User Interfaces for Smart Ambiences:

A State of the Art Analysis

Denys F. ArtmannBetreuer: Mac-Oliver Pahl

Seminar Future Internet SS2011Lehrstuhl Netzarchitekturen und Netzdienste

Fakultät für Informatik, Technische Universität MünchenE-Mail: artmann@in.tum.de

KURZFASSUNGBenutzerschnittstellen bezeichnen die Brucke zwischenMensch und Computer. Sie dienen der Kommunikation desMenschen mit einer Maschine. Fur die Interaktion eines Nut-zers mit einem System existieren bestimmte Kriterien, umdie Verstandigung des Menschen mit dem System so schnell,intuitiv und angenehm wie moglich zu gestalten. Um solcheentscheidenden Kriterien und Aspekte wird es im Folgen-den gehen. Drei aktuelle Benutzerschnittstellen sollen aufdie Einhaltung dieser Kriterien untersucht und ausgewertetwerden. Es wird gezeigt in welcher Art und Weise sich dieAnwendung von solchen Benutzerschnittstellen, speziell inder Umgebung des zukunftigen Eigenheims des Menschenetabliert.

SchlüsselworteBenutzerschnittstelle, Future Home, Touchscreen, Interakti-on

1. EINLEITUNGArbeitet der Mensch mit einem (Computer-)System, istes wunschenswert mit diesem, auf eine fur den Nutzerangenehme Art interagieren zu konnen. Hierfur existierensogenannte Benutzerschnittstellen oder

”User Interfaces“.

Sie ermoglichen die Kommunikation zwischen Mensch undMaschine.Bereits zu Beginn der 1960er Jahre entwickelte ein Teamum Douglas C. Engelbart und William English am StanfordResearch Institute (SRI), eine der wichtigsten und meistgebrauchten Benutzerschnittstelle fur den Menschen: DieComputermaus [8]. Noch heute gilt die Erfindung derComputermaus, als der Anstoß zum Zeitalter des

”Personal

Computer“. Dies zeigt wie wichtig die Mensch-Computer-Schnittstellen sind, welchen Einfluss sie haben und auchwas sie ermoglichen konnen.Constantine Stephanidis, Professor an der Universitat vonKreta und Verantwortlicher in mehr als 40 gefordertenProjekten im Bereich der Mensch-Computer-Interaktion,stellt fest, dass gute und erfolgreiche Benutzerschnittstellendafur sorgen, dass weltweit komplexe Daten und Informa-tionen bearbeitet und verstanden werden konnen [14, 5].Ohne die Wahl einer geeigneten Benutzerschnittstelle warees bei vielen Aufgaben, Probleme und Sachverhalte nichtmoglich gewesen, diese zu bearbeiten und zu losen. Furdie Interaktionen mit einem System stehen eine Reihe vonverschiedenen Moglichkeiten zur Verfugung. Die klassischenSchnittstellen, welche viele Menschen aus dem taglichen

Leben kennen, wie ein Desktop, auf welchem mit Compu-termaus und Tastatur mit dem System kommuniziert wird,fallen unter den Typ der

”Graphical User Interfaces“ (GUI)

[11]. Diese Ermoglichen eine Ein- und AusgabeorientierteKommunikation. Der Mensch kann Befehle und Eingabenan das System senden, welches die Antwort beispielsweiseauf einem Bildschirm zeigt. Die Darstellung und Interak-tionsmoglichkeit wird mit Hilfe von Symbolen, Fensternund Menus verwirklicht. Der klassische Personal Computerbasiert auf einer solchen Darstellung und Wechselbeziehung.Des weiteren sind mittlerweile Bildschirme mit Beruhrungs-eingabe eine weit verbreitete Interaktionsmoglichkeit. Dieseso genannten Touchscreens ermoglichen die Befehlseingabeuber das Beruhren des Bildschirms. Diese Benutzerschnitt-stelle gewinnt zunehmend an Wichtigkeit, vor allem durchdie Entwicklung von Tablet Computer und Smartphones.Im Folgenden befassen wir uns mit den genannten Inter-aktionsmoglichkeiten und vor allem mit Kriterien, welchedie Bewertung der verschiedenen Benutzerschnittstellenermoglichen.Es existieren noch einige weiter Typen von Benutzerschnitt-stellen.

”Voice User Interfaces“ werden mithilfe von verbal

vorgetragenen Befehlen gesteuert. Der Mensch kommuni-ziert mit dem Computer also mit Hilfe seiner Sprache.Des weiteren existieren

”Tangible User Interfaces“, welche

Eingabegerat und Systemfunktionalitat in einem Geratvereinen. Bekanntester Vertreter solcher fassbaren Be-nutzerschnittstellen ist das Smartphone. Es kombiniertEingabegerat und Funktionen mit Anzeigemoglichkeit ineinem Gerat. Solche Benutzerschnittstellen existieren nichtnur am heimischen PC oder auf Smartphones, sondernkommen viel mehr stetig und uberall vor. So finden wirMensch-Computer-Schnittstellen an Bahnhofen, Flughafen,in Parkhausern und o↵entlichen Gebauden. Grund hierfurist die steigende Signifikanz von Computern und Systemenim Alltag des Menschen. Daher werden Moglichkeitengesucht diese Systeme verstandlich, einfach und bedienbarzu machen.In dieser Arbeit wird es um Benutzerschnittstellen imBereich von Gebauden, genauer in Eigenheimen und Privat-hausern gehen. Interessant ist die Vernetzung der einzelnenTeilkomponenten eines solchen Systems und besonderswichtig die Darstellung uber geeignete Benutzerschnitt-stellen fur den Nutzer. Im Folgenden soll es darum gehen,Bewertungskriterien fur Benutzerschnittstellen aufzuzeigen,um diese beurteilen und vergleichen zu konnen.

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2. BEWERTUNGSKRITERIEN FÜR BE-NUTZERSCHNITTSTELLEN

Wie erwahnt existieren verschiedene Arten von Benutzer-schnittstellen. In einem intelligent-vernetzten Eigenheimkonnen diese verschiedenen Schnittstellen zur Mensch-Computer-Kommunikation vorkommen. Tatsachlich aberwerden hauptsachlich Touchscreens und

”Graphical User In-

terfaces“ in derartigen futuristischen Hausern verwendet.Um verschiedene Arten, Klassen und Auspragungen in die-sem Bereich bewerten und beurteilen zu konnen, werden die-se nach bestimmten Gesichtspunkten und Merkmalen be-leuchtet und untersucht. Solche Kriterien sind Adaptions-fahigkeit, Konsistenz, Benutzerfreundlichkeit, Nutzerbean-spruchung und Fehlerbehandlung. Diese funf Kriterien sollennun im Folgenden genauer beschrieben und erklart werden.

2.1 AdaptionsfähigkeitNach Bastien handelt es sich bei der Adaptionsfahigkeitum die Eignung der Benutzerschnittstelle, je nach Anfor-derung der Situation und den Umstanden der Umwelt,seine Bedienbarkeit anzupassen [1]. Auch die Adaptionder Benutzerschnittstellen auf Bedurfnisse und Vorliebendes Nutzers ist Aufgabe einer anpassungsfahigen Mensch-Computer-Schnittstelle. Zudem geht es um die Art und Wei-se, wie die Komponenten des Systems, also verschiedeneSensoren und Aktoren, vernetzt sind. Hierfur existieren ver-schiedenste Standards zur Geratevernetzung [9]. Die Adap-tionsfahigkeit besteht aus zwei Teilbereichen. Zum Einen dieFlexibilitat, zum anderen die Erfahrungen des Nutzers.

2.1.1 Flexibilität als Teil der Adaptionsfähigkeit

Bei der Flexibilitat einer Benutzerschnittstelle handelt essich um die Fahigkeit des Interfaces, sich den aktuellstenBedurfnissen des Nutzers situativ anzupassen [1]. Wichtigist beispielsweise wie die Vernetzung der einzelnen Sensorenund Aktoren gelost ist und in diesem Zusammenhang, wieflexibel diese im Raum aufgeteilt und verbreitet sind unddementsprechend wie haufig und intensiv eine Anpassungerfolgen kann. Je nach Gewohnheit und Anforderung ist eswunschenswert die individuell beste Interaktionsmoglichkeitzwischen Nutzer und System zu finden. Die Flexibilitat stelltdar, wie formbar und anpassbar eine Benutzerschnittstelleist. Hat ein Interface den Anspruch hohe Flexibilitat zu be-sitzen, muss es fahig sein auf Anderungen der Anforderun-gen in Bereich Darstellung, Ausgabe, Eingabe etc. reagie-ren zu konnen. Beispielsweise passt eine flexible Benutzer-schnittstelle die Helligkeit des Bildschirms je nach Intensitatder Sonneneinstrahlung an. Ist es einer Benutzerschnittstelledagegen nicht moglich auf Anderungen des Anforderungsge-bildes zu reagieren, kann es als unflexibel bezeichnet werden[1].

2.1.2 Erfahrung des Nutzers als Teil der Adaptions-

fähigkeit

Eine Benutzerschnittstelle mit Anspruch auf hohe Adapti-onsfahigkeit muss anpassungsfahig sein. Aber nicht nur nachden Anforderungen eines Nutzers, sondern vielmehr den ver-schiedenen Fahigkeiten grundverschiedener Nutzer. Je nachdem, ob es sich beim Nutzer um einen erfahrenen Kommu-nikationspartner handelt, also ein Nutzer der bereits Erfah-rung in der Interaktion mit dem System hat, oder ob es

ein komplett unerfahrener Nutzer ist, muss die Schnittstel-le reagieren. Ein erfahrener Nutzer kann mit kompliziertenund vielen Informationen umgehen, um so die E�zienz zusteigern. Ein unerfahrener Anwender dagegen braucht klare,einfache und eindeutige Darstellung der Information. Des-halb sollte eine adaptive Benutzerschnittstelle jederzeit dieMoglichkeit bieten das Interaktionsniveau je nach Anwenderanzupassen. Besonders Wichtig ist, dass der Nutzer beimAustausch mit der Schnittstelle seine Fahigkeiten und Er-fahrungen verbessert.

2.2 BeständigkeitBestandigkeit beschreibt mit welcher Konstanz Namen, For-mate, Prozesse und Ablaufe behandelt werden. Das Einhal-ten von einmal gewahlter Symbolik sorgt fur Automatisie-rungsprozesse in der Handlung des Nutzers. Wichtig umhohe Bestandigkeit und damit einfache Interaktion zu ge-wahrleisten ist, in einem System Ablaufe zu standardisierenund so fur einheitliche und gleichbleibende Nutzerbedienungzu sorgen. Fur den Bereich der futuristischen Eigenheimebedeutet dies beispielsweise, dass die graphischen Benut-zerschnittstellen in den verschiedenen Raumlichkeiten desHeims alle eine einheitliche Benutzeroberflache aufweisen.Fur identische Funktionen sollte immer das gleiche Symbolgewahlt werden. Ben Shneiderman versteht unter Bestan-digkeit etwa

”die Durchgangigkeit von Terminologien und

Visualisierungen“ [13]. Dies fuhrt zum schnelleren Verstand-nis seitens des Nutzers und hat die Konsequenz, dass derAnwender durch gleichen Aufbau, direkt auf Eigenschaftenschließen kann. Shneiderman unterscheidet die Bestandig-keit in drei Teile. Innere, außere und metaphorische Bestan-digkeit [13].

2.2.1 Innere Beständigkeit

Die innere Bestandigkeit beschreibt, wie einheitlich Darstel-lung, Graphiken und Formen innerhalb einer Anwendungdargestellt werden. So sollte zum Beispiel das Symbol zumSpeichern einer Datei immer das Gleiche sein und einheit-lich gehalten werden. Ziel der inneren Bestandigkeit ist, demNutzer Ablaufe so analog zu gestalten, dass er langfristig oh-ne große Uberlegung automatisierte Handlungen vollziehenkann.

2.2.2 Äußere Beständigkeit

Mit außerer Bestandigkeit wird die Durchgangigkeit be-schrieben, mit der Programme untereinander ubereinstim-mend gestaltet sind. So zeigt die Erfahrung, dass Micro-soft Word Nutzer relativ schnell den Umgang mit dem ahn-lich gestalteten Microsoft Excel lernen konnen. Aufgrundder konsequent gleich gehaltenen Symbolik in der Benutzer-schnittstelle, ist bei beiden Programmen die außere Bestan-digkeit hier gut gelungen.

2.2.3 Methaphorische Beständigkeit

Methaphorische Bestandigkeit beschreibt den Zusammen-hang zwischen der realen Welt und einer Benutzerschnitt-stelle. Konnen wir Zeichen und Symbole in der Schnittstellebestimmten Zustanden und Gegenstanden aus der echtenWelt zuordnen, fallt es dem Nutzer einfacher einen Zusam-menhang zu Funktionalitat herzustellen. So stellt beispiels-weise der Schreibtisch in der Welt von Mac OS einen Ort dar,an dem Dokumente, Bilder und andere Dateien hinterlegt

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werden konnen. Wichtig ist also, dass dieser Zusammenhangzwischen echter Welt und Computersystem strikt eingehal-ten wird. Der Nutzer bekommt so die Moglichkeit intuitiv zuhandeln und erhoht damit Bedienungskomfort, E�zienz undUbersichtlichkeit. Das Symbol fur das Bedienen einer Lam-pe, sollte also auch in der Benutzerschnittstelle mit einemLampen-ahnlichen Zeichen belegt werden.

2.3 BenutzerfreundlichkeitBei Benutzerfreundlichkeit handelt es sich um Fuhrung undUnterstutzung, sowie die Hilfestellung beim Bedienen einerAnwendung [1]. So ist das Ziel einer solchen Unterstutzung,dem Nutzer stets informieren zu konnen wo er sich geradeim Programm befindet. Ebenfalls ist entscheidend, aufzu-zeigen welche Moglichkeiten er hat und im Idealfall sogarwas sein Verhalten fur Auswirkungen mit sich bringt. DerAnwender kann so ebenso schnell lernen wie bedienen unddie Anzahl der Fehler kann minimiert werden. Zudem gehtes um die Art und Weise wie gesteuert wird. Ist die Bedie-nung intuitiv und einfach oder schwierig und kompliziert.Ziel einer Benutzerschnittstelle muss sein, die ideale Balan-ce zwischen schneller, unkomplizierter und instinktiver An-wendbarkeit zu finden. Benutzerfreundlichkeit gliedert sichin vier Untergebiete: Steuerung, Bundelung, Ruckmeldungund Lesbarkeit [1].

2.3.1 Steuerung

Steuerung meint, dass dem Nutzer immer seine Wahlmog-lichkeiten aufgezeigt werden. Das heißt, dass der Anwenderin jeder Situation in der er sich befindet Handlungsalter-nativen prasentiert bekommt und nur noch wahlen muss,welche die fur ihn situativ richtige ist. Außerdem soll demNutzer schon vor der nachsten Handlung gezeigt werden,was fur Konsequenzen seine Entscheidung mit sich bringt.Aber auch der aktuelle Zustand und Inhalt des Systems solldargestellt werden. Muss etwa das Datum eingegeben wer-den, so wird dem Anwender die Arbeit erleichtert wenn diegewunschte Reihenfolge von Tag, Monat und Jahr exempla-risch dargestellt wird. Diese Darstellungen helfen dem Nut-zer die Zusammenhange des Systems zu verstehen und soweniger Fehler zu machen.

2.3.2 Bündelung

Unter Bundelung ist die Darstellung von Begri↵en, Datenund Elementen inklusive derer Beziehungen und Verknup-fungen zu verstehen. Hierbei ist die Anordnung der Da-ten ebenso wichtig, wie Format und Verflechtung. Werdendie verschiedenen Gruppen von Daten (Texte, Bilder, Be-fehle etc. ) fur den Anwender dementsprechend visualisiert,kann er leichter Zusammenhange und Unterschiede verste-hen. Diese vernetzte Darstellung verhilft dem Nutzer zurleichteren Wiedererkennung, schnellerem Lernen und stelltso eine gute Benutzerfuhrung dar. So ist es wichtig, dass bei-spielsweise samtliche Illuminationsmoglichkeiten unter demgleichen Menuunterpunkt anzuwahlen sind. Befindet mansich dann in einem tieferen Menupunkt, muss wieder dieBundelung, zum Beispiel nach Licht je Raum erfolgen. Die-se Verstrickungen und Gruppierungen helfen dem Nutzer.

2.3.3 Rückmeldung

Beim Thema Ruckmeldung geht es um die Art, Qualitat undGeschwindigkeit mit welcher die Benutzerschnittstelle die

Antworten, auf Anfragen oder Befehle des Nutzers darstellt.Sowohl Qualitat als auch Geschwindigkeit liefern einen ent-scheidenden Faktor fur die Zufriedenheit des Nutzers. Nurmit guter Ruckmeldung kann der Anwender die Aktionenund Prozesse des Systems verstehen und dementsprechendhandeln. Aber auch Antworten des Systems, die dem Nutzernicht schnell durch die Benutzerschnittstelle gezeigt werden,konnen zu Ungeduld, Verwirrung und dann zu Fehlern imVerhalten des Anwenders fuhren. Braucht die Darstellungvon Informationen oder beispielsweise die Anpassung derLautstarke uber einen Lautstarkebalken zu lange, so kanndurch Mehrfachbedienung ein ungewunschtes Ergebnis fol-gen, oder es kommt sogar zu einem Fehler. Folglich soll-te immer eine schnelle und verstandliche Ruckmeldung desSystems erfolgen.

2.3.4 Lesbarkeit

Entscheidend fur jede Benutzerschnittstelle ist, dass sie furden Menschen lesbar erscheint. Ein

”normaler“ Nutzer kann

mit einer Darstellung in implementierungsnahem Quellcodenichts anfangen, deshalb ist es wichtig dem Anwender dieInteraktionsmoglichkeit mit der Benutzerschnittstelle der-art zu gestalten, dass dieser verstehen kann was im Sys-tem passiert. Die Benutzerschnittstelle muss auch Kontras-te, Helligkeit, Hintergrund, Zeilenabstand und Schriftgroßeso darstellen, dass der Nutzer im Stande ist die Informatio-nen einwandfrei zu lesen. Ist beispielsweise die Schriftfarbeahnlich wie jene des Hintergrundes, so kann der Nutzer dieInformationen nur schwer oder sogar gar nicht lesen.

2.4 NutzerbeanspruchungBastien sieht in der Nutzerbeanspruchung die Art und Wei-se, wie eine Benutzerschnittstelle auf den Anwender wirkt.Die Schnittstelle kann komplett uberladen sein, was die Fol-ge hat, dass der Nutzer schnell uberfordert ist und eigent-lich einfache Sachverhalte aufgrund von visuellem Uberflussnicht mehr erkennen und verstehen kann. Dies fuhrt zu deut-lich weniger e↵ektiver Mensch-Computer-Kommunikation.Oder anders: Mit Steigender Beanspruchung des Anwen-ders erhoht sich die Wahrscheinlichkeit, dass dieser Fehlermacht. Entscheidend ist bei der Nutzerbeanspruchung, dieKlarheit und Kurze sowie Informationsdichte der Benutzer-schnittstelle [1].

2.4.1 Klarheit und Kürze

Das Kurzzeitgedachtniss des Menschen ist begrenzt, deshalbist es sehr wichtig, ihn nicht mit zu viel Informationen aufeinmal zu belasten. Folglich gilt als Ziel von Klarheit undKurze in einer Benutzerschnittstelle, die Sachverhalte, Ein-trage, Fragen und Antworten so kurz und trotzdem so ein-deutig wie moglich zu gestalten. Dadurch entsteht fur denNutzer einerseits der Vorteil, dass er weniger zu lesen undzu antworten hat, was zwangslaufig zu einer besseren Per-formance fuhrt. Andererseits verringert sich die Wahrschein-lichkeit von fehlerhaften Eingaben und Kommandos, wennder Sachverhalt klar und kurz dargestellt ist. Nur wenigeAnwender haben Ambitionen einen langen Text zu lesen umeine simple Frage zu beantworten.

2.4.2 Informationsdichte

Bei der Informationsdichte geht es um die Menge an In-formationen und Eindrucken einer Benutzerschnittstelle. So

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sollten nur die aktuell zur Aufgabe gehorenden Informatio-nen angezeigt werden und den Nutzer konfrontieren. Zu vielund zu unwichtige Eindrucke und Informationen behindernden Anwender. Wird er durch verschiedenste, eigentlich irre-levante Anzeigen und Informationen irritiert, so hemmt dasE�zienz und Komfort in der Interaktion mit der Benutzer-schnittstelle.

2.5 FehlerbehandlungBastien sieht in der Fehlerbehandlung, die NotwendigkeitFehler zu vermeiden (Schutz vor Fehlern) [1]. Beim dennochAuftreten sollen diese Fehler richtig eingeordnet (Art desFehlers), ebenso koriegiert (Fehlerbehebung) und vermiedenwerden, damit sie nicht erneut auftreten. Wenn Fehler auf-treten bedeutet dies automatisch Qualitatsverlust fur denNutzer, er wird in der Ausfuhrung von Befehlen an das Sys-tem behindert oder kann gewunschte Informationen nichtabrufen. Im Zuge von E�zienz, Arbeitsleistung und Freudegilt es Fehler stets zu vermeiden. Mindestens jedoch mussein auftretender Fehler schnell und richtig behandelt wer-den konnen.

2.5.1 Schutz vor Fehlern

Im Idealfall existieren Fehler nicht, oder werden zumindestverhindert, bevor sie auftreten. Schutz vor Fehlern heißt,diese zu vermeiden. So konnen etwa Eingabefehler vermie-den werden, wenn der Nutzer darauf hingewiesen wird, dassdurch seine angestrebte Handlung etwas geloscht oder uber-schrieben werden kann. Aber auch aufzeigen was der Be-fehl fur Konsequenzen haben kann und haben wird. So kon-nen eventuelle Fehler noch rechtzeitig aufgehalten und unge-wunschte Anderungen vermieden werden. Hierfur ist es aberzwingend notwendig, dass eine Benutzerschnittstelle exis-tiert, welches die Fahigkeit besitzt dem Nutzer graphischoder in Form einer Ausgabezeile mitzuteilen, was sein Ver-halten fur Konsequenzen mit sich bringt. Wird zum Beispieldie Eingabe der Adresse verlangt, so ware es ratsam zu de-finieren in welche Reihenfolge die Parameter (Straße, Nr.,PLZ etc.) angegeben werden sollen. Damit wird die Chanceauf das Auftreten eines Fehlers, durch falsche Eingabe desNutzers, reduziert.

2.5.2 Art des Fehlers

Kommt es trotz Fehlerschutz zum Auftritt eines solchen,ist es entscheidend diesen richtig einordnen zu konnen.Dafur muss die Art des Fehlers (Syntax, Semantik, Formaletc.) definiert werden. Zudem ist entscheidend, dass dieBenutzerschnittstelle im Stande ist dem Nutzer mitzuteilen,um was fur einen Fehler es sich handelt und wo dieserAuftritt. Handelt es sich beispielsweise um einen Eingabe-fehler, so kann der Nutzer mit einem guten Hinweis seitensdes Systems, eventuell den Fehler beheben. So kommt esnebenbei zusatzlich zum Lerne↵ekt, und der Anwenderwird den gleichen Fehler mit großer Wahrscheinlichkeitnicht erneut machen. Probleme tauchen dann auf, wenn derFehler nicht im Zusammenhang mit der Schnittstelle steht,sondern im System liegt. Hier wird Fachwissen benotigt,was uber die Fertigkeiten eines

”normalen“ Nutzers reicht.

Eine genauere Beleuchtung solcher Fehler fuhrt im Rahmendieser Arbeit aber zu weit.

2.5.3 Fehlerbehebung

Bei der Fehlerbehebung geht es darum, was fur Moglichkei-ten und Mittel der Nutzer hat, um die Fehler zu korrigie-ren. Dabei entscheiden Schwierigkeit, Große und Tiefe desFehlers daruber, wie einfach und ob der Fehler uberhauptdurch den Anwender losbar ist [1]. Einfach ware es, wennder Fehler durch das Zurucknehmen des letzten Befehls (z.B.klicken eines Symbols, beruhren beim Touchscreen des Be-statigungsfeldes etc.) behoben werden kann.

3. BEISPIELE FÜR AKTUELLE BENUT-ZERSCHNITTSTELLEN IM BEREICHDER HEIMAUTOMATISIERUNG

Im Folgenden werden drei Beispiele aktueller Benutzer-schnittstellen, welche bereits im Bereich der Heimautoma-tisierung angewand werden, gewahlt. Hierbei handelt essich um Benutzerschnittstellen, die durch Touchscreens odereinen Personal Computer mit einem entsprechenden

”Gra-

phical User Interface“ gesteuert werden konnen. Diese Be-nutzerschnittstellen werden nun anhand der erwahnten Kri-terien untersucht.

3.1 denro ONE - Room ControllerDer denro ONE von denro ist eine Benutzerschnittstelle, wel-che als

”Room Controller“ bezeichnet wird. Es ist eine Be-

nutzerschnittstelle welche Raumfunktionen steuert [6]. Hier-fur wird ein Touchscreen an eine beliebige Wand im Hausinstalliert, uber welches der Nutzer mit dem System kom-munizieren kann.

Abbildung 1: denro ONE

Beim denro ONE (siehe Abbildung 1) handelt es sichum einen Raum Manager, mit welchem es moglich ist,Licht, Elektrik, Heizung, Luftung, Klima und Home En-tertainment zu steuern. Bedient wird das Gerat uber einTouchpanel und einen Red Green Blue Drehknopf [3].

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3.2 Busch-ComfortPanelDas Busch-ComfortPanel (siehe Abbildung 2) ist eine Benut-zerschnittstelle welche Haussteuerungsfunktionen und

”En-

tertainmentcenter“ vereint. Mit dieser Benutzerschnittstelleist es moglich im Eigenheim Licht, Jalousien und Raumtem-peratur zu steuern [2].

Abbildung 2: Busch-ComfortPanel

Aber auch die Sicherheit kann durch Informationsmeldungund Kameras, um welche das System beliebig erweitert wer-den kann, erhoht werden. Außerdem fungiert das Busch-ComfortPanel als Audio- und Videoplayer und kann, wennmit dem Internet verbunden, aktuelles Wetter, Nachrichtenaus Politik, Finanzen und Sport, sowie E-Mails abrufen undanzeigen. Auch bei dieser Benutzerschnittstelle handelt essich um ein in das Haus integriertes Touchscreen, von wel-chem aus die Steuerung erfolgt.

3.3 mControlAls dritte Benutzerschnittstelle wird die Digital Home Soft-ware mControl (siehe Abbildung 3 ) untersucht. Hierbei han-delt es sich um eine Software, welche eine Benutzerschnitt-stelle fur den Personal Computer, Touchscreens und mobileGerate, wie Smartphones stellt.

Abbildung 3: mControl

Mit dem mControl konnen verschiedene Funktionen undGerate im Haus gesteuert werden. Auch mit dieser Benut-zerschnittstelle ist die Steuerung von Licht, Entertainment,Klima, Sicherheitssystemen, sowie Video und Audio Aus-stattung moglich [12].

4. BEWERTUNG DER BENUTZER-SCHNITTSTELLEN ANHAND DERKRITERIEN

4.1 Kriterium AdaptionsfähigkeitDer denro ONE RoomContoller verwendet KNX als Bus-technologie, welche sowohl aus Bedienungkomponenten undden ausfuhrenden Geraten besteht. Das macht es dieser Be-nutzerschnittstelle moglich, Funktionen im Raum und imGebaude je nach Bedurfnis des Nutzers anzupassen [7]. DieAdaption ist nur moglich, wenn Sensoren und Aktoren uber-all verteilt sind und so dauerhaft eine Anpassung gewahr-leistet ist. Die Menupunkte, die auf der

”Home-Seite“ an-

gezeigt werden sind vom Nutzer frei wahlbar und konnenbeliebig bezeichnet werden, was die Adaptionsfahigkeit desdenro ONE noch zusatzlich erhoht.Beim Busch-ComfortPanel erfolgt die Kommunikation dereinzelnen Komponenten ebenfalls uber den Vernetzungs-standard KNX. So ist es hier moglich, Sensoren und Kame-ras mit Bewegungsmeldern in Uberwachungsbereichen aus-zustatten, was das Busch-ComfortPanel zu einer adaptions-fahigen Benutzerschnittstelle macht. Zusatzlich wird diesdurch die Bereitstellung einer KNX-Telefonschnittstelle be-starkt. Außerdem kann das System flexible Anpassungenan die Bedurfnisse des Anwenders vornehmen, bevor die-ser uberhaupt das Haus betreten hat. Ist beispielsweise einRaum nicht belegt, so kann diese Benutzerschnittstelle dieRaumtemperatur energiee�zient absenken. Auch die Be-dienung per Fernsteuerung uber das Handy mit Hilfe vonVNC-Client (Software, welche die Moglichkeit bereitstellt,auf einem entfernenten Rechner zu arbeiten) ist moglich.Daraus ergibt sich ein weiterer Vorteil bei der Adaptions-fahigkeit und Flexibilitat des Busch-ComfortPanel, sowie indiesem Zusammenhang hohe Einsparung in Energie und da-mit Geld.Die Benutzerschnittstelle mControl bietet eine solcheGerate- bzw. Hausvernetzung. Hier existiert die Moglichkeit,zwischen verschiedenen Vernetzungsmoglichkeiten (Z-Wave,KNX, ZigBee) zu wahlen, was die Wahlmoglichkeit des Stan-dards zur Vernetzung fur den Anwender erhoht. Was beson-ders dadurch einen Mehrwert bedeutet, da der feste Stan-dard fur die Geratevernetzung noch nicht gefunden ist. Die-se Wahlmoglichkeit erweitert das Potenzial der Vernetzung,und scha↵t so einen Vorteil bei der Adaptionsfahigkeit [12].Keine der Benutzerschnittstellen scha↵t eine nutzerspezifi-sche Anpassung. So kann keines der Systeme auch bei einemerfahrenen und versierten Nutzer seine Oberflache erweitern,sondern bleibt simpel und einfach, und folglich in den Fa-higkeiten begrenzt.

4.2 Kriterium KonsistenzBeim Busch-ComfortPanel ist im Bezug auf seine innereKonsistenz zu erkennen, dass Symbole und Zeichen aberauch Einstellungsfunktionen strikt einheitlich gehalten wur-den. Beim mControl ist dies nicht der Fall. Man gewinnt hierden Eindruck, dass bei zunehmender Menutiefe, die grafi-sche Benutzerschnittstelle immer knapper und dadurch nichtkomplett konsistent erscheint.Beim denro ONE ist die Einhaltung von Symboliken kon-tinuierlich. Die Benutzerschnittstelle ist konstant zwar ein-fach gehalten, aber es ist ein klarer roter Faden auch in derTiefe von bis zu 32 Ebenen der Programmpunkte zu erken-nen. Geht es um die außere Konsistenz so ist beim Busch-

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ComfortPanel zu erkennen, dass auch bei der Fernsteuerung,etwa uber ein Smartphone die gleiche Oberflache zu erken-nen und anzuwenden ist. Also kann hier auch eine hohe au-ßere Konsistenz festgestellt werden.Das mControl kann auch uber ein Smartphone ferngesteu-ert werden, allerdings lasst sich erkennen, dass es hier nichtso gut gelungen ist, die Konsistenz zwischen verschiedenenGeraten zu erhalten. So unterscheidet sich die Oberflacheje nach Anwendung bei verschiedenen Interfaces (WindowsVista Media Center, Internet Explorer oder Mobile Anwen-dungsbereiche).Beschaftigt man sich mit der Methaphorischen Konsistenz,so ist das denro ONE eine gute Benutzerschnittstelle fur in-tuitive, plausible und intelligente Wahl von Symbolen undZeichen. Bei jedem Zeichen das angezeigt wird, ist sofort klarwas es bedeutet und wofur es gedacht ist. Auch das Busch-ComfortPanel zeigt eine selbsterklarende Zeichenbelegung.Will man auf Musik zugreifen, so ist das Symbol mit derMusiknote zu wahlen. Das ist selbsterklarend und schnellzu lernen. Das mControl dagegen gestaltet sich nicht durch-gangig intuitiv. Die Schnittstelle wirkt haufig sehr imple-mentierungsnah und deshalb sind teilweise nicht ideale undselbsterklarende Zeichen und Symbole gewahlt und teilweisesogar nur mit ihrem Namen aufgelistet.

4.3 Kriterium BenutzerfreundlichkeitDas denro ONE bietet in der Steuerung eine sehr gute Lo-sung. Die Bedienung der Benutzerschnittstelle lauft uberein Touchscreen mit aktiven Schaltflachen und uber einenRGB-LED (Red Green Blue) Drehknopf. So ist es stets mog-lich, egal in welchem Menubereich man sich befindet, uberdas wahlen des

”Home-Buttons“ wieder direkt zuruck ins

Hauptmenu zu gelangen. Außerdem sind die verschiedenenThemengebiete im Homemenu so gruppiert und zusammen-gefasst, dass intuitiv klar ist, unter welchem Menupunktsich konkretere Anwendungen finde lassen. Dabei wird un-ter Home-Seite, Funktionsseite und Bedienungsseite unter-schieden. Auch die Steuerung um zwischen den Menuseitenzu wechseln, ist mit stetig anwesenden Pfeilen fur vorwartsund ruckwarts Sprunge schnell und einfach gelost. Die Ruck-meldung daruber, ob die gewunschte Aktion erfolgreich war,wird mit Hilfe eines zwei-Farben Systems geregelt. Als Pro-blem in Sachen Benutzerfreundlichkeit steht die Lesbarkeit,zwar ist mit den Symbolen meist klar was gemeint ist, jedochfehlt fur komplizierte Bereiche, wie beispielsweise die Wet-terfunktion, mit vielen verschiedenen Parametern, genauere,eventuell in Worten verfasste Anweisungen.Beim mControl funktioniert die Steuerung teilweise sehrkompliziert. Betrachtet man beispielsweise die Benutzero-berflache mit Windows Media Center, wird klar das die An-wendung fur das Bedienen mit einer Computermaus ausge-legt ist. Dennoch ist meist klar wo man sich befindet, da auchdiese Benutzerschnittstelle eine Art Menuhierarchie bietet.Die Ruckmeldung der Schnittstelle ist klar und verstandlich.Wahlt man beispielsweise eine bestimmte Lampe im Rauman, so ist auf der Benutzeroberflache klar zu sehen, ob diesean oder aus ist. Dies wird simpel mit Hilfe einer

”AN“ bzw.

”AUS“ Anzeige realisiert. Vorteil hierbei ist die klare Les-barkeit. Es ist stets ersichtlich an welcher Stelle man sich imSystem befindet. Nicht zuletzt auch durch die in Worten be-schriebenen Aktions- und Wahlmoglichkeiten. Als Spracheist nur Englisch moglich, was die Benutzerfreundlichkeit furnicht-englisch Sprechende klar erschwert oder das Benutzen

dieser Benutzerschnittstelle nahezu unmoglich macht. Da-gegen bieten das denro ONE alle Zeichen nach ISO-8859-1Standard und unterstutzt so viele Sprachen.Das Busch-ComfortPanel funktioniert mit direkter und ein-facher Steuerung. So sind sogar Farbkombinationen je nachAnwendungsbereich logisch ausgewahlt. Befindet man sichbeispielsweise im Menupunkt Licht, so funktioniert die Do-sierung der Illuminationsstarke uber einen Balken in gelb.Mit diesem Konzept werden themenverwandte Bereiche ein-fach gebundelt und fur den Anwender verstandlich ange-zeigt. Im unteren Teil des Touchscreens findet man auchstets das Hauptmenu, was ermoglicht jederzeit von einemMenu ins Nachste zu steuern. Klare Lesbarkeit am Busch-ComfortPanel ist absolut gegeben, nicht zuletzt durch dieWahlmoglichkeit der Hintergrundfarbe. Hier entsteht eineausgewogene Kombination aus intuitiven Symbolen und ge-schriebenen Worten.

4.4 Kriterium NutzerbeanspruchungBeim Busch-ComfortPanel wird ein hoher Wert auf scho-nes und asthetisches Design gelegt. Die Benutzerschnittstel-le wirkt uberlegt und stellt genau die erforderliche Menge anInformationen, welche fur den Menschen richtig ist, dar. Au-ßerdem sind samtliche Anwendungsbereiche und Funktionenklar erkennbar und deutlich dargestellt. Auch bei unterenMenupunkten ist die Darstellung noch deutlich und scha↵teine ideale Benutzeroberflache zur Mensch-Computer Inter-aktion.Beim denro ONE ist die angezeigte Information der Oberfla-che ebenfalls gut zu erkennen. Der Nutzer kann mit den an-gezeigten Symbolen interagieren, ohne durch zu ungenaue,uberladene und unwichtige Eindrucke gestort zu werden.Diese extreme Reduktion auf nur wenige Symbole und Zei-chen, wirkt aber schon fast zu oberflachlich. Um zu einembestimmten, tiefer im Menu liegenden Unterpunkt zu gelan-gen, muss man einige Ebenen durchlaufen. Dies kann auf-grund der sehr geringen Informationsdichte zu Verwirrungseitens des Nutzers fuhren. Jedoch ware das denro ONE da-durch auch von Kindern gut zu bedienen.Das mControl dagegen findet ein gutes Mittel, zwischenklarer Informationsmenge und Dichte von Eindrucken. DerNutzer weiß in jeder Ebene um was es geht und ist auch nichtmit der Menge uberfordert. Nur in tiefen Menuunterpunktenist zu erkennen, dass teilweise zu viel Information aufgezeigtwird. Diese Information ist dann zudem nicht klar struktu-riert und so schwer zu verstehen und folglich kann dies zuUberforderung und Missverstandnis seitens des Nutzers fuh-ren.

4.5 Kriterium FehlerbehandlungDie denro ONE Benutzerschnittstelle scha↵t durch ihre ein-fache Bedienung und klare Darstellung eine Umgebung, inder der Nutzer nur sehr selten Fehler bei der Eingabe ma-chen. Kommt es trotzdem zur fehlerhaften Eingabe, kannder Anwender mit der Zurucktaste wieder einen Menupunktretour. Gibt der Anwender beispielsweise ein Datum imfalschen Format ein, so wird er darauf hingewiesen. Es kon-nen aber auch Fehler auftreten, bei denen eine sprachspezi-fische Fehlermeldung nicht mehr moglich ist. Etwa wenn be-stimmte Parameter bei der Benutzerschnittstelle nicht mehrubereinstimmen. Hier sind auch keine Designs zur Darstel-lung der Fehlermeldung vorhanden und der Nutzer hat sokeine Moglichkeit bei Systemfehlern zu reagieren.

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Die Software mControl ist auch bei der Fehlerbehandlungabhangig von dem jeweiligen Gerat, auf dem es lauft. AmBeispiel mit Windows Vista Media Center ist zu sehen, dasses moglich ist, bei einfachen fehlhaften Eingaben mit einemZuruckbefehl wieder in einen Menupunkt davor zu gelan-gen.Beim Busch-ComfortPanel gibt es zwar keine Moglichkeitmit Pfeiltasten vor und zuruck zu springen, aber diese wech-seln in der Tiefe ist auch nicht notig, da das Benutzerschnitt-stelle auch so alle notigen Einstellungen bereithalt. Durchdie ubersichtliche Gestaltung sind auch hier nur selten Ein-gabefehler seitens des Nutzers zu erwarten. Insgesamt istfestzustellen, dass einfache Eingabefehler bei allen Benutzer-schnittstellen leicht zu sehen und zu verbessern sind, kommtes jedoch zu einem Fehler, der sich tiefer im System, dannist es fur den Nutzer schwer zu handeln. Es ist folglich notigExperten einzubeziehen.

Tabelle 1: Auspragung der Kriterien bei ver-schiedenen Benutzerschnittstellen (BCP = Busch-ComfortPanel)

denro ONE BCP mControl

Adaptionsfahigkeit mittel gut gutBestandigkeit gut gut schlecht

Benutzerfreundl. gut gut mittelNutzerbeanspr. gut mittel gut

Fehlerbehandlung mittel mittel mittel

5. FAZITDas Busch-ComfortPanel vereint in meinen Augen die Er-fullung aller Kriterien am Besten. Sowohl Design der Benut-zerschnittstelle, als auch Benutzerfreundlichkeit und Konsis-tenz sind hier an Besten gelost.Anhand der steigenden Anbieter und Produkte im Bereichder

”Future Homes“ ist zu erkennen, dass solche Systeme

zunehmend an Interesse gewinnen. Fur die Zukunft ist zuerwarten, dass die Benutzerschnittstellen noch deutlich ad-aptionsfahiger werden. So sind etwa Schnittstellen denkbar,die allein durch Gedanken und Verhaltensmuster des Nut-zers Anpassungen vornehmen und die Vorstellungen des An-wenders so verwirklichen [4]. Wie auch am denro ONE undBusch-ComfortPanel zu erkennen, stellt KNX als Standardfur Datenubertragung in Heimautomatisation sowie Haus-und Gebaudetechnik eine gute Moglichkeit fur die Gerate-vernetzung dar [10]. Grund hierfur sind E�zienz, Sicher-heit und auch geringerer Energieverbrauch mit KNX. Auchbei der Entwicklung von Konsistenz solcher Schnittstellenist zu erkennen, dass die Anwendungen ubergreifend verein-heitlicht werden. So ist das Ziel, die Benutzerschnittstellenim Haus, in jedem Raum, auf jedem mobilen Gerat und au-ßerhalb des Hauses zu standardisieren. Daraus entsteht einGewinn im Alltag des Menschen. In Zukunft werden auchdie Hardwarekomponenten erweitert werden. Neben Kame-ras und Displays werden auch Temperatursensoren, Licht-sensoren, Fingerscanner, Netzhautscanner und andere Kom-ponenten mit dem System in Verbindung stehen.Auch im Bereich der mobilen Gerate wird die Entwicklungweiter gehen. Wahrend heute der Personal Computer oderein zentral gelegenes Touchscreen als Anlaufstelle fur Musik,Video und weiter Einstellungen existiert, wird in Zukunftjeder Raum mehrfach mit Interaktionsmoglichkeiten ausge-stattet sein. Hier sind die Grenzen zur

”Augmented Reality“

und zum”Ubiquitous Computing“ fließend. Meiner Meinung

nach haben wir im Bereich der Benutzerfreundlichkeit jetztschon ein sehr hohes Niveau erreicht. Die meisten Benutze-roberflachen sind schon heute sehr gut durchdacht.Zusammenfassend ist festzustellen, das die Signifikanz derHeimautomatisierung zwar noch in ihren Kinderschuhensteckt, sich langfristig aber im Bereich des menschlichen Zu-hauses etablieren und vermehren wird.

6. LITERATUR[1] J. C. Bastien. Ergonomic Criteria for the

Human-Computer Interfaces. inria, 2006.[2] busch jaeger. Busch-ComfortPanel. http://www.busch-

jaeger.de/de/gebaeudesystemtechnik/comfortpanel.htm.[3] cebit. cebit-denro.

http://www.cebit.de/de/ueber-die-messe/themen-und-trends/cebit-neuheiten/neuheiten-aus-forschung-und-entwicklung/unternehmen/denro-ag.

[4] C. Chapman. the-future-of-user-interfaces.http://sixrevisions.com/user-interface/the-future-of-user-interfaces/.

[5] constantine Stephanidis. constantine.http://www.imbb.forth.gr/.

[6] denro. denro ONE.http://www.denro.com/de/produkte.html.

[7] C. H. Hermann Merz, Thomas Hansemann.Gebaudeautomation: Kommunikationssysteme mitEIB/KNX, LON und BACnet. 2007.

[8] jeremy reimer. A History of the GUI.http://www.arstechnica.com/old/content/2005/05/gui.ars(28.3.2011, 14.05).

[9] knx. http://www.knx.de/. http://www.knx.de/.[10] knx.org. knx2.

http://www.knx.org/de/was-ist-knx/was-knx-ist/.[11] linux. The Linux Information Project - GUI

Definition. http://www.authone.de.[12] mControl. mControl.

http://www.embeddedautomation.com/products/index.asp.[13] B. Shneiderman. 8 Goldene Regeln Ben Shneiderman.

http://win2web.com/de.aspx?seite=Design/Tutorial.[14] C. Stephanidis. Interfaces For All. Constantine

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