Adaptives Human Machine Interface für Simulationskammern

showcase environment chamber hmi

Simulationskammern werden in Forschung, Entwicklung und Wissenschaft zur Simulation von Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchte genutzt. Von unserem Auftraggeber bekamen wir die Aufgabe, ein Human Machine Interface (HMI) Konzept für eine komplette Produktreihe zu entwickeln.

Herausforderung

Um ein einheitliches Bedienkonzept für die gesamte Produktpalette zu konzipieren, mussten zunächst die Nutzungsanforderungen der vielfältigen Einsatzbereiche ermittelt werden, sowie typische Benutzertypen definiert werden. Eine weitere Vorgabe war die Erweiterbarkeit des Systems auf neue Modelle und die Möglichkeit, die Geräte später über eine Mobile App und ggf. auch über eine Web Applikation fernzusteuern.

Vorgehen

Zu Beginn des Projektes wurden in einem Strategieworkshop gemeinsam mit dem Auftraggeber die langfristigen geschäftlichen Ziele geklärt, die Produktstrategie konkretisiert und ein Plan für die schrittweise Umsetzung des Projektes erstellt, so dass alle Beteiligten eine klare Vorstellung vom Projektumfang und Projektziel haben.

Bei Kundenbesuchen wurden Benutzer in ihrem realen Arbeitsumfeld bei der Bedienung der Geräte beobachtet und befragt. Hierbei stellte sich heraus, dass die Geräte einerseits von Gelegenheitsnutzern und andererseits von Profinutzern verwendet werden. Dieser und weitere wichtige Punkte flossen in das Human Machine Interface Design mit ein.

In der nächsten Phase erstellten wir ein HMI Konzept, welches mit dem Auftraggeber und einem Schlüsselkunden verifiziert wurde. Der Fokus lag hierbei zunächst auf dem Entwurf für ein Touch-Screen basiertes Geräteinterface und einer Mobile App für Smartphones. In einer weiteren Iteration wurden dann auch Konzepte für eine Web Applikation entwickelt.

human machine interface design wireframe
Wireframe Modell zur Überprüfung des Konzepts.

Nach der Freigabe der Konzepte durch den Auftraggeber wurden interaktive Prototypen des Human Machine Interfaces mit zunehmenden Detaillierungsgrad realisiert und wiederholt mit Benutzern auf ihre Gebrauchstauglichkeit hin überprüft. Hierdurch konnten wir bereits vor der Implementierung sicherstellen, dass die gefundene Lösung für das Human Machine Interface mit einer hohen Wahrscheinlichkeit die Nutzeranforderungen erfüllt und dass das Entwicklungsbudget somit sinnvoll eingesetzt wird.

Lösung

Durch den modularen Aufbau und die Verwendung moderner Komponenten ist ein schrittweiser Ausbau der ganzheitlichen Lösung möglich. Als erstes wurden das Human Machine Interface für das Gerät und eine Mobile App umgesetzt.

Embedded User Interface

Das embedded User Interface ist für den Einsatz in schlecht ausgeleuchteten Arbeitssituationen optimiert. Das dunkle Thema sorgt für eine gute Lesbarkeit und schont die Augen. Die reduzierte Gestaltung aller Anzeigen und Bedienelemente erlaubt die schnelle Orientierung. Der gezielte Einsatz von Signalfarben führt den Benutzer und weißt ihn auf kritische Situationen hin. Der geradlinige Ansatz integriert sich nahtlos in das Corporate Design des Auftraggebers.

human machine interface environment chamber
Bedienoberfläche am Gerät.

Die Implementierung des Geräte Interfaces wurde auf einem kundenspezifischen Linux basierten System realisiert. Die Applikation und die Bedienoberfläche wurden mit C++ und dem Qt Framework umgesetzt. Im Vergleich zu einer Umsetzung mit Web Technologie konnten wir so eine flüssigere Bedienung erreichen und zudem einen günstigeren Prozessor auswählen.

Mobile Control App

Die Fernsteuerung über eine Mobile App gibt den Anwendern die volle Kontrolle über die Simulationskammer von jedem beliebigen Ort aus. Ein wesentlicher Aspekt der Lösung ist der unkomplizierte Aufbau der Verbindung zwischen Mobile App und Simulationskammer über das abscannen eines Codes.

mobile app user interface design
User Interface der Mobile App.

Die Mobile Apps für Android und iOS wurden ebenfalls mit dem Qt Framework realisiert, da somit ein Großteil des bereits erstellten Software Codes wiederverwendet werden konnte. Dies hat zudem den Vorteil, dass die Entwickler mit nur einer Technologie arbeiten, und somit der Schulungs- und Einarbeitungsaufwand gering bleibt, und zusätzlich muss zukünftig nur eine Codebasis gepflegt werden.

Smartwatch App

apple watch user interface design

Die Smartwatch App wurde entworfen, die Implementierung wird jedoch erst in Zukunft erfolgen. Wir freuen uns auf den weiteren Verlauf des Projekts.

Leistungen

  • Produktstrategieberatung
  • Technologieberatung
  • User Research
  • UX/UI Konzept
  • Visual Design
  • Embedded System Engineering
  • Umsetzung der Embedded Applikation
  • Umsetzung der Mobile App

Technologien

  • Wi-Fi (WLAN)
  • Embedded Linux
  • C++/Qt/QML
  • i.MX Prozessor