ExtruFace

Überblick

ExtruFace war ein Wissenschaftstransferprojekt, in dem Konzept und Prototyp einer gestengesteuerten Benutzerschnittstelle für industrielle Extrusionsmaschinen entwickelt wurden. Ich war in allen Projektphasen eingebunden: Anforderungsanalyse, Design, Umsetzung und Abnahme.

Das Problem

Extrusionsmaschinen sind große, schwere Industrieanlagen zur Rohrformung. Bediener:innen steuern sie aus wechselnden Abständen und tragen dabei häufig Schutzhandschuhe, was die vorhandene Touchscreen-Lösung für weite Teile eines normalen Arbeitstags unbrauchbar macht. Die Frage des Projekts: Kann eine gestengesteuerte Bedienoberfläche das ersetzen oder ergänzen, und wie müsste sie aussehen, um in einer Produktionsumgebung wirklich nutzbar zu sein?

Von Interviews zum Interaktionsmodell

Der Designprozess begann nicht mit Skizzen, sondern mit Bediener-Interviews. Wie bewegen sich Bediener:innen während eines Produktionsdurchlaufs an der Maschine? Welche Bedienelemente werden wie häufig von welcher Position aus genutzt? Welche Situationen erfordern schnellen Zugriff, welche ruhiges, präzises Arbeiten? Diese Erkenntnisse führten zur zentralen Designentscheidung: Das Interface musste sich je nach Abstand der bedienenden Person zur Maschine anders verhalten.

Daraus entstand ein Zwei-Modi-Modell. Im Fernmodus, der bei größerem Abstand zur Anzeige aktiv ist, werden nur die Bedienelemente angezeigt, die erfahrungsgemäß aus der Distanz gebraucht werden. Die Eingabe erfolgt über Körpergesten (Armposen), die vom Microsoft Kinect erkannt werden. Das Gestenvokabular für den Fernmodus wurde gemeinsam mit den Bediener:innen entwickelt und stützte sich auf Erkenntnisse aus meiner Bachelorarbeit zum Thema Gestendesign.

Im Nahmodus, wenn die bedienende Person an die Maschine herantritt, erweitert sich das Interface auf alle Bedienelemente und wechselt zu feingranularer Handgestensteuerung via Leap-Motion-Controller. Der Übergang zwischen den Modi erfolgt automatisch per Distanzerkennung.

Die Menüs beider Modi sind kreisförmig gestaltet, um den Weg zwischen den Optionen zu minimieren: eine direkte Anwendung des Fitts'schen Gesetzes auf Gesteneingabe, bei der das Bewegen der Hand über größere Strecken deutlich aufwendiger ist als das Verschieben eines Mauszeigers.

Prototyp und Evaluation

Ich entwickelte einen funktionsfähigen Web-Prototyp, der beide Interaktionsmodi demonstriert, und testete ihn mit realen Bediener:innen im Laborumfeld. Als Rückfalloption war eine Touchscreen-Steuerung integriert, für Situationen, in denen Gestensteuerung nicht praktikabel war.

Die Evaluation bestätigte, dass das adaptive Konzept das Kernproblem wirksam löst. Bediener:innen konnten die Maschine aus der Distanz steuern, ohne Handschuhe ausziehen zu müssen, und die Nahbereich-Gestensteuerung hielt auch für Detailaufgaben stand. Der Prototyp wurde als Ideenquelle für die Weiterentwicklung des bestehenden Systems an den Auftraggeber übergeben.

Ergebnis

Das Projekt zeigte, dass Gestensteuerung in einem industriellen Maschinenkontext funktioniert, vorausgesetzt, das Interface passt sich der physischen Position der bedienenden Person an, statt eine feste Bedienhaltung vorauszusetzen. Der zentrale Beitrag war der automatische, distanzbasierte Übergang zwischen Nah- und Fernmodus mit unterschiedlichen Gestenvokabularen, der sich im Test mit realen Bediener:innen bewährt hat.