UX im Industrieumfeld

Diese Woche hat die M&F zusammen mit ihrem Partner Ergosign ein spannendes Webinar durchgeführt, welche uns das Thema UX im industriellen Umfeld näher bringen konnte. 

UX ist wohl jedem Softwareentwickler ein Begriff und taucht früher oder später in jedem Projekt auf. Deshalb überrascht das Ergebnis einer kleinen Umfrage zu Beginn des Webinars nicht, in welcher über 90% der Teilnehmer angaben, dass man sich optimalerweise schon zu Beginn eines Projektes intensiv mit UX auseinandersetzen sollte. Dies zeigt den grossen Stellenwert, den UX in der Projektentwicklung hat.

UX für die smarte Fabrik - Mensch-Zentrierung zwischen IoT, Robotik und KI

Im ersten Vortrag wagt Jan Groenefeld einen Blick in die Zukunft und zeigt sehr enthusiastisch Chancen und Risiken des UX Designs im Umfeld der smarten Fabrik auf. Stichwörter wie Industrie 4.0, smarte Fabriken, KI sind nicht mehr aus unserem Alltag wegzudenken. Trotzdem ist unser Verhältnis zu diesen Technologien ambivalent. Die einen lehnen die Technik und deren Fortschritt kategorisch ab und andere wiederum vergöttern diesen. Diese Ambivalenz und die Hemmung sich den neuen Technologien zu öffnen, zeigt sich auch darin, dass viele Firmen bei den Themen Digitalisierung, KI und Industrie 4.0 lieber auf externe Dienstleister zurückgreifen, als Projekte selbst umzusetzen. Interessanterweise ist die Hemmschwelle gegenüber neuen Technologien in asiatischen Ländern viel geringer. Hier wird die Technik nicht als etwas Fremdes und Bedrohliches empfunden, sondern als etwas mit Seele, dass ein Teil der natürlichen Menschlichen Umgebung ist.

In den letzten 50 Jahren hat sich die Fertigungsindustrie stark gewandelt. Dieser Wandel begann mit der sogenannten Software-Automatisierung (Industrie 3.0), welche einen breiten Einsatz von Maschinensteuerungen zur Folge hatte. In einem weiteren Schritt erfolgte die sogenannte automatisierte Automatisierung (Industrie 4.0). Darunter wird die vollständige Automatisierung durch Vernetzung intelligenter Systeme verstanden. Hierunter fallen auch die grossen Themen IoT und KI. Nach Jan Groenefeld führt die zukünftige Industrie 5.0 dagegen zu einer natürlichen Mensch-Maschine-Kooperation. Damit soll die Arbeitskraft des Roboters und die Kreativität des Menschen verbunden werden und eine fruchtbare Kooperation entstehen. Erste Ansätze können schon heute beobachtet werden, indem wir ganz natürlich mit neuen Technologien interagieren. Beispiele dafür sind Wearables, Exoskelette und Roboter. 

Dabei sieht Jan Groenefeld drei Herausforderungen, welchen sich die Gesellschaft stellen muss. 

Nachhaltigkeit

Nachhaltigkeit bewegt schon heute nicht nur gesellschaftlich, sondern auch politisch. Von vielen wird der technische Fortschritt bzw. Technologie als Allheilmittel für eine nachhaltigere Zukunft propagiert. Technologie kann helfen, hat aber auch das Potential zerstörerisch zu sein und muss deshalb wohlüberlegt eingesetzt werden. Des Weiteren bewegt sich Nachhaltigkeit immer im Spannungsfeld von Menschen, Planet und Profit. Bis heute hat mehrheitlich der Profit überwogen und lancierte Nachhaltigkeitskampagnen der Industrie können mehrheitlich als Greenwashing angesehen werden. In der heutigen Zeit kann jedoch eine Änderung des Bewusstseins für dieses Thema beobachtet werden. 

Als Designer kann diese Entwicklung hin zu einer positiven Nachhaltigkeit durch Mensch-zentriertes Design unterstützt und vorangetrieben werden. Bei diesem Problemlösungsansatz steht der Mensch immer im Mittelpunkt. Schon am Anfang einer Projektphase sollte daher die UX Entwicklung Mensch-zentriert sein und der Fokus auf den Bedürfnissen der Menschen liegen. Mit diesem Ansatz kann ein Design Fundament für positiv nachhaltige Produkte gelegt werden. 

Ethik

Ob wir in einer Welt leben, in dem wir die Technologie fürchten oder akzeptieren liegt in unserer eigenen Hand. Es ist nötig, dass die Gesellschaft einen Konsens findet, wie das zukünftige Zusammenspiel zwischen Menschen und Maschine sein soll. Es sollten verbindliche Regeln gesetzt werden, um die Selbstbestimmung gegenüber der Technik zu behalten.

Verschiedene Konferenzen haben sich schon damit auseinandergesetzt und versucht gemeinsame Regeln aufzustellen. Jedoch wurde dabei bis jetzt noch keine allgemeinverbindlichen Grundsätze gefunden. Die EU hat nun begonnen, selber Leitlinien und Reglemente zur KI-Ethik auszuarbeiten. Dabei werden auch schwierige Themen, wie zum Beispiel ein möglicher Einsatz von KI für militärische zwecke nicht ausser Acht gelassen.

Um den Menschen die Evaluation sozio-technischer Arrangements zu erleichtern, können verschiedene Frameworks, z.B. Meestar, zu Hilfe genommen werden. 

Mit Meestar wird das Zusammenspiel von Menschen und Maschine auf drei Ebenen (gesellschaftliche, organisatorische und individuelle) betrachtet und kann in 4 verschiedene ethischen Stufen eingeordnet werden. 

Komplexität

Das Zusammenspiel zwischen Menschen und Maschine betrifft mehrere Ebene und ist von aussen für den Einzelnen schwer zu durchschauen. Durch seine Komplexität und Undurchschaubarkeit kann es Ängste und Überforderung im Menschen auslösen. Ziel sollte es daher sein, die Komplexität beherrschbar zu machen, sodass eine natürliche Kommunikation zwischen Menschen und Maschine stattfinden kann. Um dies zu ermöglichen ist es wichtig, dass eine Mensch-zentrierte Gestaltungsmethodik benutzt wird und dass ein Service Design erstellt wird, um den Überblick in diesem vielschichtigen System zu behalten. Danach wird mit Prototypen gearbeitet, um ein direktes Feedback zu erhalten.

Ein Wandel hin zu einer positiv behafteten Mensch-Maschinen Kooperation ist möglich. Zentral dabei ist es, die drei oben genannten Herausforderungen anzugehen und zu lösen. Dies ist nur möglich, wenn der Mensch in den Mittelpunkt des Designprozesses gestellt wird. Dabei ist wichtig, eine positive Nachhaltigkeit zu erreichen, einen ethischen Konsens und Regulation von KI & Robotik zu finden und die Systemkomplexität beherrschbar zu machen.

UX Design im Industrie-Umfeld: Herausforderungen & Vorgehen

Toni Steimle von Ergosign gab in einem zweiten Vortrag einen Einblick in das Vorgehen im UX-Designprozess mit seinen Grundsätzen und Herausforderungen im Industrie-Umfeld.

Ein UX-Designprozess kann grob in vier Schritte eingeteilt werden - Research, Design, Validierung und Doku.

Research

In einem ersten Schritt wird versucht, genau zu verstehen, was der Kunde braucht. Dies geschieht durch direktes Eintauchen in die Welt des Kunden und dem Feststellen der einzelnen Bedürfnisse und Vorgaben. Zusätzlich können einfache Interviews mit den involvierten Arbeitnehmern erste Ansatzpunkte für das UX Design aufzeigen. Der Externe Blick von einem Dritten, sprich UX-Designer:in, hilft dabei zusätzlich.

Design

Die gesammelten Informationen und Erkenntnisse werden in einem zweiten Schritt visualisiert. Erkenntnisse werden in einem Design User Journey festgehalten, Sketches & Wireframes von einem möglichen Design erstellt und das User Interface auf einfache Weise dargestellt.

Validierung

Ein einem dritten Schritt wird dieses Design auf seine Praktikabilität hin untersucht und validiert. Dies geschieht durch Usability Tests und Walkthroughs mit Arbeitnehmern unter Zuhilfenahme von ersten Prototypen.

Doku

Fällt die Validierung positiv aus, wird in einem nächsten Schritt die visuellen Artefakte in einem Styleguide festgehalten und später in einem Design System mit Code Fragmenten ergänzt.

Im heutigen Industrie Umfeld ist eine der Herausforderungen, dass die Grenzen zwischen verschiedenen Eingabe-Interfaces verschwinden (Störungsmeldung aufs Smartphone, Steuerungspanel an der Maschine und Vor-/Nachbearbeitung am Desktop PC). Deshalb ist es wichtig, eine einheitliche Nutzererfahrung über verschiedene Geräte hinweg zu schaffen. Dies kann mit UX-Designs gelingen, bei welchen auf eine Konsistenz in der Funktionalität, den User Interface Patterns und dem Design zwischen verschiedenen Interfaces geachtet wurde. 

Toni Steimle weist noch auf einen weiteren wichtigen Grundsatz im Designprozess hin - das Verstehen der drei Bereiche Nutzer, Aufgaben und Kontext.  

Das Knowhow von den Maschinenbenutzern in verschiedenen Ländern kann sehr unterschiedlich sein. Das Spektrum reicht dabei von einfachen (ungebildeten) Tagelöhnern bis hin zu ausgebildeten Spezialisten. Dies bedingt ein UX-Design, welches allen gerecht wird. Zum Beispiel kann dies dadurch geschehen, dass verschiedene Interface Ebenen implementiert werden. Eine Standardebene, welche kein Vorwissen braucht und eine darunterliegende erweiterte Ebene, welche Vorwissen benötigt.

Neben dem Wissen um die Benutzer ist es auch wichtig, sich über die Aufgaben der einzelne Nutzer klar zu sein. In der Industrie ist dies z.B. häufig die Überwachung von Maschinen. Die Informationen auf einem Maschineninterface sind jedoch erst dann für einen Bediener von Interesse, wenn ein Engreifen seinerseits notwendig wird. Somit ist häufig ein Grossteil der Informationen überflüssig und kann durch ein angepasstes UX-Design reduziert werden. Ein zusätzlicher Benefit kann geschaffen werden, indem der Maschine eine Intelligenz gegeben wird. So ist es nun möglich den Bediener proaktiv, z. B. über sein Smartphone, auf die Notwendigkeit eines Eingreifens hinzuweisen. Der Bediener wird so entlastet und kann leicht auch den Überblick über mehrere Maschinen behalten. 

Der letzte Bereich umfasst den Kontext. Dieser betrifft das Umfeld, in welchem ein Produkt eingesetzt wird sowie die Art und Weise wie es genutzt wird. Ein Produkt in Kinderhänden ist anderen Anforderungen ausgesetzt als ein Produkt in der Hand einer Fachpflegekraft. 

UX anhand der Accelerator Control Software (ACS)

Der Höhepunkt vom Webinar war das UX Projektbeispiel des Industriekunden Ionplus mit allen Projektbeteiligten. Die Firma Ionplus ist ein Maschinenbauunternehmen aus Dietikon, welche kleine Beschleuniger oder besser gesagt Massenspektrometer entwickelt und herstellt. Diese Maschinen werden vor allem in der Forschung für die Messung seltener Nuklide eingesetzt (beispielsweise für die Altersbestimmung von ¹⁴C-Atomen). 

Anhand der äusserst komplexen, webbasierten Maschinensteuerungssoftware ACS (Accelerator Control Software) der Firma Ionplus wurde aufgezeigt, wie das Thema UX in einem konkreten Industrie-Projekt angegangen und umgesetzt wurde. Dabei wurde klar, dass es in der Praxis häufig ganz anders läuft, als wie es in der Theorie beschrieben wird. Wir erinnern uns zurück an die Umfrage zu Beginn - die Teilnehmenden waren sich ziemlich einig: UX sollte man bereits in der Ideen- oder in der Anforderungs-Phase berücksichtigten.

Im Projektbeispiel ACS wurden die UX-Expert:innen von Ergosign erst viel später beigezogen - nämlich erst im 2020, obwohl die Analyse-Phase bereits im 2016 startete:

Aber weshalb?

• Der technik-lastige Verwaltungsrat wollte zuerst sehen, ob die neue Software funktioniert und die Maschine adäquat steuern kann. UX-Themen wurden bewusst hinten angestellt.
• Die Relevanz und der Mehrwert von UX war insbesondere bei Ionplus, aber auch bei deren Kunden, nicht klar. 
• Es wurde schon einmal ein Projekt mit einer UX Firma gemacht in einer frühen Projektphase, welches jedoch nicht 100% erfolgreich war. Man arbeitete zuerst mit UX-Expert:innen zusammen, welche im Bereich Industrie-Software nicht so viel Erfahrung hatten.
• Die Bereitschaft für UX Geld in die Hand zu nehmen war nicht wirklich vorhanden.
• ...es gab noch viele weitere Gründe, die aus damaliger Sicht nachvollziehbar sind.

Das Fazit seitens Software-Entwickler-Teams ist aber: Man hätte sich viele Iterationen sparen können, wenn man schon viel früher mit professionellen und Industrie-nahen UX:Expertinnen zusammengearbeitet hätte. 

Trotz des relativ späten Einstiegs von Ergosign, wollten die Webinar-Teilnehmenden natürlich sehen, was an der Maschinensteuerungssoftware UX-mässig geändert wurde. 

Charlotte Herrmann, UX-Designerin von Ergosign, zeigte Step-by-Step, wie sie dabei vorgegangen sind und welche Key-Elemente sie während dem UX-Prozess genauer angeschaut und optimiert haben. Da es sich um eine sehr kleine und spezifische Nutzergruppe handelt, haben sie sich beim methodischen Vorgehen für ein Expert-Review entschieden. Bei grösseren Nutzergruppen verwendet Ergosign normalerweise die User-Centered Design (UCD) Methode. Beim Expert-Review wurde mit sogenannten Heuristiken (Faustregeln) für die Industrie bzw. für den Endkunden gearbeitet. An diesen hat man sich immer wieder orientiert, um den Fokus nicht zu verlieren.

Was wurde konkret geändert?

1. Navigation und Statusanzeige: Zentrale Funktionalitäten (wie die Taskliste) sichtbarer gemacht und Meta-Funktionalitäten (wie Chat und Notifications) in den Hintergrund gestellt. Wichtige Buttons farblich besser zum Vorschein bringen.
2. Task List (Herzstück der ganzen Applikation): Die Historie-Tasks visuell verändert, dass man die Klickbarkeit für weitere Infos erkennt. Verschiedene Stati sichtbarer und klarer unterscheidbar gemacht. 
3. Task erstellen: Floating Action Button mit "niffeligem" Flyout Menü ersetzt durch fixen Button mit grosszügigem Wizard als Overlay über die ganze Applikation.
4. Visual Brush-up: stringente Typografische Hierarchie festgelegt, einzelne Controls und Stati durchdekliniert, Lesbarkeit der Tabellen optimiert.

Im Vortrag von Charlotte Herrmann wurde klar, dass man sich auf die Kernelemente einer Software fokussieren und diese entsprechend visuell hervorheben muss. Dieses Grundprinzip ist aber immer einfacher gesagt als umgesetzt, deshalb überlässt man das am besten den Profis, die schon viel Erfahrung mit Industrie-Applikationen haben.

Aber warum ist es so wichtig, mit den richtigen UX-Expert:innen zusammen zu arbeiten?

UX Bibliotheken (wie bspw. Bootstrap oder Angular Material) sind in erster Linie für Webshops gemacht. Diese decken die Bedürfnisse von Industrie-Software nicht vollständig ab. Standardkomponenten wie Checkboxen, Formularfelder, Drop-Down Menus etc. reichen für eine Maschinenbedienung in der Regel nicht aus. Eine Maschinesteuerung ist nun mal nicht dasselbe wie ein Webshop. UX-Expert:innen mit Industrie-Erfahrung wissen aber, wie man mit dieser Problematik umgeht und wie die Bibliotheken sinnvoll angepasst und erweitert werden können. 

Und wieso ist es so wichtig, frühzeitig mit den UX-Expert:innen zusammen zu arbeiten?

Der Auftraggeber kann sich häufig schlecht vorstellen, was er wirklich braucht und wie die Software schlussendlich ausschauen soll. "Sie wollen zuerst damit arbeiten, bevor sie genau wissen, was sie brauchen?" UX Expert:innen haben wichtige Methodiken, um genau diese Leerläufe zu verhindern.

Dies war eine sehr wichtige Erkenntnis aus dem ACS-Projekt. Nun stellt sich jedoch die Frage...

..Wie kann man den Kunden überzeugen, dass UX wirklich wichtig ist und schon früh in der Ideen- und Anforderungsphase angegangen werden muss?

Wichtig ist sicherlich, dass UX nicht als grosser zusätzlicher Schritt verkauft werden sollte sondern als fester Bestandteil der Software. Denn der Aufwand für eine gute User Experience entsteht früher oder später sowieso - die Frage ist nur, ob man es gerade von Anfang an richtig machen möchte und wer sich dieser Aufgabe am besten annimmt: der Industrie-Kunde, der Software Engineer oder doch der UX-Experte!?