ExtruFace

Überblick

ExtruFace war ein Wissenschaftstransferprojekt, in dem Konzept und Prototyp einer gestengesteuerten Benutzerschnittstelle zur Steuerung von Extrusions-Industriemaschinen entwickelt wurden. Ich habe in allen Projektphasen mitgewirkt: bei der Anforderungsermittlung, Umsetzung und Abnahme.

Die Herausforderung

Extrusionsmaschinen sind mehrere Meter lange, schwere Industriemaschinen zur Rohrformung. Bediener:innen müssen sie teils aus einer gewissen Distanz steuern und tragen häufig Schutzhandschuhe. Die vorhandene Touchscreen-Lösung war daher nicht dauerhaft praktikabel. Zentrale Herausforderungen waren:

• Anpassung moderner UX/UI-Prinzipien an einen Industriemaschinen-Kontext
• Gestaltung für zwei grundlegend verschiedene Interaktionsmodi: Handgesten im Nahbereich und Körpergesten im Fernbereich
• Ausbalancieren von Gesten-Innovation mit Bediener-Vertrautheit und Sicherheitsanforderungen
• Sicherstellung der Zuverlässigkeit in Produktionsumgebungen

Der Prozess

• Anforderungsanalyse: Interviews mit Maschinenbediener:innen, um Arbeitsabläufe zu verstehen und zu ermitteln, welche Steuerungselemente in welcher Entfernung benötigt werden

• Gestendesign: Erkenntnisse aus meiner Bachelorarbeit flossen maßgeblich in das Gestenvokabular ein; Fernmodus-Gesten wurden in Zusammenarbeit mit den Maschinenbediener:innen gestaltet

• Low-Fidelity-Prototyping: Wireframes und Flowcharts zur Darstellung des gesamten Interaktionsablaufs zwischen Nah- und Fernmodus

• High-Fidelity-Prototyp: Funktionsfähige Webanwendung, die beide Interaktionsmodi demonstriert

• Nutzerevaluation: Test des Prototypen im Laborumfeld mit realen Bediener:innen

Die Lösung

Zentrale Features, die ich gestaltet und entwickelt habe:

• Adaptive Oberfläche: UI-Elemente skalieren dynamisch, wenn sich die bedienende Person dem Monitor nähert oder sich entfernt (via Microsoft Kinect Distanzerkennung)

• Fernmodus: Nur distanzrelevante Steuerungselemente werden angezeigt, Auswahl anhand von Bediener-Interviews; gesteuert über Körpergesten (Armposen), erkannt durch Microsoft Kinect

• Nahmodus: Berührungslose Handgestensteuerung via Leap-Motion-Controller für feingranulare Interaktion

• Fitts-Gesetz-optimierte Menüs: Kreismenüs zur Minimierung der Entfernung zu Menüoptionen bei Gesteneingabe

• Touchscreen-Fallback: Traditionelle Touch-Steuerung als alternative Eingabemethode

Ergebnisse & Wirkung

• Funktionsfähiger Prototyp als Ideenquelle für die Weiterentwicklung des bestehenden Systems übergeben
• Nachweis, dass berührungslose Gestensteuerung für industrielle Maschinenbedienung praktikabel ist
• Das adaptive Nah-/Fernmodus-Konzept löste das Kernproblem der Maschinenbedienung aus unterschiedlichen Entfernungen mit Schutzausrüstung