeit von der Bedienaufgabe Mittelwerte und Standardfehler 70 000 T E 60 000 o pe bal 2D z 50 000 e a S 40 000 Bi OH Mm 30 000 o E 2 20 000 E O 2 E S 10 000 0 Ee Adresseingabe Ziel ber Karte Telefonbuch Nummernwahl Radiosender Temperatur O statisches BE 62 401 20 940 11 800 30 782 11 395 10 363 uneindeutiges SD D statisches BE 57 627 17 551 12 118 28 981 10 809 8 620 eindeutiges SD 6 variables BE 63 165 20 003 13 275 34 107 11 527 10 232 uneindeutiges SD E variables BE 58 819 16 394 11 864 28 361 10 176 9 070 eindeutiges SD Abbildung 6 14 Durchschnittliche Bedienzeit pro Aufgabe in Abh ngigkeit von Bedienaufgabe Bedienelement und Screendesign Mittelwerte und Standardfehler 118 6 Bewertung des variablen zen
63. Bedienelementen erg nzt Au erdem werden konkrete Einsatzm glichkeiten f r diese variablen Bedientechnologien in abgesetzten Bedien und Anzeigesystemen vorgeschlagen Die Arbeit richtet sich vor allem an Entwickler von Fahrzeugbediensystemen und will Hilfestellungen bei der Entwicklung variabler Bedienelemente geben 1 3 Vorgehensweise und Aufbau der Arbeit Wie in Abbildung 1 6 dargestellt werden ausgehend von Ziel und Aufgabenstellung in Kapitel 1 in Kapitel 2 die zum Verst ndnis der Arbeit notwendigen Grundlagen im Bezug auf das Mensch Maschine System und seine Gestaltung beschrieben und eine Vorgehensweise zur Entwicklung varia bler Bedienelemente vorgeschlagen Anschlie end wird im Kapitel 3 auf die Bedienung im Fahrzeug eingegangen und der Stand der Technik bei Anzeigen und ausf hrlich der Stand der Technik bei Be diensystemen im Fahrzeug analysiert Dar ber hinaus werden geeignete Methoden zur Bewertung 6 1 Einleitung und Aufgabenstellung von Fahrzeugbediensystemen und statistische Grundlagen beschrieben Durch diese Analyse des ak tuellen Stand der Technik konnten die beiden Untersuchungsfelder variable Beschriftung von Tasten und ein zentrales Bedienelement mit variabler haptischer Formcodierung identifiziert werden Zur Absicherung der Untersuchungsergebnisse werden empirische Methoden insbesondere Probanden versuche eingesetzt da diese mit den realen Nutzungsbedingungen am besten vergleichbar sind Die Untersuch
64. C Anhang DaimlerChrysler AG RBP BM Fragebogen VP Nr Datum 1 Zulhrer Person 1 1 Ich bin Jahre alt 1 2 Ich bin weiblich m nnlich U 1 3 Ich bin Linksh nder Beidh nder Rechtsh nder d d d 1 4 Ich fahre derzeit folgende PKWs Marke Typ 1 5 Wie viel Erfahrung haben Sie mit der Bedienung von Navigationssystemen insbesondere COMAND von Mercedes Benz Sehr viel Eher viel Teils teils Eher Gar keine wenig I 0 0 0 D 1 6 Bitte kreuzen Sie an wie oft Sie w hrend der Fahrt nie selten manchmal oft sehr oft Die Klimaanlage bedienen Das Telefon bedienen Das Navigationssystem bedienen 000 0 000 0 000 0 000 0 000 0 Das Audiosystem bedienen C Anhang 185 DaimlerChrysler AG RBP BM Fragebogen VP Nr Datum 2 Bedingung 3 2 1 Wie beurteilen Sie die Anpassung des Bedienelements an die Bedienaufgaben sehr eher teils eher sehr teils hilfreich T D T D T st rend 3 Bedingung 4 3 1 Wie beurteilen Sie die Anpassung des Bedienelements an die Bedienaufgaben sehr eher teils eher sehr teils hilfreich D T D T T st rend 186 C Anhang DaimlerChrysler AG RBP BM Fragebogen VP Nr Datum 4 Abschlie ende Bewertung Liebe Teilnehmerin lieber Teilnehmer wir w rden Ihnen abschie end gern einige Fragen zu den Kombinationen von Anzeige und Bedien
65. Displays f r Blinde davon ausgegangen werden dass Benut zer zwar in der Lage sind solche Symbole taktil zu unterscheiden sie aber nicht erkennen k nnen THH H EE As EST Do Aus Prog leise dunk ET ET Universal Fernbedienung Universal Fernbedienung TV Video SAT AN Prog laut hell H a c d Abbildung 3 20 Konzept eines variablen Tastenfel Abbildung 3 21 Variables Tastenfeld als Univer des Doerrer 2002 a Kein Ele salfernbedienung Doerrer 2002 ment ist aktiv b Vier kleine Ta Gro e Funktionstasten li und sten c Zwei gro e Tasten d Ei Funktionen des ausgew hlten ne gro e Taste Ger ts re Auch Touchscreens bieten die M glichkeit ihre Buttons variabel zu beschriften Hinweise zur Ge staltung von Touchscreens findet man z B in der VDI3850 2 2002 oder bei Z hlke 2004 wobei die Gr en und Abst nden von Buttons im Vordergrund stehen nicht die Gestaltung von deren Be schriftung Funktions Wirkungs Zustandscodierung Bei Z hlke 2000 findet man im Rahmen der Gestaltung von Maschinensteuerungen sowohl wirkungs als auch zustandscodierte Beschriftun gen ohne dass Hinweise gegeben werden welche Art der Beschriftung unter welchen Umst nden zu verwenden ist Wenn Tasten nicht bedienbar sind k nnten sie wie bei Jeitner u a 2005 vorgesc
66. Effektgr e ausreicht um in der Praxis berhaupt von Bedeutung zu sein Umgekehrt sind nicht immer nur signifikante Ergebnisse von Interesse denn bei kleinen Stichproben k nnen kleine Effekte nicht immer statistisch signifi kant nachgewiesen werden Liegt die Irrtumswahrscheinlichkeit dann im Bereich 0 05 lt p lt 0 1 spricht man trotz nicht signifikanter Ergebnisse von Tendenzen Zur Hypothesenpr fung werden bei der Bewertung von Fahrzeugbediensystemen Signifikanztests wie der T Test und Varianzanalysen angewendet Der T Test ist ein Signifikanztest mit dem zwei Mittelwerte darauf gepr ft werden k nnen ob sie sich signifikant voneinander unterscheiden oder ihr Unterschied nur zuf llig ist Die Mittelwerte k nnen dabei aus unterschiedlichen Stichproben unabh ngig oder der gleichen Stichprobe abh ngig stam men Der Unterschied zwischen den Mittelwerten ist dann signifikant wenn die im Test berechnete Pr fgr e t gr er oder gleich dem t Wert ist der aufgrund einer zuvor festgelegten Irrtumswahr scheinlichkeit p ermittelt wurde Damit der T Test angewendet werden kann m ssen die Daten normalverteilt sein Varianzanalysen berpr fen im Gegensatz zu T Tests ob sich zwei oder mehrere Gruppen hinsichtlich ihrer Varianzen unterscheiden In der Varianzanalyse wird dazu die Streuung innerhalb der Gruppen um den Gruppenmittelwert und die Streuung der Gruppenmittelwerte um den Stichprobenmittelwert berechnet Je gr er die S
67. Entwicklung und Gestaltung variabler Bedienelemente f r ein Bedien und Anzeigesystem im Fahrzeug Von der Fakult t Maschinenwesen der Technischen Universit t Dresden zur Erlangung des akademischen Grades Doktoringenieur Dr Ing angenommene Dissertation von Dipl Ing Jochen Sendler geboren am 29 04 1978 in Bottrop Tag der Einreichung 22 08 2007 Tag der Verteidigung 31 03 2008 Gutachter Prof Dr Ing Martin Schmauder Prof Dr phil habil Dr Ing Birgit Spanner Ulmer Dr Ing Bernhard Straub Vorsitzender der Promotionskommission Prof Dr Ing habil Hans Georg Marquardt Meinen Eltern Abstract Angesichts der steigenden Anzahl von Funktionen in Fahrzeugen insbesondere im Pkw sind neue Bedien und Anzeigesysteme notwendig die eine optimale Bedienbarkeit der Funktionen sicherstellen und die Ablenkung des Fahrers von der Fahraufgabe minimieren Im Rahmen dieser Arbeit wird dazu der Einsatz variabler Bedienelemente verfolgt die sich der aktuellen Bedienaufgabe optimal anpassen Ziel dieser Arbeit ist es insbesondere Vorgehensweisen und Gestaltungsempfehlungen f r variable Beschriftung von Tasten und zentrale Bedienelemente mit variabler Formcodierung f r abgesetzte Bedien und Anzeigesysteme zu erarbeiten Unter Zuhilfenahme arbeitswissenschaftlicher Methoden wird daf r zun chst die Gestaltung variabler Beschriftung von Tasten untersucht und Empfehlungen f r deren Gestaltung abgeleitet Des Weiteren wird die Entwick
68. F p F p lt 0 001 0 118 0 063 AxC CxS SxA F F p F p Tabelle A 8 Ergebnisse der 2 faktoriellen Varianzanalysen bzgl des subjektiven Gefallens Bediensystem Adaption A Codierung C AxC F p F p F p B Anhang 163 B Anhang 164 B Anhang B 1 Beschreibung der Anforderungen f r Drehen und Schieben Beschreibung der Angaben Abschnitt Anforderungsgrad ae ae lel Anforderungen acemi f a Im 6 Geschwnagket s22 x ECKE O fsa ERFINDER SEE GE SS EES WER GER BER Anforderungen asmo ECKER 1 e Taone 592 ILL eege REES ef Corim f a ai I Ke W Bewegungsachse 542 x ee Drehbewegungen gt 180 SES Sg remenna fs Kontakt Zufassung iepel p Teil der Hand der die Stellkraft Finger Hand dene 992 Abbildung B 1 Auswahlformular nach DIN EN894 3 2000 f r Bedienaufgabe Drehen B Anhang 165 gt Anforderungsgrad m SE 2 eege Allgemeine aufgabenbezogene 5 2 Anforderungen 2 Genauigkeit mE BE a u EN Tb Geschwindioken s22 x O Spezifische aufgabenbezogene Anforderungen d Sichtkontrolle De Tason 532 CH Unsesbsichtgiessielen ss x or Ren set I Ip Stellen milandschunen s38 D Remigungsm glichken s36 x BIER ANE D ER EE ER EE Bewegungsan 544 Transiaorisch Rotatoriseh OR Be
69. Fahrzeugen m ssen Richtlinien und Normen sowie Selbstverpflichtungen der Fahrzeughersteller beachtet werden Gelau 2005 Die folgenden Abschnitte und Tabelle 3 1 geben dazu einen kurzen berblick Die DIN EN ISO15005 2002 DIN EN ISO15006 2002 und DIN EN ISO15007 1 2002 beschrei ben ausf hrlich die Grunds tze und Dialogprinzipien von Fahrerinformations und Fahrerassistenz systemen und die Gestaltung akustischer Anzeigen Bei der Gestaltung von visuellen Anzeigen im Fahrzeug m ssen verschiedene Anforderungen beachtet werden Grunds tzlich m ssen sie f r den Fahrer bzw weitere Insassen unter allen Umst nden Tag Nacht direkte Sonneneinstrahlung gut ablesbar im Sichtfeld positioniert sein aber d rfen nicht die Sicht auf die Stra e verdecken EU 1977 Die Inhalte sollten auf Grundlage ergonomischer Gestaltungsregeln bersichtlich und klar verst ndlich dargestellt sein Die DIN EN ISO15008 2003 und DIN EN894 2 1997 beschreiben detailliert den Einsatz und die Bewertung visueller Anzeigen sowie Anforderungen und Bewertungs methoden F r die Gestaltung von Bedienelementen sind insbesondere die ISO2575 2004 ISO4040 2001 und DIN ISO3958 1978 zu ber cksichtigen Diesen Normen k nnen bspw die Symbole f r Be schriftungen von Bedienelementen entnommen werden Dar ber hinaus findet man darin Hinweise zur Anordnung von Bedienelementen und Handreichweiten des Fahrers Tabelle 3 1 Normen und Richtlinien die bei der Ge
70. Falle eines oberen Bedienfeldes unabh ngig voneinander sein Abbildung 3 1 Es wird in einer dritten Hypothese H3 angenommen dass bei funktional zusammenh ngenden Tasten der Einfluss variabler Tastenbeschriftung gr er ist als bei einem einfachen Bedienfeld dessen Funktionen voneinander unabh ngig sind 4 2 Material und Methode 4 2 1 Versuchsdesign Zur Pr fung der Hypothesen wurde ein 3 faktorielles Versuchsdesign gew hlt Tabelle 4 3 Der erste Faktor war die Art der Anpassung an die Bedienaufgabe Adaption und wurde 3 fach gestuft in statische Tasten ausgeblendete Beschriftung und reduzierte Tasten Bei den Tasten mit statischer Beschriftung waren alle Tasten immer vorhanden und beschriftet bei den ausgeblendeten Beschrif tungen waren nicht bedienbare Tasten nicht beschriftet und bei den reduzierten Tasten sollten nicht bedienbare Tasten gar nicht mehr vorhanden sein Der zweite Faktor war die Art der Codierung und wurde 2 fach gestuft in Zustands und Wirkungscodierung Der dritte Faktor war die Art des Be diensystems wobei zwischen einem oberen Bedienfeld und einer Klimaanlage unterschieden wurde Als abh ngige Variablen dienten die Bedienzeiten und fehler sowie die Ablenkung von der Fahr aufgabe Dabei war die Bedienzeit die Zeit von Reizdarbietung bis zur Best tigung einer Eingabe durch den Proband Eine Aufgabe wurde als fehlerhaft gewertet wenn eine oder mehrere falsche Handlungen auf dem Weg zum Aufgabenziel ausgef
71. Ihnen muss im Vergleich zu sensomotorischen T tigkeiten mehr Aufmerksamkeit und Zeit gewidmet werden Wissensbasiertes Verhalten ist erforderlich wenn z B unbekannte Aufgaben oder Probleme auftre ten f r die es keine abgespeicherten Regeln gibt Es muss dann ein Probleml seprozess gestartet und ggf mehrfach wiederholt werden Ausgehend von den vorhandenen Informationen m ssen dabei Hypothesen gebildet Ziele definiert Entscheidungen getroffen und Handlungen geplant und aus gef hrt werden Die Prozesse dieser Ebene sind deshalb kognitiv sehr anspruchsvoll und erfordern im Vergleich zu den Prozessen der anderen Ebenen die h chste Aufmerksamkeit und meiste Zeit 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung 15 Am Ende dieses Prozesse steht fest welche Handlung aufgrund der anf nglich wahrgenommenen Reize ausgef hrt werden soll Allerdings liegen die Handlungen zun chst nur als neuronale Informa tionen vor und m ssen in einem weiteren Schritt ausgef hrt werden 2 2 3 Ausf hrung von Handlungen Die aus den wahrgenommenen Informationen abgeleiteten Handlungen werden durch entsprechende Reize des motorischen Systems in Form von z B Bewegungen und Kr fte ausgef hrt Das motori sche System des Menschen besteht aus dem Skelett und den Muskeln Bullinger 1994 Das Skelett ist ein bewegliches St tzsystem bestehend aus Knochen die durch Gelenke beweglich miteinander verbunden sind Die Muskeln bestehen aus Muskelfasern d
72. Positionierung des Touchscreens im Greifraum entsprach der Anordnung einer Mittelkonsole in einer Mercedes Benz E Klasse BR211 Der Touchscreen bot hinsichtlich der visuellen Gestaltungsparameter die gleichen M glichkeiten wie Displaytasten Dadurch war es m glich realistische Darstellungen der Tasten grafisch zu simulieren ohne kosten und zeitintensive Hardwareprototypen erstellen zu m ssen Dar ber hinaus konnte so eine optimale Vergleichbarkeit der Bedingungen gew hrleistet werden Dass der Touchscreen im Gegensatz zu realen Tasten kein haptisches Feedback besitzt spielte f r diesen Versuch keine Rolle weil ausschlie lich visuelle Gestaltungsparameter untersucht wurden Auf ein Feedback bei Bet tigung sollte jedoch nicht verzichtet werden Deshalb wurde die Bet tigung grafisch angezeigt und ein akustischer Klick abgespielt Der zweite Versuchs PC 3 diente zur Simulation des Lane Change Test auf einem 17 Bildschirm 4 Zur Steuerung des Lane Change Tests verf gte die Sitzkiste zus tzlich ber ein Force Feedback Lenkrad mit Pedalerie 5 Der erste Versuchs PC 1 erfasste w hrend des Versuchs die Bedienzeiten und fehler Die Ab lenkungsdaten des PC 2 auf dem die Fahrsimulation des Lane Change Tests ausgef hrt wurde wurden ber eine TCP IP Verbindung an den Versuchsrechner bertragen und dort zusammen mit den Bedienzeiten und fehlern in Log Files abgespeichert Nach dem Vorbild realer Bediensysteme wurde zur Untersuchu
73. SD eindeutiges SD A Abweichung 1 69 1 66 1 63 1 72 Abbildung 6 18 Mittlere Spurabweichung im Lane Change Test in Abh ngigkeit von Bedienelement und Screendesign Mittelwerte und Standardfehler 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 121 1 8 ge tr E D 1 6 pe S O D 1 5 z Q S 2 1 4 o g S 1 3 1 2 m Ziel b N ress jel ber ummern eingabe Karte Telefonbuch wahi Radiosender Temperatur 2 Abweichung 1 71 1 66 1 67 1 66 1 65 1 69 Abbildung 6 19 Mittlere Spurabweichung im Lane Change Test in Abh ngigkeit von der Bedienaufgabe Mittelwerte und Standardfehler Bei welchen Aufgaben die Faktoren Bedienelement und Screendesign im Einzelnen Ablenkungsun terschiede verursachten konnte mit 2 faktoriellen Varianzanalysen gekl rt werden Abbildung 6 20 und Tabelle C 13 F r die Aufgabe Adresseingabe konnte weder f r den Faktor Screendesign noch f r den Faktor Bedienelement ein signifikanter Ablenkungsunterschied gefunden werden Auch die Interaktion der Faktoren war nicht signifikant Bei der Aufgabe Ziel ber Karte war die Ablenkung mit dem variablen Bedienelement M 1 75 SE 0 05 h her als mit dem statischen Bedienelement M 1 57 SE 0 08 Insbesondere die Kombination aus statischem Bedienelement und uneindeutigem Screendesign erwies sich f r die se Aufgabe als wenig
74. a BUBB Heiner Informationswandel durch das System In SCHMIDTKE Heinz Hrsg Ergonomie 3 neubearb u erw Aufl M nchen Hanser 1993 S 333 390 ISBN 3 446 16440 5 Bubb 1993b BUBB Heiner Systemergonomische Gestaltung In SCHMIDTKE Heinz Hrsg Ergonomie 3 neubearb u erw Aufl M nchen Hanser 1993 S 390 420 ISBN 3 446 16440 5 Bubb 2001 Buss Heiner Haptik im Kraftfahrzeug In J RGENSOHN Thomas Hrsg TIMPE Klaus Peter Hrsg Kraftfahrzeugf hrung Berlin Springer 2001 S 155 177 ISBN 3 540 42012 6 Bullinger 1994 BULLINGER Hans J rg Ergonomie Stuttgart Teubner 1994 ISBN 3 519 06366 2 Bullinger u a 1997 BULLINGER Hans J rg KERN Peter BRAUN Martin Controls In SALVENDY Gavriel Hrsg Handbook of Human Factors and Ergonomics 2nd Ed New York John Wiley and Sons 1997 S 697 728 ISBN 0 471 11690 4 Burdea 1996 BURDEA G Force and Touch Feedback for Virtual Reality New York John Wiley and Sons 1996 ISBN 10158 0012 DaimlerChrysler AG 2005 DAIMLERCHRYSLER AG Betriebsanleitung S Klasse 2005 Redak tionsschluss 02 12 2005 DaimlerChrysler AG 20062 DAIMLERCHRYSLER AG Comand Controller Version Oktober 2006 http intra daimlerchrysler com Abruf 25 10 2006 interne Quelle DaimlerChrysler AG 2006b DAIMLERCHRYSLER AG Ein Gesp r f r Qualit t Forscher unter suchen den Wohlf hlfaktor http www daimlerchrysler c
75. ablenkend Dieser Effekt wird durch die signifikante Interaktion Bedienele ment x Screendesign bekr ftigt Die Screendesigns unterschieden sich jedoch nicht signifikant Beim Anruf aus dem Telefonbuch hatte das Screendesign einen signifikanten Einfluss wobei das uneindeutige Screendesign M 1 58 SE 0 05 weniger ablenkend war als das eindeutige M 1 75 SE 0 08 Die Bedienelemente unterschieden sich nicht signifikant Die Interaktion Bedienelement x Screendesign war nicht signifikant Bei der Aufgabe Nummernwahl wurde f r das variable Bedienelement M 1 60 SE 0 05 eine ge ringere Ablenkung festgestellt als f r das statische Bedienelement M 1 73 SE 0 07 Die Screen designs unterschieden sich nicht signifikant Die Interaktion Bedienelement x Screendesign war nicht signifikant 122 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements Ein hnliches Ergebnis ergab sich hinsichtlich der Bedienung der Senderliste Auch hier konnte durch das variable Bedienelement M 1 55 SE 0 07 eine signifikante Reduzierung der Ablenkung gegen ber dem statischen Bedienelement M 1 76 SE 0 09 erzielt werden Die Screendesigns un terschieden sich nicht signifikant und die Interaktion Bedienelement x Screendesign war nicht signifi kant Bei der Aufgabe Temperatureinstellung verursachten die Bedienelemente und die Screendesigns keine signifikanten Ablenkungsunterschiede Mittlere Spurabweichung m Adressein
76. adaptivit t Benutzeradaptivit t und Aufgabenadaptivit t unterschieden W hrend die Situati onsadaptivit t eines Systems die Anpassung an Umweltgr en beschreibt z B an Au entemperatur Witterung Verkehrsdichte usw ist mit Benutzeradaptivit t die Anpassung an den Benutzer unter Ber cksichtigung seines physiologischen Zustands und seiner Vorerfahrung gemeint Im Hinblick auf Bedienelemente ist vor allem die Aufgabenadaptivit t von Bedeutung Sie beschreibt die Anpassung des Bedienelements an eine bestimmte Bedienaufgabe Voraussetzung sowohl f r Adaptierbarkeit als auch Adaptivit t ist dass ein Bedienelement seine Ei genschaften ver ndern kann Bedienelemente die die F higkeit zur Ver nderung ihrer Eigenschaften besitzen werden als variable Bedienelemente bezeichnet Nach der allgemeinen Betrachtung und begrifflichen Definition ist die Gestaltung von Bedienelemen ten Gegenstand des n chsten Abschnitts 2 5 Gestaltung von Bedienelementen Die Gestaltung von Bedienelementen h ngt sehr stark von deren Verwendungszweck Einbaulage und Bet tigungsh ufigkeit ab Ein Bedienelement von der Stange gibt es praktisch nicht Deshalb findet 20 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung man in der Literatur eher allgemein gehaltene Empfehlungen zur Gestaltung von Bedienelementen u a bei Schmidtke 1993 Bullinger 1994 Salvendy 1997 Z hlke 2004 Seeger 2005 In diesen Standardwerken der Ergonomie wer
77. ale Bedienelement 99 6 1 Untersuchte Gestaltungsparameter des variablen zentralen Bedienelements 101 6 2 Abgrenzung der Faktoren Screentyp und Bedienaufgabe 2 2 2 2 103 6 3 Versuchsaufbau zur Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 105 6 4 Statisches und variables zentrales Bedienelement 106 05 Faktor Ausrichtulg s s ee s 2 4 u au a ne na ach a ia 107 6 6 Faktor Verbindungslinien a a a e 107 6 7 Faktor Repr sentativer Aufgabentyp a a a a nn nn 107 6 8 Versuchsablauf zur Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 112 6 9 Kompatibilit tsfehler in Abh ngigkeit von Bedienelement und Screendesign 113 6 10 Kompatibilit tsfehler in Abh ngigkeit des Screentyps 114 6 11 Kompatibilit tsfehler in Abh ngigkeit von Bedienelement Screendesign und typ 115 6 12 Bedienzeit in Abh ngigkeit von Bedienelement und Screendesign 116 6 13 Bedienzeit in Abh ngigkeit von der Bedienaufgabe 222 222 117 6 14 Bedienzeit in Abh ngigkeit von Screendesign Bedienelement und aufgabe 117 6 15 Fehlerh ufigkeit in Abh ngigkeit von Bedienelement und Screendesign 118 6 16 Fehlerh ufigkeit in Abh ngigkeit von der Bedienaufgabe ooa 119 6 17 Fehlerh ufigkeit in Abh ngigkeit von Screendesign Bedienelement und aufgabe 119 6 18 Ablenkung in Abh ngigkeit von Bedienelement und Screendesign 120 6 19 Ablenkung in Abh ngigkeit von der Be
78. an nach DIN EN894 3 2000 die Stellteilfamilien Nr 30 und 33 in denen je drei Bedienelemente vorgeschlagen werden Abbildung 5 4 Besonders geeignet ist danach ein runder Drehknopf bzw Drehsteller mit oder ohne R ndelung Als Durchmesser wurde unter Beachtung der in Serienfahrzeugen verwendeten zentrale Bedienelemente Abbildungen 3 6 3 7 3 8 3 9 und Empfehlungen der DIN EN894 3 2000 und dem L sungskatalog von Neud rfer 1981 ein Durchmesser von 60mm und eine H he von 30mm ausgew hlt Offen bleiben jedoch die Fragen ob ein R ndel zum Einsatz kommen soll oder nicht und ob run de Formen auch wie gew nscht immer die Bedienhandlung Drehen bei Benutzern ausl sen Reiz Reaktions Kompatibilit t 5 6 Auswahl eines Bedienelements f r Schieben F r Schieben konnte in der DIN EN894 3 2000 keine den Bewegungsmerkmalen entsprechende Stellteilfamilie gefunden werden Der Grund daf r war dass im L sungskatalog der DIN EN894 3 2000 keine Bedienelemente dokumentiert sind die translatorische Bewegungen in vier Richtungen erm glichen Aufgrund der offenen Fragen welche Formen die Bedienelemente f r Drehen und Schieben haben sollten wurden zwei weitere Untersuchungen angestellt e Analyse von Bedienelementen technischer Ger te e Untersuchung der Reiz Reaktions Kompatibilit t von Bedienelementformen 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements 83 Rotatorische Stellteile kontinui
79. ange Test ein Tracking experiment in Form einer Spurwechselaufgabe und ein Reaktionszeitexperiment in Form von zeitlich definierten Spurwechselanweisungen in einer Fahraufgabe Man vrieren und Stabilisieren kombi niert Die Aufgabe des Probanden besteht darin auf einer geraden 3 spurigen Stra e mit einer konstanten Geschwindigkeit von 60 km h zu fahren Abbildung 3 24 In Abst nden von 150m ste hen Schilder mit einer Spurwechelanweisung aufgrund derer der Proband die Spur wechseln soll Der Inhalt der Schilder wird 40m vor Erreichen des Schildes sichtbar Der Proband soll die Spur wech seln sobald er die Spurwechselanweisung erkannt hat Parallel zur Fahraufgabe muss der Proband w hrend einer Versuchsfahrt typische Sekund raufgaben bedienen Die mittlere Abweichung r l von einer theoretischen Sollspur dem sog normativen Modell dient als Ma zur Bewertung der Ablenkung Je gr er die Spurabweichung vom normativen Modell desto st rker war der Proband durch die Bedienung der Sekund raufgaben abgelenkt Der Lane Change Test stellt zur Auswertung und Visualisierung ein komfortables Analysetool bereit Abbildung 3 25 Tat Mittlere Spurabweichung i Zai Aktuelle Spurabweichung Ta Tai As 3 3 S Gesamtstrecke Si Bi Ns Gs i 1 Abbildung 3 24 Simulation der Fahraufgabe im Abbildung 3 25 Analysetool des Lane Change Tests Lane Change Test aus Sicht des mit Spurwechselanweisung 1 nor Probanden mit Spurwechse
80. ann haptisch und abschlie end haptisch visuell Dieser Ablauf wiederholte sich zweimal einmal mit und einmal oh ne Handauflage Die Bewertungen der Probanden wurden vom Versuchsleiter in einen Fragebogen eingetragen Anhang B Abschlie end erfolgte die Anordnung der Formen auf der visuell analog Skala Die Datenauswertung erfolgte mit 3 und 2 faktoriellen Varianzanalysen und anschlie enden paarweisen Vergleichen 90 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements Demographischer Fragebogen Probedurchlauf Mit Handauflage Ohne Handauflage l Bewertung taktil Form 1 14 Bewertung haptisch Bewertung taktil Form 1 14 Bewertung haptisch Form 1 14 Bewertung haptisch visuell Form 1 14 Vergleichende Bewertung aller Formen Form 1 14 Bewertung haptisch visuell Form 1 14 Vergleichende Bewertung aller Formen Abbildung 5 11 Versuchsablauf bei der Untersuchung der Reiz Reaktions Kompatibilit t von Bedienelementformen 5 8 3 Ergebnisse Handauflage Modus und Form Die 3 faktorielle Varianzanalyse mit den Faktoren Handauflage Modus und Form ergab dass sich die Formen nach Tabelle 5 7 bzgl der bevorzugten Bedienhandlung signifikant voneinander unterschei den Anschlie ende paarweise Vergleiche zeigten dass die Formen BE 1 2 3 4 5 11 und 14 gedreht und die Formen BE 6 7 8 9 10 12 und 13 bevorzugt geschoben wurden Abbildun
81. astenbeschriftung die Bedienbarkeit gegen ber einer statischen Beschriftung verbessert und die Ablenkung reduziert werden kann Des Weiteren machen die Ergebnisse deutlich dass eine zustandscodierte Beschriftung auf Tasten hinsichtlich Bedienbarkeit und Ablenkungswir kung besser ist als eine wirkungscodierte Beschriftung Die Kombination aus zustandscodierter Be schriftung und variabel ausgeblendeter Beschriftung zeigte die besten Ergebnisse und wird deshalb f r den Einsatz in abgesetzten Bedien und Anzeigesystemen z B im Bereich der Klimaanlage empfohlen Aufgrund der in dieser Arbeit vorgeschlagenen Vorgehensweise der Versuchsergebnisse und den dar aus abgeleiteten Gestaltungsempfehlungen konnten wichtige Erkenntnisse f r die Entwicklung und Gestaltung variabler Bedienelemente in abgesetzten Bedien und Anzeigesystemen gewonnen werden Aufgrund des methodischen Vorgehens und der Bewertung mittels Probandenstudien liegen erstmals empirisch abgesicherte Ergebnisse zu variabler Tastenbeschriftung und einem variablen zentralen Be dienelement vor Dabei zeigt ein Vergleich der Ergebnisse dass die variable Beschriftung von Tasten ein gr eres Potenzial zur Verbesserung der Bedienbarkeit und Ablenkungswirkung besitzt als das variable zentrale Bedienelement f r das jedoch ebenfalls Vorteile hinsichtlich der Ablenkungswirkung nachgewiesen werden konnten Deshalb sollte einerseits weiter untersucht werden ob sich die Vorteile z B durch eine o
82. chs u a 2001 Zeilinger 2005 Abel u a 2005 Rydstr m u a 2005 Aufgrund der Displayposition erfordert ein abgesetztes Bedien und Anzeige system weniger Blickabwendung als ein schalterbasiertes System oder ein Touchscreen Das zentrale Bedienelement kann zudem komfortabel und ohne Hinsehen sozusagen blind bedient werden Der Fahrer hat so die M glichkeit die Verkehrssituation immer noch im peripheren Sichtfeld wahrzuneh men Im Vergleich zu schalterbasierten Bedien und Anzeigesystemen sind abgesetzte Bediensysteme nach den Ergebnissen von Schattenberg 2002 vergleichbar intuitiv bedienbar aber sollten hinsicht lich ihrer Ablenkungswirkung weiter optimiert werden Die Funktionsweise und Optimierungsans tze von Bedienelementen werden deshalb in den folgenden Abschnitten n her betrachtet 3 5 3 Zentrale Bedienelemente Bei dem in Abbildung 3 1 abgebildeten abgesetzten Bedien und Anzeigesystem k nnen im oberen Bereich des Zentraldisplays die zeilenweise angeordneten Hauptmen s Navigation Audio Telefon 3 Bedienung im Fahrzeug 43 Video Fahrzeug durch Schieben oder Drehen des zentralen Bedienelements ausgew hlt und durch Dr cken aufgerufen werden Dreh Dr ck Joystick in Abbildung 3 6 Alternativ k nnen Funktionen des Hauptmen s ber sog Direktsprungtasten vor dem zentralen Bedienelement aufgerufen werden Durch Schieben des zentralen Bedienelements werden Hauptmen s ausgew hlt und zwischen dem sog Hauptbe
83. chtungen zu bewegen Zwischen Fahrersitz und Greifraum war ein Vorhang 2 um f r die taktile und haptische Bewertung die Sicht auf die Formen 3 zu verdecken a aa AC AR Abbildung 5 7 Kunststoffmodelle der Formen f r die Abbildung 5 8 Sitzkiste 1 zur Untersuchung der Untersuchung der haptischen Reiz Reiz Reaktions Kompatibilit tt mit Reaktions Kompatibilit t Vorhang 2 und Formen 3 Tabelle 5 7 Formen f r die Untersuchung der Reiz Reaktions Kompatibilit t von Bedienelementformen 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements 89 Abbildung 5 9 Handauflage zur Untersuchung des Einflusses der Greifart auf die Bewertungen on So s fo mm Se ceee e EE E DE a ae a ik 2 u RS er Abbildung 5 10 Visuell Analog Skala zur Bewertung der Eignung der Formen f r Drehen li und Schieben re Versuchsablauf und auswertung Nach Ausf llen eines demographischen Fragebogens wurde den Probanden an einer Form die nicht Teil der eigentlichen Untersuchung war der Versuchsablauf erkl rt Abbildung 5 11 Jeder Proband beurteilte dann alle 14 Formen in randomisierter Reihenfolge zun chst taktil d
84. d Anzeigesystemen gewinnen zunehmend an Bedeutung und m ssen hin sichtlich ihrer Bedienbarkeit und Ablenkungswirkung weiter optimiert werden Aufgrund der darge stellten Untersuchungsergebnisse ist die verst rkte Nutzung haptischer Codierungen zur Informati ons bertragung ein vielversprechender Ansatz zur Optimierung zentraler Bedienelemente Dadurch k nnte bei einem abgesetzten Bediensystem der f r die Fahraufgabe notwendige visuelle Kanal entlastet werden Der Fahrer sollte besonders bei der Auswahl seiner Bedienhandlung durch das Bedienelement unterst tzt werden Daf r kommen Bedienelemente mit aktiver Haptik und varia bler Form in Betracht Erste Prototypen formvariabler Bedienelemente wurden bereits vorgestellt Auch wenn dabei immer die m gliche Anwendung als Bedienelement in Fahrzeugen betont wird wurde noch kein variables zentrales Bedienelement unter Ber cksichtigung der Anforderungen eines abgesetzten Bediensystems entwickelt und unter realistischen Bedingungen bewertet Dar ber hinaus sind Technologien und Einsatzm glichkeiten f r variable Beschriftung von Tasten in abgesetzten Bedien und Anzeigesysteme bekannt die den Benutzer bei der Bedienung z B der Kli maanlage unterst tzen k nnten Allerdings sind noch nicht ausreichend Gestaltungshinweise f r den Einsatz variabler Tastenbeschriftungen bekannt Auch die Frage ob durch variable Tastenbeschrif tung die Bedienbarkeit eines Systems tats chlich verbessert und die Ablenku
85. d bestehen aus einem Kontaktteil und einem konstruktiven Teil Sie erm glichen es dem Benutzer durch bewusstes Ber hren und durch mit Kraftwirkungen verbundenen Bewegungen seiner Extremit ten mechanische Energie und oder Informationen in ein System einzuleiten Nach Bullinger 1994 dienen Stell bzw Bedienteile der bermittlung von Informationen an ein technisches System in Form von Handlungen Diese Elemente k nnen entweder Schalter Hebel und Kn pfe oder komplexe Informationseingabe systeme wie Spracheingabesysteme Tastaturen oder M use sein Die DIN EN ISO9241 9 2000 verwendet im Kontext von Bildschirmarbeit den Begriff Eingabesystem mittel und fasst darunter alle Bedienelemente zusammen die zur Informationseingabe ben tigt werden Ein Bedienelement dient nach VDI2258 2001 der bertragung von Geradbewegungen Dr cken Ziehen Schie ben oder Drehbewegungen Drehen Schwenken auf nachgeordnete Stellteile durch Bet tigung mittels Finger Hand oder Fu Es wird deutlich dass die Begriffe Bedienelement Bedienteil Stellteil Steuerarmatur oder Einga besystem in den Definitionen synonym benutzt werden und nicht eindeutig unterscheidbar sind Der Begriff Stellteil impliziert jedoch h ufig dass sich die Information analog zur Stellkraft und oder Stellweg verh lt wohingegen ber Bedienelemente und Eingabesysteme in der Regel Informationen in indirekter Form z B als elektrische oder digitale Signale an das System ber
86. den Fahrer auch sichtbar w re 5 9 Auswahl der Bedienelementformen f r Drehen und Schieben F r die Bedienaufgabe Schieben wurde aufgrund dieser Empfehlungen eine quaderf rmige Form mit kleiner Fase Abbildung 5 20 ausgew hlt F r die Bedienaufgabe Drehen wurde eine runde Form ebenfalls mit kleiner Fase ausgew hlt Um die Unterscheidbarkeit der Formen f r Drehen und Schieben zu erh hen wurde au erdem f r Drehen eine ger ndelte Form gew hlt Abbil dung 5 21 Nachdem die Formen der Bedienelemente f r die Aufgaben Drehen und Schieben festgelegt werden konnten wird in den n chsten Abschnitten die Realisierung des variablen zentralen Bedienelementes beschrieben 15 R ndel RKE 16 DIN82 BE7 BE5 Abbildung 5 20 Ausgew hlte Form f r die Bedien Abbildung 5 21 Ausgew hlte Form f r die Bedien aufgabe Schieben aufgabe Drehen 98 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements 5 10 Realisierung des variablen zentralen Bedienelements Entsprechend des in Abschnitt 5 4 vorgestellten Technologiekonzepts besteht das Bedienelement aus einem Kunststoffgeh use dessen Grundform der Form f r Schieben entspricht Aus dem Geh use werden durch eine Aktorik ger ndelte Lamellen ausgefahren Die Lamellen bilden zusammen mit dem Geh use eine runde Form die der Form f r Drehen entspricht Abbildung 5 22 Die Bewegung der Lamellen erfolgt
87. den Kapiteln 2 und 3 ausf hrlich beschrieben wird sind bei Bedien und Anzeigesystemen insbesondere bei zentralen Bedienelementen und bei Tastenbeschriftungen Entwicklungen hin zu variablen Bedienelementen erkennbar Bei zentralen Bedienelementen wird dabei zunehmend die Nutzung einer variablen Formcodierung gefordert um den visuellen Kanal des Fahrer zu entlasten und damit die Ablenkung zu reduzieren Von variablen Tastenbeschriftungen verspricht man sich eine verbesserte Bedienbarkeit und weniger Ablenkung durch Reduzierung der Bedienm glichkeiten we niger Tasten und durch optimale Gestaltung der Tastenbeschriftung Jedoch ist weder der Nutzen dieser variablen Bedientechnologien wissenschaftlich nachgewiesen noch sind ausreichend Vorge hensweisen und Gestaltungshinweise f r deren Entwicklung bekannt Deshalb werden im Rahmen dieser Arbeit folgende variable Bedientechnologien in einem abgesetzten Bedien und Anzeigesystem eingesetzt und im Rahmen empirischer Untersuchungen hinsichtlich Bedienbarkeit und Ablenkungswirkung bewertet 1 Variable haptische Formcodierung eines zentralen Bedienelements und 2 Variable Beschriftung von Tasten ber den Einsatz und die Bewertung dieser neuen Technologien f r ein abgesetztes Bedien und Anzeigesystem hinaus werden aus den Ergebnissen Vorgehensweisen und Gestaltungshinweise f r die Entwicklung variabler Bedienelemente abgeleitet und damit der aktuelle Forschungsstand im Bereich der Gestaltung von
88. den viele Eigenschaften von Bedienelementen beschrieben die vom Entwickler aktiv gestaltet werden k nnen Es ist daher sinnvoll diese Eigenschaften auch als Gestaltungsparameter von Bedienelementen zu bezeichnen 2 5 1 Gestaltungsparameter von Bedienelementen Die Bandbreite der Gestaltungsparameter reicht von der konstruktiven formalen und farblichen Gestaltung der Bedienelemente ber deren Positionierung bis hin zu deren Wechselwirkung mit anderen Bedienelementen Anzeigen und dem Menschen Trotzdem gibt es Gestaltungsparameter die durchg ngig in der arbeitswissenschaftlichen Literatur zu finden sind und somit als die wich tigsten Gestaltungsparameter betrachtet werden k nnen Dabei handelt es sich einerseits um Pa rameter die der klassischen Ergonomie zugerechnet werden k nnen wie z B die Abmessungen Bet tigungskr fte und Momente oder die Greifart Dar ber hinaus findet man auch Parameter die st rker den kognitiven Aspekt bei der Gestaltung betonen wie z B die Codierung die Kompatibi lit t oder das Mapping Diese und weitere wichtige Gestaltungsparameter sind in Abbildung 2 11 bersichtlich dargestellt und werden in den n chsten Abschnitten n her beschrieben Abmessungen Bet tigungskr fte Codierung und momente Dimensionalit t Anzahl Bedien m glichkeiten Positionierung Bedienelement Kompatibilit t Gruppierung Mapping Abbildung 2 11 Wichtige Gestaltungsparameter eines Bediene
89. dener Bedienelemen te findet man ebenfalls bei R hmann 1993b Neud rfer 1981 und in der DIN EN894 3 2000 Positionierung Bedienelemente sollten grunds tzlich so im Greifraum positioniert sein dass sie erkennbar erreichbar und bedienbar sind Dies gilt insbesondere f r Bedienelemente die besonders h ufig bedient werden Sie sollten au erdem so positioniert sein dass Fehlbedienungen minimiert werden und sie f r Rechts und Linksh nder gleicherma en gut bedienbar sind Schmidtke u R hmann 1993 Schmauder 1996 DIN EN894 4 2004 Gruppierung Bedienelemente sollten zu Gruppen zusammengefasst werden Dabei k nnen sie entweder funktionell aufgrund ihrer Funktionen oder sequenziell aufgrund ihrer Bet tigungsabfolge zusammengefasst werden Schmidtke u R hmann 1993 Bullinger 1994 Preim 1999 DIN EN894 4 2004 22 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung Greifarten Bei der Bet tigung eines Bedienelements ist eine Kopplung zwischen Mensch und Bedienelement erforderlich Es sollte bei der Auslegung von Bedienelementen auf eine der Bedienaufgabe an gemessene Greifart geachtet werden Dabei werden sowohl bei Bullinger 1994 als auch in der DIN EN894 3 2000 die in Abbildung 2 12 dargestellten Greifarten unterschieden Kontaktgriffe ei genen sich gut zur Bet tigung von Tasten Zufassungsgriffe eigenen sich dagegen gut zur Bet tigung von Dreh und Schiebestellern Umfassungsgriffe eignen sich f r
90. der hnlichkeit besagt dass hnliche Elemente z B Farbe Form o als zusammengeh rig wahrgenommen werden Nach dem Gesetz der N he werden Elemente mit kleinen Abst nden als zusammengeh rig wahrgenommen Nach dem Gesetz der gemeinsamen Region werden Elemente die von einer Kontur umgeben sind als zusammengeh rig wahrgenommen Nach dem Gesetz der Verbundenheit werden Elemente die mit einer Linie verbunden sind als zusammengeh rig wahrge nommen Nach dem Gesetz der Kontinuit t werden Elemente die entlang kontinuierlicher Konturen angeordnet sind als zusammengeh rig wahrgenommen Mee 209 d r TT AAA IT dd AA EEE J Ju 77 MM Ed TETT AR 000 JH Jr TAAN A JJHJTTTTT AAA EEE V 9 Kee G Abbildung 2 8 Gestaltgesetze der visuellen Wahrnehmung nach Procter u Procter 1997 Gesetz der Pr gnanz 1 Gesetz der Geschlossenheit 2 Gesetz des gemeinsamen Schicksals 3 Gesetz der hnlichkeit 4 Gesetz der N he 5 Gesetz der gemeinsamen Region 6 Gesetz der Verbundenheit 7 Gesetz der Kontinuit t 8 9000 OOOO oo0oo0o OOOO Im Gegensatz zu visuellen Anzeigen k nnen ber akustische Anzeigen nur relativ wenig Informationen bertragen werden Sie eigenen sich aber gut f r Warnungen und Hinweise F r akustische Anzeigen ist es wichtig dass sich ihre Frequenzen vom Umgebungsger usch ausreichend abheben und im 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung 17 Wahrnehmungsbe
91. die ISO 9241 Serie liegt ein Entwurf zur Gestaltung von Eingabeger ten vor DIN EN ISO9241 400 2005 28 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung Sinne von Leits tzen bei der Gestaltung von Bediensystemen geachtet werden Aufgabenangemes senheit Selbsterkl rungsf higkeit Steuerbarkeit Erwartungskonformit t Fehlerrobustheit sowie An passbarkeit und Erlernbarkeit Diese Leits tze berschneiden sich inhaltlich mit den h ufig zitierten Leits tzen nach DIN EN ISO9241 10 1996 die bei der Gestaltung von Dialogsystemen zu beachten sind Aufgabenangemessenheit Selbstbeschreibungsf higkeit Steuerbarkeit Erwartungskonformit t Fehlertoleranz Individualisierbarkeit und Lernf rderlichkeit Tabelle 2 2 Normen Richtlinien und Vorgehensweisen die bei der Entwicklung von Bedienelemente beachtet werden sollten Ze DIN614 1 2003 Sicherheit von Maschinen Ergonomische Gestaltungsgrunds tze Teil 1 Begriffe und allgemeine Leits tze DIN33402 2 1986 K rperma e des Menschen DIN33411 4 1987 K rperkr fte des Menschen DIN EN894 1 1997 Sicherheit von Maschinen Anforderungen an die Gestaltung von Anzeigen und Stellteilen DIN EN894 3 2000 Sicherheit von Maschinen Anforderungen an die Gestaltung von Anzeigen und Stellteilen Teil 3 Stellteile DIN EN60073 2003 Grund und Sicherheitsregeln f r die Mensch Maschine Schnittstelle Kenn zeichnung Codierungsgrunds tze f r Anzeigeger te und Bediente
92. dienaufgabe 2 2 22 2220 121 6 20 Ablenkung in Abh ngigkeit von Bedienaufgabe Bedienelement und Screendesign 122 6 21 Subjektives Gefallen in Abh ngigkeit von Bedienelement und Screendesign 123 6 22 Subjektives Empfinden der Anpassung des Bedienelements an die Bedienaufgabe 124 152 10 Abbildungsverzeichnis Al Statische zustandscodierte Tasten 155 A 2 Statische wirkungscodierte Tasten 155 A 3 Ausgeblendete zustandscodierte asten o 0a a a a a a a 156 AA Ausgeblendete wirkungscodierte Tasten 156 Ab Reduzierte zustandscodierte Tasten 157 Ap Reduzierte wirkungscodierte Tasten ooo a a a a 157 B 1 Auswahlformular nach DIN EN894 3 2000 f r Bedienaufgabe Drehen 164 B 2 Auswahlformular nach DIN EN894 3 2000 f r Bedienaufgabe Schieben 165 B3 Foam BEL rind s s EE EEN 166 BA Form BEZ rund kleine Fase 166 B 5 Form BEZ rund gro e Fase ooa aa a 166 B 6 Form BEA rund leichter R ndel o aaa a 166 B 7 Form BES rund starker R ndel EEN area ee 167 B S Form BEG guaderf rmig 244 oses c saw an rien 167 B 9 Form BE quaderf rmig kleine Fase 2 2 Corn 167 B 10 Form BE8 quaderf rmig gro e Fase 2 2 a 167 B 11 Form BE9 quaderf leichter R ndel 2 2 2 242 ss 2 as Haas A 168 q B 12 Form BE10 quaderf gro er R ndel lt oo ecco 2 ass Aa a A 168 B 13 Form BETI rund konvex 4 4 NEE aa a a er na Be 168 B 14 Form BEI
93. dienaufgabe Zieleingabe durch Adresseingabe Instruktion Bitte geben Sie als Zieladresse in Berlin Mitte die Friedrichstra e ein Uneindeutiges Screendesign Zur ck NAVI AUDIO TEL BERLIN BERLIN CHARLOTTENI BERLIN KREUZBERG BERLIN MITTE BERLIN PRENZLAUER I BERLIN SCH NEBERG BERLINGERODE Zur ck NAVI AUDIO TEL Ort Stra e Hausnr ok MERCEDESSTRASSE BERLIN MITTE DEUTSCHLAND ck NAVI AUDIO TEL Zur ck NAVI AUDIO TEL FRIEDL NDER STRASI FRIEDRICH EBERT StrI FRIEDRICHSTRASSE FRITZ FLINTE RING FRITZ NEUBERS WEG FRITZ REUTER STRASI F ERBARG Zur ck NAVI AUDIO TEL Ort Stra e Hausnr ok FRIEDRICHSTRASSE BERLIN MITTE DEUTSCHLAND ick NAVI AUDIO TEL KLIMA FRIEDRICHSTRASSE BERLIN MITTE DEUTSCHLAND Speichern Eindeutiges Screendesign Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA BERLIN CHARLOTTENI BERLIN KREUZBERG BERLIN PRENZLAUER Il d Zur ck NAVI AUDIO TEL MERCEDESSTRASSE BERLIN MITTE DEUTSCHLAND NAVI AUDIO TEL T Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA FRIEDL NDER STRASI FRIEDRICH EBERT StrI FRIEDRICHSTRASSE FRITZ FLINTE RING FRITZ NEUBERS WEG FRITZ REUTER STRASI F ERBARG d NAVI AUDIO TEL KLIMA e pes FRIEDRICHSTRASSE BERLIN MITTE DEUTSCHLAND Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA FRIEDRICHSTRASSE BERLIN MITTE DEUTSCHLAND Form Bedien elements u Bedien handlung u u 178 C Anhang Tabelle C 1 Ablauf der Bedienaufgabe Zieleingabe durch Adress
94. e Systeme unterschieden sich in der relativen Fehlerh ufigkeit signifikant voneinander Im oberen Be dienfeld M 0 01 SE 0 002 wurden weniger Fehler gemacht als bei der Klimaanlage M 0 18 SE 0 01 Die Interaktion System x Codierung war signifikant was darauf hinweist dass sich der Einfluss der Codierung im oberen Bedienfeld von dem in der Klimaanlage unterscheidet Die Interaktion Adapti on x Codierung war signifikant was auf unterschiedlich gro e Effekte der Adaption bei der Zustands und Wirkungscodierung hinweist Die Interaktion System x Adaption war zwar signifikant spielt je doch f r die Interpretation der Faktoren keine Rolle da es sich um eine sog ordinale Interaktion handelt die keinen Einfluss auf die Interpretation des Haupteffekts hat Abbildung 4 8 a SE 35 S 30 2D 25 5 20 LL 2 15 ZS 10 5 0 r oberes Bedienfeld Klimaanlage Zustandscodierung Wirkungscodierung A statisch 0 02 0 33 0 14 0 21 E ausgeblendet 0 00 0 09 0 04 0 05 Oreduziert 0 01 0 10 0 04 0 07 Abbildung 4 8 Relative Fehlerh ufigkeit in Abh ngigkeit von Adaption System und Codierung Mittelwerte und Standardfehler Bedienfehler oberes Bedienfeld Die Wirkungscodierung M 0 003 SE 0 002 schneidet im Rahmen der anschlie enden 2 faktor iellen Varianzanalyse mit den Faktoren Adaption und Codierung signifikant besser ab als die Zu standscodi
95. e entwickelt um eine optimale haptische Reiz Reaktions Kompatibilit t kurz haptische Kompatibilit t f r die Bedienhandlungen Drehen und Schieben zu erreichen Gegenstand der abschlie enden Untersuchung ist daher zun chst die Bewertung der hapti schen Kompatibilit t des variablen zentralen Bedienelements Dar ber hinaus wird die Bedienbarkeit und die Ablenkung von der Fahraufgabe eines abgesetzten Bedien und Anzeigesystems mit dem variablen zentralen Bedienelement bewertet Au erdem soll der Frage nachgegangen werden wie gut das variable zentrale Bedienelement Benutzern subjektiv gef llt und ob die aktive Anpassung der Form als hilfreich oder st rend empfunden wird Bezogen auf die Gestaltungsparameter von Bedienelementen aus Abschnitt 2 11 werden durch den Einsatz des variablen zentralen Bedienelements die Parameter Form Codierung und Kompatibilit t variiert Abbildung 6 1 ET Abmessungen E Bet tigungskr fte an Pr m imensionalit t L Anzahl Bedien Positionierung m glichkeiten Gruppierung Mapping Greifart Abbildung 6 1 Bei der Bewertung des variablen zentralen Bedienelements untersuchte Gestaltungsparameter Bedienelement Kompatibilit t 102 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 6 1 Hypothesen Aufgrund der guten haptischen Kompatibilit t des variablen zentralen Bedienelements wird an genommen dass damit h ufiger die vorgesehene Bedienhandlung ausgef hrt
96. e geeignete Sensorik erfasst und an das Bedien und Anzeigesystem zur Weiterverarbeitung bertragen werden M gliche Sensoren daf r sind z B Mikroschalter Encoder Lichtschranken Joy sticks oder Joystick Encoder Beim Material wurde der Einsatz von Kunststoffen Metallen und elastischen Materialien gepr ft Kunststoffe sind die bei Bedienelementen am h ufigsten verwendeten Werkstoffe weil sie ein hohes Ma an Gestaltungsfreiheit bieten Metalle bieten nicht ganz so viele Form Gestaltungsm glich keiten haben daf r aber eine bessere Wertanmutung und Haltbarkeit als Kunststoffe Vor dem Hintergrund der Verformbarkeit wurden auch der Einsatz elastischer Materialien gepr ft Auch wenn diese sich f r verformbare Bedienelemente eignen w rden haben sie dennoch einen entscheidenden Nachteil Praktisch alle Materialien verspr den mit der Zeit und verlieren dadurch ihre elastischen Eigenschaften Dieser Effekt tritt insbesondere unter klimatisch wechselnden Bedingungen Som mer Winter und starker Sonneneinstrahlung auf Beides trifft in besonderem Ma e f r ein zentrales Bedienelement zu Aufgrund dieser berlegungen ergibt sich ein morphologischer Kasten nach Tabelle 5 2 zur L sungs auswahl Tabelle 5 2 Morphologischer Kasten zur Auswahl eines Technologiekonzepts hydraulisch piezoelektrisch elektromechanisch elektrostat Polymere Material Kursit Mea esse Marai TOO Sensor Mikroschalter Lichtschranke Dreh Dr ck J
97. e zur Untersuchung variabler Beschriftung von Tasten 62 Abgleich der Anforderungen der Bedienaufgaben Drehen und Schieben 80 Morphologischer Kasten zur Auswahl eines Technologiekonzepts 2 2 81 Versuchsdesign zur Untersuchung von Handauflage Modus und Form 86 Versuchsdesign zur Untersuchung von globaler Form und Fase 2 2 2 2 87 Versuchsdesign zur Untersuchung von globaler Form und R ndel 87 Stichprobe zur Untersuchung der Reiz Reaktions Kompatibilit tt 87 Formen f r die Untersuchung der Reiz Reaktions Kompatibilit t 88 Versuchsdesign zur Bewertung der haptischen und visuellen Kompatibilit t 102 Versuchsdesign zur Bewertung der Ablenkung und Bedienbarkeit 104 Versuchsbedingungen bei der Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 104 Stichprobe f r die Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 104 Kriterien zur Auswahl einer Form f r das statische Bedienelement 106 Screentypen zur Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 109 Screentypen zur Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 110 Bedienaufgaben zur Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 110 Ablauf der Bedienaufgabe Anruf durch Nummernwahl 222222222020 111 Versuchsaufgaben zur Untersuchung variabler Beschriftung von Tasten 154 Ergebnis der 3 faktoriellen Varianzanalyse bzgl der durchschnittliche
98. earb u erw Aufl M nchen Hanser 1993 S 521 554 ISBN 3 446 16440 5 Schmitz u Hofmann 2001 ScHMITZ H HOFMANN S Ein Knopf f r alle F lle Haptisches Bediensystem setzt der Knopfflut im Kfz ein Ende In Elektronikpraxis 2001 Nr 23 Seeger 2001 SEEGER Hartmut Design neuer Technischer Produkte Programme und Systeme Version 2001 http www imk uni stuttgart de Abruf 20 01 2004 Seeger 2005 SEEGER Hartmut Design technischer Produkte Produktprogramme und systeme Berlin Springer 2005 ISBN 3 5402 3653 8 Sendler u Schmauder 2006 SENDLER J SCHMAUDER M Gestaltung variabler Beschriftung von Tasten In GESELLSCHAFT F R ARBEITSWISSENSCHAFTEN GFA Hrsg Dokumen tation des 52 Arbeitswissenschaftlichen Kongresses Innovationen f r Arbeit und Organisation Stuttgart Dortmund GfA Press 2006 ISBN 3 936804 03 6 Smalley 2004 SMALLEY Eric TRN TECHNOLOGY RESEARCH NEWS Hrsg Shape shifting remakes interfaces Version Mai 2004 http www trnmag com Abruf 22 06 2004 Spanner 1993 SPANNER Birgit Einflu der Kompatibilit t von Stellteilen auf die menschliche Zuverl ssigkeit D sseldorf VDI Verlag 1993 VDI Fortschrittsberiche Reihe 17 89 Diss Tille u Kr ger 2004 TILLE Ralph KR GER Karen 3D Anzeige und Bedienung im Fahrzeug In GESELLSCHAFT F R ARBEITSWISSENSCHAFTEN GFA Hrsg Dokumentation der GfA Herbstkonferenz Ergonomie und Design Essen St
99. eder unter Beachtung der Ausgangsgr en des Fahrzeuges in Einwirkgr en also T tigkeiten umgesetzt Die Aufgaben der Lenkungs und Stabili sierungsebene werden als Fahraufgabe bezeichnet Das Hauptmerkmal der Fahraufgabe ist jedoch dass es sich um eine kontinuierliche Regelaufgabe handelt die eine hohe visuelle Aufmerksamkeit des Fahrers erfordert Schattenberg 2002 Neben der Fahraufgabe bearbeitet der Fahrer auch Sekund raufgaben 3 Bedienung im Fahrzeug 37 Ziel St rgr en Bef rderung von Personen und Pl ne Innere oder lokale Einwirkungs G tern Teilziele F hrungsgr e gr en Ausgangs gr en Regler amp Regler amp Regler A Technisches berwacher berwacher berwacher System 1 Ebene 2 Ebene 3 Ebene Fahrzeug Navigation Lenkung Stabilisierung Abbildung 3 2 Hierarchische Mehrebenenstruktur des Fahrer Fahrzeug Systems nach Johannsen 1993 3 2 2 Sekund raufgaben Aufgaben die nicht direkt der Fahraufgabe zugerechnet werden k nnen werden als Sekund r aufgaben bezeichnet Sie lassen sich in die Teilaufgaben Kommunizieren berwachen Bedienen und Informationen verarbeiten gliedern Timpe 2001 Neben der Bedienung von z B Telefon Ra dio Navigationssystem oder Klimaanlage z hlen auch das Blinken Kuppeln und Schalten zu den se kund ren Aufgaben der Fahrzeugf hrung Weil die Bedienung der Sekund raufgaben h ufig w hrend der Fahrt stattfindet s
100. edienelemente Bewertung Bewertung Bewertung Realisierung statisches zentrales Bedienelement Realisierung variables zentrales Bedienelement Abbildung 5 2 Vorgehensweise zur Entwicklung eines Bedienelements f r Drehen und Schieben 80 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements Allgemeine aufgabenbezogene Anforderungen Hohe Stellgenauigkeit zum Anw hlen von Me n punkten Mittlere Stellkraft f r sichere Bedienung Spezifische aufgabenbezogene Anforderungen Hohe Anforderungen bzgl einer kompatiblen Formcodierung zur haptischen Erkennung der Bedienhandlung Schieben Reiz Reaktions Kom patibilit t Unbeabsichtigte Bedienung soll vermieden werden Bewegungsmerkmale Zweidimensionale translatorische Bewegung in vier Richtungen und in dis kreten Schritten Greifmerkmale Als Greifart soll ein f r zentrale Bedienelemente typischer Finger Zufassungsgriff m glich sein 5 3 Vergleich der Anforderungen Der Vergleich der Anforderungen zeigt dass die Bedienaufgaben unterschiedliche allgemeine und spezifische aufgabenbezogene Anforderungen an das Bedienelement stellen und sich ihre Bewegungs und Greifmerkmale unterscheiden Tabelle 5 1 und Abbildungen B 1 B 2 Tabelle 5 1 Abgleich der Anforderungen der Bedienaufgaben Drehen und Schieben Anforderung gleich f r Drehen und Schieben Allgemeine aufgabenbezogene Anforderungen Spezifisc
101. eh use des Bedienelements ist an seiner Innenseite mit dem gleichen Profil versehen Beim Zustandswechsel von Drehen nach Schieben wird durch einen Servomotor der Quer tr ger nach oben geschoben Dabei greifen die Profile des Quertr gers und des Kunststoffgeh uses wie eine Verzahnung ineinander so dass sich das Bedienelement in die Hauptrichtungen ausrichtet Das Bedienelement ist auf einem Kardangelenk drehbar und schwenkbar gelagert Die Bewegungen werden auf einen Joystick Encoder vom Typ Grayhill 60A18 4 bertragen dessen Signale ber eine entsprechende Messkarte ausgewertet werden Abbildung 5 24 Ausrichtung des variablen zentralen Bedienelements Bei verdrehter Stellung des Drehstellers li werden die Lamellen eingefahren und das Bedienelement gleichzeitig gedreht m damit es zum Schieben horizontal und vertikal ausgerichtet ist re D D E La e e a D e m m D a a e O PA em e A u Abbildung 5 25 Das variable zentrale Bedienelement f r Schieben li und Drehen re Es ist nun zu kl ren ob sich die erwarteten Vorteile des variablen zentralen Bedienelements vgl Abbildung 5 25 hinsichtlich Bedienbarkeit und Ablenkung in einem abgesetzten Bedien und Anzei gesystem nachweisen lassen 100 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 101 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements Das variable zentrale Bedienelement wurd
102. ei der Aufgabe Ziel ber Karte das variable zentrale Bedienelement signifikant mehr ablenkt als das statische zentrale Bedienelement Da bei diesem Aufgabentyp das variable Bedienelement seine Form nicht ver ndert und die Interaktion Screendesign x Bedienelement signi fikant war kann man das Ergebnis nur so interpretieren dass sich das statische Bedienelement in Kombination mit dem uneindeutigen Screendesign besonders gut f r die Zieleingabe ber die Karte eignet 126 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements Dass das uneindeutige Screendesign weniger ablenkend ist als das eindeutige Screendesign mag im ersten Moment berraschen denn es ist visuell weniger kompatibel zu den Bedienhandlungen als das eindeutige Screendesign Daf r ist es aber besser unterbrechbar wodurch der Fahrer seine Res sourcen besser auf die Fahr und Bedienaufgaben verteilen kann Hinsichtlich der Unterbrechbarkeit ist beim uneindeutigen Screendesign vorteilhaft dass in den Men Screens ein Highlight erst auf die gew nschte Funktion positioniert und dann erst durch Dr cken best tigt wird Der Benutzer kann sich so Schritt f r Schritt seinem Ziel n hern und wenn n tig z B f r einen Kontrollblick auf die Stra e die Bedienung kurzzeitig unterbrechen und sp ter an der gleichen Stelle wieder aufnehmen Beim eindeutigen Screendesign erkennt er die erforderliche Bedienhandlung aufgrund der kompati blen Gestaltung besser aber er muss sich vor Ausf hrun
103. eingabe Instruktion Bitte geben Sie als Zieladresse in Berlin Mitte die Friedrichstra e ein Uneindeutiges Screendesign Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA CAR Aufgabe erfolgreich abgeschlossen Form Bedien elements Bedien Eindeutiges Screendesign handlung Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA CAR quaderf rmig Aufgabe erfolgreich abgeschlossen C Anhang 179 Tabelle C 2 Ablauf der Bedienaufgabe Zieleingabe ber Karte Instruktion Bitte w hlen Sie im Navi als Ziel auf der Karte das Parkhaus aus Uneindeutiges Screendesign Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA CAR Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA CAR Position Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA CAR letzte Ziele Adresse ber Karte aus Speicher ick NAVI AUDIO TEL Zur ck NAVI AUDIO TEL PARKHAUS BERLIN MITTE DEUTSCHLAND Speichern Zur ck NAVI AUDIO TEL Dv Aufgabe erfolgreich P abgeschlossen TA e plus 2 1 Eindeutiges Screendesign Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA A Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA ST FELIX HOSPITAL BERLIN MITTE DEUTSCHLAND Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA Dv Aufgabe erfolgreich P abgeschlossen TA e plus 2 2 Form Bedien elements ks Funktions quaderf rmig N taste dr cken quaderf rmig quaderf rmig Bedien handlung u u u 2 180 C Anhang Tabelle C 3 Ablauf der Bedienaufgabe Anruf aus Telefonbuch
104. element stellen die Sie eben getestet haben Dabei geht es um einen Vergleich der vier Kombinationen die sie bedient haben Bitte lassen Sie keine Frage aus Falls Sie weitere Fragen haben oder Ihnen etwas unklar ist wenden Sie sich bitte an Ihren Versuchsleiter Sie sehen hier eine Linie an deren Endpunkten zwei Extreme stehen Bitte setzen Sie ein Kreuz auf der Linie dort wo Sie das Bediensystem einordnen wollen also z B weiter rechts wenn das rechte Extrem f r Sie eher zutrifft als das linke usw Bitte verwenden Sie f r jedes der Kombinationen eine andere Farbe rot f r Kombination A blau Kombination B gr n Kombination C schwarz f r Kombination D Falls Sie weitere Fragen haben oder Ihnen etwas unklar ist wenden Sie sich bitte an Ihren Versuchsleiter 4 1 Die Kombination aus Anzeige und Bedienelement hat mir pers nlich gefallen gar nicht H 1 sehr gut C Anhang 187 C 3 Ergebnisse der Bewertung des variablen zentralen Bedienelements Tabelle C 6 Ergebnis der 3 faktoriellen Varianzanalyse bzgl der Kompatibilit tsfehler Screentyp ST Bedienelement BE Screendesign SD F p F p F p STxBE BExSD SDxST F p F p F p Tabelle C 7 Ergebnisse der 2 faktoriellen Varianzanalysen bzgl der Kompatibilit tsfehler Screentyp Bedienelement BE Screendesign SD BExSD F p F p F p Tabelle C 8 Ergebnis der 3 faktoriellen Varianzanalysen bzgl der durchschnittlichen Bedienzeite
105. els In IEEE COMPUTER SOCIETY Hrsg Proceedings of IEEE Transactions on Systems Man and Cybernetics SMC Bd 13 1983 142 8 Literaturverzeichnis Rasmussen 1986 RASMUSSEN J Information Processing and Human Machine Interaction New York North Holland 1986 Rassl 2004 RAssL Robert Ablenkungswirkung terti rer Aufgaben im Pkw Systemergonomische Analyse und Prognose Technische Universit t M nchen Diss 2004 Regan 1997 REGAN David Perceptual Motor Skills and Human Motion Analysis In SALVENDY Gavriel Hrsg Handbook of Human Factors and Ergonomics 2nd Ed New York John Wiley and Sons 1997 S 174 218 ISBN 0 471 11690 4 Reisinger 2006 REISINGER J Haptik von Bedienelementen In Ergonomie aktuell 7 2006 S 3gff Reisinger u a 2005 REISINGER J WILD J MAUTER G BUBB H Mechatronic Tools in haptic research for automotive applications In RESEARCH AND EDUATION IN MECHATRONICS REM Hrsg Proceedings of REM2005 Annecy 2005 R hmann 19933 R HMANN Heinzpeter Schnittstellen in Mensch Maschine Systemen In SCHMIDTKE Heinz Hrsg Ergonomie 3 neubearb u erw Aufl M nchen Hanser 1993 S 420 446 ISBN 3 446 16440 5 R hmann 1993b R HMANN Heinzpeter Stellteilgestaltung In SCHMIDTKE Heinz Hrsg Ergonomie 3 neubearb u erw Aufl M nchen Hanser 1993 S 554 563 ISBN 3 446 16440 5 Rydstr m u a 2005 RYDSTR M A BENGTSSON P GRANE
106. em Touchscreen 64 4 4 Versuchsablauf zur Untersuchung variabler Beschriftung von Tasten 65 4 5 Bedienzeit in Abh ngigkeit von Adaption System und Codierung 67 4 6 Bedienzeit in Abh ngigkeit von System und Codierung 67 4 7 Bedienzeit in Abh ngigkeit von Adaption und Codierung 68 4 8 Fehlerh ufigkeit in Abh ngigkeit von Adaption System und Codierung 69 4 9 Fehlerh ufigkeit in Abh ngigkeit von System und Codierung 70 4 10 Fehlerh ufigkeit in Abh ngigkeit von Adaption und Codierung 71 4 11 Ablenkung bei Baselines und Versuchsfahrten 71 4 12 Ablenkung in Abh ngigkeit von Codierung und Adaption 2 2 2 222 2 72 4 13 Subjektives Gefallen in Abh ngigkeit von Adaption System und Codierung 73 4 14 Subjektives Gefallen in Abh ngigkeit von System und Codierung 73 4 15 Subjektives Gefallen in Abh ngigkeit von Adaption Codierung und System 74 5 1 Zentrales Bedienelement das eine zur Anzeige kompatible Form annimmt 77 5 2 Vorgehensweise zur Entwicklung eines Bedienelements f r Drehen und Schieben 79 5 3 Technologiekonzept eines zentralen Bedienelements mit variabler Formcodierung 82 5 4 Auswahl eines Bedienelements zum Drehen anhand eines L sungskatalogs 83 5 5 Verbreitung und Nutzungsh ufigkeit technischer Ger te 2 2 2222 02 84 5 6 Untersuchte Gestaltungsparameter zur Reiz Reaktions Kompatibilit t 85 5 7 Formen zur Unt
107. ementen nachgewiesen werden 3 5 5 Kompatible und sinnf llige Bedienelemente Eine gute Kompatibilit t ist auch f r abgesetzte Bedien und Anzeigesysteme eine wichtige Voraus setzung zur Sicherstellung guter Bedienbarkeit Abel u a 2005 Der Mercedes Benz Sitzverstellschalter Abbildung 3 11 ist mittlerweile zum Inbegriff eines kom patiblen Bedienelements geworden Norman 1989 Marquardt 1997 Bubb 2001 Vogel 2006 Die Form und Bet tigungsrichtungen dieses Bedienelements entsprechen der realen Form des Sitzes Reiz Reiz Kompatibilit t Die Bet tigung der Schalter in eine Richtung bewirkt eine Bewegung des Sitzes in die entsprechende Richtung Das Bedienelement hat also auch eine hohe Bewegungs kompatibilit t 3 Bedienung im Fahrzeug 47 Ein Beispiel f r gute Sinnf lligkeit Mapping von Anzeige und Bedienelement ist das Multi Media Interface MMI von Audi Dabei entspricht die Form und Anordnung des zentralen Bedienelements und seiner Tasten der Gestaltung des Screendesigns Mauter 2003 Entsprechend dem runden Dreh Dr cksteller liegen dem Screendesign ebenfalls runde Formen zu Grunde Die Tasten die um den Dreh Dr cksteller herum angeordnet sind sind auch in den Ecken des Displays grafisch dargestellt und werden in Abh ngigkeit der aktuellen Bedienaufgabe mit Men optionen beschriftet nn lt N gt gg x Gestaltcodierung von Screendesign und Bedieneinheit Abbildung 3 11 Vorbildliche kompa
108. en Ist eine variable Bedientechnologie vorhanden wird f r jede Aufgabe ein geeignetes Bedienelement ausgew hlt die dann beide in einem variablen Bedienelement realisiert werden Das Bedienelement kann dann in Abh ngigkeit von der Bedienaufgabe die daf r optimale Auspr gung annehmen Es w re prinzipiell auch m glich erst die Bedienelemente auszuw hlen und dann eine variable Tech nologie zu entwickeln Allerdings birgt das die Gefahr dass sich keine Technologie entwickeln l sst mit der die ausgew hlten Bedienelemente variabel realisiert werden k nnen Wenn ein Technolo giekonzept bereits bekannt ist k nnen zus tzliche sich daraus ergebende Anforderungen bei der Auswahl von Bedienelementen ber cksichtigt werden Die Anwendung dieser Vorgehensweise wird in Kapitel 5 am Beispiel eines zentralen Bedienelements demonstriert 2 6 Zusammenfassung Zusammenfassend kann festgehalten werden dass bei Mensch Maschine Systemen Mensch und Ma schine in einem Regelkreis miteinander interagieren Der Mensch nimmt dabei Informationen die er von der Maschine direkt oder indirekt ber Anzeigen erh lt mit Hilfe seiner Sinne wahr verarbeitet diese in Form von neuronalen Informationen und leitet daraus Reaktionen bzw Handlungen ab Ko gnition Durch Ausf hrung der Handlungen wirkt er ber die Bedienelemente regulierend auf die Maschine ein F r die Gestaltung von Bedienelementen stehen zahlreiche Gestaltungsparameter zur Verf gung wobei in
109. en Universit t der Bundeswehr M nchen Diss 2005 8 Literaturverzeichnis 145 Z hlke 2000 Z HLKE D Neue Wege zu ergonomischen Bediensystemen In Z HLKE D Hrsg Mensch Maschine Interaktion in komplexen technischen Systemen neue Wege zu ergonomischen Bediensystemen Kaiserslautern Kaiserslautern pak 2000 Z hlke 2004 Z HLKE Detlef Useware Engineering f r technische Systeme Berlin Springer 2004 ISBN 3 540 20647 7 Zimbardo u Gerrig 1999 ZIMBARDO Philip G GERRIG Richard J Psychologie 7 Aufl Berlin Springer 1999 Zimmermann 2000 ZIMMERMANN M Das somatoviszerale sensorische System In SCHMIDT R F Hrsg THEWS G Hrsg LANG F Hrsg Physiologie des Menschen 28 korr u aktual Aufl Berlin Springer 2000 S 216 235 ISBN 3 540 66733 4 146 8 Literaturverzeichnis 9 Tabellenverzeichnis 147 9 Tabellenverzeichnis GN 22 edi 4 1 4 2 4 3 4 4 5 1 3 2 5 3 5 4 5 5 5 6 5 7 6 1 6 2 6 3 6 4 6 5 6 6 6 6 6 7 6 8 Al A2 A3 AA A 5 A 6 A 7 Rezeptoren Reize und Empfindungen der haptischen Wahrnehmung 12 Normen f r die Entwicklung von Bedienelementen 28 Normen f r Bedien und Anzeigesysteme 38 Kennzeichnung Codierung der Bedienbarkeit von Tasten 60 Zustandscodierung und Wirkungscodierung bei der Beschriftung von Tasten 60 Versuchsdesign zur Untersuchung variabler Beschriftung von Tasten 61 Stichprob
110. en Zugriff des Fahrers sein also als Tasten ausgef hrt und nicht im Men versteckt sein Deshalb wird zunehmend versucht den Benutzer durch die Gestaltung der Bedienelemente bei der Auswahl der richtigen Bedienhandlung aktiv zu unterst tzen u a Marquardt 1997 Schmitz u 3 Bedienung im Fahrzeug 45 Abbildung 3 10 Bedienm glichkeiten Drehen Schieben und Dr cken von zentralen Bedienelementen Hofmann 2001 Mauter 2003 Michelitsch u a 2004 Tille u Kr ger 2004 Zeilinger 2005 Grane u Bengtsson 2005 Jeitner u a 2005 Bei genauerer Betrachtung k nnen unterschiedli che technologische Ans tze identifiziert werden e Aktive Bedienelemente e Kompatible und sinnf llige Bedienelemente e Formcodierte Bedienelemente e Variable Tastenbeschriftung 3 5 4 Aktive Bedienelemente Die ersten aktiven Bedienelemente f r abgesetzte Bedien und Anzeigesysteme stellte die Fa Al ps 1998 mit der Car Mouse vor ALPS Electric Co Ltd 2006 Eine weiter entwickelte Version dieses Bedienelements wurde erstmalig im BMW 7 er ab 2001 eingesetzt Abbildung 3 7 Das Be dienelement besteht aus einem Dreh Dr ck Joystick der in acht Richtungen geschoben gedreht und gedr ckt werden kann Schmitz u Hofmann 2001 Die Bet tigungshaptik des Drehstellers kann ber einen Elektromotor der ein Gegenmoment zur Drehbewegung erzeugt variabel gestaltet werden So k nnen z B die Anzahl der Raststufen des Drehstellers an die
111. en im oberen Bedien feld und mindestens 6 in der Klimaanlage in vollst ndig randomisierter Reihenfolge zu bearbeiten Von den 6 Aufgaben in der Klimaanlage wiesen 5 Aufgaben funktionale Abh ngigkeiten auf Maxi mal konnte ein Proband w hrend einer Fahrt 8 Aufgaben im oberen Bedienfeld und 12 Aufgaben in der Klimaanlage bearbeiten Um Ablenkung durch Ablesen der Aufgaben vom Touchscreen w hrend der Fahrt zu vermeiden wurden den Probanden die Aufgaben w hrend der Fahrt vom Versuchsleiter vorgelesen Die Messung der Bedienzeit wurde vom Versuchsleiter nach dem Vorlesen der Aufgabe gestartet und bei Beendigung der Aufgabe vom Programm automatisch gestoppt Dieser Ablauf wiederholte sich f r jede Versuchsbedingung Nachdem die Probanden alle 6 Versuchsbedingungen in randomisierter Reihenfolge durchlaufen hatten wurde nochmals eine Baseline mit dem Lane Change Test aufgezeichnet um ggf Trainigseffekte in der Fahraufgabe zu erfassen Abschlie end wurde die Bewertung der Versuchsbedingungen hinsichtlich des subjektiven Gefallens vorgenommen Anhang A 4 2 6 Vorgehen bei der Datenauswertung Die in Form von Log files und Frageb gen erfassten Daten wurden mit T Tests und Varianzanalysen im Statistikprogramm SPSS ausgewertet Zun chst wurden f r die Daten des Reaktionszeittests in 3 faktoriellen Varianzanalysen die Faktoren Adaption Codierung und System untersucht Bei dem Faktor Adaption wurden anschlie end Paarvergleiche durchgef hrt um den Ei
112. en sich anschaulich mit dem Hand lungsregulationsmodell von Rasmussen 1983 beschreiben vgl auch Rasmussen 1986 Z hlke 2004 Danach werden beim menschlichen Verhalten sensomotorische F higkeiten regelbasiertes Verhalten und wissensbasiertes Verhalten unterschieden Abbildung 2 7 Ziele C e 7 p Entscheidung Wissens Identifikation Aufgaben Planung basiertes wahl Verhalten Regel za Assoziation Gespeicherte basiertes Erkennung Zustand Auf Regeln f r Verhalten gabe Aufgaben Senso motorische Zeichen Automatisierte F higkeiten Merkmalsbildung Sensomotorische Muster Sensorische Eingaben Signale Handlungen Abbildung 2 7 Das Handlungsregulationsmodell nach Rasmussen 1983 Sensomotorische F higkeiten sind dadurch gekennzeichnet dass sie unbewusst quasi automati siert und in kurzer Zeit ablaufen Da Handlungen aufgrund dieser F higkeiten reflexartig ablaufen bed rfen sie keiner willentlichen Aufmerksamkeit oder Steuerung Von regelbasiertem Verhalten spricht man wenn Handlungen aus bekannten Regeln abgeleitet wer den Nach einer Informationsinterpretation und reduktion werden die Zust nde z B eines Mensch Maschine Systems ermittelt und dann ber Regeln die im Ged chtnis als sog Mentale Modelle Gentner u Stevens 1983 Johnson Laird 1983 oder Schemata in der Form wenn dann gespeichert sind mit Handlungen verkn pft
113. en und Schieben eignet Bei der Auswahl wurde auf die Ergebnisse der Untersuchung der Reiz Reaktions Kompatibilit t aus Abschnitt 5 8 zur ckgegriffen weil in der DIN EN894 3 2000 keine geeigneten Bedienelemente gefunden wurden Insbesondere die Formen BE 11 und 14 aus Tabelle 5 7 kamen in die engere Auswahl weil sie sich weder klar zum Schieben noch klar zum Drehen eignen Bei der Bewertung und Auswahl der endg ltigen Form wurden die in Tabelle 6 5 dargestellten Kriterien ber cksichtigt Die gesuchte Form sollte bei der bevorzugten Bedienhandlung zwischen Drehen 1 und Schieben 2 liegen Sollwert 1 5 Bzgl der Eignung f r Drehen und Schieben sehr gut 1 sehr schlecht 5 sowie der Anordnung auf der visuell analog Skala 0 Drehen 20 Schieben sollte die Form jeweils eine mittlere Bewertung bekommen haben Sollwerte 2 5 bzw 10 Die Form BE 14 erf llte diese Kriterien am besten und wurde deshalb als Form f r das statische Bedienelement festgelegt vgl auch Abbildungen 5 12 5 13 und 5 19 106 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements Tabelle 6 5 Kriterien zur Auswahl einer Form f r das statische Bedienelement sowie Erf llungsgrade ausgew hlter Formen EECH Spontan ausgef hrte Bedienhandlung sowohl Drehen und Schieben Mittlere Eignung f r Drehen 5 Mittlere Eignung f r Schieben vor zur ck 5 Mittlere Eignung f r Schieben links rechts Anordnung auf visuell analog Skala zwischen Drehen und Schieben
114. en werden Dazu wurden alle am Bedienelement ausgef hrten Bedienhandlung erfasst und die H ufigkeit von Drehen und Schieben f r jeden Screentyp bestimmt hnlich wie in den Untersuchungen von Spanner 1993 und Vogel 2001 wurden Handlungen die nicht der vorgesehenen Handlung entsprachen als Kom patibilit tsfehler bezeichnet Je weniger Kompatibilit tsfehler in einer Versuchsbedingung gemacht wurden desto besser war deren Reiz Reaktions Kompatibilit t Zur besseren Vergleichbarkeit der verschiedenen Screentypen war es zweckm ig einen prozentualen Kompatibilit tsfehler wie folgt zu definieren X falsche Bedienhandlungen ausgef hrte Bedienhandlungen Kompatibilit tsfehler 100 6 1 Das zweite Versuchsdesign diente der Bewertung von Bedienbarkeit Ablenkung und des subjektiven Gefallens sowie der Bewertung der aktiven Formver nderung Im Unterschied zum ersten Versuchs design war der dritte Faktor die Bedienaufgabe Eine Bedienaufgabe setzt sich aus einer logischen Abfolge verschiedener Screentypen zusammen Abbildung 6 2 Als abh ngige Variablen dienten die durchschnittliche Bedienzeit pro Aufgabe und die relative Feh lerh ufigkeit Zur Ablenkungsmessung kam der Lane Change Test zum Einsatz vgl Abschnitt 3 Das subjektive Gefallen wurde wieder anhand einer visuell analog Skala bewertet Anhand einer 5 stufigen bipolaren Skala wurde au erdem bewertet wie hilfreich oder st rend die aktive Anpassung der F
115. ens ist dass sie ber kein haptisches Feedback im Sinne einer Bet tigungshaptik verf gen an dem sich der Fahrer blind orientieren k nnte Touchscreens mit haptischem Feedback sind jedoch schon verf gbar Immersion 2006 und es bleibt abzuwarten ob und wann sie in Fahrzeugen angeboten werden Ein weiterer Nachteil von Touchscreens ist die Verschmutzung durch Fingerabdr cke wof r es derzeit noch keine zufriedenstellende L sungen gibt 42 3 Bedienung im Fahrzeug Trotz ihrer Nachteile erfreuen sich Touchscreens insbesondere auf dem japanischen und amerika nischen Markt gro er Beliebtheit Auf dem europ ischen Markt setzen sich dagegen zunehmend abgesetzte Bedien und Anzeigesysteme durch Geiger 2004 3 5 2 Abgesetzte Bedien und Anzeigesysteme Wie in Abbildung 3 5 dargestellt wird bei abgesetzten Bedien und Anzeigesystemen die Anzahl von Bedienelementen im Fahrzeuginnenraum gegen ber schalterbasierten Systemen erheblich reduziert Schattenberg 2002 Kuhn 2006 Vogel 2006 Anzeige und Bedienung Anzeige Bedienung Abbildung 3 5 Schalterbasiertes Bedien und Anzeigesystem li im Unterschied zu einem abgesetzten Bedien und Anzeigesystem re nach Schattenberg 2002 Dar ber hinaus verf gen abgesetzten Bedien und Anzeigesysteme ber eine vielfach best tigte er gonomisch g nstige Anordnung des zentralen Bedienelements im optimalen Greifraum und ein Zen traldisplay im optimalen Sichtfeld des Fahrers Fu
116. entralen Bedienelement erreicht werden Gestaltungsempfehlungen Aufgrund dieser Ergebnisse k nnen folgende Empfehlungen f r die Gestaltung eines abgesetzten Bediensystems mit einem variablen zentralen Bedienelement abgeleitet werden e Der Einsatz eines variablen zentralen Bedienelements zur Verbesserung der Kompatibilit t und Reduzierung der Ablenkungswirkung eines abgesetzten Bedien und Anzeigesystems wird empfohlen Das gilt insbesondere wenn keine optimale visuelle Kompatibilit t des Screende signs erreicht werden kann Das variable zentrale Bedienelement kann aber auch auch bei guter visueller Kompatibilit t des Screendesigns eingesetzt werden allerdings ist der Kompa tibilitatszugewinn eher gering 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 127 e Beim Einsatz eines variablen Bedienelements sollte schon in einem fr hen Entwicklungsstadium berpr ft werden ob der Aufwand hinsichtlich technischer Komplexit t und Kosten in einem angemessenen Verh ltnis zum Nutzen d h besserer Bedienbarkeit Ablenkungsminimierung und Gefallen steht e Die Ergebnisse zeigen au erdem dass beim Screendesign abgesetzter Bedien und Anzeige systeme nicht nur f r eine gute Kompatibilit t sondern immer auch f r eine m glichst gute Unterbrechbarkeit der Bedienabl ufe gesorgt werden sollte um die Ablenkungswirkung zu mi nimieren e Des Weiteren sollten u a Normen wie die DIN EN ISO15008 2003 und Hinweise zur Gestal tung v
117. er Mensch Maschine Schnittstelle gemessen in Zeit und Fehlern bzw bei der Informationsverarbeitung mini mal ist Timpe 1990 Hoyos 1974 nach Schmidtke u R hmann 1993 Bei der Kompatibilit t werden folgende Typen unterschieden e Reiz Reiz Kompatibilit t e Reiz Reaktions Kompatibilit t R umliche Kompatibilit t Bewegungskompatibilit t e Prim re u ere Kompatibilit t e Prim re innere Kompatibilit t e Sekund re Kompatibilit t Reiz Reiz Kompatibilit t basiert nach Schmidtke u R hmann 1993 auf den Erwartung des Be nutzers ber die Beziehung zwischen Anzeige und Wirklichkeit und ist daher vor allem f r die Anzeigengestaltung von Bedeutung Im Sinne der Bedienelementgestaltung bedeutet Reiz Reaktions Kompatibilit t nach Schmidtke u R hmann 1993 die Vereinbarkeit von Bewegungsstereotypen mit dem Funktionseffekt bzw mit der intendierten Bewegungsrichtung des Systems Der Terminus Reiz Reaktions Kompatibilit t engl Stimulus Response Compatibility wurde erstmals von Fitts u Seeger 1953 verwendet Sie defi nieren die Reiz Reaktions Kompatibilit t folgenderma en Eine Handlung enth lt kompatible Reiz Reaktions Vorg nge in dem Umfang dass der Handlung oder Aktivit t innewohnende Mix aus Reiz und Reaktion sich in erster Linie als Informationstransfer darstellt Gem diesem informationstheo retischen Zusammenhang impliziert Reiz Reaktions Kompatibilit t eine direkte Umwandlung von Informatione
118. erlic kontinuierliche Stellbewegungen Stellteilfamilie Stellteiltyp Typische Merkmale spezifische SE Bemerkungen Beispiele Aufgabenanforderungen Nr Greifmerkmale e f g h i o Greifart e r p Teil der e S Ki 5 me E n q Art der IS ge g 2 Ex Stellkraft E g 35 5 153 SS wan 8 gs 3 3 3 25 s Ed r D0 ke oz ec el 30 Zufassungs Knopf mit geriffelter au ch a a GREEN SC ie o9 089 98 Finger Er tangential K T mako gt O Zufassungs Ger ndelter Hand 0 0I9I9 O eo Q griff knopf Hand tangential Somon mit acht TO O O 9 9 II og d ele l u Se Abbildung 5 4 Auswahl eines Bedienelements f r die Bedienaufgabe Drehen anhand des L sungskatalogs Aus schnitt nach DIN EN894 3 2000 5 7 Analyse von Bedienelementen technischer Ger te Die Analyse von Bedienelementen technischer Alltagsger te wie Telefon Radio Computer oder DVD Player war Gegenstand der ersten Untersuchung Dabei wurde angenommen dass die Be dienelemente der Ger te die von vielen Personen h ufig genutzt werden die Erwartungen an andere Bedienelemente bestimmen Anhand eines Fragebogens wurde deshalb die Verbreitung und Nut zungsh ufigkeit sowie Hersteller und Produktbezeichnung von 26 verschiedenen technischen Ger te erhoben Im Zeitraum Februar bis Juli 2005 f llten 110 Personen den Fragebogen aus Anschlie end wurden
119. erox Star A Retrospective In IEEE Computer 22 1989 Nr 9 Johnson Laird 1983 JOHNSON LAIRD P N Mental Models Cambridge Cambridge University Press 1983 ISBN 0 521 24123 5 J rgens 1993 J RGENS Hans W Anthropometrische Grundlagen der Arbeitsgestaltung In SCHMIDTKE Heinz Hrsg Ergonomie 3 neubearb u erw Aufl M nchen Hanser 1993 S 459 469 ISBN 3 446 16440 5 J rgensohn 2002 J RGENSOHN Thomas Bedienermodellierung In TIMPE Klaus Peter Hrsg J RGENSOHN Thomas Hrsg KOLREP Harald Hrsg Mensch Maschine Systemtechnik 2 Aufl D sseldorf Symposium 2002 S 107 148 ISBN 3 933814 83 9 Jungmann u Schlaak 2002 JUNGMANN M SCHLAAK H F Taktiles Display mit elektrostati schen Polymer Aktoren In TECHNISCHE UNIVERSIT T ILLMENAU Hrsg 47 Internationales Wissenschaftliches Kolloquium Ilmenau 2002 Kleinath u a 2006 KLEINATH Andreas BENGLER Klaus Josef ECKSTEIN Lutz Die Unter brechbarkeit als eine Anforderung an Mensch Maschine Schnittstellen im Fahrzeug Konstrukt und Implikation In GESELLSCHAFT F R ARBEITSWISSENSCHAFTEN GFA Hrsg Herbst konferenz der Gesellschaft f r Arbeitswissenschaften GfA Menschzentrierte Fahrzeugentwick lung und produktion Sindelfingen 2006 CD ROM Kuhn 2005 Kunn Friedemann Lane Change Test Eine Methode zur Bewertung der Ab lenkungswirkung von Bedienhandlungen w hrend des Autofahrens Version November 200
120. ersuchung der haptischen Reiz Reaktions Kompatibilit t 88 5 8 Sitzkiste zur Untersuchung der Reiz Reaktions Kompatibilit t 2 2 2 2 88 10 Abbildungsverzeichnis 151 5 9 Handauflage zur Untersuchung des Einflusses der Greifart auf die Bewertungen 89 5 10 Visuell Analog Skala zur Bewertung der Formen e 89 5 11 Versuchsablauf bei der Untersuchung der Reiz Reaktions Kompatibilit t 90 5 12 Bevorzugte Bedienhandlung f r die Formen nach Tabelle br 91 5 13 Eignung der Formen nach Tabelle 5 7 f r Drehen und Schieben 91 5 14 Eignung f r Schieben abh ngig von Handauflage und Wahrnehmungsmodus 92 5 15 Bevorzugte Bedienhandlung in Abh ngigkeit von globaler Form und Fase 93 5 16 Eignung der Formen in Abh ngigkeit von globaler Form und Fase 93 5 17 Bevorzugte Bedienhandlung in Abh ngigkeit von globaler Form und R ndel 94 5 18 Eignungen der Formen in Abh ngigkeit von globaler Form und R ndel 95 5 19 Einordnung der Formen nach Tabelle 5 7 zwischen Drehen und Schieben 96 5 20 Ausgew hlte Form f r die Bedienaufgabe Schieben 2 2 2 2222 20 97 5 21 Ausgew hlte Form f r die Bedienaufgabe Drehen 2 222222 97 5 22 Grundformen des variablen zentralen Bedienelements e 98 5 23 Mechanische Steuerung der Lamellen ber Steuerkreuz und Schrittmotor 98 5 24 Ausrichtung des variablen zentralen Bedienelements 2 2 22 22222 0 99 5 25 Das variable zentr
121. erung M 0 02 SE 0 004 Tabelle A 5 Auch f r den Faktor Adaption konnte ein signifikanter Haupteffekt nachgewiesen werden Allerdings zeigte keiner der anschlie enden Paarver gleiche signifikante Unterschiede weshalb keine Aussagen dar ber m glich waren welche Bedingun gen sich voneinander unterschieden Abbildung 4 10 70 4 Gestaltung und Bewertung variabler Beschriftung von Tasten 25 20 x 2D 5 ad E 15 E ma 2 10 T 03 5 0 oberes Bedienfeld Klimaanlage E Zustandscodierung 0 02 0 14 EWirkungscodierung 0 00 0 22 Abbildung 4 9 Relative Fehlerh ufigkeit in Abh ngigkeit von System und Codierung Mittelwerte und Standardfehler Bedienfehler Klimaanlage Hier ergab die 2 faktoriellen Varianzanalyse mit den Faktoren Adaption und Codierung einen signi fikanten Haupteffekt des Faktors Codierung zugunsten der Zustandscodierung M 0 14 SE 0 01 gegen ber der Wirkungscodierung M 0 22 SE 0 02 Der Faktor Adaption f hrte zu signifikanten Unterschieden bei der Fehlerh ufigkeit Die anschlie enden Paarvergleiche ergaben signifikant h here Fehlerh ufigkeiten bei den Tasten mit statischer Beschriftung M 0 34 SE 0 02 gegen ber den Tasten mit ausgeblendeter Beschriftung M 0 09 SE 0 02 und den reduzierten Tasten M 0 10 SE 0 014 Zwischen den Tasten mit ausgeblendeter Beschriftung und den reduzierten Tasten gab es keinen signifikanten Unterschied Die Interaktion Cod
122. es Bedienelement vorzusehen vgl dazu auch Fuchs u a 2001 Mauter 2003 Maier 2003 Vogel 2003 Geiger 2004 Vogel 2006 Faerber 2006 Seit Ende der 90er Jahre des 20 2 1 Einleitung und Aufgabenstellung 20XX um 1900 1970 1990er 2005 Mechanik Elektrik Elektronik Vernetzung Stellteile Schalter abgesetzte Bedienelemente analoge Anzeigen digitale Anzeigen Displays Fahren Entertainment Komfort Navigation Infotainment Mobile Ger te Abbildung 1 1 Historische Entwicklung der Bediensysteme im Pkw von mechanischen Stellteilen zu men basierten Bedien und Anzeigesystemen Jahrhunderts kommen zur Bedienung von Informations Kommunikations und Navigationssystemen daher zunehmend computer hnliche Bediensysteme zum Einsatz Die aktuellen Bedien und Anzeigesysteme in den Top Modellen verschiedener Automobilhersteller begegnen der Funktionszunahme durch Reduktion der Anzahl von Bedienelementen Zusammenfas sung von Funktionen in men basierte Systeme sowie durch optimale Gestaltung der Anzeigen und Bedienelemente G ngige am Markt vertretene Bedien und Anzeigesysteme sind insbesondere e Softkey Bediensysteme e Touchscreens e Abgesetzte Bedien und Anzeigesysteme Softkey Bediensysteme Abbildung 1 2 werden ber Tasten bedient die neben einem Display im Greifraum des Fahrers angebracht sind Diese Funktionstasten sind gar nicht oder neutral beschriftet und haben kontextabh ngig immer die Funktion die auf dem
123. es Bedienelements aus der Oberfl che wichtige Eigenschaften zur Erkennung von Bedienelementen sind Gravierte Symbole wurden von den Probanden nicht erkannt In einer weiteren Studie von Lomas u a 2003 wurde die Relevanz von Form Gr e und Position bei der Erkennung von Formen untersucht Das Versuchsmaterial bestand aus unterschiedlich gro en W rfeln und Zahlen in unterschiedlicher Positionierung Die Ergebnisse zeigen dass Positionscodie rung die h chste Relevanz f r die Objekterkennung hatte gefolgt von Form und Gr e die am besten in Kombination mit Positionscodierung zu benutzen sind Auf Grundlage der Ergebnisse dieser Studien wurde ein Bediensystem entwickelt bei dem drei Be dienfelder zwischen Fahrer und Beifahrersitz angeordnet sind Abbildung 3 17 Die Tasten und Drehsteller die sich auf den Bedienfeldern befinden sind hinsichtlich ihrer Positions und Formco dierung sowie berstand so gestaltet dass sie taktil erkennbar sind AbschlieBende Evaluierungen 50 3 Bedienung im Fahrzeug des Systems in einem Fahrsimulator und in einem Feldversuch zeigten dass es praktisch blind be dienbar war Die Dauer der Blickabwendungen konnte im Vergleich zu einem Seriensystem Honda Civic um 17 reduziert werden Die Ergebnisse dieser Studien zeigen dass durch geeignete Codie rungsma nahmen Position Form Gr e und berstand bei Bedienelementen eine Verbesserung der Bedienung und Ablenkung erreicht werden kann
124. estaltung der Mensch Maschine Schnittstelle f r On Board Informations und Kommunikationssysteme zu ber cksichtigen sind ESoP 1999 Danach ist ein System u a so zu gestalten dass e es den Fahrer unterst tzt und nicht zu einem potentiell gef hrdenden Verhalten des Fahrers oder anderer Verkehrsteilnehmer Anlass gibt e die Aufmerksamkeit die der Fahrer den Systemanzeigen oder Bedienteilen widmet mit den Erfordernissen der Verkehrssituation vereinbar bleibt e es den Fahrer nicht ablenkt oder ihm visuelle Unterhaltung bietet e optische Anzeigen so zu installieren sind dass sie m glichst normaler Blickrichtung des Fahrers liegen Dar ber hinaus sollte das System keine langen und nicht unterbrechbare Bedienabl ufe erfordern Unterbrechbarkeit bedeutet dass der Fahrer die Bedienung sekund rer Aufgaben an jeder beliebi gen Stelle unterbrechen kann z B f r einen Kontrollblick auf die Fahrsituation Ein Bediensystem ist dann gut unterbrechbar wenn dem Fahrer bei der Wiederaufnahme der Bedienaufgabe keine Kosten durch visuelle Reorientierung auf dem Display Zeitdruck bei der Ausf hrung oder durch kognitive Wiederaufnahme der Bedienung entstehen Kleinath u a 2006 Auch in den USA und Japan wurden hnliche Richtlinien entwickelt die AAM Guideline USA und die JAMA Japan Die Guideline for In vehicle Display Systems JAMA 2004 liefert wichtige Hinweise zur Anordnung von Displays und Gestaltung der da
125. ezifikation Erstellung von Gestaltungsentw rfen Erstellung des detaillierten Gestaltungsentwurfs e Durchf hrung der Gestaltung und Bewertung In der Praxis bedeutet das f r die Gestaltung dass zuerst die ergonomischen Anforderungen f r die Gestaltung der Maschine bzw des Produkts festgelegt werden m ssen Auf deren Grundlage werden Vorentw rfe erstellt und anhand zuvor festgelegter Kriterien bewertet Nach weiteren zunehmend realistischen Bewertungen und den damit ggf verbundenen Korrekturen wird ein Gestaltentwurf erstellt und dokumentiert In der letzten Phase wird unter Einbeziehung von potenziellen Nutzern nachgewiesen dass das neue System f r den praktischen Gebrauch geeignet ist Die Einbeziehung zuk nftiger Nutzer wird insbesondere in der DIN EN ISO13407 2000 in Bezug auf interaktive Systeme gefordert Danach sollen nach dem Verstehen und Festlegen des Nutzungs kontextes die Anforderungen zuk nftiger Benutzer festgelegt werden Auf Grundlage dieser Anfor derungen werden Gestaltl sungen entworfen und anschlie end beurteilt Dieser Ablauf muss solange wiederholt werden bis das System die festgelegten Anforderungen erf llt Im Kontext der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung und Bewertung von Bedienelementen von besonderem Interesse Wie Bullinger 1994 betont ist bei der Gestaltung von Bedienelementen eine systematische deduktive Vorgehensweise sinnvoll Induktive Ans tze die mit der Festlegung der Form begin
126. findet die Interpretation der Empfindung und die Bildung einer inneren Repr sentation statt der in der dritten Stufe eine Bedeutung gegeben wird Die Wahrnehmung erfolgt dabei ber verschiedene Sinnet wobei nach Handwerker 2000 klas sischerweise 5 Sinne unterschieden werden k nnen der visuelle der haptische der auditive der olfaktorische und der gustatorische Sinn In den folgenden Abschnitten wird auf den haptischen Sinn genauer eingegangen weil er bei der Bet tigung von Bedienelementen von besonderer Bedeutung Synonyme Kan le Modalit ten oder Systeme 10 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung ist Dar berhinausgehende Informationen zu anderen Wahrnehmungskan len sind u a bei Salvendy 1997 Schmidtke 1993 Gr sser u Gr sser Cronehls 2000 und Handwerker 2000 zu finden Haptische Wahrnehmung Der Begriff Haptik geht auf das griechische Wort haptein ergreifen anfassen ber hren zur ck und bedeutet soviel wie den Tastsinn betreffend Eine allgemein akzeptierte Definition der hapti schen Wahrnehmung sucht man jedoch vergebens wie die folgenden Definitionen zeigen Gibson 1962 1966 1973 nahm eine Unterteilung des Tastsinns in aktives Tasten mit Bewegung und passives Tasten ohne Bewegung vor Loomis u Lederman 1986 und Lederman u Klatzky 2002 unterscheiden zwischen taktilen und kin sthetischen Wahrnehmungen F r die Wahrneh mung taktiler Empfindungen sind Hautrezeptoren
127. folgt nach der Beschreibung der Bedienauf gaben ein Vergleich ihrer Anforderungen Stellen die Bedienaufgaben unterschiedliche Anforderungen an das Bedienelement werden f r jede Bedienaufgabe zun chst zwei optimale Bedienelemente aus gew hlt Diese beiden Bedienelemente werden dann unter Verwendung einer geeigneten Technologie in einem variablen Bedienelement integriert Stellen beide Aufgaben die gleichen Anforderungen kann ein Bedienelement entsprechend den bekannten Vorgehensweisen und L sungskatalogen ent wickelt werden Entsprechend der vorgeschlagenen Vorgehensweise wurde ein variables zentrales Bedienelement ent wickelt das auf Grundlage einer elektromechanischen Technologie seine Form den in abgesetzten Bedien und Anzeigesystemen weit verbreiteten Bedienaufgaben Drehen und Schieben anpas sen kann Aufgrund der erfolgreichen Entwicklung dieses Bedienelements konnte die Zweckm igkeit der Vorgehensweise best tigt werden Im Rahmen dieser Entwicklung ergab eine Untersuchung mit 15 Versuchspersonen dass runde Formen haptisch kompatibel zur Bedienhandlung Drehen und quaderf rmige Formen haptisch kompatibel zur Bedienhandlung Schieben sind Eine Fase an der Unterseite der Formen kann die Kompatibilit t f r Schieben erh hen wohingegen ein R ndel die Kompatibilit t der Form nicht beeinflusst In dem anschlie enden Simulatorversuch mit 30 Versuchspersonen wurde das variable zentrale Be dienelement mit einem statische
128. g 5 12 und Tabel le B 1 In Bezug auf die Eignung f r Drehen unterschieden sich die Formen ebenfalls signifikant Tabelle B 2 Das Ergebnis der paarweisen Vergleiche zeigte dass sich die Formen BE 1 2 3 4 5 und 11 sich gut bis sehr gut zum Drehen eignen Form BE 14 ist tendenziell weniger gut zum Drehen geeignet Abbildung 5 13 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements 91 T E ef 35 Si en Se I D S 1 1 Ka H 11 EE BEI BE2 BE3 BE4 BE5 BE6 BE7 BE8 BE9 BE10 BE11 BE12 BE13 BE14 A Bedienhandlung 1 04 1 02 1 07 1 02 1 02 1 92 1 93 1 91 1 92 1 91 1 21 1 82 1 98 1 22 Abbildung 5 12 Bevorzugte Bedienhandlung f r die Formen nach Tabelle 5 7 Mittelwerte und Standardfehler Eignung sehr gut 5 gar nicht 1 BE1 BE2 BE3 BE4 BE5 BE6 BE7 BE8 BE9 BE10 BE11 BE12 BE13 BE14 Eignung Drehen 2 02 1 79 1 81 1 48 1 54 4 04 3 76 3 79 3 68 3 80 1 86 3 98 3 50 2 42 B Eignung Schieben v h 3 34 3 01 2 83 2 97 3 07 2 64 2 22 2 22 2 19 2 29 2 61 2 34 2 22 2 89 Eignung Schieben l r 3 17 2 93 2 72 2 87 2 88 2 33 1 89 2 12 1 91 2 03 2 52 2 60 1 81
129. g an die Bedienaufgabe durch Ausblenden der Beschriftung bzw Reduktion von Tasten die Bedienbarkeit gemessen in Bedienzeiten fehlern und subjektivem Gefallen verbessert und die Ablenkung reduziert Dar ber hinaus erm glichen variabel beschriftbare Tasten die Realisierung einer Wirkungscodierung d h die Beschriftung zeigt in Abh ngigkeit des Zustandes eindeutig das Ergebnis der Bet tigung an und gibt dem Benutzer so eindeutig zu verstehen was er mit seiner Handlung bewirken wird Interessant ist ein Vergleich der Wirkungscodierung mit einer Zustandscodierung Tabelle 4 2 Tabelle 4 2 Zustandscodierung und Wirkungscodierung bei der Beschriftung von Tasten Zustand der Funktion Wirkung bei Bet tigung Zustandscodierung Wirkungscodierung Entfrosten ausgeschaltet Entfrosten einschalten Entfrosten eingeschaltet Entfrosten ausschalten 4 Gestaltung und Bewertung variabler Beschriftung von Tasten 61 In einer weiteren Hypothese H2 wird angenommen dass sich zustands und wirkungscodierte Beschriftung in Bezug auf die Bedienbarkeit gemessen in Bedienzeiten fehlern und Gefallen sowie in ihrer Ablenkungswirkung unterscheiden wobei zu kl ren ist welche Codierungsart die bessere ist Eine weitere interessante Frage ist f r welche Tasten in abgesetzten Bedien und Anzeigesyste men variable Beschriftung von Tasten eingesetzt werden sollte Die Tasten k nnen wie bei einer Klimaanlage funktional zusammenh ngen oder wie im
130. g seiner Handlung sicher sein die richtige Richtung ausgew hlt zu haben Es ist denkbar dass dies mehr kognitive Ressourcen bindet und daher die Ablenkung trotz besserer Kompatibilit t h her ist Eine interessante Frage in diesem Zu sammenhang ist ob sich bei einem gut unterbrechbaren und kompatiblen Screendesign die Vorteile erg nzen und die Ablenkung noch weiter reduziert werden kann Subjektive Bewertungen Als positiv ist zu werten dass die Anpassung des variablen zentralen Bedienelements an die Bedien aufgabe als eher hilfreich bewertet wurde Das zeigt dass die Formver nderung erstens wahrgenom men und zweitens als unterst tzend empfunden wurde Subjektiv wurden weder die Bedienelemente noch die Screendesigns signifikant unterschiedlich bewertet Es gab allerdings eine Tendenz p 0 07 dahingehend dass das statische Bedienelement besser gefiel Dass sich weder Screendesign noch Be dienelement hinsichtlich des Gefallens signifikant unterscheiden kann darauf zur ckgef hrt werden dass die Gestaltung der Screendesigns und Bedienelemente aus Gr nden der Vergleichbarkeit sehr hnlich gehalten war Es kann aber aufgrund der subjektiven Bewertungen bereits mit diesem fr hen Prototypen ausgeschlossen werden dass Benutzer sich von der Form nderung gest rt f hlen oder diese gar nicht w nschen Durch eine gut gestaltete Inszenierung der Form nderung k nnten in Zukunft vielleicht sogar Gefallensvorteile gegen ber einem statischen z
131. gabe Ziel ber Karte Telefonbuch Nummernwahl Radiosender Temperatur O statisches BE 1 65 1 47 1 59 1 67 1 73 1 69 uneindeutiges SD I statisches BE 1 74 1 66 1 75 1 79 1 78 1 70 eindeutiges SD variables BE 1 70 1 79 1 57 1 58 1 46 1 60 uneindeutiges SD BR variables BE 1 75 1 71 1 76 1 62 1 63 1 76 eindeutiges SD Abbildung 6 20 Mittlere Spurabweichung im Lane Change Test in Abh ngigkeit von Bedienaufgabe Bedienelement und Screendesign Mittelwerte und Standardfehler 6 3 5 Subjektive Bewertungen In einer 2 faktoriellen Varianzanalyse mit den Faktoren Bedienelement und Screendesign konnten bzgl des Gefallens weder f r den Faktor Bedienelement noch f r den Faktor Screendesign signifikante Unterschiede gefunden werden Abbildung 6 21 und Tabelle C 14 Die Anpassung des Bedienelements an die Aufgabe wurde von der Mehrheit der Probanden als eher hilfreich 13 Nennungen bis sehr hilfreich 7 Nennungen empfunden Abbildung 6 22 F r 7 Probanden war die Anpassung weder hilfreich noch st rend und f r weitere 3 Probanden eher st rend Kein Proband empfand die Anpassung als sehr st rend T Tests sollten die exakte Lage 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 123 des Mittelwerts M 2 37 SE 0 17 dieser Bewertung kl ren Der Wert unterscheidet sich danach signifikant vom Wert 3 t 3 816 p 0 001 und dem Wert 2 t 2 21 p 0 035 Er liegt dam
132. gnifikanten Einfluss Mit dem eindeutigen Screen design M 0 04 SE 0 01 wurden wieder weniger Kompatibilit tsfehler gemacht als mit dem un eindeutigen Screendesign M 0 19 0 05 Es gab auch bei diesem Screentyp keine signifikanten Unterschiede zwischen den Bedienelementen Beim Screentyp 5 Button Men konnten sowohl zwischen den Bedienelementen als auch zwischen den Screendesigns signifikante Unterschiede nachgewiesen werden Mit dem variablen Bedienelement M 0 24 SE 0 03 wurden insbesondere in Kombination mit dem uneindeutigen Screendesign weniger Kompatibilit tsfehler gemacht als mit dem statischen Bedienelement M 0 35 SE 0 03 Generell wurden mit dem eindeutigen Screendesign M 0 07 SE 0 02 wieder weniger Kompatibi lit tsfehler gemacht als mit dem uneindeutigen Screendesign M 0 52 SE 0 05 Auch beim Screentyp 4 Button Men konnten zwischen den Bedienelementen und den Screende signs signifikante Unterschiede nachgewiesen werden Erneut wurden mit dem variablen Bedienele ment M 0 18 SE 0 03 insbesondere in Kombination mit dem uneindeutigen Screendesign weni 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 115 ger Kompatibilit tsfehler gemacht als mit dem statischen Bedienelement M 0 26 SE 0 04 Mit dem eindeutigem Screendesign M 0 03 SE 0 01 wurden wieder weniger Kompatibilit tsfehler gemacht als mit dem uneindeutigen Screendesign M 0 41 SE 0 06 Beim Screentyp Entscheidung wurden sowohl f r das Bed
133. gung in zwei Richtungen ber einen Drehwinkel von 360 Die leicht nach vorne geneigte Drehachse ist in der f r zentrale Bedienelemente typischen Position in der Mittelkonsole angeordnet Greifmerkmale Als Greifart soll ein f r zentrale Bedienelemente typischer Finger Zufassungsgriff m glich sein der sowohl schnelles als auch genaues Einstellen erm glicht 5 2 2 Bedienaufgabe Schieben Die Auswahl von Men punkten z B Funktionen Unterfunktionen soll durch Schieben des Be dienelements erfolgen F r die Bedienaufgabe Schieben wurden folgende Anforderungen festgelegt und in ein separates Aufzeichnungsformular nach DIN EN894 3 2000 eingetragen Abbildung B 2 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements 79 Auswahl Bedienelement Drehen amp Schieben gefunden nein Gestaltung alternativer Bedienelemente Beschreibung Beschreibung Bedienaufgabe Bedienaufgabe Drehen Schieben Gleiche allgemeine aufgabenbezogene Anforderungen nein Gleiche spezifische aufgabenbezogene Anforderungen Gleiche Bewegungsmerkmale Gleiche Greifmerkmale Technologie f r variables Bedienelement vorhanden nein Auswahl Bedienelement 1 Drehen gefunden Auswahl Bedienelement 2 Schieben gefunden Gestaltung alternativer Bedienelemente Gestaltung alternativer B
134. h der Bedienzeit und fehler gleich ab wie die rein visuelle erwies sich aber im Vergleich zur rein haptischen und rein visuellen Bedingung als weniger mental belastend Zeilinger 2005 untersuchte einen haptisch aktiven Joystick zur Interaktion mit einem Fahrerin formationssystem der mit einer aktiven Haptik in beiden Freiheitsgrade ausger stet war Das Ziel seiner Untersuchung war es eine Reduzierung visueller Ablenkung und kognitiver Belastung durch die st rkere Nutzung des haptischen Kanals zur Informations bertragung zwischen Bediensystem und Fahrer nachzuweisen Die Ergebnisse konnten dies jedoch nicht pauschal best tigen Die aktive Haptik zeigte allerdings auch keine Nachteile im Vergleich zu einem Bedienelement mit passiver Haptik F r die Eingabe eines Navigationsziels ber eine Karte konnten Vorteile f r die aktive Hap tik nachgewiesen werden Auch subjektiv wurde die aktive Haptik besser bewertet als die passive Haptik Der Autor weist darauf hin dass das Potenzial der aktiven Haptik erkennbar sei und sich in Zukunft zeigen werde wenn eine bessere Qualit t der aktiven Haptik stabilere Kr fte m glich wird Aktive Joysticks zur L ngs und Querregelung waren in der Vergangenheit auch Gegenstand zahlrei cher Untersuchungen Mayer 1986 M cke 1999 Penka 2001 Pei Shih 2003 In diesen Untersu chungen konnten f r Aufgaben zur Quer bzw L ngsregelung Vorteile eines aktiven Bedienelements gegen ber passiven Bedienel
135. he aufgabenbezogene Anforderungen Es muss folglich mit der Entwicklung eines variablen Bedienelements begonnen werden Im n chsten Schritt sind nach Abbildung 5 2 die M glichkeiten einer variablen Bedientechnologie zu pr fen 5 4 Technologiekonzept eines variablen zentralen Bedienelements F r ein variables Bedienelement ist eine Aktorik notwendig die es erm glicht eine Ver nderung der Form des Bedienelements zu bewirken Prinzipiell sind dabei unterschiedliche Aktortechnologien denkbar Durch pneumatische oder hydraulische Aktuatoren k nnte das Volumen des Bedienele ments oder seiner Teile ver ndert werden Problematisch gestaltet sich bei diesen Technologien die Zuf hrung der Luft bzw eines Fluids unter hohem Druck und bei Rotation des Bedienelements Durch piezoelektrische Aktuatoren k nnen kr ftige aber nur relativ kleine Form nderungen erreicht werden Elektromechanische Aktoren bieten im Vergleich zur Piezotechnologie die M glichkeit gro e Weg und L ngen nderungen realisieren zu k nnen Dies sind nur einige Beispiele m glicher Aktor 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements 81 technologien Es gibt dar ber hinaus noch andere vielversprechende Ans tze wie z B elektrostatische Polymeraktoren die sich jedoch noch im Forschungsstadium befinden Jungmann u Schlaak 2002 Schlaak u a 2006 Abgesehen von der Aktorik f r die variable Formcodierung m ssen die ausgef hrten Bewegungen ber ein
136. hen Wahrnehmung Wahrnehmung Rezeptor Name Kasse Rez Tempfndms d 2 ss c kin sthetisch Muskelspindeln o o Muskeldehnung kin sthetisch Golgi Sehnenorgan Muskelspannung kin sthetisch Gelenkrezeptoren igkei Weg Geschwindigkeit Position Bewegung Haptische Explorationszyklen Mit dem Verhalten wie Menschen Objekte haptisch analysieren haben sich Lederman u Klatzky 2002 ausgiebig befasst Sie schlagen aufgrund ihrer Ergebnisse vor die haptische Wahrnehmung 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung 13 hierarchisch zu systematisieren und unterscheiden dabei die Wahrnehmung von Objektgeometrien und die Wahrnehmung von Materialeigenschaften In kleinem Ma stab handelt es sich um rtlich begrenzte lokale Merkmale eines Objekts die z B Deformationen in der Haut hervorrufen z B eine R ndelung und damit taktile Reize erzeugen Im gro en Ma stab findet die Wahrnehmung von Gr en und Formen statt wobei die Objekte von der Hand bef hlt werden wodurch kin sthetische Reize erzeugt werden Lederman u Klatzky 1987 1996 beschreiben f r die haptische Wahrnehmung insgesamt acht Explorationszyklen mit denen die haptischen Eigenschaften eines Objekts erfasst werden Abbil dung 2 6 Danach wird die Textur eines Objektes durch laterale Bewegung wahrgenommen Die Wahrnehmung der Temperatur erfolgt durch statischen Kontakt mit dem Objekt Das Volumen bzw die globale Form wird durch Umschlie en wahrgen
137. hetische Reize entstehen durch Krafteinwirkungen und K rperstellungen und werden ber Gelenk Muskel und Sehnenrezeptoren wahrgenommen Haptische Wahrnehmung be zeichnet die Wahrnehmung taktiler und oder kin sthetischer Reize Abbildung 2 3 Haptische Wahrnehmung Taktile Wahrnehmung Kin sthetische Wahrnehmung Rezeptoren in der Haut Rezeptoren in Muskeln Gelenken und Sehnen Abbildung 2 3 Haptische Wahrnehmung umfasst sowohl die taktile als auch die kin sthetische Wahrnehmung Die Mechanismen der taktilen und kin sthetischen Wahrnehmung werden in den n chsten Abschnit ten vertieft da sie bei der Gestaltung von Bedienelementen von besonderer Bedeutung sind Taktile Wahrnehmung Die taktile Wahrnehmung basiert auf in der Haut befindlichen Rezeptoren die man aufgrund ih rer Funktion in Mechano Thermo und Schmerzrezeptoren einteilt Tabelle 2 1 Abbildung 2 4 zeigt die Lage der Rezeptoren in der Haut Die Mechanorezeptoren k nnen aufgrund ihrer Adap tionseigenschaften in langsam SA slow adapting schnell RA rapid adapting und sehr schnell PC Pacini Corpuscles adaptierende Rezeptoren eingeteilt werden Den Rezeptoren k nnen die Empfindungen Druck Ber hrung und Vibration zugeordnet werden weshalb sie sich insbesondere zur Wahrnehmung von Oberfl cheneigenschaften wie Textur Temperatur und Vibrationen eignen Alle verf gbaren Empfindungen werden in Form neuronaler Informationen an das Gehirn geleitet wo sie
138. hlagen gar nicht beschriftet werden und den Benutzer durch sinnvolle Einschr nkungen der Handlungsm glichkeiten bei der Bedienung unterst tzen Das Konzept des Ausblendens und Reduzierens von Schaltfl chen Buttons ist von grafischen Benutzeroberfl chen und Touchscreens bereits bekannt und kann z B die Bedienbarkeit von Maschinensteuerungen verbessern Johnson u a 1989 Z hlke 2000 2004 VDI3850 2 2002 Ein weiteres Einsatzgebiet von Displaytasten w ren Favoritentasten Darunter sind Tasten zu verste hen deren Funktion und damit auch Beschriftung der Benutzer nach seinen W nschen konfigurieren kann So k nnte er beispielsweise seinen Heimatort oder eine wichtige Telefonnummer darauf ab speichern Die Funktion der Taste k nnte auf einem integrierten Display angezeigt werden Bei Bet tigung der Taste w rde der Zielort automatisch in Navigationssystem bernommen bzw die Rufnummer automatisch gew hlt ohne die Funktionen im Men ausw hlen zu m ssen 3 Bedienung im Fahrzeug 53 3 6 Bewertung von Fahrzeugbediensystemen Um die G te aktueller oder neuer Fahrzeugbediensystemen beurteilen zu k nnen m ssen sie hin sichtlich ihrer Gebrauchstauglichkeit und Ablenkungswirkung bewertet werden Gebrauchstauglich keit ist das Ausma in dem ein Produkt oder Bediensystem durch bestimmte Benutzer in einem bestimmten Nutzungskontext genutzt werden kann um bestimmte Ziele effektiv effizient und zu friedenstellend zu erreichen
139. hrt wurden Sie wurde auch dann als fehlerhaft gewertet wenn der Proband seine Eingabe nach einer falschen Handlung korrigierte Dar ber hinaus bewerteten die Probanden das subjektive Gefallen anhand einer visuell analog Skala Bedienzeiten und fehler wurden ohne Fahraufgabe gemessen um eine m glichst genaue Messung zu erhalten Zur Messung der Ablenkungswirkung wurde der Lane Change Test eingesetzt um die Dual Task Bedingung zu ber cksichtigen Tabelle 4 3 Versuchsdesign zur Untersuchung variabler Beschriftung von Tasten OBF oberes Bedienfeld KLA Klimaanlage Faktorstufen statische Beschriftung ausgeblendete Beschriftung 62 4 Gestaltung und Bewertung variabler Beschriftung von Tasten 4 2 2 Stichprobe An der Untersuchung nahmen 22 Mitarbeiter und Studenten der DaimlerChrysler AG freiwillig und w hrend der Arbeitszeit teil Es wurde bei der Probandenauswahl darauf geachtet dass die Alters verteilung der Stichprobe normalverteilt ist und dass die Probanden wenig bis keine Erfahrung mit den realen Vorbildern der im Versuch simulierten Bediensysteme hatten Tabelle 4 4 Tabelle 4 4 Stichprobe zur Untersuchung variabler Beschriftung von Tasten Probanden M nner Frauen Mittleres Alter J ngste Vp lteste Vp 33Jahre 25 Jahre 51 Jahre 4 2 3 Versuchsaufbau Der Versuch wurde in einer Sitzkiste durchgef hrt Abbildung 4 2 Ein Versuchs PC 1 diente zur Simulation der Tasten auf einem Touchscreen 2 Die
140. ich sowohl Screentypen zu entwerfen die visuell gut kompatibel zu Schieben oder Drehen waren als auch Screentypen zu entwerfen die visuell wenig kompatibel zu Drehen und Schieben waren Die eindeutige Variante war so gestaltet dass die Be dienhandlung Drehen anhand von kreisf rmig verbundener Elemente erkennbar war F r Screens bei denen Schieben erw nscht war wurde die gute visuelle Kompatibilit t durch symmetrische Anord nung der Elemente und kreuzf rmigen Verbindungslinien sichergestellt In der zweiten Variante wurden entweder horizontale oder vertikale Listen verwendet die sich nach den Ergebnissen des Vorversuchs sowohl zum Drehen als auch zum Schieben eignen In beiden Screendesigns waren am oberen Rand jedes Screens Schaltfl chen dargestellt mit denen die Funktionen Zur ck Navi Audio Telefon Klima und Car Fahrzeugeinstellungen aufgerufen werden konnten Um ein optimales Mapping zwischen Anzeige und Bedienelement zu erzielen entsprachen die Funktionstasten an den zentralen Bedienelementen Abbildung 6 4 in Anzahl und Gr e den Schaltfl chen auf den Screens Die aktuell ausgew hlte Funktion wurde durch ein Highlight ange zeigt Die Zur ck Taste verf gte zur besseren Unterscheidbarkeit von den anderen Tasten ber eine punktf rmige taktil wahrnehmbare Markierung In folgender Tabelle 6 6 sind alle Screentypen mit den zugeh rigen Bedienhandlungen sowohl als eindeutiges als auch als uneindeutiges Screendesign darges
141. ie An ordnung der Bedienelemente kann bei Links und Rechtslenkerfahrzeugen unterschiedlich sein Auf die Aspekte der H ndigkeit kann in dieser Arbeit nicht eingegangen werden Es w re jedoch zu unter suchen inwiefern bestimmte Bedienelemente bzw Bediensysteme unter Beachtung der H ndigkeit f r den Einsatz in Links bzw Rechtslenkern geeignet sind Die Bedienelemente werden berwiegend w hrend der Fahrt bedient weshalb im n chsten Abschnitt die Fahrzeugf hrung n her betrachtet wird 3 2 Fahrzeugf hrung Das Ziel der Fahrzeugf hrung ist die Bef rderung von Personen und G tern Timpe 2001 Johann sen 1993 Zur Fahrzeugf hrung werden alle Aufgaben gez hlt die der Fahrer w hrend der Fahrt auszuf hren hat wobei zwei Aufgabentypen unterschieden werden Prim r und Sekund raufgaben 3 2 1 Prim raufgaben Zu den Prim raufgaben z hlen die Aufgaben die unmittelbar dem Fahren des Fahrzeuges zugerech net werden k nnen Dazu z hlen nach Timpe 2001 das Planen das Man vrieren und insbesondere das Stabilisieren d h die Quer und L ngsregelung des Fahrzeugs Die Teilaufgaben der Fahr zeugf hrung lassen sich anschaulich anhand der hierarchischen Mehrebenenstruktur von Johannsen 1993 Abbildung 3 2 darstellen Man erkennt dass aus dem Ziel der Bef rderung von G tern und Personen und den Ausgangsgr en des Fahrzeugs Pl ne Teilziele f r die Lenkungs und Sta bilisierungsebene gebildet werden Diese werden wi
142. ie Grenzfrequenz des menschlichen Geh rs mit dem Alter stark abnimmt vgl Abschnitt 2 3 Haptische Anzeigen findet man z B in Form des Schalthebels an dessen Stellung der eingelegte Gang blind erkannt werden kann Das gilt auch f r die Stellung des Lichtdrehschalters und der Lenk stockhebel Bei Bedienelementen findet man dar ber hinaus Formcodierungen zur Erkennung der Funktion z B bei Sitzverstellschaltern oder aktiven Bedienelementen mit variabler Bet tigungshaptik vgl Abschnitt 2 4 1 Zuk nftige Anwendungen f r haptische Anzeigen k nnten Vibrationen in den Pedalen oder dem Lenkrad wenn z B die Fahrbahnmarkierung ohne Blinken berfahren wird sog Lane Departure Warning 3 5 Stand der Technik bei Bediensystemen Wie bereits in Kapitel 1 erw hnt zeichnen sich bei Bedien und Anzeigesystemen derzeit zwei Trends ab Zum einen kommen sowohl abgesetzte Bedien und Anzeigesysteme als auch Touchscreens immer h ufiger zum Einsatz Die Verbreitung von Softkeysystemen nimmt dagegen ab weshalb sie nicht n her betrachtet werden 3 Bedienung im Fahrzeug 41 3 5 1 Touchscreens Touchscreens sind nach VDI3850 2 2002 fl chige durchsichtige und ber hrungsempfindliche Sen soren und werden vor einem Display montiert Durch Ber hrung des Sensors mit dem Finger kann die Kontaktposition bestimmt und mit der Displayposition in Zusammenhang gebracht werden Auf dem Display werden Schaltfl chen Buttons dargestellt die best
143. ie durch nerv se Reize kontrahiert werden Durch Kontraktion der Muskeln werden entweder die notwendigen Kr fte isometrische Muskelkon traktion die notwendigen Bewegungen isotonische Muskelkontraktion oder eine Kombination aus Kr ften und Bewegungen auxotonische Muskelkontraktion erzeugt 2 2 4 Aufmerksamkeit Die beschriebenen kognitiven Prozesse erfordern Aufmerksamkeit Aufmerksamkeit ist eine aufgrund der beschr nkten Verarbeitungskapazit t des Gehirns begrenzte Ressource die es dem Menschen erlaubt bestimmte Reize aus der Umwelt heraus zu filtern und weiter zu verarbeiten Wickens u Carswell 1997 DIN EN894 1 1997 Man unterscheidet drei Arten von Aufmerksamkeit Die selektive Aufmerksamkeit bestimmt welchen Reizen aus der Umwelt berhaupt Aufmerksamkeit gewidmet werden soll Die fokussierte Aufmerksamkeit dient dazu sich auf einen ausgew hlten Reiz zu konzentrieren diesen weiter zu verarbeiten und sich von anderen Reizen nicht beeinflussen zu lassen Wenn zwei oder mehr unterschiedliche Reize gleichzeitig verarbeitet werden spricht man von geteilter Aufmerksamkeit Nach der Betrachtung der Eigenschaften und F higkeiten des Menschen werden in den folgenden Abschnitten die technischen Komponenten des Mensch Maschine Systems die Anzeigen und Be dienelemente n her betrachtet 2 3 Anzeigen Anzeigen sind ein wichtiger Teil der Mensch Maschine Schnittstelle und dienen nach DIN EN894 1 1997 der Darstellung von
144. ienelement als auch f r das Screendesign signifikante Effekte gefunden Mit dem variablen Bedienelement M 0 11 SE 0 03 wurden vor allem beim uneindeutigen Screendesign wieder weniger Kompatibilit tsfehler gemacht als mit dem statischen Bedienelement M 0 19 SE 0 03 Wie zuvor wurden mit dem eindeutigen Screendesign M 0 03 SE 0 01 weniger Kompatibilit tsfehler gemacht als beim uneindeutigen Screendesign M 0 26 SE 0 05 Beim Screentyp Cursor konnten weder zwischen den Bedienelementen noch zwischen den Screende signs signifikante Unterschiede festgestellt werden 80 70 2 60 Bar 50 NN p SG 40 w Q E 30 E 20 10 o ag 0 E E m i l Buchstaben Nummern Kont Liste 5 Button 4 Button Entschei Cursor speller speller Eingabe men men dung O statisches BE 0 05 0 11 0 11 0 17 0 61 0 50 0 33 0 13 uneindeutiges SD 0 statisches BE 0 01 0 00 0 01 0 05 0 10 0 03 0 04 0 13 eindeutiges SD 8 variables BE 0 05 0 08 0 03 0 21 0 43 0 33 0 20 0 10 uneindeutiges SD E variables BE 0 00 0 01 0 00 0 03 0 05 0 03 0 02 0 09 eindeutiges SD Abbildung 6 11 Kompatibilit tsfehler in Abh ngigkeit von Screentyp Bedienelement und Screendesign Mittelwerte und Standardfehler 116 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 6 3 2 Bedienzeiten In einer 3 faktoriellen Varianzanalyse bez glich der Faktoren Bedienelement Sc
145. iert werden wenn die Mensch Maschine Schnittstelle diese Regeln erkennen l sst und aktiv unterst tzt Codierung Codierungsma nahmen dienen in bereinstimmung zahlreicher Quellen der Verbesserung der visu ellen und taktilen Erkenn und Unterscheidbarkeit Schmidtke u R hmann 1993 Bullinger u a 1997 Z hlke 2004 DIN EN894 4 2004 Zur Erleichterung der Identifikation von Bedienelementen kommen Gr en Form Farb und Positionscodierung sowie die Codierung mit Beschriftung und Symbolen in Betracht Farbcodierung und Codierung mit Beschriftung und Symbolen sind visuelle Codierungen und sowohl von den Beleuchtungsbedingungen als auch von kulturellen und individu ellen F higkeiten des Benutzers abh ngig Farben haben bspw je nach Kulturkreis unterschiedliche Bedeutungen und die Farbwahrnehmung ist bei Farbenblindheit herabgesetzt Gr en Form und Positionscodierung dienen der Unterst tzung der visuellen Codierungen insbesondere bei schlech ten Beleuchtungsbedingungen oder wenn der visuelle Kanal f r andere Aufgaben genutzt werden soll Optimal ist eine kombinierte und gleichzeitige Nutzung m glichst vieler Codierungen Faer ber 2006 DIN EN894 2 1997 Mit Hilfe von Codierungsma nahmen k nnen bei Bedienelementen deren Funktion Zustand und Wirkung codiert werden Funktionscodierung kennzeichnet die Funktion die mit dem Bedienelement bedient wird Dazu sind in der Normung anwendungsspezifische standardisierte Zeichen
146. ierten Tasten gab es keinen signifikanten Unterschied Abbildung 4 5 Wie in Abbildung 4 6 zu erkennen wurden die Tasten mit Zustandscodierung M 3 16 SE 0 15 durchschnittlich schneller bedient als die wirkungscodierten Tasten M 3 94 SE 0 16 Aufgaben im oberen Bedienfeld M 1 99 SE 0 08 wurden schneller bearbeitet als Aufgaben im Klimabedienger t M 5 11 SE 0 22 Die Interaktionen System x Codierung und System x Adaption waren beide signifikant was darauf hinweist dass es Unterschiede zwischen den Systemen bzgl des Einflusses der Faktoren Codie rung und Adaption gibt Die Interaktion Beschriftung x Adaption war ebenfalls signifikant was als Hinweis darauf gewertet werden kann dass die Anpassung der Beschriftung insbesondere bei der Wirkungscodierung von Vorteil war Abbildung 4 5 Bedienzeiten oberes Bedienfeld Im oberen Bedienfeld konnten in der anschlie enden 2 faktoriellen Varianzanalyse mit den Fakto ren Codierung und Adaption signifikant k rzere Bedienzeiten f r die Wirkungscodierung M 1 87 SE 0 08 gegen ber der Zustandscodierung M 2 11 SE 0 10 nachgewiesen werden Tabelle A 3 und Abbildung 4 7 4 Gestaltung und Bewertung variabler Beschriftung von Tasten 67 e i 2 S 6 D lt o 5 5 a S 4 EC Ei 8 3 E 2 2 E E SE E O o oberes Bedienfeld Klimaanlage Zustandscodierung Wirkungscodierung D statisch 2 15 6 25 3 41 4 99 H ausgeb
147. ierung x Adaption war signifikant Abbil dung 4 10 und Tabelle A 5 4 3 3 Ablenkung Zun chst wurde berpr ft ob sich die mittlere Spurabweichung vom vorgegebenen normativen Mo dell als Ma f r die Ablenkung nutzen l sst Die Mittelwerte der beiden Baselines zu Beginn M 0 85 SE 0 04 und Ende M 0 85 SE 0 04 des Versuchs unterschieden sich nicht signifikant voneinan der t 0 08 p 0 937 weshalb von konstanten Fahrleistungen der Probanden ausgegangen werden konnte Abbildung 4 11 Anschlie end wurde ein Mittelwert ber die beiden Baselines gebildet und mit den Versuchsfahrten verglichen Das Ergebnis zeigte dass sich die Baselines M 0 85 SE 0 04 von den Versuchsfahrten M 1 09 SE 0 05 signifikant unterschieden t 6 843 p lt 0 001 Somit kann die mittlere Spurabweichung als Ma f r die Ablenkung durch die Bedienung w hrend der Fahrt im Lane Change Test benutzt werden 4 Gestaltung und Bewertung variabler Beschriftung von Tasten 71 Die 2 faktorielle Varianzanalyse mit den Faktoren Adaption und Codierung Tabelle A 6 ergab dass die Anpassung der Tasten an die Bedienaufgabe tendenziell weniger ablenkend war als die statische Beschriftungen Die anschlie enden Paarvergleiche zeigten eine signifikante Reduzierung der 45 5 40 2 35 E ZC 30 2 5 25 LL o 20 2 wT 15 F 10 5 0 s oberes Bedienfeld oberes Bedienfeld Klimaa
148. ikant was erneut ein Hinweis darauf ist dass der Einfluss der Adaption von der Codierungsart abh ngig ist Abbildung 4 7 w 9 S 8 D ZS 7 o 6 k i KI G 4 Mm o 3 O Sr 2 F T 1 e 0 A oberes Bedienfeld oberes Bedienfeld Klimaanlage Klimaanlage Zustandscodierung Wirkungscodierung Zustandscodierung Wirkungscodierung A statisch 2 27 2 03 4 55 7 95 El ausgeblendet 2 01 1 76 4 13 4 98 O reduziert 2 04 1 83 3 97 5 11 Abbildung 4 7 Durchschnittliche Bedienzeit pro Aufgabe in Abh ngigkeit von Adaption und Codierung Mittelwerte und Standardfehler 4 3 2 Bedienfehler In Bezug auf die relative Fehlerh ufigkeit wurden signifikante Haupteffekte f r die Faktoren Adaption Codierung und System festgestellt Tabelle A 4 Die anschlie enden Paarvergleiche zeigten eine signifikant h here Fehlerh ufigkeit bei Tasten mit statischer Beschriftung M 0 18 SE 0 11 gegen ber Tasten mit ausgeblendeter Beschriftung M 0 05 SE 0 01 und reduzierten Tasten M 0 06 SE 0 01 Zwischen den Tasten mit aus geblendeter Beschriftung und den reduzierten Tasten gab es erneut keinen signifikanten Unterschied 4 Gestaltung und Bewertung variabler Beschriftung von Tasten 69 Abbildung 4 8 Mit zustandscodierten Tasten M 0 08 SE 0 01 wurden signifikant weniger Fehler gemacht als mit wirkungscodierten Tasten M 0 11 SE 0 01 Abbildung 4 9 Auch di
149. ile DIN EN60447 2004 Grund und Sicherheitsregeln f r die Mensch Maschine Schnittstelle Kenn zeichnung Bedienungsgrunds tze ISO7000 1989 Graphical Symbols for Use on Equipment DIN EN ISO9241 1 2002 Ergonomische Anforderungen f r B rot tigkeiten mit Bildschirmger ten ISO11581 1 2000 Information technology User system interfaces and symbols Icon symbols and functions DIN EN ISO13407 2000 Benutzerorientierte Gestaltung interaktiver Systeme VDI2221 1993 Methodik zum Entwickeln und Konstruieren technischer Systeme und Pro dukte VDI2222 1 1997 Konstruktionsmethodik Methodisches Entwickeln von L sungsprinzipien VDI2242 1986 Konstruieren ergonomiegerechter Erzeugnisse VDI2258 2001 Feinwerkelemente Bedienelemente mechanisch VDI3850 1 2000 Nutzergerechte Gestaltung von Bediensystemen f r Maschinen Blatt 1 Grundlagen und Vorgehen Neud rfer 1981 Anzeiger und Bedienteile Gesetzm igkeiten und systematische L sungssammlung Dangelmaier u a 1990 Eignung von handbet tigten Stellteilen f r translatorische und rotatorische Stellbewegungen Schmauder 1996 H ndigkeitsgerechte Gestaltung der Mensch Maschine Schnittstelle Bei der ergonomischen Gestaltung der Mensch Maschine Schnittstelle und ihrer Komponenten kann z B nach DIN614 1 2003 vorgegangen werden in der vier Stufen unterschieden werden 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung 29 Ausarbeitung der Gestaltsp
150. immte Funktionen repr sentieren Touchscreensysteme sind so gesehen schalterbasierte Bediensysteme bei denen Form Gr e und Be schriftung variabel sind Abbildungen 3 3 und 3 4 zeigen aktuelle Touchscreens in Serienfahrzeugen Abbildung 3 3 Touchscreen im Lexus LS430 Lexus Abbildung 3 4 Touchscreen im Jaguar XJ8 Jaguar 2006 2006 Ein Vorteil von Touchscreens ist dass der Benutzer die auf dem Touchscreen angezeigten Funktionen direkt an der Stelle bet tigt wo er sie wahrnimmt Man spricht deshalb auch von direkter Bedie nung Allerdings m ssen aufgrund der Integration von Anzeige und Bedienelement in ein System Kompromisse bez glich der Anordnung im Fahrzeuginnenraum gemacht werden Abel u a 2005 Der Touchscreen kann weder im optimalen Sichtfeld angeordnet werden wo er nicht mehr mit dem Finger erreichbar w re noch im optimalen Greifraum wo er nicht mehr gut sichtbar w re Wird ein Touchscreen zu tief im Greifraum angeordnet kann er gegen die 30 Regel der AAM Guideline versto en Hinsichtlich der Bedienbarkeit kommen Rydstr m u a 2005 in ihrer vergleichenden Untersuchung von abgesetzten Bedien und Anzeigesystemen BMW Drive Audi MMI und einem Touchscreensystem Jaguar zu dem Ergebnis dass der Touchscreen zwar bei der Erstbe dienung schneller bedienbar ist als abgesetzte Systeme sich dieser Vorteil jedoch mit zunehmender Erfahrung praktisch aufhebt Ein Nachteil der bisher in Fahrzeugen verwendeten Touchscre
151. ingestellten Form k nnen mit dem Bedienelement unterschiedliche Aufgaben bedient werden z B diskrete oder kontinuierliche Ein stellungen Die Haptik der Drehfunktion passt sich dabei aktiv der Bedienaufgabe an Die Autoren versprechen sich davon dass der Benutzer die Funktion des Bedienelements haptisch erkennen kann und dadurch die Bedienaufgabe besser versteht Der empirische Nachweis dass die Anpassung des 3 Bedienung im Fahrzeug 49 Bedienelements an die Bedienaufgabe zu einer Verbesserung der Bedienbarkeit oder Ablenkungswir kung f hrt steht jedoch noch aus Stattdessen verweisen die Autoren auf Expertenbewertungen die den ersten Funktionsprototypen positiv bewertet h tten Abbildung 3 16 Realisierter Prototyp des Hap tic Chameleon Michelitsch u a 2004 Abbildung 3 15 Grundidee des Haptic Chameleon Smalley 2004 Ein interessanter Ansatz zur Ablenkungsminimierung von Fahrzeugbediensystemen durch Formco derungen war das Projekt BIONIC Blind Operation of in car Controls Porter u a 2005 In diesem Projekt wurde ein Bediensystem entwickelt das durch verst rkte Nutzung haptischer Infor mation eine Blindbedienung erm glichen und dadurch die Ablenkung minimieren sollte In einer Vorstudie wurde untersucht anhand welcher Eigenschaften Bedienelemente eines tragbaren Radios erkannt werden Die Ergebnisse zeigen dass die Positionierung die Form und der taktile berstand d h das Herausragen d
152. ion of movement of the technical system or the observable system variables Es gibt also stereotype Zusammenh nge zwischen Be wegungen von Bedienelementen und Bewegungen von Anzeigen z B eine Drehung des Bedienele ments im Uhrzeigersinn bewirkt eine Bewegung eines Zeigers nach rechts oben und entspricht einer Wertzunahme Die Bewegungen sowohl des Bedienelements als auch der Anzeige sollten dabei m glichst hnlich sein weshalb f r lineare Anzeigen lineare Bedienelemente und f r rotatorische An zeigen rotatorische Bedienelemente verwendet werden sollten Ausf hrliche Hinweise zu stereotypen Bedienelement Anzeige Zusammenh ngen sind in der DIN EN894 4 2004 zusammengestellt Im Rahmen der systemergonomischen Gestaltung Bubb 1993b Spanner 1993 Rassl 2004 wird zwischen prim rer und sekund rer Kompatibilit t und innerhalb der prim ren nochmals in innere und u ere Kompatibilit t unterschieden Nach Rassl 2004 bezieht sich die prim re Kompatibilit t auf den Zusammenhang zwischen Informationen bezogen auf die Wirklichkeit Anzeigen Stellteile und innere Modelle Unter sekund rer Kompatibilit t wird dagegen der widerspruchsfreie Zusammenhang zwischen Bewegungsrichtung eines Bedienelements und dem Drehsinn z B einer Anzeige verstanden Die u ere Kompatibilit t beschreibt den Zusammenhang zwischen Informationen von Wirklichkeit Anzeigen und Bedienelement betrachtet dabei aber nicht den Zusammenhang mit den inneren Vorstel
153. irmen ber gro fl chige Projektionen und statische Fahrsimulatoren bis hin zu dynamischen Fahrsimulatoren die in der Lage sind Beschleunigungen eines Fahrzeuges zu simulieren Bei der Entscheidung welche dieser drei Methoden f r die Bewertung eines Bediensystems zum Einsatz kommen soll muss sowohl zwischen dem notwendigen Realit tsbezug und dem Einfluss von St rvariablen abgewogen werden als auch das Aufwand Nutzen Verh ltnis beachtet werden 3 6 2 Bedienaufgaben f r die Bewertung Unabh ngig von der gew hlten Untersuchungsmethode sollten die Benutzer zur Bewertung der Be diensysteme typische sekund re Bedienaufgaben bearbeiten wie z B das Einstellen eines Radiosen ders die Bedienung der Klimaanlage das Programmieren des Navigationssystems oder das W hlen einer Telefonnummer Diese Aufgaben setzen sich aus repr sentativen Bedienaufgaben wie diskrete Synonyme Begriffe sind Bedienbarkeit Benutzbarkeit oder engl Usability 54 3 Bedienung im Fahrzeug Untersuchungsmethode Ablenkungsmessung D Feldversuch Dynamischer Fahrsimulator Statischer Fahrsimulator r viele Blickerfassung Mit Fahraufgabe Lane Change Test Folgeaufgabe Trackingexperiment Reaktionszeitmessung Abbildung 3 22 Methoden zur Bewertung von Fahrzeugbediensysteme und Ablenkungsmessung in Anlehnung an Kleinath u a 2006 Realit tsbezug St rvariablen Laborexperime
154. ischen aufgabenbezogenen Anforderungen z B Tastkontrolle Handschuh bedienung u a 3 Festlegung der Bewegungsmerkmale Bewegungsart achse richtung Kontinuit t und ggf Drehwinkel 4 Festlegung der Greifmerkmale z B Hand oder Finger bzw Kontakt oder Zufassungsgriff Die Vorauswahl von Stellteilfamilien erfolgt auf Grundlage der allgemeinen aufgabenbezogenen An forderungen und den Bewegungsmerkmalen Die Festlegung eines geeigneten Stellteiltyps erfolgt unter Ber cksichtigung der spezifischen aufgabenbezogenen Anforderungen und den Greifmerkma len Dabei werden Stellteile in vier verschiedener Stellteilgruppen eingeteilt e translatorische Stellteile diskrete Stellbewegungen e translatorische Stellteile kontinuierliche Stellbewegungen e rotatorische Stellteile diskrete Stellbewegungen e rotatorische Stellteile kontinuierliche Stellbewegungen Zur methodischen Unterst tzung dieses Vorgehens werden in der Norm Bewertungsbl tter als Vorlage bereitgestellt Abbildung 2 15 Es wird an dieser Stelle der Begriff Stellteil statt Bedienelement verwendet um den Wortlaut der Norm m glichst exakt wiederzugeben 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung 31 0 Anf ngliche Gestaltungs spezifikation 1 Bewertung der allgemeinen aufgabenbezogenen Aufgabenbewertung und Anforderungen Informationserfassung Bestimmung von Einschr nkungen f r Bewegungs merkmale Bestimmung von Einschr nkungen
155. it 15 29 AI e E e Sn a en nn Re re a Ben ae a 15 2 4 Bedienelemente 17 2 4 1 Aktive und passive Bedienelemente 2 2 n nn 18 2 4 2 Adaptierbare adaptive und variable Bedienelemente o oo 19 2 5 Gestaltung von Bedienelementen 19 2 5 1 Gestaltungsparameter von Bedienelementen e 20 2 5 2 Entwicklung und Auswahl von Bedienelementen 27 2 5 3 Vorgehensweise f r die Entwicklung eines variablen Bedienelements 31 20 NEIEN gt 223 5 42 4 A energie e ar 32 Bedienung im Fahrzeug 35 3 1 Bedienelemente und Anzeigen im Fahrzeug 35 3 2 Fahrzeugf hrung 5 4 3 a0 u 2 usa a ei ade ad aa bl 36 21 Primsranfesbeih se sorae d ea aid na 36 222 Sekund raufgaben e e ee a a a a ee E 37 323 NE E E ee ca u ar 37 3 3 Normen und Richtlinien f r Bedien und Anzeigesysteme 38 3 4 Stand der Technik bei Anzeigesystemen 40 3 5 Stand der Technik bei Bediensystemen 40 35 1 Tonchseregns ecca nca ae aachen ai E E 41 3 5 2 Abgesetzte Bedien und Anzeigesysteme 42 Inhaltsverzeichnis 3 5 3 Zentrale Bedienelemente e 42 3 5 4 Aktive Bedienelemente e 45 3 5 5 Kompatible und sinnf llige Bedienelemente 46 3 5 6 Formcodierte Bedienelemente 47 3 5 7 Variabel beschriftbare Tasten 2 2 ss 22 2221 2 u an 50 3 6 Bewertung von Fahrzeugbediensystemen 53 3 6 1 Untersuchungsmethoden 2 2 20 040 2a an na a Dr 53 3 6 2 Bedienaufgaben f r die Bewertung 53 3 6 3 Messung der Bedienbarkeit
156. it wenn auch knapp auf der hilfreich Seite der Skala zwischen den Werten 2 und 3 und wird daher sicher nicht als st rend empfunden sehr gut subjektives Gefallen gar nicht 10 1 uneindeutiges SD eindeutiges SD Estatisches BE 6 77 6 09 E variables BE 5 84 5 80 Abbildung 6 21 Subjektives Gefallen in Abh ngigkeit von Bedienelement und Screendesign Mittelwerte und Standardfehler 6 4 Zusammenfassung der Ergebnisse und Gestaltungsempfehlungen Kompatibilit tsfehler Durch den Einsatz des variablen zentralen Bedienelements konnte die haptische Reiz Reaktions Kompatibilit t des abgesetzten Bedien und Anzeigesystems verbessert werden denn die Anzahl der Kompatibilit tsfehler konnte um 5 reduziert werden Damit kann Hypothese 1 best tigt werden Insbesondere bei den Screentypen mit horizontaler und vertikaler Ausrichtung der Schaltfl chen Entscheidung 4 und 5 Buttonmen und bei schwacher visueller Kompatibilit t des uneindeutigen Screendesigns konnten durch die haptische Kompatibilit t des zentralen variablen Bedienelements die Kompatibilit tsfehler um durchschnittlich 16 reduziert werden Die Hypothese 2 kann somit f r die Screentypen 4 5 Buttonmen und Entscheidung best tigt werden Bei eindeutigem Screendesign k nnen Kompatibilit tsfehler fast ausgeschlossen werden Ihr Anteil konnte von 22 mit uneindeutigem Screendesign auf 4 m
157. it eindeutigem Screendesign um durch 124 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements Anzahl Nennungen 1 2 3 4 5 sehr hilfreich eher hilfreich teils teils eher st rend sehr st rend Abbildung 6 22 Subjektives Empfinden der Anpassung des Bedienelements an die Bedienaufgabe schnittlich 18 reduziert werden Bei den Screentypen Entscheidung 4 und 5 Buttonmen konnte der Anteil der Kompatibilit tsfehler dadurch sogar um durchschnittlich 31 reduziert werden Das bedeutet dass die visuelle Reiz Reaktions Kompatibilit t des Bediensystems durch das eindeutige Screendesign deutlich verbessert wird Die Ergebnisse zeigen dar ber hinaus dass bei guter visueller Kompatibilit t des Screendesigns ein deutiges Screendesign die haptische Kompatibilit t des Bedienelements nur noch einen schwachen nicht signifikanten Einfluss auf die Bedienhandlungen hat Dieses Ergebnis best tigt Hypothese 3 Bei den Screentypen kontinuierliche Eingabe Liste Buchstaben und Nummernspeller f r die die Bedienhandlung Drehen erwartet wurde konnten keine Unterschiede zwischen den Bedienelementen gefunden werden Das zeigt dass die Screentypen selbst bei haptisch und visuell nicht optimaler Gestaltung schon zur Auswahl einer bestimmten Bedienhandlung f hren Der Grund daf r k nnten mentale Modelle oder Erfahrungen der Benutzer aus der Bedienung anderer Ger te sein die be stimmte Bedienhandlungen mit bestimmten
158. klung eines Bedienelements f r zwei Bedienaufgaben vorzugehen ist 2 5 3 Vorgehensweise f r die Entwicklung eines variablen Bedienelements Da sich die bekannten Vorgehensweisen also nur f r Bedienelemente mit einer Bedienaufgabe eignen ist eine neue Vorgehensweise zur Entwicklung eines Bedienelements f r mehr als eine Bedienaufgabe notwendig Eine geeignete Vorgehensweise ist in Abbildung 2 16 dargestellt Diese Vorgehensweise stellt eine Erweiterung der Stellteilauswahl nach DIN EN894 3 2000 dar und erm glicht so de ren Anwendung auf Bedienelemente mit zwei unterschiedlichen Bedienaufgaben Ausgehend von zwei Aufgabenbeschreibungen nach DIN EN894 3 2000 ist demnach zun chst zu kl ren ob die 32 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung gleichen oder unterschiedliche Anforderungen an das Bedienelement gestellt werden Bei gleichen Anforderungen kann ein Bedienelement wie in DIN EN894 3 2000 beschrieben ausgew hlt und realisiert werden Stellen die Aufgaben unterschiedliche Anforderungen an das Bedienelement muss mit der Entwicklung eines variablen Bedienelements begonnen werden Dabei ist zun chst zu kl ren ob berhaupt eine Technologie verf gbar ist mit der ein variables Bedienelement realisiert werden k nnte Ist dies nicht der Fall muss der Prozess abgebrochen werden und entweder eine Techno logieentwicklung gestartet oder die Anforderungen mindestens einer Bedienaufgabe berdacht und ggf modifiziert werd
159. l horizontal und vertikal kreisf rmig ohne Abbildung 6 7 Faktor Repr sentativer Aufgabentyp von oben links nach unten rechts kontinuierliche Eingabe Liste Speller Men auswahl 108 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements Anschlie end wurden die Screenentw rfe von 15 Probanden in einem Laborexperiment bzgl ihrer Reiz Reaktions Kompatibilit t f r Drehen oder Schieben bewertet Mackensen 2006 Die Pro banden wurden zu jedem Screen gefragt ob sie aufgrund der Gestaltung an einem nicht n her beschriebenen Bedienelement schieben oder drehen w rden Hinsichtlich der Ausrichtung wurde festgestellt dass Probanden am Bedienelement drehen wollen wenn die Screenelemente kreisf rmig angeordnet sind Wenn die Screenelemente achssymmetrisch angeordnet waren wollten sie dagegen berwiegend schieben Waren die Elemente der Screenelemen te horizontal vertikal oder asymmetrisch ausgerichtet w rden sie sowohl drehen als auch schieben In Bezug auf die Verbindungslinien wurde festgestellt dass die Probanden bei kreisf rmig verbun denen Screenelementen ein Bedienelement drehen und bei horizontal und oder vertikal miteinander verbundenen Screenelementen schieben wollen F r kontinuierliche Einstellungen Listen und Speller wird Drehen bevorzugt F r Aufgaben bei denen Eintr ge in Men s ausgew hlt werden sollten wurden dagegen Schieben bevorzugt Auf Grundlage dieser Ergebnisse war es m gl
160. l 1 Allgemeine Einf hrung DIN EN ISO9241 10 1996 Norm DIN EN ISO 9241 Teil 10 Juli 1996 Ergonomische Anforderungen f r B rot tigkeiten mit Bildschirmsystemen Teil 10 Grunds tze der Dialoggestaltung DIN EN ISO9241 11 1999 Norm DIN EN ISO 9241 Teil 11 Januar 1999 Ergonomische Anforde rungen f r B rot tigkeiten mit Bildschirmsystemen Teil 11 Anforderungen an die Gebrauch stauglichkeit Leits tze DIN EN ISO9241 400 2005 Norm Entwurf DIN EN ISO 9241 Teil 400 August 2005 Ergonomie der Mensch System Interaktion Physikalische Eingabeger te Teil 400 Ergonomische Grundla gen Einleitung und Anforderungen DIN EN ISO9241 9 2000 Norm DIN EN ISO 9241 Teil 9 Februar 2000 Ergonomische Anforde rungen f r B rot tigkeiten mit Bildschirmsystemen Teil 9 Anforderungen an Eingabemittel ausgenommen Tastaturen DIN EN60073 2003 Norm DIN EN 60073 Mai 2003 Grund und Sicherheitsregeln f r die Mensch Maschine Schnittstelle Kennzeichnung und Codierungsgrunds tze f r Anzeigenger te und Be dienteile DIN EN60447 2004 Norm DIN EN 60447 Dezember 2004 Grund und Sicherheitsregeln f r die Mensch Maschine Schnittstelle Kennzeichnung Bedienungsgrunds tze DIN EN894 1 1997 Norm DIN EN 894 Teil 1 April 1997 Ergonomische Anforderungen an die Gestaltung von Anzeigen und Stellteilen Teil 1 Allgemeine Leits tze f r die Benutzer Interaktion mit Anzeigen und Stellteilen DIN EN894 2 1997 Norm DIN EN 894 Teil 2
161. lagen und Gestaltung dienelement aus einem L sungskatalog diesen Anforderungen entspricht Handelt es sich um eine Korrektur eines bereits verwendeten Bedienelements wird gepr ft ob es den festgelegten Anfor derungen entspricht Ist das nicht der Fall muss ein anderes Bedienelement ausgew hlt werden Dieser Ablauf muss solange wiederholt werden bis ein geeignetes Bedienelement gefunden ist Das ausgew hlte Bedienelement kann dann realisiert werden Wenn es sich um eine berpr fung und Korrekturma nahme gehandelt hat muss das bereits verwendete Bedienelement ggf durch ein neues ersetzt werden Schmauder 1996 untersuchte die Gestaltung der Mensch Maschine Schnittstelle unter dem Aspekt der H ndigkeit Aufbauend auf den Vorgehensweisen von Neud rfer 1981 und Dangelmaier u a 1990 sollte aufgrund seiner Ergebnisse vor der Auswahl und Anordnung von Bedienelementen gepr ft werden ob die H ndigkeit der Benutzer bei der Gestaltung ber cksichtigt werden muss In der DIN EN894 3 2000 wird auf diesen Erkenntnissen aufgebaut und zur Auswahl von Stellteilen folgendes Vorgehen vorgeschlagen 1 Aufgabenbewertung und Informationserfassung 2 Vorauswahl von Stellteilfamilien 3 Festlegung geeigneter Stellteiltypen Bei der Aufgabenbewertung und Informationserfassung sind folgende Schritte durchzuf hren 1 Festlegung der allgemeinen aufgabenbezogenen Anforderungen Genauigkeit Geschwindig keit Kraft 2 Festlegung der spezif
162. lanwei mativem Modell 2 und Versuchs sung 1 fahrt 3 3 6 5 Statistische Verfahren Die mit den beschriebenen Methoden erhobenen Daten wie Bedienzeiten fehler und Ablenkungsda ten m ssen mit statistischen Verfahren ausgewertet werden Bortz u D ring 2002 Mit Hilfe von Signifikanztests k nnen allgemein g ltige R ckschl sse von einer Stichprobe auf die Grundgesamheit 3 Bedienung im Fahrzeug 57 gezogen werden Signifikanztests berpr fen dabei zwei einander ausschlie ende Hypothesen Die Hy pothese dass zwischen bspw zwei Mittelwerten u und uo kein Unterschied besteht u1 u2 wird Nullhypothese genannt Dagegen wird in der Alternativhypothese von einem Unterschied zwischen den Mittelwerten ausgegangen d h u u2 Mit einem Signifikanztest wird die Irrtumswahrschein lichkeit p ermittelt mit der sich das gefundene Ergebnis nicht mit der Nullhypothese vereinbaren l sst Ist die Irrtumswahrscheinlichkeit kleiner als eine zuvor festgelegte Irrtumswahrscheinlichkeit wird die Nullhypothese verworfen und die Alternativhypothese akzeptiert Die Irrtumswahrschein lichkeit wird auch als Signifikanzniveau bezeichnet Signifikanzniveaus auf denen die Ergebnisse abgesichert werden sind per Konvention p lt 0 05 p lt 0 01 oder p lt 0 001 Dabei sollte erw hnt werden dass nicht jedes signifikante Ergebnis auch eine praktische Bedeutung haben muss Es ist immer zu pr fen ob neben der Signifikanz eines Effektes auch die
163. lement 2 nach DIN EN 894 3 nach DIN EN 894 3 nach DIN EN 894 3 gefunden gefunden Ge gefunden nein Gestaltung Gestaltung Gestaltung alternativer alternativer alternativer Bedienelemente Bedienelemente Bedienelemente Realisierung Realisierung statisches Bedienelement variables Bedienelement Abbildung 2 16 Vorgehensweise zur Auswahl und Entwicklung eines Bedienelements f r zwei Bedienaufgaben 34 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung 3 Bedienung im Fahrzeug 35 3 Bedienung im Fahrzeug In diesem Kapitel werden neben der Fahrzeugf hrung die Bedien und Anzeigesysteme in Fahrzeugen sowie deren Gestaltung beschrieben und die Inhalte der sp ter folgenden Untersuchungen abgeleitet F r einen berblick ber Art und Anordnung der Bedien und Anzeigesysteme im Fahrzeug wird zun chst ein aktuelles Bedien und Anzeigesystem beispielhaft beschrieben 3 1 Bedienelemente und Anzeigen im Fahrzeug Abbildung 3 1 Innenansicht der Mercedes Benz S Klasse DaimlerChrysler AG 2005 Abbildung 3 1 zeigt den Innenraum der aktuellen Mercedes Benz S Klasse BR221 Klassische Be dienelemente wie Lenkrad 3 Blinkerhebel 1 Tempomathebel 2 sowie Anzeigen 4 f r Ge schwindigkeit Drehzahl K hlwassertemperatur und Tankinhalt befinden sich Zentrum des Cockpits Der W hlhebel f r die Automatikschaltung 5 ist auf der rechten Seite des Lenkrades angebracht Zwischen dem Ze
164. lements 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung 21 Abmessungen Die Abmessungen eines Bedienelements sollten sich an den anthropometrischen Daten zuk nftiger Nutzer orientieren Ausf hrliche Daten dazu sind bspw in der Normung DIN33402 2 1986 und bei J rgens 1993 zu finden Geeignete Abmessungen f r z B Tasten Drehsteller Joysticks u v m findet man bei R hmann 1993b und insbesondere in den L sungskatalogen von Neud rfer 1981 und der DIN EN894 3 2000 Bet tigungskr fte und momente Auch bei den Bet tigungskr ften und momenten sollten die anthropometrischen Daten zuk nfti ger Benutzer beachtet werden Die K rperkr fte des Menschen k nnen der DIN33411 1 1982 entnommen werden Maximale Bet tigungskr fte und momente d rfen bei der Gestaltung von Be dienelementen nicht ber bzw minimale Bet tigungskr fte und momente nicht unterschritten wer den DIN EN894 3 2000 VD12258 2001 Bullinger 1994 R hmann 1993b Dabei sollte auch die H ndigkeit der Benutzer beachtet werden Schmauder 1996 Bei zu kleinen Kr ften und Momenten besteht die Gefahr dass die haptische R ckmeldung Bet tigungshaptik verloren geht oder es zu unbeabsichtigten Bet tigungen kommt die zu Bedienfehlern f hren k nnen Bei zu gro en Kr ften wird die Bet tigung erheblich erschwert bis unm glich gemacht R hmann 1993b DIN EN894 3 2000 Bullinger 1994 Empfehlungen zu Minimal und Maximalkr ften verschie
165. lendet 1 88 4 55 3 07 3 37 Oreduziert 1 94 4 54 3 00 3 47 Abbildung 4 5 Durchschnittliche Bedienzeit pro Aufgabe in Abh ngigkeit von Adaption System und Codierung Mit telwerte und Standardfehler 7 E o 2 6 2 lt o 5 a 4 C Ei 8 3 E 2 2 E E 1 oO 5 a 0 oberes Bedienfeld Klimaanlage D Zustandscodierung 2 11 4 21 E Wirkungscodierung 1 87 6 01 Abbildung 4 6 Durchschnittliche Bedienzeit pro Aufgabe in Abh ngigkeit von System und Codierung Mittelwerte und Standardfehler 68 4 Gestaltung und Bewertung variabler Beschriftung von Tasten Bedienzeiten Klimaanlage Bei der Klimaanlage wurden die Tasten mit Zustandscodierung M 4 21 SE 0 21 schneller be dient als die Tasten mit Wirkungscodierung M 6 01 SE 0 29 wie am Ergebnis der 2 faktoriellen Varianzanalyse mit den Faktoren Adaption und Codierung zu erkennen ist Tabelle A 3 F r den Faktor Adaption wurde ebenfalls ein signifikanter Haupteffekt festgestellt Die anschlie enden Paar vergleiche zeigten dass Tasten mit statischer Beschriftung M 6 25 SE 0 36 signifikant mehr Bedienzeit ben tigten als Tasten mit ausgeblendeter Beschriftung M 4 55 SE 0 34 und redu zierte Tasten M 4 54 SE 0 21 Zwischen den Tasten mit ausgeblendeter Beschriftung und den reduzierten Tasten gab es keinen signifikanten Unterschied Die Interaktion der Faktoren Codie rung x Adaption war signif
166. lung eines zentralen Bedienelements mit variabler Formcodierung beschrieben Dazu wird aufbauend auf bekannten Entwicklungs und Auswahlverfahren f r Bedienelemente eine Vorgehensweise zur Entwicklung variabler Bedienelemen te vorgeschlagen Das entwickelte variable zentrale Bedienelement wird dar ber hinaus hinsichtlich seiner Bedienbarkeit und Ablenkungswirkung bewertet Aus den Versuchsergebnissen konnten Ge staltungsempfehlungen abgeleitet werden wie durch ein variables zentrales Bedienelement die Be dienbarkeit von abgesetzten Bedien und Anzeigesystemen verbessert und die Ablenkungswirkung reduziert werden kann Die Ergebnisse dieser Arbeit leisten einen Beitrag zur Entwicklung zuk nftiger abgesetzter Bedien und Anzeigesysteme und geben insbesondere Entwicklern und Gestaltern eine Hilfestellung beim Einsatz variabler Bedienelemente Danksagung Die vorliegende Arbeit entstand w hrend meiner T tigkeit als Doktorand der DaimlerChrysler AG im der Abteilung Human Factors GR VCH Ohne vielfache Unterst tzung h tte diese Dissertation nicht entstehen k nnen so dass ich an dieser Stelle all denjenigen danken m chte die zum Erfolg dieser Arbeit beigetragen haben An erster Stelle danke ich meinem Betreuer Prof Dr Ing Martin Schmauder Er hat diese Arbeit in jeder Phase mit Interesse verfolgt und hat mit seinen konstruktiven Diskussionen und Ratschl gen ma geblich zu deren Gelingen beigetragen F r das Interesse an dieser Arbeit
167. lungen des Menschen Die mentalen Modelle und Erfahrungen des Menschen werden erst bei der inneren Kompatibilit t betrachtet Anzeigen und Bedienelemente m ssen mit den inneren Modellen des Menschen bereinstimmen um eine prim re innere Kompatibilit t zu gew hrleisten Auf Grundlage dieser Ans tze zur Beschreibung der Kompatibilit t und des Mappings bzw der Sinnf lligkeit wird f r diese Arbeit unter Mapping ein erkennbarer Zusammenhang zwischen Be dienelementen und Anzeigen verstanden Mapping beschreibt also die Zusammenh nge innerhalb der Mensch Maschine Schnittstelle Kompatibilit t beschreibt dagegen den eindeutigen auf Stereo typen basierenden Zusammenhang zwischen den kognitiven F higkeiten Erwartungen bzw mentalen Modellen des Benutzers und den Bedienelementen und Anzeigen der Mensch Maschine Schnittstelle Abbildung 2 13 Die sog Reiz Reaktions Kompatibilit t beschreibt insbesondere den eindeutigen Zusammenhang zwischen Informationen die der Benutzer ber Bedienelemente oder Anzeigen erh lt und seinen Handlungen die er aufgrund dieser Informationen ausf hrt 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung 25 7 Aufgaben Ziele Wirklichkeit Maschine Bedienelemente Mapping Sinnf lligkeit Anzeigen Mensch Kompatibilit t Kognitive Handlungen Ergebnisse Eigenschaften Erwartungen und Mentale Modelle Kompatibili
168. m bei der Klimaanlage zu beobachten Durch das Ausblenden von Beschriftungen kann zudem die Ablenkung um rund 9 reduziert werden Im Gegensatz zu den Bedienzeiten und fehlern steigt die Ablenkung bei reduzierten Tasten tendenziell wieder an Der Anstieg der Ablenkung bei der Reduzierung von Tasten k nnte darauf zur ck zu f hren sein dass die formale Ordnung des Bedienfeldes in Zeilen und Spalten verloren geht und dadurch die visuelle Orientierung f r den Benutzer schwieriger wird Subjektiv gefallen Tasten die sich den aktuellen Bedienm glichkeiten anpassen besser als Tasten mit statischer Beschriftung Das gilt insbesondere f r die Klimaanlage Sowohl f r die Bedienzeiten fehler Ablenkung als auch das Gefallen gilt dass durch Reduktion von Tasten keine Verbesserungen gegen ber dem Ausblenden von Beschriftungen erzielt werden k nnen Das Ergebnis best tigt somit die Hypothese 1 Die Zustandscodierung ist um 20 schneller bedienbar als die Wirkungscodierung und es werden rund 32 weniger Fehler gemacht Dabei ist jedoch zu beachten dass die Wirkungscodierung im oberen Bedienfeld hinsichtlich der Bedienzeiten und fehler besser ist als die Zustandscodierung Jedoch ist der Vorteil bei den Bedienzeiten mit 0 2s sehr klein und Bedienfehler werden beim oberen Bedienfeld praktisch keine gemacht weshalb die wenigen Fehler zu scheinbar gro en Effekten f hren Es ist fraglich ob der leichte Vorteil der Wirkungscodierung im oberen Bedienfeld von
169. mittelt werden F r diese Arbeit wird in den folgenden Abschnitten der Begriff Bedienelement verwendet und folgen derma en definiert Bedienelemente dienen der bertragung von Informationen die der Benutzer durch Bedienhandlungen diskret oder kontinuierlich in das Maschine System einleitet um bewusste nderungen des Systemzustandes vorzunehmen Umgekehrt k nnen Bedienelemente auch als An zeigen des Systems dienen um akustische visuelle oder insbesondere haptische Informationen an den Benutzer zu bertragen 2 4 1 Aktive und passive Bedienelemente Bei Bedienelementen wird zwischen aktiven und passiven Bedienelementen unterschieden Passive Bedienelemente k nnen aufgrund ihres konstruktiven Aufbaus ein passives Feedback durch ihre Bet tigungshaptik geben Die Bet tigungshaptik steht nicht im Fokus dieser Arbeit es gibt jedoch vor dem Hintergrund der Wertanmutung von Bedienelementen zahlreiche Arbeiten zu diesem Thema Bubb 2001 Anguelov u Schmauder 2006 Doerrer 2002 Reisinger u a 2005 Reisinger 2006 DaimlerChrysler AG 2006b Aktive Bedienelemente zeichnen sich im Gegensatz zu passiven Bedienelementen dadurch aus dass sie auch ohne u ere Einwirkung ber Kraft oder Bewegungs nderungen Informationen an den 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung 19 Benutzer bertragen k nnen Bullinger u a 1997 Eine gute bersicht zum Stand der Technik ak tiver Bedienelemente findet man u a bei Burdea 199
170. n Bedien und Anzeigesystem ist dabei nicht immer eindeutig Ein Bedienele ment kann durch seine Form oder Bet tigungshaptik Informationen an den Benutzer bermitteln und eine Anzeige kann z B wie bei einem Touchscreen auch direkt bet tigt werden In einem Mensch Maschine System spielen neben den technischen Komponenten der Bedien und Anzeigesysteme die kognitiven Eigenschaften und F higkeiten des Menschen eine wesentliche Rolle 2 2 Kognition Nach Zimbardo u Gerrig 1999 ist Kognition der Oberbegriff f r alle Formen des Erkennens und Wissens und umfasst neben der Wahrnehmung und Mustererkennung das Verstehen die Aufmerk samkeit das Erinnern das bildhafte Vorstellen intelligentes Handeln das Denken das Probleml sen das Entscheiden sowie das Sprechen und das Sprachverst ndnis Der Mensch ist aufgrund seiner kognitiven F higkeiten in der Lage ber die Mensch Maschine Schnittstelle Informationen wahr zunehmen mit seinen Aufgaben bzw deren Zielen zu vergleichen und unter Zuhilfenahme seines Erfahrungswissens daraus Handlungen abzuleiten Betrachtet man die dabei beteiligten Vorg nge im Menschen aus kognitionspsychologischer Sicht genauer Abbildung 2 2 laufen verschiedene aufeinanderfolgende Teilprozesse ab Herczeg 1994 Wickens u Carswell 1997 Z hlke 2004 DIN EN894 1 1997 Die Sensorik dient der Entdeckung und Aufnahme von Reizen Wahrnehmung beschreibt die Erkennung Verdichtung und Interpretation von Reizen
171. n Bedienzeit 161 Ergebnisse der 2 faktoriellen Varianzanalysen bzgl der durchschnittlichen Bedienzeit 161 Ergebnis der 3 faktoriellen Varianzanalyse bzgl der relativen Fehlerh ufigkeit 161 Ergebnisse der 2 faktoriellen Varianzanalysen bzgl der relativen Fehlerh ufigkeit 161 Ergebnisse der 2 faktoriellen Varianzanalysen bzgl der mittleren Spurabweichung 161 Ergebnis der 3 faktoriellen Varianzanalyse bzgl des subjektiven Gefallens 162 148 9 Tabellenverzeichnis A 8 Ergebnisse der 2 faktoriellen Varianzanalysen bzgl des subjektiven Gefallens 162 B 1 Ergebnis der 3 faktoriellen Varianzanalyse bzgl der bevorzugten Bedienhandlung 173 B 2 Ergebnis der 3 faktoriellen Varianzanalyse bzgl Eignung f r Drehen 173 B 3 Ergebnis der 3 faktoriellen Varianzanalyse bzgl Eignung f r Schieben vo hi 173 B 4 Ergebnis der 3 faktoriellen Varianzanalyse bzgl Eignung f r Schieben li re 173 B 5 Ergebnisse der 2 faktoriellen Varianzanalysen f r globale Form und Fase 174 B 6 Ergebnisse der 2 faktoriellen Varianzanalysen f r globale Form und R ndel 174 C 1 Ablauf der Bedienaufgabe Zieleingabe durch Adresseingabe 176 C 1 Ablauf der Bedienaufgabe Zieleingabe durch Adressemgabe 2 177 C 1 Ablauf der Bedienaufgabe Zieleingabe durch Adresseingabe 178 C 2 Ablauf der Bedienaufgabe Zieleingabe ber Karte 2 aaa 17
172. n durch Codierung und Decodierung Wenn die Kompatibilit t maximal sein soll muss der Decodierungsaufwand folglich minimal werden In der Praxis bedeutet eine hohe Reiz Reaktions Kompatibilit t dass ein bestimmter Reiz z B eine Anzeige praktisch ohne Nachdenken beim Be nutzer eine bestimmte Reaktion z B eine Bedienhandlung ausl st 24 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung Das Prinzip der r umlichen Kompatibilit t engl Spatial Compatibility bezieht sich auf die Anord nung von Bedienelementen und Anzeigen die in einem eindeutigen und erkennbaren Zusammenhang stehen sollten Die Bedienelemente sollten daher entweder genau gleich wie die Anzeigen Prinzip der Kollokation oder m glichst hnlich Prinzip der Kongruenz angeordnet sein Schmidtke u R hmann 1993 Wickens u Carswell 1997 Das Prinzip der r umlichen Kompatibilit t ist dabei mit dem bereits vorgestellten Begriff des Mappings von Norman 1989 vergleichbar und kann deshalb auch synonym verwendet werden Die Bewegungskompatibilit t Movement Compatibility definieren Wickens u Carswell 1997 als den Aspekt der Reiz Reaktions Kompatibilit t der den Zusammenhang von Bewegungen der Be dienelemente und den Ver nderungen der Anzeige beschreibt I R S Intention Response Stimulus Compatibility Eine hnliche Definition liefern Bullinger u a 1997 Compatibility exists if the direction of movement of the control coincides with the direct
173. n elektrisch verstellbar so dass sowohl f r kleine als auch f r gro e Probanden eine optimale Sitzposition einstellbar war Mit Hilfe einer Simulationssoftware wurden Funktionen und Bedienabl ufe eines abgesetzten Bedien und Anzeigesystems auf dem Zentraldisplay 2 dargestellt Das System wurde mit einem zentralen 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 105 Bedienelement 3 in der Mittelkonsole bedient Als Fahrsimulation wurde der Lane Change Test verwendet der auf eine Leinwand 1 vor der Sitzkiste projiziert und ber Lenkrad und Pedalerie gesteuert wurde Ein PC diente zur Simulation des Fahrerinformationssystems sowie zur Versuchs steuerung und Datenaufzeichnung Ein zweiter PC war f r den Lane Change Test notwendig ber TCP IP konnte dieser die Messdaten des Lane Change Tests an den Simulationsrechner bertragen wo sie f r die sp tere Auswertung gespeichert wurden Abbildung 6 3 Sitzkiste zur Bewertung des variablen zentralen Bedienelements mit Lane Change Test 1 Display 2 und zentralem Bedienelement 3 Bedienelemente Zum Vergleich mit dem variablen zentralen Bedienelement wurde ein statisches Bedienelement ent wickelt das sich hinsichtlich seiner Form nicht ver ndern konnte Die Entwicklung erfolgte wieder nach der in Abbildung 5 2 dargestellten Vorgehensweise Allerdings sollte trotz ungleicher Anforderungen diesmal ein Bedienelement bzw eine Form gefunden werden die sich sowohl f r Dreh
174. n pro Aufgabe Aufgabentyp AT Bedienelement BE Screendesign SD F p F p F p ATxBE BExSD SDxAT F p F p F p 188 C Anhang Tabelle C 9 Ergebnisse der 2 faktoriellen Varianzanalysen bzgl der durchschnittlichen Bedienzeiten pro Aufgabe Aufgabentyp Bedienelement BE Screendesign SD BExSD F p F p F p Tabelle C 10 Ergebnis der 3 faktoriellen Varianzanalyse bzgl der relativen Fehlerh ufigkeit Aufgabentyp AT Bedienelement BE Screendesign SD F p F p F p ATxBE BExSD SDxAT F p F p F p Tabelle C 11 Ergebnisse der 2 faktoriellen Varianzanalysen bzgl der relativen Fehlerh ufigkeit Aufgabentyp Bedienelement BE Screendesign SD BExSD F p F p F p Tabelle C 12 Ergebnis der 3 faktoriellen Varianzanalyse bzgl der mittleren Spurabweichung Aufgabentyp AT Bedienelement BE Screendesign SD F p F p F p ATxBE BExSD SDxAT F p F p F p C Anhang 189 Tabelle C 13 Ergebnisse der 2 faktoriellen Varianzanalysen bzgl der mittleren Spurabweichung Aufgabentyp Bedienelement BE Screendesign SD BExSD F p F p F p Adresseingabe 0 334 0 568 Ziel ber Karte 5 771 0 023 Telefonbuch 0 0023 0 881 Nummernwahl 1 053 0 313 Senderliste 0 628 0 434 Temperatur 1 114 0 300 Tabelle C 14 Ergebnisse der 2 faktoriellen Varianzanalysen bzgl des subjektives Gefallens Bedienelement BE Screendesign SD BExSD F p F p F p 190 C Anhang
175. n und Anzeigen zur Verf gung zu stellen und damit die Anzahl der Informationen und Handlungsm glichkeiten zu reduzieren lassen sich zudem Verbesserungen hinsichtlich der Re aktionszeiten erzielen Wickens u Carswell 1997 was sich positiv auf die Bedienbarkeit auswirken kann Der Zusammenhang zwischen Anzahl von Bedienm glichkeiten und Bedienzeiten wird anhand des von Hick 1952 und Hyman 1953 gefundenen Zusammenhangs zwischen Reaktionszeit und An zahl m glicher Entscheidungen deutlich vgl auch Regan 1997 Wickens u Carswell 1997 Bubb 1993b Nach diesem sog Hick Hyman Law verhalten sich die Anzahl m glicher Auswahlpaare gleicher Wahrscheinlichkeit proportional zu den Reaktionszeiten der Handlungen Gl 2 1 Die Unsi 26 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung cherheit bei der Entscheidung ob der Benutzer berhaupt reagieren soll oder nicht wird durch die Addition von eins ber cksichtigt enee a b log n 1 2 1 n Anzahl gleich wahrscheinlicher Auswahlm glichkeiten a b Experimentell zu ermittelnde Konstanten Abgesehen von der Reduzierung der Reaktionszeiten kann durch die Einschr nkung von Entscheid ungs und Handlungsm glichkeiten durch Anpassung der Anzahl der Bedienm glichkeiten die Bildung und Nutzung erlernter Regeln und Muster unterst tzt werden Insbesondere bei Aufgaben deren Handlungen Abh ngigkeiten oder Regeln unterliegen k nnen nach Z hlke 2004 Fehlbedienungen reduz
176. n zentralen Bedienelement in Kombination mit einem visuell kompa tiblen und einem visuell weniger kompatiblen Screendesign verglichen und bewertet Es zeigte sich dass die Kompatibilit t eines abgesetzten Bedien und Anzeigesystems durch den Einsatz des va riablen zentralen Bedienelements verbessert werden kann Durch eine visuell kompatible Gestaltung des Screendesigns kann die Kompatibilit t des abgesetzten Bedien und Anzeigesystems deutlich verbessert werden Dar ber hinaus konnte durch den Einsatz des variablen zentralen Bedienelements die Ablenkung bei bestimmten Bedienaufgaben signifikant reduziert werden Subjektiv empfanden die Versuchspersonen die formver nderliche Technologie des variablen zentralen Bedienelements als 7 Zusammenfassung und Ausblick 131 hilfreich Obwohl das variable zentrale Bedienelement ein erster Prototyp einer neuen Technologie ist mit der die Versuchspersonen keine Vorerfahrung hatten gefiel es subjektiv bereits genauso gut wie das vertrautere statische Bedienelement Aufgrund der Ergebnisse kann der Einsatz des variablen zentralen Bedienelements empfohlen und Nachteile weitestgehend ausgeschlossen werden Allerdings sollte bedacht werden dass mit vergleichsweise hohem technischen Aufwand nur relativ kleine Vorteile hinsichtlich der Kompatibilit t und der Ablenkung erreicht werden k nnen Die Ergebnisse der Untersuchung variabler Beschriftung von Tasten mit 22 Versuchspersonen zeigten dass durch variable T
177. nalysen mit den Faktoren globale Form und R ndel Bediensystem Globale Form GF R ndel R GFxR F p F p F p Bedienhandlung 560 085 lt 0 001 0 109 0 819 118 0 889 Eignung Drehen 87 105 lt 0 001 1 206 1 373 0 268 Eignung Schieben vorne hinten 19 355 0 001 0 008 0 992 464 0 633 Eignung Schieben links rechts 32 076 lt 0 001 0 273 0 763 595 0 558 C Anhang 175 C Anhang 176 C Anhang C 1 Bedienaufgaben zur Bewertung des variablen zentralen Bedienelements Tabelle C 1 Ablauf der Bedienaufgabe Zieleingabe durch Adresseingabe Instruktion Bitte geben Sie als Zieladresse in Berlin Mitte die Friedrichstra e ein F Sn Bedien Uneindeutiges Screendesign Eindeutiges Screendesign Bedien handlung elements Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA CAR Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA TSS Funktions quaderf rmig S taste dr cken Zur ck AUDIO TEL KLIMA CAR Zur ck AUDIO TEL KLIMA Ss rm ein vm IEN Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA CAR Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA letzte Ziele 7 letzte Ziele Adresse ber Karte aus Speicher q uaderf rm Ig Schieben Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA SEN GER en quaderf rmig Schieben MERCEDESSTRASSE STUTTGART DEUTSCHLAND 14 MERCEDESSTRASSE STUTTGART DEUTSCHLAND 14 Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA rund Drehen LMNO RSTUVWX Z C Anhang 177 Tabelle C 1 Ablauf der Be
178. national conference Vol 3 Human Centred Computing Crete 2003 Loomis u Lederman 1986 Loomis J M LEDERMAN S J Tactual perception In BOFF K R Hrsg KAUFMAN L Hrsg THOMAS J P Hrsg Handbook of Human Preception and Performance New York John Wiley and Sons 1986 S 1 41 Mackensen 2006 MACKENSEN Tanja Gestaltung und Evaluierung eines variablen Bedienelements f r Fahrerinformationssysteme Universit t Hildesheim Unver ffentlichte Magisterarbeit 2006 Maier 2003 MAIER Thomas Fahrzeug Design der Zukunft Trends und Innovationen In MAIER Thomas Hrsg Fahrzeug Design 3 Stuttgart IMK Universit t Stuttgart 2003 IMK Berichte 504 S 175 193 ISBN 3 922823 57 2 Marquardt 1997 MARQUARDT Siegfried Ergonomie in der Kraftfahrzeugtechnik Weiden Schuch 1997 ISBN 3 926 931 33 8 Mattes 2003 MATTES Stefan The lane change task as a tool for driver distraction evaluation In STRASSER H Hrsg KLUTH K Hrsg RAUSCH H Hrsg BUBB H Hrsg Dokumentation des 49 Arbeitswissenschaftlichen Kongresses Qualit t von Arbeit und Produkt in Unternehmen der Zukunft M nchen Stuttgart Ergonomia 2003 ISBN 3 935089 68 6 Mauter 2003 MAUTER Gerhard Das Multi Media Interface des neue Audi A8 In MAIER Thomas Hrsg Fahrzeug Design 3 Stuttgart IMK Universit t Stuttgart 2003 IMK Berichte 504 S 129 138 ISBN 3 922823 57 2 Mayer 1986 MAYER Anton Unter
179. nd die Anpassung der Form bewertet Demographischer Fragebogen bung und Baseline LCT Erkl rung und bung der Funktionen bung Bedingung 1 4 LCT Fahrt Bedingung 1 4 Abschlie ende Baseline LCT Vergleichende Bewertung aller Bedingungen Abbildung 6 8 Versuchsablauf zur Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 6 2 6 Vorgehen bei der Datenauswertung Die in Log files und Frageb gen erfassten Daten wurden mit T Tests und Varianzanalysen im Stati stikprogramm SPSS ausgewertet Zun chst wurde der Einfluss der Faktoren Bedienelement Screen design und Screentyp in einer 3 faktorielle Varianzanalyse bzgl der Kompatibilit tsfehler untersucht Anschlie end wurden 2 faktorielle Varianzanalysen mit den Faktoren Bedienelement und Screende sign durchgef hrt um die Kompatibilit tsfehler je Screentyp zu analysieren Die Bedienbarkeit Ab lenkung und die subjektiven Kriterien wurde ebenfalls mit 3 faktoriellen Varianzanalysen bzgl den Faktoren Bedienelement Screendesign und Bedienaufgabe analysiert Anschlie end wurden in 2 faktoriellen Varianzanalysen mit den Faktoren Bedienelement und Screendesign die Bedienbarkeits und Ablenkungseffekte je Bedienaufgabe untersucht 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 113 6 3 Ergebnisse 6 3 1 Kompatibilit tsfehler Die Ergebnisse der 3 faktoriellen Varianzanalyse mit den Faktoren Bedienelement Screendesign und Screentyp
180. ndeuti ge Screendesign Der Grund daf r ist neben der guten visuelle Kompatibilit t auch die im Vergleich zum uneindeutigen Screendesign geringere Anzahl von Bedienschritten Die geringere Anzahl von Bedienschritten kommt dadurch zustande dass beim eindeutigen Screendesign Funktionen durch Schieben in eine Richtung direkt ausgew hlt werden Bedienfehler Wie bei den Bedienzeiten konnten durch den Einsatz des variablen Bedienelements auch keine Vor teile hinsichtlich der Bedienfehler erzielt werden Mit dem uneindeutigen Screendesign wurden nur bei der Aufgabe Telefonbuch weniger Bedienfehler gemacht als mit dem eindeutigen Screendesign so dass dessen Einfluss auch vernachl ssigt werden darf Ablenkung Auch bei der Ablenkung konnten zwischen den Screendesigns signifikante Unterschiede festgestellt werden Zwischen den Bedienelementen konnte bei den Aufgaben Nummernwahl und Senderliste die Ablenkung durch das variable zentrale Bedienelement signifikant um durchschnittlich 10 re duziert werden Bei der Aufgabe Ziel ber Karte lenkte dagegen das statische Bedienelement um durchschnittlich 10 weniger ab als das variable F r die Aufgaben Adresseingabe Telefonbuch und Temperatur gab es durch den Einsatz des variablen zentralen Bedienelements weder Vor noch Nachteile in Bezug auf die Ablenkungswirkung Die Hypothese 4 kann aufgrund dieser Ergebnisse nur f r die Aufgaben Nummernwahl und Senderliste best tigt werden Unerwartet ist dass b
181. nds tzlich wurde angenommen dass sich verschiedene Formen hinsichtlich ihrer Reiz Reaktions Kompatibilit t unterscheiden H1 Dar ber hinaus stellte sich die Frage ob verschiedene Formen unterschiedlich wahrgenommen wer den wenn sie nur ber hrt taktile Wahrnehmung der Reize ber hrt und bewegt haptische Wahr nehmung der Reize oder ber hrt bewegt und angesehen haptische u visuelle Wahrnehmung der Reize werden Es wurde angenommen dass sich die Reiz Reaktions Kompatibilit t der Formen zwischen den Wahrnehmungsmodi unterscheidet H2 Es wurde auch angenommen dass die Greifart die Kompatibilit t der Formen beeinflusst wenn man den Probanden die Wahl der Greifart berl sst oder wenn man diese durch eine entsprechend geformte Handauflage Abbildung 5 9 standardisiert H3 Bez glich der globalen Form wurde insbesondere angenommen dass eine runde Form kompatibel zur Bedienhandlung Drehen und eine quaderf rmige Form zur Bedienhandlung Schieben ist H4 Aufgrund der steigenden Kippneigung wurde au erdem angenommen dass eine Fase an der unteren Kante der Form die Kompatibilit t f r Schieben erh ht H5 Da im Alltag vgl Abschnitt 5 7 eine Vielzahl von Drehstellern ger ndelt sind wurde angenommen dass ein R ndel die Kompatibilit t einer Form f r Drehen erh ht H6 5 8 2 Methode und Stichprobe Versuchsdesign Zur berpr fung dieser Hypothesen wurde ein dreiteiliger Versuch konzipiert Der erste Teil diente
182. nen sind meist zum Scheitern verurteilt bzw erfordern viel Korrekturaufwand Grund legende Arbeiten zur Entwicklung und Auswahl von Bedienelementen lieferten Neud rfer 1981 Dangelmaier u a 1990 Schmauder 1996 und die DIN EN894 3 2000 Neud rfer 1981 legte mit seiner Arbeit einen umfangreichen L sungskatalog zur Auswahl von Bedienelementen vor Dabei systematisierte er bekannte Bedienelemente anhand folgender Kriterien e Operand Energie oder Information e Extremit t obere oder untere Extremit t e Bet tigung z B Finger Hand Fu e Kraftwirkung Kraft Drehmoment kraftlos e Gestalt des Kontaktteils z B Scheibe Ring Kugel e Kraft bertragung reibschl ssig formschl ssig e Physikalisches Prinzip z B Hebel Piezo e Aktivierung z B Translation Rotation ohne Bewegung Auf Grundlage dieser Gliederung k nnen aus seinem L sungskatalog f r nahezu beliebige Kombi nationen der Kriterien geeignete Bedienelemente ausgew hlt und einer bestimmten Bedienaufgabe zugeordnet werden Die Vorgehensweise nach Dangelmaier u a 1990 beginnt dagegen mit der Definition der Arbeits aufgabe und der Entscheidung ob eine Neukonzeption oder eine berpr fung bzw Korrektur eines bereits verwendeten Bedienelements durchgef hrt werden soll Im ersten Schritt werden zun chst die Anforderungen an das Bedienelement spezifiziert und im zweiten Schritt berpr ft welches Be 30 2 Mensch Maschine Systeme Grund
183. nfluss der drei Faktor stufen genau aufzukl ren Anschlie end wurden 2 faktorielle Varianzanalysen durchgef hrt die den Anpassung der Signifikanzniveaus f r Mehrfachvergleiche nach Sidak 66 4 Gestaltung und Bewertung variabler Beschriftung von Tasten Einfluss der Faktoren Adaption und Codierung f r jedes Bediensystem getrennt aufkl ren sollten Auch dabei wurden f r den Faktor Adaption Paarvergleiche mit den einzelnen Faktorstufen durch gef hrt Bei den im Lane Change Test aufgezeichneten Daten konnte nicht zwischen Bedienung des oberen Bedienfeldes und der Klimaanlage unterschieden werden sondern nur ob bedient wurde oder nicht Deshalb wurden f r die Ablenkung 2 faktorielle Varianzanalysen Adaption und Codierung durchgef hrt 4 3 Ergebnisse 4 3 1 Bedienzeiten Die 3 faktorielle Varianzanalyse mit den Faktoren Adaption Codierung und System ergab bez glich der Bedienzeit pro Aufgabe signifikante Haupteffekte f r die Faktoren Adaption Codierung und System Tabelle A 2 Die durchschnittliche Bedienzeit war bei den Tasten mit variabel angepasster Beschriftung k rzer als bei den Tasten mit statischen Beschriftung Anschlie ende Paarvergleiche ergaben signifikant l ngere Bedienzeiten f r Tasten mit statischer Beschriftung M 4 20 SE 0 23 gegen ber Tasten mit ausgeblendeter Beschriftung M 3 22 SE 0 19 und den reduzierten Tasten M 3 24 SE 0 15 Zwischen den Tasten mit ausgeblendeter Beschriftung und den reduz
184. ng dadurch reduziert werden kann ist noch nicht beantwortet Sowohl bei den zentralen Bedienelementen als auch bei Tastenbeschriftungen sind also Entwicklun gen hin zu variablen Bedientechnologien erkennbar die bisher allerdings noch unzureichend wissen schaftlich untersucht sind Aus diesem Grund werden in dieser Arbeit folgende Ans tze systematisch untersucht 1 Gestaltung und Bewertung variable Beschriftung von Tasten 2 Entwicklung und Bewertung eines zentralen Bedienelements mit variabler Formcodierung f r ein abgesetztes Bedien und Anzeigesystem Aus den Ergebnissen der Untersuchungen werden Vorgehensweisen und Gestaltungsempfehlungen f r den Einsatz dieser Technologien in abgesetzten Bedien und Anzeigesystemen gewonnen 4 Gestaltung und Bewertung variabler Beschriftung von Tasten 59 4 Gestaltung und Bewertung variabler Beschriftung von Tasten Wie in Kapitel 3 beschrieben sind Technologien f r variable Beschriftungen von Tasten bekannt allerdings konnten keine ausreichenden Gestaltungshinweise f r deren Einsatz im Fahrzeug gefunden werden Gegenstand dieser Untersuchung ist deshalb die Frage wie durch variable Beschriftung von Tasten die Bedienbarkeit verbessert die Ablenkung von der Fahraufgabe reduziert und das subjekti ve Gefallen gesteigert werden kann vgl auch Sendler u Schmauder 2006 Aus den Ergebnissen werden Gestaltungsempfehlungen f r den Einsatz variabler Tastenbeschriftungen im Fahrzeug ab geleitet
185. ng des Faktors Bediensystem ein oberes Bedienfeld 1 und eine Klimaanlage 2 auf dem Touchscreen simuliert Abbildung 4 3 und Anhang A Um den Einfluss der Adaption untersuchen zu k nnen wurden Tasten simuliert deren Beschriftung ausgeblendet wurde wenn deren Funktionen nicht bedienbar war Tabelle 4 1 Sie sind jedoch als Taste noch erkennbar In einer weiteren Variante wurde nur noch eine reduzierte Anzahl von Tasten dargestellt Tasten deren Funktionen nicht bedienbar waren waren nicht mehr erkennbar F r den 4 Gestaltung und Bewertung variabler Beschriftung von Tasten 63 Abbildung 4 2 Versuchsaufbau zur Untersuchung variabler Beschriftung von Tasten Simulations Laptop 1 Touch screen 2 Fahrsimulations PC 3 Darstellung der Fahrsimulation Lane Change Test 4 Lenkrad 5 und Pedalerie 6 Vergleich mit den heute blichen Tasten wurden auch Tasten mit statischer Beschriftung simuliert die immer vorhanden und immer beschriftet waren Zur Untersuchung der Codierung wurden die Tasten des oberen Bedienfeldes und der Klimaanlage als zustandscodierte und wirkungscodierte Beschriftung simuliert Tabelle 4 2 Die zustandscodierten Tasten verf gten ber eine Funktionsbeschriftung und eine separate Zustandsanzeige in Form einer roten Markierung hnlich den weit verbreiteten Zustands LEDs Leuchtete die Zustands LED einer Funktion war sie aktiviert leuchtete sie nicht war die Funktion deaktiviert Durch diese Art de
186. ngen Reaktionen Drehen bzw Schieben sind Die unter suchten Gestaltungsparameter sind in Abbildung 5 6 gekennzeichnet Fan vo Bet tigungskr fte und momente Gruppierung Codierung Anzahl Bedien e m glichkeiten Kompatibilit t za Mapping Abbildung 5 6 Im Zusammenhang mir der Reiz Reaktions Kompatibilit t von Bedienelementformen untersuchte Bedienelement LES Gestaltungsparameter 5 8 1 Hypothesen Aus der Vielzahl m glicher haptischer Eigenschaften wurden in einer Expertenrunde unter Ber ck sichtigung der Ergebnisse von Porter u a 2005 Zeilinger 2005 Tille u Kr ger 2004 Lomas u a 2003 Lederman u Klatzky 2002 Muntzinger 1986 u a folgende Eigenschaften von Bedienelementen ausgew hlt die in der Untersuchung variiert wurden e Globale Form rund quaderf rmig rund konvex rund konkav maus hnlich e Lokales Merkmal R ndel ohne R ndel leichter R ndel starker R ndel e Lokales Merkmal Fase ohne Fase kleine Fase gro e Fase 86 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements Durch Kombination dieser Eigenschaften ergeben sich unterschiedliche Formen als Grundlage f r diesen Versuch Au erdem wurden weitere Faktoren identifiziert von denen vermutet wurde dass sie die Reiz Reaktions Kompatibilit t beeinflussen e Art der Wahrnehmung taktil haptisch haptisch visuell e Wahl der Greifart frei w hlbar konstruktiv vorgegeben Gru
187. nlage Klimaanlage Zustandscodierung Wirkungscodierung Zustandscodierung Wirkungscodierung A statisch 0 03 0 01 0 26 0 41 El ausgeblendet 0 01 0 00 0 08 0 11 O reduziert 0 01 0 00 0 07 0 14 Abbildung 4 10 Relative Fehlerh ufigkeit in Abh ngigkeit von Adaption und Codierung Mittelwerte und Standardfehler 1 4 nn 1 2 2 1 0 gt em 08 f d z 7 Q f 2 0 6 Re Z 04 0 2 0 0 Basel Baseline 1 Baseline 2 ase ne Versuchsfahrten Durchschnitt D Abweichung 0 85 0 85 0 85 1 09 Abbildung 4 11 Mittlere Spurabweichung im Lane Change Test f r die Baselines und die Versuchsfahrten Mittel werte und Standardfehler 72 4 Gestaltung und Bewertung variabler Beschriftung von Tasten Ablenkung f r Tasten mit ausgeblendeter Beschriftung M 1 02 SE 0 05 gegen ber den Tasten mit statischer Beschriftung M 1 15 SE 0 05 Die Reduktion von Tasten brachte keine weitere Verbesserung sondern war vergleichbar ablenkend wie die statische Beschriftung Die Codierung der Tasten hatte einen signifikanten Einfluss auf die Ablenkung wobei die Zustandscodierung M 1 01 SE 0 05 weniger ablenkend war als die Wirkungscodierung M 1 17 SE 0 07 Abbildung 4 12 0 8 0 6 0 4 Mittlere Spurabweichung m 0 2 0 0 Zudstandscodierung Wirkungscodierung EA statisch 1 08 1 21 E ausgeblendet 0 94 1 10 O reduziert 1 01 1 21
188. nt aufgabe gering Ohne Fahr Eingabe kontinuierliche Einstellung Listen scrollen und Cursorsteuerung zusammen Schattenberg 2002 Zeilinger 2005 Das Dr cken einer Taste zum Ein oder Ausschalten einer Funktion ist ei ne diskrete Eingabe das Verstellen eines Wertes in einem kontinuierlichen Bereich Temperatur Lautst rke eine kontinuierliche Eingabe Liste scrollen meint das Ausw hlen und Best tigen eines Eintrags aus einer Vielzahl listenartig angeordneter Objekte Namenslisten Funktionslisten ber die Cursorsteuerung kann auf einer Anzeige eine visuelle Markierung sog Highlight mit einem Bedienelement bewegt werden 3 6 3 Messung der Bedienbarkeit W hrend der Bedienung von typischen Sekund raufgaben muss die Bedienbarkeit bzw die Gebrauch stauglichkeit des Systems gemessen werden Als Ma f r die Effizienz eignet sich nach DIN EN IS09241 11 1999 die Bedienzeit die zur Ausf hrung einer Aufgabe ben tigt wird Bei Ausf hrung mehrerer Bedienaufgaben mit einem System bietet sich die durchschnittliche Bedienzeit pro Aufgabe als Messgr e an Bedienzeit pro Aufgabe s gt Bearbeitete Aufgaben Durchschnittliche Bedienzeit pro Aufgabe s 3 1 Als Ma f r die Effektivit t eines Bediensystems kann nach DIN EN ISO9241 11 1999 der Grad der Zielerreichung benutzt werden der als Verh ltnis zwischen der Anzahl korrekt ausgef hrter 3 Bedienung im Fahrzeug
189. nte eine Vielzahl von Bedienm glichkeiten Dabei ist die haptische und visuelle Reiz Reaktions Kompatibilit t d h der Zusammenhang zwischen Bedienelement haptische Reize Anzeige visuelle Reize und der Handlung des Fahrers Reaktion nicht immer optimal Auch im Bereich der Tasten muss der Fahrer aus einer Vielzahl von M glichkeiten ausw hlen Mitunter sind dabei Tasten f r Funktionen vorhanden die gar nicht bedienbar sind oder die Tasten sind nicht optimal beschriftet Zu viele Tasten oder ein nicht kompatibel gestaltetes zentrales Bedienelement k nnen dazu f hren dass dem Fahrer die Bedienung eines abgesetzten Bedien und Anzeigesystems erschwert und er dadurch w hrend der Bedienung von der Fahraufgabe abgelenkt wird Deshalb sollten zentrale Be dienelemente und Tasten in abgesetzten Bedien und Anzeigesystemen weiterentwickelt werden So verspricht man sich u a vom Einsatz haptischer Codierungen am zentralen Bedienelement Vor teile hinsichtlich der Bedienbarkeit und Ablenkungswirkung Aktive Haptik d h der Einsatz variabler Bet tigungskr fte und momente wurde dazu bereits vielfach untersucht Neben der aktiven Hap tik wird auch der Einsatz von Formcodierungen f r zentrale Bedienelemente zur Verbesserung der Kompatibilit t von Bedien und Anzeigesystemen diskutiert Auch Technologien f r variable Form codierungen sind bereits bekannt Allerdings sind keine Arbeiten bekannt die formcodierte variable Bedienelemente f r den
190. nte sind einfache Verfahren um unter Laborbedingungen den Einfluss einer Bedienaufgabe auf die Reaktionszeiten und die Regelleistung zu messen Nachteil dieser Verfahren ist dass ihnen keine Dual Task Bedingung zu Grunde liegt Bei der Folgeaufgabe wird dagegen in einer einfachen Fahrsimulation die L ngsbeschleunigung bzw nderung der Geschwindigkeit im Vergleich zu einem voraus fahrenden Fahrzeug gemessen Der Lane Change Test ist eine Kombination aus einer Art Trackingexperiment und Reaktionszeitmessung mit Bezug zur Fahraufgabe Mattes 2003 Kuhn 2005 Hess 2005 Sowohl die Folgeaufgabe als auch der Lane Change Test sind Methoden denen eine einfache Fahrsimulation zu Grunde liegt und sie eignen sich gut zur Bewertung fr her Pro totypen unter Ber cksichtigung des Dual Task Durch Blickerfassung k nnen sehr genaue Daten dar ber gewonnen werden wie lange der Proband seinen Blick auf das Bediensystem die Anzeigen und die Stra e gelegt hat Diese Methode eignet sich besonders f r die Bewertung ausgereifter Be diensysteme und ist im Gegensatz zu den erst genannten Methoden auch im realen Stra enverkehr anwendbar Da der Lane Change Test eine besonders effiziente Methode zur Messung der Ablen kung ist die immer h ufiger zur Bewertung fr her Prototypen eingesetzt wird soll er im folgenden Abschnitt genauer beschrieben werden 56 3 Bedienung im Fahrzeug Um einen klaren Bezug zur Fahrzeugf hrung herzustellen wird beim Lane Ch
191. nterface Design im Kfz In MAIER Thomas Hrsg Fahrzeug Design 3 Stuttgart IMK Universit t Stuttgart 2003 IMK Berichte 504 S 57 69 ISBN 3 922823 57 2 Vogel 2006 VOGEL Jochen User Interface Design im Kfz In GESELLSCHAFT F R ARBEITS WISSENSCHAFTEN GFA Hrsg Herbstkonferenz der Gesellschaft f r Arbeitswissenschaften GfA Mensch zentrierte Fahrzeugentwicklung und produktion Sindelfingen 2006 CD ROM Volkswagen AG 2006 VOLKSWAGEN AG Produktinformation zum VW Phaeton Version September 2006 http www vw de Abruf 19 9 2006 Wagner u a 2002 WAGNER Christopher R LEDERMAN Susan J Howe Robert D A Tactile Shape Display Using RC Servomotors In Tenth Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems 2002 Wickens u Carswell 1997 WICKENS Christopher D CARSWELL C M SALVENDY Gavriel Hrsg Information Processing 2nd Ed New York John Wiley and Sons 1997 ISBN 0 471 11690 4 W st 2005 W sT Christian Irrfahrt durchs Untermen In Der Spiegel 2005 Nr 12 S 151 Yang u a 2003 Yanec S TAN H Z BUTTOLO P JOHNSTON M PIZLO Z Thresholds for Dynamic Changes in a Rotary Switch In OAKLEY Hrsg O MODHRAIN Hrsg S Hrsg NEWELL F Hrsg Proceedings of EuroHaptics 2003 Conference Dublin 2003 Zeilinger 2005 ZEILINGER Simon Aktive haptische Bedienelemente zur Interaktion mit Fahrer informationsystem
192. ntraldisplay 7 und den Instrumenten befinden sich eine Reihe von Tasten das sog obere Bedienfeld 6 f r Fahrzeugfunktionen wie ESP Niveauregulierung und Luftfederung In der Dachbedieneinheit 8 befindet sich die Tasten der Innenraumbeleuchtung sowie das Bedienele ment f r das Schiebedach Die Bedienelemente f r die Klimaanlage 9 sind in einer Zeile in der 36 3 Bedienung im Fahrzeug Mittelkonsole angeordnet und als Wippen ausgef hrt Um eine gute r umliche Kompatibilit t zu gew hrleisten sind die Bedienelemente zur Einstellung von Temperatur und Gebl se f r den Fahrer auf der linken H lfte und f r den Beifahrer auf der rechten H lfte der Zeile zu finden Das Hand schuhfach wird mit Hilfe der Drucktaste 10 ge ffnet Hinter einer Abdeckung befindet sich der CD Wechsler der ber Tasten 11 bedient wird Das zentrale Bedienelement 12 ist im optima len Greifraum positioniert und dient zur Bedienung des Fahrerinformationssystems Mercedes Benz Comand In der Position des Z ndschlosses befindet sich die Taste zum Starten des Motors 13 Unterhalb des Blinkers ist ein kleiner Lenkstockhebel 14 f r die L ngs und H henverstellung des Lenkrades angebracht Neben dem Lichtdrehschalter 17 sind die Wippen f r das Nachtsichtsystem 18 und die Scheinwerfer Reinigungsanlage 15 positioniert Darunter befindet sich der Zugschalter zum L sen der Parkbremse 16 und an der Innenseite der T r der Sitzverstellschalter 19 D
193. nzeln bewertet hatten sollten sie die Formen aufgrund ihrer Eignung f r eine Bedienhandlung auf einer Visuell Analog Skala mit den Polen Drehen und Schieben anordnen Abbildung 5 10 und vgl Kapi tel 3 23 Von einer guten Reiz Reaktions Kompatibilit t einer Form wurde ausgegangen wenn alle drei Bewertungen Bedienhandlung Eignungen und Anordnung auf Visuell Analog Skala entweder der Bedienhandlung Drehen oder der Bedienhandlung Schieben zugeordnet wurden Stichprobe An der Untersuchung nahmen 15 Mitarbeiter und Studenten der DaimlerChrysler AG freiwillig w hrend der Arbeitszeit teil Tabelle 5 6 Tabelle 5 6 Stichprobe zur Untersuchung der Reiz Reaktions Kompatibilit t von Bedienelementformen Probanden M nner Frauen Mittleres Alter J ngste Vp lteste Vp L 52 Jahre 88 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements Versuchsaufbau F r den Versuch wurden insgesamt 14 Formen aus Kunststoff hergestellt die entsprechend der oben genannten Kriterien gestaltet wurden Abbildung 5 7 Tabelle 5 7 und Anhang B Der Versuch wurde in einer Sitzkiste 1 durchgef hrt Abbildung 5 8 in der die Formen und die Handauflage mit Hilfe von Magneten an der typischen Position eines zentralen Bedienelements auf einer Metallplatte fixiert werden konnten Durch die Magnete wurden die Formen f r die taktile Bewertung einerseits fixiert andererseits war es f r die haptischen Bewertungen dennoch m glich sie in alle Ri
194. om dccom Version Oktober 2006 Abruf 10 12 2006 DaimlerChrysler AG 2006c DAIMLERCHRYSLER AG Mercedes Benz S Klasse Version August 2006 http www mercedes benz de Abruf 5 8 2006 Dangelmaier u a 1990 DANGELMAIER M MUNTZINGER W F SOLF J J BUNDESAN STALT F R ARBEITSSCHUTZ Hrsg Eignung von handbet tigten Stellteilen f r translatorische und rotatorische Stellbewegungen Dortmund Bundesanstalt f r Arbeitsschutz 1990 Arbeits wissenschaftliche Erkenntnisse 83 8 Literaturverzeichnis 135 DIN EN ISO13407 2000 Norm DIN EN ISO 13407 November 2000 Benutzer orientierte Gestaltung interaktiver Systeme DIN EN ISO15005 2002 Norm DIN EN ISO 15005 Juli 2002 Road Vehicles Traffic Information and Control Systems TICS Dialogue Management Principles DIN EN ISO15006 2002 Norm Entwurf DIN EN ISO 15006 Oktober 2002 Road Vehicles Traffic Information and Control Systems TICS Auditory Presentation of Information DIN EN ISO15007 1 2002 Norm DIN EN ISO 15007 1 M rz 2002 Road Vehicles Measurement of driver visual behavior with respect to transport information and control systems DIN EN ISO15008 2003 Norm DIN EN ISO 15008 Oktober 2003 Road Vehicles Traffic Informa tion and Control Systems TICS Ergonomic aspects of In Vehicle Information Presentation DIN EN ISO9241 1 2002 Norm DIN EN ISO 9241 Teil 1 Februar 2002 Ergonomische Anforderun gen f r B rot tigkeiten mit Bildschirmger ten Tei
195. ommen wohingegen zur Wahrnehmung der H rte auf das Objekt gedr ckt wird Das Gewicht wird durch freies Halten im Raum und die exakte Form durch das Bef hlen der Kontur wahrgenommen Welche Funktion ein Objekt hat und aus welchen Teilen es besteht wird mit den letzten beiden Explorationszyklen erfasst Bei jedem Explorationszyklus werden durch die Handlung bestimmte Rezeptoren optimal eingesetzt z B durch den statischen Kontakt eine m glichst gro e Fl che um mit Hilfe m glichst vieler Ther morezeptoren die Temperatur wahrzunehmen Die einzelnen Wahrnehmungsqualit ten werden im Gehirn wie bereits beschrieben zu einer ganzheitlichen haptischen Wahrnehmung integriert Die Weiterverarbeitung der wahrgenommenen Empfindungen und die Auswahl einer bestimmten Hand lung steht im Fokus des n chsten Abschnitts Ch Laterale n aA Druck Bewegung P H rte Textur gt Statischer gt Halten im Raum Kontakt gt Gewicht Temperatur En Umschlie en Abf hlen der Volumen y Kontur K exakte Form Ba Funktions R Teilepr fung pr fung Abbildung 2 6 Die 8 haptischen Explorationszyklen und die damit assoziierten Objekteigenschaften nach Lederman u Klatzky 1987 2002 14 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung 2 2 2 Reaktionsauswahl und Handeln Die ber die Sinne wahrgenommenen Informationen werden zur Ableitung von Handlungen weiterver arbeitet Die kognitiven Prozesse bei der Reaktionsauswahl lass
196. on Bedienabl ufen z B von Rassl 2004 ber cksichtigt werden um ein optimales und wenig ablenkendes Screendesign zu gestalten 128 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 7 Zusammenfassung und Ausblick 129 7 Zusammenfassung und Ausblick Die Anzahl von Funktionen in Fahrzeugen nimmt aufgrund der technologischen Weiterentwicklung rasant zu Dies gilt insbesondere f r Informations Kommunikations und Navigationssysteme in Pkw Um der Vielzahl neuer Funktionen zu begegnen werden immer neue Bedien und Anzeigesy steme entwickelt die eine optimale Bedienbarkeit sicherstellen und die Ablenkung reduzieren sollen Eine Analyse des Standes der Technik aktueller Fahrzeuge zeigt dass sog abgesetzte Bedien und Anzeigesysteme an Bedeutung gewinnen Abgesetzte Bedien und Anzeigesysteme bestehen aus einem Display im Sichtfeld des Fahrers und einem davon r umlich abgesetzten zentralen Bedienele ment im Greifraum des Fahrers Mit dem zentralen Bedienelement wird vom Fahrer ein men basiertes System bedient dessen Funktionen auf dem Display dargestellt werden ber das zentrale Bedienele ment hinaus gibt es separate Bedienelemente insbesondere Tasten zur Bedienung h ufig genutzter Funktionen wie z B der Klimaanlage Abgesetzte Bedien und Anzeigesysteme sind hinsichtlich der Positionierung von zentralem Be dienelement und Display bereits optimal gestaltet Allerdings bieten ihre multifunktionalen zen tralen Bedieneleme
197. orgegangen 5 2 Beschreibung der Bedienaufgaben Zun chst werden wie in Abbildung 5 2 dargestellt die Bedienaufgaben beschrieben und daraus die Anforderungen an das Bedienelement abgeleitet Mit dem Bedienelement sollen sp ter repr sentative Bedienaufgaben eines abgesetzten Bedien und Anzeigesystem bedient werden 5 2 1 Bedienaufgabe Drehen Das Scrollen in Listen z B St dte Namens Buchstaben Nummernlisten und kontinuierliche Einstellungen z B Temperatur sollen durch Drehen des Bedienelements erfolgen Folgende Anfor derungen f r die Bedienaufgabe Drehen wurden unter Zuhilfenahme der arbeitswissenschaftlichen Literatur und Normen Schmidtke 1993 R hmann 1993a Bullinger 1994 Bullinger u a 1997 DIN EN894 3 2000 Dangelmaier u a 1990 in einer Expertengruppe festgelegt und in ein Auf zeichnungsformular nach DIN EN894 3 2000 eingetragen Abbildung B 1 Allgemeine aufgabenbezogene Anforderungen Hohe Stellgenauigkeit und geschwindigkeit zum Ausw hlen von Listeneintr gen und f r kontinuierliche Einstellungen Geringe Stellkraft f r schnelle und komfortable Bedienung Spezifische aufgabenbezogene Anforderungen Hohe Anforderungen bzgl einer kompatiblen Formcodierung zur haptischen Erkennung der Bedienhandlung Drehen Reiz Reaktions Kom patibilit t Unbeabsichtigte Bedienung soll vermieden werden Bewegungsmerkmale Es handelt sich um eine eindimensionale rotatorische und kontinuierliche Bewe
198. orm empfunden wurde 104 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements Tabelle 6 2 Versuchsdesign zur Bewertung der Ablenkung und Bedienbarkeit Aufgrund des Versuchsdesigns ergaben sich vier Versuchsbedingungen Tabelle 6 3 die zur opti malen Absicherung der Ergebnisse von jedem Probanden in randomisierter Reihenfolge bearbeitet wurden Tabelle 6 3 Versuchsbedingungen bei der Bewertung des variablen zentralen Bedienelements BEE Uneindeutiges Screendesign Eindeutiges Screendesign 6 2 2 Stichprobe An der Untersuchung nahmen 30 Mitarbeiter der DaimlerChrysler AG freiwillig w hrend der Ar beitszeit teil Tabelle 6 4 Bei der Auswahl der Versuchsteilnehmer wurde darauf geachtet dass sie wenig bis keine Erfahrung mit abgesetzten Bedien und Anzeigesystemen oder hnlichen Systemen hatten Zur Ber cksichtigung des typischen Kundenverhaltens wurde auch darauf geachtet dass der berwiegende Teil der Versuchsteilnehmer aktuell Mercedes Benz Fahrzeuge fahren Tabelle 6 4 Stichprobe f r die Bewertung des variablen zentralen Bedienelements n M nner Frauen mittleres Alter J ngste Vp lteste Vp Mercedes Benz Fahrer 37 Jahre 23 Jahre 20 66 6 2 3 Versuchsaufbau Um einen hohen Realit tsbezug herzustellen wurde eine Sitzkiste Abbildung 6 3 aus Originalteilen wie Instrumententafel Lenkrad Pedalerie Mittelkonsole und einem 8 Zentraldisplay sowie Fahrer und Beifahrersitz aufgebaut Die Sitze ware
199. ormen erkennbar Im Gegenteil denn Normung ist nach Faerber 2006 aus Gr nden der Markenidentit t tendenziell nicht erw nscht und k nnte sogar die technische Weiter entwicklung hemmen Es stellt sich daher die Frage wie sich Bedien und Anzeigesysteme in der Zukunft weiterentwickeln werden Abbildung 1 1 4 1 Einleitung und Aufgabenstellung Der Einsatz von Sprachbediensystemen und Gestensteuerung w ren zwei m gliche Ans tze die unter Experten jedoch noch kritisch gesehen werden Faerber 2006 Porter u a 2005 Ein wesentlicher Grund daf r ist die noch nicht ausreichende Zuverl ssigkeit der Systeme bei der Erkennung von Spra che und Gesten Zur Zeit wird noch davon ausgegangen dass sprach und gestenbediente Systeme nicht die Pr zision manueller Bedienelemente erreichen werden Deshalb werden sie Bedienelemente nicht ersetzen sondern allenfalls erg nzen k nnen was insbesondere f r die Bedienung sicherheits und zeitkritischer Funktionen gilt Bei aktuellen Bedien und Anzeigesystemen erkennt man eine Zunahme von abgesetzten Bedien und Anzeigesystemen aufgrund ihrer ergonomisch g nstigen Positionierung von Anzeige und Bedienele ment und eine Zunahme an Touchscreens aufgrund ihrer einfachen Bedienbarkeit Betrachtet man die in den letzten Jahren vorgestellten Designstudien und Konzeptfahrzeuge der Automobilhersteller wird sich dieser Trend wohl auch in Zukunft fortsetzen Daher sollten beide Ans tze hinsichtlich ih re
200. oystick Die sich aus Tabelle 5 2 ergebenden Technologiekonzepte wurden hinsichtlich technischer ergono mischer und wirtschaftlicher Aspekte bewertet Petrov 2004 Auf dieser Grundlage wurde dann in einer Expertengruppe eine Variante basierend auf einer elektromechanischen Aktortechnologie aus gew hlt Um eine geeignete Form nderung zu erreichen soll das Bedienelement aus einem Kunst stoffgeh use bestehen dessen Grundform der Form f r Schieben entspricht Abbildung 5 3 Aus diesem Geh use werden bewegliche Lamellen ausgefahren durch die der Umfang der Grundform ver ndert wird und eine neue Form entsteht die f r Drehen geeignet sein soll Als Sensor soll ein kompakter Joystick Encoder der Fa Grayhill Typ 60 A verwendet werden bei dem alle er forderlichen Freiheitsgrade in einer kompakten elektromechanischen Komponente integriert sind Nachdem somit ein Technologiekonzept vorhanden ist m ssen Bedienelemente f r die Bedienauf gaben Drehen und Schieben bzw deren Formen festgelegt werden 82 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements O Abbildung 5 3 Technologiekonzept eines zentralen Bedienelements mit variabler Formcodierung Grundform A mit eingefahrenen Lamellen li Ausfahren von Lamellen m Grundform B mit ausgefahrenen Lamellen re 5 5 Auswahl eines Bedienelements f r Drehen Aufgrund der Anforderungen die sich aus der Aufgabe Drehen ergeben findet m
201. praktischer Bedeutung ist Von praktischer Bedeutung ist dagegen der Effekt bei der Ablenkungsmessung Die Zustandscodierung ist um 14 weniger ablenkend als die Wirkungscodierung Dagegen fallen die Gefallensurteile nicht so eindeutig aus Die Zustandscodierung gefiel nur f r die Klimaanlage besser als die Wirkungscodierung Das unterschiedliche Abschneiden der Codierungen je nach Bediensy stem ist mit den funktionalen Abh ngigkeiten die es nur bei der Klimaanlage gab erkl rbar Im oberen Bedienfeld mussten die funktional unabh ngigen Funktionen einfach nur an oder ausgeschal tet werden Die Wirkungscodierung entsprach daher genau dem Handlungsziel des Benutzers Bei der Klimaanlage dagegen war es aufgrund der funktionalen Abh ngigkeiten erforderlich den aktuellen Systemzustand zu erkennen was eher der Zustandscodierung entgegenkommt Trotzdem best tigt das Ergebnis die Hypothese 2 Alle Effekte sind wie erwartet bei dem Bediensystem mit funktionalen Abh ngigkeiten Klimaanlage st rker aufgetreten als bei dem oberen Bedienfeld womit auch die Hypothese 3 best tigt werden kann Wenn die Komplexit t eines Bediensystems an den funktionale Abh ngigkeiten gemessen wird kann das Ergebnis als Hinweis daf r gewertet werden dass je komplexer ein Bediensystem ist desto gr er sind die Vorteile die durch variable Tastenbeschriftungen erreicht werden k nnen Aufgrund dieser Ergebnisse k nnen folgende Empfehlungen f r die Gestaltung variabel
202. pricht man von einer Doppelaufgabe oder dem sog Dual Task Mattes 2003 Kuhn 2006 Aufgrund von Wechselwirkungen zwischen prim ren und sekund ren Aufgaben kann es zur Ablenkung des Fahrers von der Fahraufgabe kommen 3 2 3 Ablenkung Der Begriff der Ablenkung ist eng verkn pft mit der Aufmerksamkeit des Fahrers Da es sich bei der Aufmerksamkeit um eine begrenzte kognitive Ressource handelt vgl Abschnitt 2 2 4 muss sie auf Prim r und Sekund raufgaben verteilt werden Das hei t dass f r Aufgaben die nicht im Fokus der Aufmerksamkeit stehen weniger Ressourcen zur Verf gung stehen als f r diejenigen die im Fokus der Aufmerksamkeit stehen Wickens u Carswell 1997 W hrend der Fahrzeugf hrung steht die Fahraufgabe im Fokus der Aufmerksamkeit Wenn der Fahrer jedoch seine Aufmerksamkeit auf die Bearbeitung sekund rer Aufgaben fokussiert kann er der Fahraufgabe entsprechend weniger Aufmerksamkeit schenken Wird der Fahraufgabe im Vergleich zu den Sekund raufgaben zu wenig Aufmerksamkeit geschenkt verschlechtern sich die Fahrleistungen Man spricht dann von Ablenkung von der Fahraufgabe Um die Verkehrssicherheit zu erh hen ist die Minimierung der Ablenkung ein wichtiges Ziel bei der Entwicklung neuer Bediensysteme und wird deshalb auch zunehmend in Normen und Richtlinien betont 38 3 Bedienung im Fahrzeug 3 3 Normen und Richtlinien f r Bedien und Anzeigesysteme Bei der Gestaltung von Bedien und Anzeigesystemen in
203. ptimierte Gestaltung oder bei l ngerer Nutzung des zentralen variablen Bedienelements verst rken oder wei tere Vorteile ergeben Andererseits sollten Technologien entwickelt werden die die Komplexit t und Kosten eines variablen zentralen Bedienelements reduzieren k nnen Bezogen auf das vorgestellte Technologiekonzept sollte insbesondere die Steuerung der Lamellen durch eine sowohl mechanisch als auch elektronisch m glichst einfache Aktorik sichergestellt werden Im Kontext zentraler Be dienelemente w re au erdem eine Untersuchung zur Kompatibilit t von Bedienelementformen zur Bedienhandlung Dr cken sinnvoll Dann w ren unter Ber cksichtigung der vorgestellten Ergebnisse zu Drehen und Schieben sowie den Ergebnissen von Tille u Kr ger 2004 kompatible Bedienele mentformen zu allen sechs Freiheitsgraden eines zentralen Bedienelements bekannt Im Kontext der Tastenbeschriftung w re es dagegen sinnvoll unterschiedliche Gestaltungsm glichkeiten einer Zustandscodierung zu untersuchen Die Ergebnisse dieser Arbeit leisten einen Beitrag zur Entwicklung zuk nftiger abgesetzter Bedien und Anzeigesysteme und geben insbesondere Entwicklern und Gestaltern eine Hilfestellung beim Einsatz variabler Bedienelemente In Bedien und Anzeigesystemen der Zukunft k nnten zunehmend variable Bedienelemente eingesetzt werden um die Bedienbarkeit die Ablenkungswirkung und nicht 132 7 Zusammenfassung und Ausblick zuletzt die Verkehrssicherheit zu
204. r Codierung wurde ein klarer Zusammenhang zwischen Funktion und Zustand hergestellt Bei der Wirkungscodierung wurde die Beschriftung so gestaltet dass die Wirkung der Bet tigung erkennbar war Die Beschriftung Entfrosten on bedeutete dass beim Bet tigen der Taste die Entfrost Funktion eingeschaltet wurde Daraufhin nderte sich die Beschriftung in Entfrosten off da beim erneuten Bet tigen die Entfrost Funktion wieder ausgeschaltet wurde Das hei t bei jeder Bet tigung der Tasten nderte sich die Beschriftung abh ngig von der m glichen Bedienaufgabe und stellte so einen direkten Bezug zur Wirkung der Handlung des Benutzers her 64 4 Gestaltung und Bewertung variabler Beschriftung von Tasten Weiter gt Abbildung 4 3 Simulation variabel beschrifteter Tasten auf dem Touchscreen Oberes Bedienfeld 1 und Klimaanlage 2 Dargestellt sind ausgeblendete zustandscodierte Tasten 4 2 4 Bedienaufgaben Die Aufgabe der Probanden war es verschiedene Funktionen ein bzw auszuschalten Tabelle A 1 Bei der Klimaanlage gab es funktionale Abh ngigkeiten zwischen den Funktionen Bei funktional abh ngigen Funktionen musste erst eine Funktion z B Automatikbetrieb oder Entfrosten deakti viert werden um im n chsten Schritt eine Einstellung z B eine Einstellung der Gebl sestufe oder der Luftverteilung vornehmen zu k nnen Die Funktionen im oberen Bedienfeld waren funktional unabh ngig voneinander bedienbar 4 2 5 Vers
205. r Bedienbarkeit und Ablenkungswirkung weiterentwickelt werden Da bei europ ischen Herstellern vor allem abgesetzte Bedien und Anzeigesysteme zum Einsatz kommen stehen sie im Fokus dieser Arbeit In abgesetzten Bedien und Anzeigesystemen werden berwiegend Dreh Dr ck Joysticks als zentrale Bedienelemente eingesetzt Ein zentrales Bedienelement wird also f r bis zu drei unterschiedliche Bedienhandlungen Drehen Dr cken und Schieben genutzt Da es ohne Hinsehen blind bedient wird sehen verschiedene Autoren Verbesserungspotenziale f r abgesetzte Bedien und Anzeigesy steme im Einsatz haptischer Codierungen am zentralen Bedienelement Schmitz u Hofmann 2001 Schattenberg 2002 Maier 2003 Zeilinger 2005 Porter u a 2005 Faerber 2006 Idealerweise sollte das Bedienelement durch seine haptischen Eigenschaften z B durch seine Form den Benutzer bei der Bedienung unterst tzen Dadurch k nnte im Idealfall eine Blindbedienung erreicht werden weil der Benutzer haptisch sp ren w rde ob er das Bedienelement drehen dr cken oder schieben muss im Extremfall ohne seinen Blick von der Stra e abzuwenden Die alleinige Betrachtung des zentralen Bedienelements zur Optimierung von abgesetzten Bedien und Anzeigesystemen gen gt jedoch nicht Es gibt auch in abgesetzten Bedien und Anzeigesyste men Funktionen die nicht mit dem zentralen Bedienelement bedient werden m ssen bzw bedient werden k nnen Fuchs u a 2001 Mauter
206. r verbessern Eine besondere Rolle wird dabei einerseits der Ge staltung der Form von Bedienelementen und der Wechselwirkung zwischen Bedienelementen und Anzeigen zukommen Im Falle der variablen Beschriftung werden Anzeige und Bedienelement immer h ufiger in einem Element verschmelzen F r den Erfolg abgesetzter Bedien und Anzeigesysteme wird dagegen zuk nftig der kompatible und ggf variable Zusammenhang zwischen zentralem Be dienelement und abgesetzter Anzeige f r den weiteren Erfolg dieser Systeme von entscheidender Bedeutung sein 8 Literaturverzeichnis 133 8 Literaturverzeichnis AAM 2003 AAM ALLIANCE OF AUTOMOBILE MANUFACTURERS DRIVER FOCUS TELE MATICS WORKING GROUP Hrsg Statement of Principles Criteria and Verification Procedures on Driver Interactions with Advanced In Vehicle Information and Communication Systems idF v 30 09 2003 2003 Abel u a 2005 ABEL Heinz B MEIER ARENDT Guido WILLNAUER Bernhard Ergonomi sche Bedienelemente f r elektronische Fahrzeugsysteme In ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 107 2005 Nr 5 Acura 2006 ACURA Produktinformation zum Acura RL Version Oktober 2006 http www acura com Abruf 25 10 2006 Akyol u a 2001 AKYOL Suat LIBUDA Lars KrRAISS Karl Friedrich Multimodale Bedienung adaptiver Kfz Bordsysteme In J RGENSOHN Thomas Hrsg TIMPE Klaus Peter Hrsg Kraftfahrzeugf hrung Berlin Springer 2001 S 137 155 ALPS Electric Co L
207. reendesign und Auf gabentyp konnten signifikante Haupteffekte f r das Screendesign und den Aufgabentyp nachgewiesen werden Tabellen C 8 Wie in Abbildungen 6 12 und 6 13 dargestellt war das eindeutige Screen design M 22 53 SE 0 88 schneller bedienbar als das uneindeutige M 24 99 SE 1 08 Das Bedienelement hatte keinen signifikanten Einfluss Die Aufgabentypen unterschieden sich alle signifi kant voneinander wobei die Bedienzeit bei der Adresseingabe am l ngsten und bei der Temperatur einstellung am k rzesten war Die Interaktion Screendesign x Aufgabe war signifikant 2 faktorielle 30 000 25 000 20 000 15 000 10 000 5 000 Durchschnittliche Bedienzeit pro Aufgabe ms 0 statisches BE variables BE uneindeutiges SD eindeutiges SD EBedienzeit 23 616 23 916 24 999 22 532 Abbildung 6 12 Durchschnittliche Bedienzeit pro Aufgabe in Abh ngigkeit von Bedienelement und Screendesign Mittelwerte und Standardfehler Varianzanalysen sollten anschlie end kl ren in welchen Bedienaufgaben sich die Unterschiede zwi schen den Screendesigns am st rksten zeigten Abbildung 6 14 und Tabelle C 9 F r die Aufgaben Adresseingabe Ziel ber Karte Nummernwahl und Temperatureinstellung er gaben sich signifikante Haupteffekte f r den Faktor Screendesign Bei diesen Aufgaben war die Bedienzeit mit dem eindeutigen Screendesign k rzer als mit dem uneindeutigen Screendesign F r das
208. reich verschiedenen Untermen s und der Klimafunktionszeile gewechselt In diesen Bereichen werden Einstellungen durch Drehen oder Schieben des zentralen Bedienelements vorge nommen und durch Dr cken best tigt Das zentrale Bedienelement verf gt beim Drehen ber eine aktive Haptik und kann so seine Bet tigungshaptik an die Anzahl ausw hlbarer Funktionen anpassen Beim abgesetzten Bedien und Anzeigesystem iDrive des BMW 7er Fuchs u a 2001 werden fast alle Funktionen ber Men s im Zentraldisplay mit einem zentralen Bedienelement bedient Durch Schieben des zentralen Bedienelements Dreh Dr ck Joystick in Abbildung 3 7 wird eins von acht Hauptmen s ausgew hlt Durch Drehen und Dr cken werden innerhalb der Men s Einstellungen vorgenommen Die Bet tigungshaptik des zentralen Bedienelements wird mit Hilfe einer aktiven Haptik an die Bedienaufgaben die auf dem Display dargestellt sind angepasst Es gibt beim iDrive nur noch wenige Tasten u a am zentralen Bedienelement wo eine Taste zum R cksprung auf die Hauptmen ebene und eine Favoritentaste vorhanden sind Die Funktion der Favoritentaste kann vom Benutzer selbst konfiguriert werden kann Dar ber hinaus sind zur Bedienung der wichtigsten Komfortfunktionen z B der Klimaanlage Tasten und Drehsteller in der Mittelkonsole vorhanden Abbildung 3 6 Zentrales Bedienelement der Mercedes Benz S Klasse Daimler Chrysler AG 2006a Abbildung 3 7 Zentrales Bedienelement
209. reich des menschlichen Geh rs ca 20 20 000Hz liegen Dabei ist zu beachten dass die maximal wahrnehmbare Frequenz mit zunehmendem Alter stark abnimmt Bullinger 1994 Haptische Anzeigen nutzen haptisch wahrnehmbare Eigenschaften von Gegenst nden zur ber mittlung von Informationen Bei haptischen Anzeigen werden kin sthetische und taktile Anzeigen unterschieden W hrend bei taktilen Anzeigen Informationen ber Oberfl chen und Strukturen eines Objekts an den Benutzer bertragen werden k nnen bei kin sthetischen Anzeigen Informationen in Form von Kr ften Momenten und Gelenk Stellungen an den Benutzer bertragen werden Bur dea 1996 DIN EN894 2 1997 Haptische Anzeigen sollten nach DIN EN894 2 andere Anzeigen vor allem unterst tzen und nur dann alleine benutzt werden wenn die Wahrnehmung ber andere Sinne durch Krankheit oder Umwelteinfl sse wie L rm oder Dunkelheit eingeschr nkt ist Im Bereich der taktilen Anzeigen gibt es Technologien die es erm glichen ber eine Matrix beste hend aus kleinen Stiften taktile Muster zu bilden Diese Technologie kommt wie in Abbildung 2 9 gezeigt z B bei Hilfsmitteln f r Blinde zur Darstellung der Brailleschrift Schlingensiepen 2007 zum Einsatz Auch im Bereich der Telemanipulation und Virtual Reality kommen taktile Displays zum Einsatz um bspw Oberfl cheneigenschaften virtueller Objekte erfahrbar zu machen Iwata u a 2001 Jungmann u Schlaak 2002 Wagner u a 2002 Als
210. rgestellten Informationen Die AAM Gui deline AAM 2003 beinhaltet u a die f r die Anordnung von Anzeigen wichtige 30 Regel Danach sollten Anzeigen nicht unterhalb eines Blickwinkels von 30 angebracht sein Auch eine Systemre aktionszeit wird in der AAM in bereinstimmung mit der DIN EN ISO15005 2002 empfohlen und sollte nicht l nger als 250ms betragen Die AAM Guideline liefert auch Informationen dar ber wel che Bedienelemente auf jeden Fall in einem Fahrzeug vorhanden sein m ssen Required controls are those relevant for undertaking the primary driving task and all controls that are mandatory Required controls include accelerator brake clutch if applicable steering wheel gear shift parking brake horn light switches turn indicators washers and wipers all modes and speeds hazard flashers and defogger controls Diese Richtlinien spielen bei der Entwicklung neuer Bedien und Anzeigesysteme eine zunehmend wichtigere Rolle und m ssen unbedingt beachtet werden Ein Bedien und Anzeigesystem in einer neuen Baureihe das diesen Richtlinien nicht entspricht wird von internen und externen Zertifi 40 3 Bedienung im Fahrzeug zierungsstellen nicht oder nur in Ausnahmef llen zur Markteinf hrung zugelassen Die Umsetzung dieser Richtlinien in der Praxis wird in den folgenden Abschnitten zum Stand der Technik analysiert und bewertet 3 4 Stand der Technik bei Anzeigesystemen In Fahrzeugen findet man sowohl
211. riellen Varianzanalysen mit den Faktoren globale Form und R ndel sind in Tabelle B 6 dargestellt Wie in Abbildung 5 17 zu erkennen gibt es signifikante Unterschiede zwischen den globalen Formen aber keine Unterschiede zwischen den Auspr gungen der unterschiedlichen R ndel Es best tigt sich erneut dass runde Formen gedreht quaderf rmige geschoben werden 2 es E e S EK SC Be N SE EI E SE i de F kige F runde Form ee runde Form eckige Form nn eckige Form B schwacher S 2 schwacher ohne R ndel S starker H ndel ohne R ndel S starker R ndel H ndel H ndel A Bedienhandlung 1 02 1 02 1 02 1 93 1 91 1 92 Abbildung 5 17 Bevorzugte Bedienhandlung in Abh ngigkeit von globaler Form und R ndel Mittelwerte und Standardfehler 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements 95 5 4 2 e bg DO c Il z2 3 DS D o E 17 a 2 1 D runde Form runde Form j eckige Form eckige Form runde Form eckige Form ohne R ndel schwacher starker ohne R ndel schwacher starker R ndel R ndel R ndel R ndel D Eignung Drehen 1 79 1 48 1 54 3 76 3 80 3 68 E Eignung Schieben v h 3 01 2 97 3 07 2 22 2 29 2 19 O Eignung Schieben l r 2 93 2 87 2 88 1 89 2 03 1 91 Abbildung 5 18 Eignungen der Formen in Abh ngigkeit von globaler Form und R ndel Mittelwerte und S
212. s tze f r die Beschriftung von Be dienelementen vorhanden ISO2575 2004 ISO7000 1989 Bedienelemente k nnen aber auch ber ihre Form oder Stellung einen Hinweis auf ihre Funktion geben R hmann 1993a Jenkins 1947 verfolgte in diesem Zusammenhang das Ziel f r bestimmte Funktionen in Kampfflugzeugen For men zu definieren die es dem Piloten erm glichen sollten die Funktion eines Bedienelements allein durch Ertasten zu erkennen Er f hrte dazu Untersuchungen zur Formcodierung bei Bedienelemen ten durch aufgrund deren Ergebnisse sich bis heute formcodierte Stellteile f r z B Landeklappen und Fahrwerk in Flugzeugen wiederfinden Schmidtke u R hmann 1993 hnlich den Formen von 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung 27 Jenkins 1947 schl gt die DIN EN894 2 1997 Formen f r taktile Anzeigen vor die alleine durch Ber hrung voneinander unterscheidbar sind und so unterschiedliche Funktionen codieren k nnten Abbildung 2 14 Abbildung 2 14 Formen die nach DIN EN894 2 1997 durch blo e Ber hrung unterschieden werden k nnen Zustandscodierung kennzeichnet den Zustand einer Funktion und wird ber eine geeignete Anzeige realisiert Wenn z B eine farbige LED genutzt wird kann der Zustand durch Ein und Ausschalten der LED zus tzlich ber die Farbe codiert werden rot nicht aktiv gr n aktiv Alternativ k nnte sich die Farbe oder das Erscheinungsbild der Beschriftung ndern z B durchgestrichen
213. s Bedienfeld Organic Light Emitting Diode Irrtumswahrscheinlichkeit Signifikanzniveau Pacini Corpuscles rapid adapting rechts slow adapting Screendesign Standardfehler so genannt Screentyp Standardabweichung Pr fgr e des T Tests und vieles mehr xiv Abk rzungen vgl vergleiche v l n r von links nach rechts vo vorne Vp Versuchsperson z B zum Beispiel 1 Einleitung und Aufgabenstellung 1 1 Einleitung und Aufgabenstellung Die Anzahl von Funktionen in Fahrzeugen hat in den letzten Jahren aufgrund der immer schnel ler fortschreitenden technologischen Entwicklung rasant zugenommen Vor allem durch immer neue Funktionen im Informations Kommunikations und Navigationsbereich ist die Bedienung von Fahr zeugen in den letzten Jahren anspruchsvoller geworden Ein voll ausgestatteter Pkw der Oberklasse bietet dem Fahrer heute rund 700 Funktionen Maier 2003 Ein Ende dieser Entwicklung ist nicht in Sicht denn die Anzahl der Funktionen in Fahrzeugen wird aufgrund neuer Funktionen im Bereich der Fahrerinformations und Fahrerassistenzsysteme sowie der Integration externer mobiler Ger te weiter ansteigen Trotz steigender Funktionalit t muss der Fahrer die Funktionen auch w hrend der Fahrt sicher bedienen k nnen Fahrzeugbedienung ist dabei l ngst nicht mehr ein Thema das ausschlie lich im Fokus einiger Experten in Forschung und Entwicklung steht sondern st t zunehmend auf ffentliches Interes se
214. s unterschieden sich nicht signifikant voneinander t 1 305 p 0 202 Es kann daher von einer konstanten Fahrleistung der Probanden ausgegangen werden Anschlie end wurde ein Mittelwert ber die beiden Baselines gebildet M 1 24 StD 0 15 und mit den Versuchsfahrten M 1 67 StD 0 28 in einem T Test verglichen Das Ergebnis zeigte dass sich die Baselines von den Versuchsfahrten signifikant unter schieden t 10 181 p lt 0 001 Somit kann die mittlere Spurabweichung als Ma f r die Ablenkung durch die Bedienung des abgesetzten Bedien und Anzeigesystems benutzt werden In Bezug auf die Ablenkung wurde in der 3 faktoriellen Varianzanalyse mit den Faktoren Bedienele ment Screendesign und Bedienaufgabe ein signifikanter Haupteffekt f r den Faktor Screendesign festgestellt Tabelle C 12 Danach war das uneindeutige Screendesign M 1 63 SE 0 05 weniger ablenkend als das eindeutige M 1 72 SE 0 06 Die Faktoren Bedienelement und Aufgabentyp hatten keinen signifikanten Einfluss Die Interaktionen Bedienelement x Screen und Screen x Aufgabe waren nicht signifikant Abbil dung 6 18 Die Interaktion Bedienelement x Aufgabe war jedoch signifikant d h dass der Faktor Bedienelement bei bestimmten Aufgaben einen Einfluss auf die Ablenkung hatte Abbildung 6 19 1 8 1 7 F E ae l D 2 9 1 5 o z 5 1 4 CH Ke g E 1 3 1 2 1 1 S e p statisches BE variables BE uneindeutiges
215. sbesondere die Kompatibilit t von Bedienelementen deren Form Codierung sowie die Anzahl von Bedienm glichkeiten f r die sp teren Untersuchungen von Bedeutung sein werden Neben den Gestaltungsparametern sind auch Vorgehensweisen zur Entwicklung und Auswahl von Bedienelementen bekannt Jedoch gehen diese immer davon aus dass mit einem Bedienelement immer nur eine Bedienaufgabe ausgef hrt wird Vor dem Hintergrund der Entwicklung variabler Bedienelemente gewinnen jedoch Bedienelemente mit denen zwei oder mehr Bedienhandlungen ausgef hrt werden k nnen zunehmend an Bedeutung Deshalb wurde auf Grundlage bekannter Vorgehensweisen eine Vorgehensweise zur Entwicklung variabler Bedienelemente erarbeitet Nach der Betrachtung der allgemeinen theoretischen Grundlagen der Mensch Maschine Systeme und deren Gestaltung steht das Mensch Maschine System Fahrer und Fahrzeug insbesondere die Bedienung des Fahrzeugs im Fokus des n chsten Kapitels 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung 33 Beschreibung Beschreibung Bedienaufgabe 1 Bedienaufgabe 2 nach DIN EN 894 3 nach DIN EN 894 3 Gleiche allgemeine aufgabenbezogene Anforderungen nein Gleiche spezifische aufgabenbezogene Anforderungen Gleiche Bewegungsmerkmale Gleiche Greifmerkmale Technologie f r variables Bedienelement vorhanden ja nein Auswahl Auswahl Auswahl Bedienelement Bedienelement 1 Bediene
216. sich ndernden Informationen mit der Aufgabe diese sichtbar h rbar oder durch Ber hrung taktil unterscheidbar zu machen Nach DIN EN894 2 1997 werden drei Typen von Anzeigen unterschieden optische akustische und haptische Anzeigen Optische bzw visuelle Anzeigen sind gut geeignet um gro e Informationsmengen an den Benutzer zu bertragen Deshalb werden sie auch zunehmend in Form von gro fl chigen Displays in Fahr 16 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung zeugen eingesetzt Bei der Gestaltung optischer Anzeigen m ssen die bekannten ergonomischen Gestaltungsregeln z B hinsichtlich ihrer Positionierung Ablesbarkeit und Verst ndlichkeit beachtet werden F r die Gestaltung visueller Anzeigen insbesondere auf Displays spielen auch die sog Gestaltge setze eine wichtige Rolle Abbildung 2 8 Sie gehen zur ck auf die Gestaltpsychologie die bereits Anfang des 20 Jahrhunderts bez glich der visuellen Wahrnehmung davon ausging dass die erlebte Ganzheit mehr ist als die Summe seiner Teile Procter u Procter 1997 Nach dem Ge setz der Pr gnanz werden Elemente die sich von anderen durch ein bestimmtes Merkmal abheben bevorzugt wahrgenommen Unterbrechungen in Formen werden nach dem Gesetz der Geschlossen heit trotzdem als geschlossen wahrgenommen Das Gesetz des gemeinsamen Schicksals besagt dass Elemente die sich gleichzeitig in eine Richtung bewegen als Einheit wahrgenommen werden Das Gesetz
217. staltung von Bedien und Anzeigesystemen beachtet werden sollten Titel DIN EN ISO15005 2002 Road Vehicles Traffic Information and Control Systems TICS Dia logue Management Principles DIN EN ISO15006 2002 Road Vehicles Traffic Information and Control Systems TICS Au ditory Presentation of Information DIN EN ISO15007 1 2002 Road vehicles Measurement of driver visual behavior with respect to transport information and control systems DIN EN ISO15008 2003 Road Vehicles Traffic Information and Control Systems TICS Er gonomic aspects of In Vehicle Information Presentation ISO2575 2004 Stra enfahrzeuge Symbole f r Bedienteile Anzeige und Warn ISO4040 2001 Stra enfahrzeuge Anordnung der Handbedienteile Anzeige und DIN ISO3958 1978 Stra enfahrzeuge Personenkraftwagen Handreichweiten des Fahr EU 1977 Sichtfeld des Fahrers DIN EN894 2 1997 Sicherheit von Maschinen Anforderungen an die Gestaltung von Anzeigen und Stellteilen Anzeigen 3 Bedienung im Fahrzeug 39 Neben diesen Normen haben sich die viele Fahrzeughersteller zur Einhaltung folgender Richtlinien selbst verpflichtet e European Statement of Principles ESoP e AAM Guideline Alliance of Automobile Manufacturers e JAMA Guideline Japan Automobile Manufacturers Association Die European Statement of Principles of Human Machine Interface ESoP fassen in einem Grund satzkatalog einige Aspekte zusammen die bei der G
218. suchung ber den Einfluss eines aktiven Bedienelements auf die menschliche Regelungsleistung D sseldorf VDI Verlag 1986 Diss M cke 1999 M CKE Stephan Ergonomische Gestaltung aktiver Stellteile D sseldorf VDI Verlag 1999 Fortschrittberichte VDI Reihe 8 Nr 803 Diss Meyer 2001 MEYER Susanna Produkthaptik Messung Gestaltung und Wirkung aus verhaltens wissenschaftlicher Sicht Wiesbaden Gabler 2001 Diss Michelitsch u a 2004 MICHELITSCH G WILLIAMS M Osen M JIMENEZ B RAPP S Haptic Chameleon A New Concept of Shape Changing User Interface Controls with Force 8 Literaturverzeichnis 141 Feedback In ACM Hrsg CHI 04 Conference on Human Factors in Computing Systems Vienna 2004 M ller Limmroth 1993 M LLER LIMMROTH Wolf Sinnesorgane In SCHMIDTKE Heinz Hrsg Ergonomie 3 neubearb u erw Aufl M nchen Hanser 1993 S 27 46 ISBN 3 446 16440 5 Muntzinger 1986 MUNTZINGER Werner Ergonomische Gestaltung von Rotationsstellteilen Berlin Springer 1986 IPA IAO Forschung und Praxis 97 Diss Neud rfer 1981 NEUD RFER Alfred Anzeiger und Bedienteile Gesetzm igkeiten und systema tische L sungssammlung D sseldorf VDI Verlag 1981 ISBN 3 18 400508 9 NKK Switches 2006 NKK SwITCHES The Smartswitch Version Oktober 2006 http www nkksmartswitch com Abruf 11 10 2006 Norman 1989 NORMAN Donald A Dinge des Alltags gu
219. t t R ckwirkung Feedback Abbildung 2 13 Vorschlag zur Unterscheidung von Mapping und Kompatibilit t im Mensch Maschine Regelkreis Anzahl von Bedienm glichkeiten Dimensionalit t Norman 1989 fordert dass es f r jede Bedienhandlung genau ein gut sichtbares und nat rlich gemapptes d h kompatibles Bedienelement geben sollte Ein System sei n mlich genau dann leicht zu benutzen wenn die Anzahl der m glichen Handlungen ersichtlich ist und Bedienelemente und Anzeigen nat rliche Mappings nutzen Auch Bubb 1993a weist darauf hin dass nicht mehr Be dienelemente zur Verf gung gestellt werden sollten als f r die aktuelle Bedienaufgabe n tig sind R hmann 1993a spricht in diesem Zusammenhang von der Dimensionalit t der Bedienaufgabe die mit der Anzahl der im Bedienelement konstruktiv vorgesehenen Freiheitsgrade bereinstimmen sollte Sowohl R hmann 1993a als auch Bubb 1993a beziehen sich dabei auf die sechs theo retisch m glichen Freiheitsgrade eines Bedienelements Es ist dar ber hinaus sinnvoll diese Regel auf die Anzahl m glicher Bedienelemente z B Tasten zu bertragen Dann sollten nicht mehr Be dienelemente zur Verf gung gestellt werden als f r die aktuelle Bedienaufgabe sinnvoll sind Nach Ginnow Merkert 2003 h tte ein ausgeschaltetes Ger t dann nur noch ein einziges sinnvolles Be dienelement den Einschalter Gelingt es in Abh ngigkeit von der Aufgabe nur die notwendige Anzahl von Bedienelemente
220. tandardfehler Auch bzgl der Eignung f r die Drehen Schieben vorne hinten und Schieben links rechts hat nur die globale Form einen signifikanten Einfluss Abbildungen 5 18 Ob sich ein Form gut oder schlecht zum Drehen oder Schieben eignet wird nicht von der Art des R ndel beeinflusst Abschlie ende Bewertung Die Ergebnisse aus der Visuell Analog Skala zeigten ebenfalls dass die meisten Formen von den Probanden anhand ihrer globalen Form als Dreh oder als Schiebeformen eingeordnet wurden die Formen BE 11 13 und 14 wurden jedoch zwischen Drehen und Schieben eingestuft Abbildung 5 19 Insbesondere die Form BE 14 unterscheidet sich von allen Formen bis auf Form 11 signifikant 5 8 4 Zusammenfassung der Ergebnisse und Gestaltungsempfehlungen Zusammengefasst zeigen die Ergebnisse dass die untersuchten Formen zu unterschiedlichen Bedien handlungen f hren also unterschiedliche Reiz Reaktions Kompatibilit ten besitzen Das best tigt die Hypothese 1 Die Faktoren Wahrnehmungsmodus und Handauflage Wahl der Greifart wirkten sich nicht auf die Reiz Reaktions Kompatibilit t der Formen aus Die Hypothesen 2 und 3 konnten somit nicht best tigt werden 96 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements 20 19 d 17 ue ue gl e 2 134 SS e gdo H ZS 10 Sg sit 85 o e fe 5 A u a i 0 DEI DEZ BEA BE10 BE11 BE12 BE13 BEIA
221. td 2006 ALPS ELECTRIC Co LTD The Haptic Commander Version Juni 2006 http www alps com life car_haptic html Abruf 16 06 2006 Anguelov u Schmauder 2006 ANGUELOV N SCHMAUDER M Steigerung der Wertanmutung von Bedienteilen im Kfz Innenraum durch psychohaptische Kenngr en In GESELLSCHAFT F R ARBEITSWISSENSCHAFTEN GFA Hrsg Dokumentation des 52 Arbeitswissenschaftlichen Kongresses Innovationen f r Arbeit und Organisation Stuttgart Dortmund GfA Press 2006 ISBN 3 936804 03 6 Audi AG 2006 Aup AG Produktinformation zum Audi A8 Version Oktober 2006 http www audi de Abruf 25 10 2006 Badescu u a 2002 BADESCU Mircea WAMPLER Charles MAVROIDIS Constantinos Rotary Haptic Knob for Vehicular Instrument Controls In IEEE COMPUTER SOCIETY Hrsg HAP TICS 02 Proceedings of the 10th Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems Washington 2002 BMW AG 2006 BMW AG Produktinformation zum BMW iDrive Version Oktober 2006 http www bmw de Abruf 25 10 2006 bmworld 2006 BUWORLD BMW 7er Version August 2006 http www bmwworld com Abruf 5 3 2006 134 8 Literaturverzeichnis Bortz u D ring 2002 BoRTZ J rgen D RING Nicola Forschungsmethoden und Evaluation 3 berarb Aufl Berlin Springer 2002 ISBN 3 540 41940 3 Branke 2006 BRANKE Dirk Der alles entscheidende Augen Blick In Auto Bild 2006 Nr 43 Bubb 1993
222. tellt 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 109 Tabelle 6 6 Screentypen zur Bewertung des variablen zentralen Bedienelements Bedien Uneindeutiges Screendesign Eindeutiges Screendesign EE Zur ck NAVI AUDIO TEL Zur ck NAVI AUDIO TEL 4 Buttonmen Ss E Bas Schieben Zur ck NAVI AUDIO TEL Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA 5 Buttonmen on se amr os e Schieben MERCEDESSTRASSE STUTTGART DEUTSCHLAND 1 MERCEDESSTRASSE STUTTGART DEUTSCHLAND 1 Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA FRIEDRICHSTRASSE BERLIN MITTE DEUTSCHLAND FRIEDRICHSTRASSE BERLIN MITTE DEUTSCHLAND Entscheidung sonen ES SC Schieben Zur ck AUDIO TEL Zur ck AUDIO TEL KLIMA BERLIN CHARLOTTENI Li BERLIN KREUZBERG Ps BERLIN MITTE BERLIN PRENZLAUER BERLIN PRENZLAUER I BERLIN SCH NEBERG BERLINGERODE f S d Zur ck NAVI AUDIO TEL Zur ck NAVI AUDIO TEL Buchstabenspeller LMNO RSTUVWX Z AUDIO TEL CAR Zur ck NAVI AUDIO TEL Nummernspeller 110 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements Tabelle 6 6 Screentypen zur Bewertung des variablen zentralen Bedienelements Bedien Uneindeutiges Screendesign Eindeutiges Screendesign er Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA CAR Zur ck NAVI AUDIO TEL KLIMA CAR Kontinuierliche Ein Drehen gabe TEL Cursor DIR Schieben positionierung 6 2 4 Bedienaufgaben Als Bedienaufgaben wurden folgende typische sekund re Bedienaufgaben verwendet Tabelle 6 7
223. tems f r flexibel konfi gurierbare Eingabefelder mit haptischer R ckmeldung Universit t Darmstadt Diss 2002 ESoP 1999 ESOP EUROP ISCHE KOMMISSION Hrsg Empfehlung der Europ ischen Kom mission an die Mitgliedstaaten und die Industrie ber sichere und effiziente On board Informations und Kommunikationssysteme Europ ischer Grundsatzkatalogzur Mensch Maschine Schnittstelle idF v 21 12 1999 1999 L19 64 EU 1977 EU EUROP ISCHE UNION Hrsg Council directive on the approximation of the laws of the Member States relating to the field of vision of motor vehicle drivers idF v 27 09 1977 1977 77 649 EEC Faerber 2006 FAERBER Berthold Cockpitgestaltung im Spannungsfeld von Design Branding und Ergonomie In Automobiltechnische Zeitung ATZ 108 2006 Nr 09 Fitts u Seeger 1953 FiTTs P M SEEGER C M S R cpompatibility spatial characteristics of stimulus and response codes In Journal of Experimental Psychology 46 1953 Nr 3 8 Literaturverzeichnis 137 F rber u F rber 1987 F RBER B F RBER B Sicherheitsorientierte Bewertung von Anzeige und Bedienelementen in Kraftfahrzeugen Grundlagen 1987 FAT Schriftenreihe Nr 64 Fuchs u a 2001 Fuchs Dietmar HERRLER Michael PETERS Mike SPRENG Manfred ZELLER Armin iDrive das neuartige Anzeige und Bedienkonzept In BMW 7er Sonderaus gabe ATZ und MTZ 2001 Geiger 2004 GEIGER Thomas Krieg der Kn pfe Version
224. terscheiden Beim Bediensystem des Acura RL sind jedoch im Vergleich zu seinen europ ischen Konkurrenten deutlich mehr Funktionen auch direkt ber Tasten bedienbar Man k nnte fast sagen dass es sich bei diesem Bediensystem um ein schalterbasiertes System mit zus tzlichem zentralen Bedienelement handelt Es ist daher davon auszugehen dass die Vorteile eines abgesetzten Bedien und Anzeigesystems nicht zur Geltung kommen d rften Ein Nachteil abgesetzter Bedien und Anzeigesysteme ist dass durch die Freiheitsgrade des zentralen Bedienelements mehrere Bedienm glichkeiten gleichzeitig zur Verf gung stehen Bei den beschriebe nen zentralen Bedienelementen handelt es sich um Dreh Dr ck Joysticks mit bis zu 4 Freiheitsgraden und bis zu 11 Bedienm glichkeiten wenn man auch die Bet tigung in die Diagonalen ber cksichtigt Abbildung 3 10 Aus diesen Bedienm glichkeiten muss der Benutzer die richtige ausw hlen Die richtige Bedienhandlung ist dabei diejenige die der Entwickler des Systems f r eine bestimmte Bedienaufgabe vorgesehen hat hnliches gilt auch f r die Tasten in abgesetzten Bedien und Anzeigesystemen Auch hier muss der Fahrer aus mehreren m glichen Tasten die richtige bet tigen Um dem Fahrer die Entscheidung m glichst einfach zu machen sollte nur so wenige Tasten wie m glich vorhanden sein vgl Gl 2 1 Diese Tasten sollten dann eindeutig beschriftet sein Allerdings sollten h ufig benutze Funktionen am besten im direkt
225. tes Design und Psychologie f r Ge brauchsgegenst nde Frankfurt am Main Campus 1989 Pei Shih 2003 PEI SHiH Huang Regelkonzepte zur Fahrzeugf hrung unter Einbeziehung der Bedienelementeigenschaften Technische Universit t M nchen Diss 2003 Penka 2001 PENKA Andreas Vergleichende Untersuchung zu Fahrerassistenzsystemen mit un terschiedlichen aktiven Bedienelementen M nchen Herbert Utz 2001 Diss Petrov 2004 PETROV Aleko Konzeption von aktiven Bedienelementen in statischer oder dy namischer Sitzhaltung unter Beachtung von konstruktiven ergonomischen und informatorischen Aspekten Universit t Stuttgart Diplomarbeit 2004 unver ffentlicht Pinel 1997 PINEL John P Biopsychology 3rd Ed Needham Heigths Allyn and Bacon 1997 Porter u a 2005 PORTER J M SUMMERSKILL S K PRYNNE G B BIONIC eyes free design of secondary driving controls In Proceedings of Accessible Design in the Digital World Conference Dundee 2005 Preim 1999 PREIM Bernhard Entwicklung interaktiver Systeme Heidelberg Springer 1999 Procter u Procter 1997 PROCTER Robert W PROCTER Janet D Sensation and Perception In SALVENDY Gavriel Hrsg Handbook of Human Factors and Ergonomics 2nd Ed New York John Wiley and Sons 1997 S 43 88 ISBN 0 471 11690 4 Rasmussen 1983 RASMUSSEN J Skills Rules and Knowledge Signals Signs and Symbols and other Distictions in Human Performance Mod
226. tete Szenario mit verschwindenden Tasten Falls Sie weitere Fragen haben oder Ihnen etwas unklar ist wenden Sie sich bitte an Ihren Versuchsleiter 2 1 F r die Schalterleiste oben hat mir die Variante gar nicht gefallen nm sehr gut gefallen 2 2 F r die Klimaanlage unten hat mir die Variante gar nicht gefallen m sehr gut gefallen A Anhang 161 A 4 Ergebnisse der Untersuchung variabler Beschriftung von Tasten Tabelle A 2 Ergebnis der 3 faktoriellen Varianzanalyse bzgl der durchschnittlichen Bedienzeiten pro Aufgabe Adaption A Codierung C System S F p F p F p AxC CxS SxA p F p F p F Tabelle A 3 Ergebnisse der 2 faktoriellen Varianzanalysen bzgl der durchschnittlichen Bedienzeiten pro Aufgabe Bediensystem Adaption A Codierung C Bi p F p F AxC F p Tabelle A 4 Ergebnis der 3 faktoriellen Varianzanalyse bzgl der relativen Fehlerh ufigkeit Adaption A Codierung C System S F p F p F p xS AxC C SxA F p F p F p Tabelle A 5 Ergebnisse der 2 faktoriellen Varianzanalysen bzgl der relativen Fehlerh ufigkeit Bediensystem Adaption A Codierung C AxC F p F p F p Tabelle A 6 Ergebnisse der 2 faktoriellen Varianzanalysen bzgl der mittleren Spurabweichung Adaption A Codierung C AxC F p F p F p 162 A Anhang Tabelle A 7 Ergebnis der 3 faktoriellen Varianzanalyse bzgl des subjektiven Gefallens Adaption A Codierung C System S F p
227. tible Gestaltung Abbildung 3 12 Gutes Mapping zwischen Anzei des Mercedes Benz Sitzverstell ge und Bedienelement beim Audi schalters DaimlerChrysler AG Multimedia Interface MMI aus 2006a Mauter 2003 3 5 6 Formcodierte Bedienelemente Die Formcodierung von Bedienelementen zur Bedienung komplexer Bediensysteme r ckt zunehmend in den Fokus wissenschaftlicher Arbeiten Das Ziel beim Einsatz von Formcodierungen ist es dem Fahrer durch die Form des Bedienelements Informationen haptisch zu bermitteln um so den visu ellen Kanal der f r die Fahraufgabe genutzt werden soll zu entlasten Bubb 2001 In Fahrzeugen sind h ufig Formcodierungen zu finden die reale Teile des Fahrzeugs wie z B den Sitz oder Au enspiegel als Schalter abbilden Abbildung 3 11 Auch Hebel Schalter und Drehsteller mit charakteristischen Formen und Markierungen sind in Fahrzeugen zu finden Bubb 2001 weist jedoch darauf hin dass noch nicht wissenschaftlich untersucht wurde ob formkompatible Haptik auch die entsprechenden Assoziationen Reaktionen hervorrufen Tille u Kr ger 2004 untersuchten zu diesem Thema wie ein zentrales Bedienelement f r ein ab gesetztes Bediensystem gestaltet sein sollte damit ber die Formcodierung und das Aussehen die Bedienm glichkeit Ziehen eindeutig codiert wird Neben dem Ziehen sollte sich das Bedienele ment auch zum Schieben in der Ebene sowie zum Dr cken eignen Sie f hrten dazu Vers
228. tionen in Mercedes Benz Pkw Thermotronic Parktronic Abschleppschutz ESP Elektronisches Stabilit ts programm Autom abklappbare Kopfst tzen Heckrollo Zentralverriegelung Innenraumschutz ABC Fahrwerk Niveauregulierung Sehr viel 000000000 D OOO Oo OO 0000 Eher viel Teils teils OOO Oo OO 0000 Eher wenig OOO Oo OO 00 00 Gar keine OOO Oo OO O0 000 160 A Anhang DaimlerChrysler AG l RBP BM Fragebogen VP Nr Datum 2 Abschlie ende Bewertung Liebe Teilnehmerin lieber Teilnehmer zum Abschluss der Untersuchung interessiert uns wie Ihnen die sechs Varianten gefallen haben die sie eben bedient haben Dabei geht es um einen Vergleich der sechs Varianten hinsichtlich ihres Erscheinungsbildes und dem Verhalten der Tasten Bewerten Sie nicht die Eigenschaften des Touchscreens Bitte geben Sie f r jede Variante an wie gut sie Ihnen gefallen hat Hierf r steht Ihnen eine Skala mit den Polen gar nicht gefallen und sehr gut gefallen zur Verf gung Bitte markieren Sie jede Variante durch ein Kreuz Bitte verwenden Sie f r je Variante folgende Farben rot f r das LED Szenario blau f r das LED Szenario mit ausgeblendeten Symbolen gr n f r das LED Szenario mit verschwindenden Tasten braun f r das variabel beschriftete Szenario gelb f r das variabel beschriftete Szenario mit ausgeblendeten Symbolen schwarz Bleistift f r das variabel beschrif
229. tralen Bedienelements 6 3 3 Bedienfehler In der 3 faktoriellen Varianzanalyse bez glich der Faktoren Bedienelement Screendesign und Aufga bentyp konnte bez glich der Bedienfehler ein signifikanter Haupteffekt f r den Faktor Aufgabentyp nachgewiesen werden Abbildungen 6 15 und 6 16 sowie Tabelle C 10 Das Bedienelement und das Screendesign hatten keinen signifikanten Einfluss und es gab keine signifikanten Interaktionen 16 a 14 12 E x E 10 gt Dani 8 Bes LL g ei P 4 2 0 r e statisches BE variables BE uneindeutiges SD eindeutiges SD EOBedienfehler 0 11 0 11 0 09 0 12 Abbildung 6 15 Relative Fehlerh ufigkeit in Abh ngigkeit von Bedienelement und Screendesign Mittelwerte und Standardfehler Anschlie ende 2 faktorielle Varianzanalysen mit den Faktoren Bedienelement und Screendesign er gaben einen signifikanten Unterschied f r den Faktor Screendesign bei der Aufgabe Telefonbuch Abbildung 6 17 und Tabelle C 11 Dabei wurden mit dem uneindeutigen M 0 02 SE 0 01 Screendesign weniger Fehler gemacht als mit dem eindeutigen Screendesign M 0 08 SE 0 02 Mit dem variablen Bedienelement wurden bei der Aufgabe Adresseingabe tendenziell weniger Fehler gemacht als mit dem statischen p 0 09 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements 119 30 25 20 15 10 Relative Fehlerh ufigkeit 5
230. treuung zwischen den Gruppen und je kleiner die Streuung innerhalb der Gruppen ist desto st rker unterscheiden sich die Gruppen voneinander Der Unterschied zwischen zwei Gruppen ist dann signifikant wenn die in der Varianzanalyse berechnete Pr fgr e F gr er oder gleich dem F Wert ist der aufgrund einer zuvor festgelegten Irrtumswahrscheinlichkeit p er mittelt wurde Abh ngig von der Anzahl unabh ngiger Variablen werden ein oder mehrfaktorielle Varianzanalysen angewendet Mit mehrfaktoriellen Varianzanalysen k nnen sowohl der Einfluss der Faktoren z B A und B als auch deren Interaktion A x B d h deren Wechselwirkung untersucht werden Werden mehr als zwei Gruppen miteinander verglichen liefert das Ergebnis der Varianzana lyse nur die Aussage dass ein Unterschied zwischen den Gruppen vorliegt den sog Haupteffekt Um zu beurteilen zwischen welchen Gruppen ein signifikanter Unterschied vorliegt m ssen anschlie end paarweise Vergleiche der Gruppenmittelwerte hnlich dem T Test durchgef hrt werden Aufgrund der wiederholten Anwendung von Signifikanztests muss dabei das Signifikanzniveau z B nach dem 58 3 Bedienung im Fahrzeug Verfahren von Bonferroni oder Sidak angepasst werden Ohne diese Anpassung k nnten Hypothesen irrt mlich angenommen oder abgelehnt werden Voraussetzung f r die Anwendbarkeit einer Varian zanalyse sind normalverteilte Daten und Varianzhomogenit t 3 7 Zusammenfassung Abgesetzte Bedien un
231. tung Abstraktion des zielgerichteten Informationsaustausches von Personen mit technischen Systemen zur Erf llung eines selbst oder fremdgestellten Auftrages innerhalb festgelegter Systemgrenzen In den regelungstechnischen Beschreibungen bernimmt der Mensch die Rolle des Reglers in einem Regelkreis Er vergleicht die Ergebnisse bzw Zust nde der Maschine die er ber seine Sensorik wahrnimmt mit den Zielen der gestellten Aufgaben Bei Abweichungen wirkt er durch sein Handeln Motorik solange regulierend auf die Maschine ein bis Ergebnisse bzw Zust nde den Zielen seiner Aufgabe entsprechen Bedienelemente bernehmen in diesem Regelkreis die Rolle der Stellglieder ber Anzeigen wird die Wirkung seiner Handlungen als Feedback an den Menschen zur ckgef hrt F r diese Arbeit wird die in Abbildung 2 1 dargestellte regelungstechnische Beschreibung zu Grun de gelegt weil darin die Rolle von Anzeigen und Bedienelementen deutlich zum Ausdruck kommt Innerhalb des Mensch Maschine Systems umfasst die sog Mensch Maschine Schnittstelle nach Bul linger 1994 alle Komponenten die der funktionellen Interaktion zwischen Mensch und Maschine dienen insbesondere die Bedien und Anzeigesysteme Im englischen Sprachraum ist der Begriff HMI f r Human Machine Interface gebr uchlich Informationen k nnen zwischen Mensch und Maschine direkt in Form von z B Bet tigungskr ften oder indirekt ber Anzeigen ausgetauscht werden Die Abgrenzung zwische
232. uche mit verschiedenen Haptikmustern durch die in Abbildung 3 13 dargestellt sind Ihre Ergebnisse zei gen dass ein pilzf rmiges und ein kugelf rmiges Bedienelement diese Bedienm glichkeiten haptisch und visuell am besten codieren In Bezug auf die Bedienrichtung Ziehen decken sich diese Ergeb 48 3 Bedienung im Fahrzeug TTKAKA Abbildung 3 13 Formen zur Codierung der Bedienhandlung Ziehen Tille u Kr ger 2004 vlnr Pilz Kugel Ziehpilz kleines Moncherie gro es Moncherie W rfel nisse mit den Empfehlungen von F rber u F rber 1987 zitiert nach Zeilinger 2005 wonach sich ein Bedienelement zum Ziehen eignet wenn es sich nach unten verj ngt Zeilinger 2005 geht in seiner Untersuchung des haptisch aktiven Joysticks Abschnitt 3 5 4 davon aus dass eine 4 eckige Grundform vier und eine 8 eckige Grundform acht Bewegungsrichtungen nahe legt Abbildung 3 14 Diese Annahme ist zwar plausibel jedoch fehlt ein empirischer Beweis Abbildung 3 14 Vorschlag von Formen zur Codierung von vier li bzw acht Richtungen re Zeilinger 2005 Mit dem Haptic Chameleon wurde von Michelitsch u a 2004 ein Bedienelement mit variabler Formcodierung u a f r den Einsatz in Pkw vorgestellt Abbildung 3 16 Das Bedienelement bietet dem Benutzer die M glichkeit es in drei verschiedene Zust nde zu schalten die sich hinsichtlich ihrer Form unterscheiden In Abh ngigkeit der vom Benutzer e
233. uchsablauf Der Versuchsablauf ist in Abbildung 4 4 dargestellt Nach dem Ausf llen eines Fragebogens zur Erfassung demographischer Daten Anhang A wurden die Probanden mit dem Lane Change Test vertraut gemacht eine Baseline aufgenommen und die Funktionsweise der Bediensysteme erkl rt Aufgrund des Versuchsdesigns ergaben sich insgesamt sechs Versuchsbedingungen Im ersten Teil des Versuchs musste jeder Proband ohne Fahraufgabe 29 Aufgaben in vollst ndig randomisierter Reihenfolge m glichst schnell und fehlerfrei bearbeiten Von jedem Probanden wurden dabei 14 Auf gaben im oberen Bedienfeld und 15 Aufgaben in der Klimaanlage bearbeitet von denen 9 funktionale Abh ngigkeiten hatten Die Probanden konnte die Aufgaben auf dem Touchscreen ablesen und den 4 Gestaltung und Bewertung variabler Beschriftung von Tasten 65 Demographischer Fragebogen bung und Baseline LCT Erkl rung und bung der Funktionen bung Bedingung 1 6 Reaktionszeittest Bedingung 1 6 LCT Fahrt Bedingung 1 6 Abschlie ende Baseline LCT Bewertung subjektives Gefallen Abbildung 4 4 Versuchsablauf zur Untersuchung variabler Beschriftung von Tasten Aufgabenstart selbst bestimmen Danach wurde im zweiten Versuchsteil die gleiche Versuchsbedin gung w hrend des Lane Change Tests bedient Die Aufgabe der Probanden in diesem Teil bestand darin eine Strecke von 3 km zu fahren und parallel dazu mindestens 4 Aufgab
234. und die bernahme des Zweitgutachtens gilt mein Dank auch Frau Prof Dr phil habil Dr Ing Birgit Spanner Ulmer Dem Leiter des Teams Bedien und Anzeigesysteme Herrn Dr Ing Bernhard Straub m chte ich daf r danken dass diese Arbeit in der DaimlerChrysler Forschung entstehen konnte sowie f r seine praktischen Ratschl ge und Anregungen zur Anfertigung der Dissertation Mein Dank gilt dar ber hinaus den zahlreichen Kollegen der Abteilung GR VCH f r ihre Anregungen und Diskussionen sowie den Diplomanden und Praktikanten die insbesondere bei der Durchf hrung der Probandenversuche eine wertvolle Unterst tzung waren Meinen Eltern gilt ein besonderer Dank f r die jederzeit wohlwollende und verl ssliche Unterst tzung die das Entstehen dieser Arbeit berhaupt erst erm glicht hat Meiner Verlobten Hannah danke ich f r ihr Verst ndnis und daf r dass sie die Belastungen bei der Entstehung dieser Arbeit mitgetragen hat Inhaltsverzeichnis IX Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung und Aufgabenstellung 1 Lt Aussen sc en nn a a an aa 1 12 Zi lder Arbeit s e ac seere red nee ee a ee 5 1 3 Vorgehensweise und Aufbau der Arbeit 5 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung 7 2 1 Mensch Maschine System 7 22 TR 2 E raie e a E de A DE En Pe 8 221 Sinne und Wahrnehmung 22024 200 au ea Bra ne 9 2 2 2 Reaktionsauswahl und Handeln e 14 223 Ausf hrung von Handlungen 2 22 22 22 02 KR Han aha dr 15 2 2 4 Aufmerksamke
235. ung zur Bewertung variabler Beschriftung von Tasten sowie Gestaltungsempfehlungen f r deren Einsatz im Fahrzeug wird in Kapitel 4 beschrieben Unter Ber cksichtigung der Grund lagen aus den Kapiteln 2 und 3 wird in Kapitel 5 die Entwicklung eines zentralen Bedienelements mit variabler haptischer Formcodierung beschrieben Dabei wird die in Kapitel 2 vorgeschlagenen Vorgehensweise zur Entwicklung variabler Bedienelemente angewendet In diesem Zusammenhang wird auch der Einfluss von verschiedenen Bedienelementformen auf die von Probanden ausgef hrten Bedienhandlungen Drehen und Schieben untersucht In Kapitel 6 wird das in Kapitel 5 entwickelte variable zentrale Bedienelement bewertet und Gestaltungshinweise f r zentrale Bedienelemente mit variabler haptischer Formcodierung abgeleitet Kapitel 7 fasst alle Ergebnisse zusammen und gibt einen Ausblick r Kapitel 1 Einleitung und Aufgabenstellung r Kapitel 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung Kapitel 3 Bedienung im Fahrzeug fa Kapitel 4 Gestaltung und Bewertung variabler Beschriftung von Tasten Kapitel 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements Kapitel 6 Bewertung des variablen zentralen Bedienelements Kapitel 7 Zusammenfassung und Ausblick Abbildung 1 6 Vorgehensweise bei der Bearbeitung der Aufgabenstellung und Aufbau der Arbeit 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und
236. uten die Ergebnisse konkret dass die Formen BE 1 2 3 4 und 5 zur Bedienhandlung Drehen und die Formen BE 6 7 8 9 10 und 12 zur Bedienhandlung Schie ben kompatibel sind Die Formen BE 11 13 und 14 verf gen insbesondere unter Ber cksichtigung der abschlie enden Bewertung ber eine eher schwache Reiz Reaktions Kompatibilit t Insbesondere die Form BE 14 ist ber alle Bewertungen die Form mit der schw chsten Reiz Reaktions Kompatibilit t 5 Entwicklung eines variablen zentralen Bedienelements 97 Aufgrund dieser Ergebnisse k nnen folgende Empfehlungen f r die Gestaltung zentraler Bedienele mente formuliert werden Wenn das Bedienelement gedreht werden soll runde Formen verwenden Wenn das Bedienelement geschoben werden soll quaderf rmige Formen verwenden Ein Fase an der Unterseite unterst tzt sowohl Drehen als auch Schieben allerdings kann eine zu gro e Fase dazu f hren dass eher geschoben wird und sollte deshalb f r Bedienelemente zum Drehen vermieden werden Ein R ndel kann wahlweise eingesetzt werden wenn er z B aus Gr nden des Designs oder der Drainage gefordert ist Er beeinflusst die Kompatibilit t zu Drehen oder Schieben nicht F r zuk nftige Untersuchungen wird au erdem empfohlen nur eine haptisch visuelle Bewer tung vorzunehmen Das reduziert den Untersuchungsaufwand bei gleichen Ergebnissen und entspricht au erdem der realistischen Situation in einem Fahrzeug in dem das zentrale Be dienelement f r
237. uttgart Ergonomia 2004 ISBN 3 935089 80 5 Timpe 1990 TIMPE K P Informationsdarstellungen in Mensch Maschine Systemen In Hoyos Graf C Hrsg ZIMOLONG B Hrsg Ingenieurpsychologie G ttingen Hogrefe 1990 S 178 203 Timpe 2001 TIMPE Klaus Peter Fahrzeugf hrung Anmerkungen zum Thema In J RGENSOHN Thomas Hrsg TIMPE Klaus Peter Hrsg Kraftfahrzeugf hrung Berlin Springer 2001 S 9 31 ISBN 3 540 42012 6 VDI2221 1993 Norm VDI 2221 Mai 1993 Methodik zum Entwickeln und Konstruieren technischer Systeme und Produkte 144 8 Literaturverzeichnis VDI2222 1 1997 Norm VDI 2221 Blatt 1 Juni 1997 Konstruktionsmethodik Methodisches Ent wickeln von L sungsprinzipien VDI2242 1986 Norm VDI 2242 April 1986 Konstruieren ergonomiegerechter Erzeugnisse VDI2258 2001 Norm VDI 2258 Januar 2001 Feinwerkelemente Bedienelemente mechanisch VDI3850 1 2000 Norm VDI 3850 Blatt 1 Mai 2000 Nutzergerechte Gestaltung von Bediensystemen f r Maschinen VDI3850 2 2002 Norm VDI 3850 Blatt 2 November 2002 Nutzergerechte Gestaltung von Bedien systemen f r Maschinen Interaktionsger te f r Bildschirme Vogel 2001 VOGEL Jochen Untersuchung ber die Sinnf lligkeit von rotatorischer Stellteilbe wegung und translatorischer Wirkung am Beispiel der manuellen Steuerung von Drehmaschinen Stuttgart IMK Universit t Stuttgart 2001 IMK Berichte 484 Diss Vogel 2003 VOGEL Jochen User I
238. visuelle akustische als auch haptische Anzeigen Abel u a 2005 Visuelle Anzeigen findet man in Form digitaler oder analoger Instrumente wie z B Tacho oder Drehzahlmesser sowie in Form von Statusanzeigen auf Bedienelementen Immer h ufiger werden Displays zur visuellen Anzeige komplexer Informationen eingesetzt Auf ihnen werden Informationen und Warnungen z B des Bordcomputers der Klimaanlage des Radios und des Navigationssystems dargestellt Neue Anzeigetechnologien wie Head Up Displays oder virtuelle Anzeigen sind z T schon kommerziell erh ltlich BMW Ber Toyota Yaris oder Bestandteil von Designstudien und Konzept fahrzeugen DaimlerChrysler F500 DaimlerChrysler F600 Maier 2003 Kuhn 2006 Akustische Anzeigen werden im Fahrzeug f r Hinweis und Warnsignale eingesetzt Klassische Bei spiele sind das Blinkerger usch oder die Einparkhilfe deren Ton sich mit dem Abstand zu einem par kenden Fahrzeug ndert Auch die Kollisions Warnung des Abstandsregeltempomat die den Fahrer akustisch auffordert eine Bremsung einzuleiten wenn der Abstand zum voraus fahrenden Fahrzeug zu gering ist ist ein weiteres Beispiel Dar ber hinaus sind akustische Anzeigen in Zukunft f r Syste me wie Spurhalteassistenz oder M digkeitserkennung denkbar Auf berm igen Einsatz akustischer Anzeigen sollte jedoch verzichtet werden da sie den Fahrer auch st ren k nnen Des Weiteren sollte bei der Gestaltung akustischer Anzeigen beachtet werden dass d
239. wegungsachse 542 x ES ESCHER ER T I Bewegungsnehtung REES EE EE TI _Roninuierieh _ Diskret _ n Drehwinkel f r kontinuierliche Ja Drehbewegungen gt 180 Greifmerkmale 7 Kontakt Zutassung Umfassung p Teil der Hand der die Stellkraft aufbringt q Art der Stellkraftaufbringung o Greifart siehe Bild 4 5 3 Seme Tangia A 5 5 Abbildung B 2 Auswahlformular nach DIN EN894 3 2000 f r Bedienaufgabe Schieben 166 B Anhang B 2 Formen zur Untersuchung der Kompatibilit t von Bedienelementformen LO e de GN BE1 BE2 Abbildung B 3 Form BEI rund Abbildung B 4 Form BE2 rund kleine Fase R ndel RAA 12 DIN82 DE DEA Abbildung B 5 Form BE3 rund gro e Fase Abbildung B 6 Form BEA rund leichter R ndel B Anhang 167 15 R ndel RKE 16 DIN82 BES BE6 Abbildung B 7 Form BE5 rund starker R ndel Abbildung B 8 Form BE6 quaderf rmig BE7 BES Abbildung B 9 Form BE7 quaderf rmig kleine Fase Abbildung B 10 Form BE8 quaderf rmig gro e Fase 168 B Anhang LO Te 39 2 12 5 12 5 R ndel RKE 16 DIN82 R ndel RKE 16 DIN82 BE9 BE10 Abbildung B 11 Form BE9 quaderf leichter R ndel Abbildung B 12 Form BE10 quaderf gro er R ndel R12 5 BE11 Abbildung B 13 Form BE11 rund konvex Abbildung B 14 Form BE12 maus hnlich B Anhang 169
240. zu einer ganzheitlichen haptischen Wahrnehmung integriert werden M ller Limmroth 1993 Zimmermann 2000 Lederman u Klatzky 2002 Pinel 1997 Kin sthetische Wahrnehmung F r die kin sthetische Wahrnehmung sind ebenfalls Mechanorezeptoren allerdings in den Gelenken Muskeln und Sehnen verantwortlich Abbildung 2 5 In den Gelenken befinden sich die Gelenksen soren in den Muskeln die Muskelspindeln und die Golgi Sehnenorgane Eine bersicht ber die Re zeptoren der kin sthetischen Wahrnehmung und den dazugeh rigen Empfindungen gibt Tabelle 2 1 12 2 Mensch Maschine Systeme Grundlagen und Gestaltung Unbehaarte Haut Behaarte Haut Hornhaut BF Muskel Epidermis Muskelspindeln Corium FAR Subcutis Gef Gelenk Golgi Sehnenorgane 8 w lid Yy PIA Sehne amp Gelenkrezeptoren py f Meissner Merkel Pacini Haarfolikel Tastscheibe Ruffini K rperchen Zellen K rperchen sensor K rperchen Abbildung 2 4 Rezeptoren der taktilen Wahrneh Abbildung 2 5 Rezeptoren der kin sthetischen mung Zimmermann 2000 Wahrnehmung Doerrer 2002 Wie auch bei der taktilen Wahrnehmung werden alle verf gbaren Empfindungen als neuronale Infor mationen an das Gehirn geleitet wo sie zu einer ganzheitlichen haptischen Wahrnehmung integriert werden M ller Limmroth 1993 Zimmermann 2000 Lederman u Klatzky 2002 Tabelle 2 1 Zusammenhang von Rezeptoren Reizen und Empfindungen der haptisc

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