Gestaltung von Arbeitssystemen

Gestaltung von Arbeitssystemen

Montag, März 14 2011 19: 45

Workstations

Ein integrierter Ansatz bei der Gestaltung von Arbeitsplätzen

In der Ergonomie ist die Gestaltung von Arbeitsplätzen eine kritische Aufgabe. Es besteht allgemeine Einigkeit darüber, dass in jedem Arbeitsumfeld, ob Arbeiter oder Angestellter, ein gut gestalteter Arbeitsplatz nicht nur die Gesundheit und das Wohlbefinden der Arbeitnehmer, sondern auch die Produktivität und die Qualität der Produkte fördert. Umgekehrt kann ein schlecht gestalteter Arbeitsplatz zur Entstehung von Gesundheitsbeschwerden oder chronischen Berufskrankheiten sowie zu Problemen bei der Aufrechterhaltung der Produktqualität und Produktivität auf einem vorgeschriebenen Niveau führen oder dazu beitragen.

Für jeden Ergonomen mag die obige Aussage trivial erscheinen. Dass das Arbeitsleben weltweit nicht nur von ergonomischen Mängeln, sondern von eklatanten Verstößen gegen ergonomische Grundprinzipien geprägt ist, wird auch von jedem Ergonomen anerkannt. Es ist deutlich zu erkennen, dass bei den Verantwortlichen – Fertigungsingenieuren, Vorgesetzten und Managern – ein weit verbreitetes Unbewusstsein hinsichtlich der Bedeutung der Arbeitsplatzgestaltung herrscht.

Bemerkenswert ist, dass es in Bezug auf die Industriearbeit einen internationalen Trend gibt, der die Bedeutung ergonomischer Faktoren zu unterstreichen scheint: die steigende Nachfrage nach verbesserter Produktqualität, Flexibilität und Präzision bei der Produktlieferung. Diese Forderungen sind mit einer konservativen Sicht auf die Gestaltung von Arbeit und Arbeitsplatz nicht vereinbar.

Obwohl es im vorliegenden Zusammenhang vor allem um die physikalischen Faktoren der Arbeitsplatzgestaltung geht, ist zu bedenken, dass die physikalische Gestaltung des Arbeitsplatzes in der Praxis nicht von der Arbeitsorganisation getrennt werden kann. Dieses Prinzip wird in dem im Folgenden beschriebenen Entwurfsprozess deutlich gemacht. Die Qualität des Endergebnisses des Prozesses stützt sich auf drei Stützen: ergonomisches Wissen, Integration mit Produktivitäts- und Qualitätsanforderungen und Partizipation. Das Prozess der Umsetzung einer neuen Workstation muss diese Integration berücksichtigen, und das ist das Hauptaugenmerk dieses Artikels.

Entwurfsüberlegungen

Arbeitsplätze sind zum Arbeiten da. Es muss erkannt werden, dass der Ausgangspunkt in der Arbeitsplatzgestaltung darin besteht, dass ein bestimmtes Produktionsziel erreicht werden muss. Der Designer – häufig ein Produktionsingenieur oder eine andere Person im mittleren Management – entwickelt intern eine Vision des Arbeitsplatzes und beginnt, diese Vision durch seine oder ihre Planungsmedien umzusetzen. Der Prozess ist iterativ: Von einem groben ersten Versuch werden die Lösungen nach und nach immer raffinierter. Ergonomische Aspekte müssen im Arbeitsfortschritt bei jeder Iteration unbedingt berücksichtigt werden.

Es sollte angemerkt werden, dass ergonomisches Design von Arbeitsplätzen ist eng verbunden mit ergonomische Beurteilung von Arbeitsplätzen. Tatsächlich gilt die hier zu befolgende Struktur gleichermaßen für die Fälle, in denen der Arbeitsplatz bereits besteht oder in Planung ist.

Im Designprozess bedarf es einer Struktur, die sicherstellt, dass alle relevanten Aspekte berücksichtigt werden. Der traditionelle Weg, dies zu handhaben, besteht darin, Checklisten zu verwenden, die eine Reihe von Variablen enthalten, die berücksichtigt werden sollten. Allzweck-Checklisten sind jedoch in der Regel umfangreich und schwierig zu verwenden, da in einer bestimmten Konstruktionssituation möglicherweise nur ein Bruchteil der Checkliste relevant ist. Darüber hinaus sind in einer praktischen Entwurfssituation einige Variablen wichtiger als andere. Eine Methodik zur gemeinsamen Berücksichtigung dieser Faktoren in einer Entwurfssituation ist erforderlich. Eine solche Methodik wird in diesem Artikel vorgeschlagen.

Empfehlungen für die Arbeitsplatzgestaltung müssen auf einem relevanten Anforderungsprofil basieren. Es ist zu beachten, dass es im Allgemeinen nicht ausreicht, Schwellenwerte für einzelne Variablen zu berücksichtigen. Ein anerkanntes kombiniertes Ziel von Produktivität und Gesundheitserhaltung macht es erforderlich, ehrgeiziger zu sein als in einer traditionellen Entwurfssituation. Insbesondere die Frage der muskuloskelettalen Beschwerden ist ein wesentlicher Aspekt in vielen industriellen Situationen, wobei diese Problemkategorie keineswegs auf das industrielle Umfeld beschränkt ist.

Ein Workstation-Designprozess

Schritte im Prozess

Bei der Gestaltung und Implementierung von Arbeitsplätzen besteht immer zunächst die Notwendigkeit, die Benutzer zu informieren und das Projekt so zu organisieren, dass eine vollständige Benutzerbeteiligung möglich ist und die Chance auf eine vollständige Akzeptanz des Endergebnisses durch die Mitarbeiter erhöht wird. Eine Behandlung dieses Ziels liegt nicht im Rahmen der vorliegenden Abhandlung, die sich auf das Problem konzentriert, zu einer optimalen Lösung für die physische Gestaltung des Arbeitsplatzes zu gelangen, aber der Designprozess erlaubt dennoch die Integration eines solchen Ziels. Dabei sollten immer folgende Schritte beachtet werden:

Sammlung von benutzerspezifischen Anforderungen
Priorisierung von Forderungen
Übertragung von Anforderungen in (a) technische Spezifikationen und (b) Spezifikationen in Benutzerbedingungen
Iterative Entwicklung des physikalischen Layouts der Workstation
physische Umsetzung
Probezeit der Produktion
volle Produktion
Bewertung und Identifizierung von Ruheproblemen.

Der Fokus liegt hier auf den Schritten eins bis fünf. Oft wird nur ein Teil all dieser Schritte tatsächlich in die Gestaltung von Arbeitsplätzen einbezogen. Dies kann verschiedene Gründe haben. Handelt es sich bei dem Arbeitsplatz um eine Standardausführung, wie beispielsweise in manchen Bildschirmarbeitssituationen, können einige Schritte gebührend ausgeschlossen werden. In den meisten Fällen würde jedoch der Ausschluss einiger der aufgeführten Schritte zu einer Arbeitsstation von geringerer Qualität führen, als als akzeptabel angesehen werden kann. Dies kann der Fall sein, wenn die wirtschaftlichen oder zeitlichen Zwänge zu groß sind, oder wenn schlichte Vernachlässigung aufgrund mangelnder Kenntnisse oder Einsichten auf Führungsebene vorliegt.

Sammlung von benutzerspezifischen Anforderungen

Es ist wichtig, den Benutzer des Arbeitsplatzes als jedes Mitglied des Herstellungsbetriebs zu identifizieren, das in der Lage sein könnte, qualifizierte Ansichten zu seiner Gestaltung beizutragen. Zu den Benutzern können beispielsweise die Arbeiter, die Vorgesetzten, die Produktionsplaner und Produktionsingenieure sowie der Sicherheitsbeauftragte gehören. Die Erfahrung zeigt deutlich, dass diese Akteure alle über ihr einzigartiges Wissen verfügen, das im Prozess genutzt werden sollte.

Die Sammlung der benutzerspezifischen Anforderungen sollte eine Reihe von Kriterien erfüllen:

Offenheit. In der Anfangsphase des Prozesses sollte kein Filter angewendet werden. Alle Standpunkte sollten ohne geäußerte Kritik zur Kenntnis genommen werden.
Nichtdiskriminierung. Standpunkte aus allen Kategorien sollten in dieser Phase des Prozesses gleich behandelt werden. Besondere Beachtung sollte der Tatsache geschenkt werden, dass einige Personen offener sein können als andere und dass die Gefahr besteht, dass sie einige der anderen Akteure zum Schweigen bringen.
Entwicklung durch Dialog. Es sollte die Möglichkeit bestehen, die Anforderungen durch einen Dialog zwischen Teilnehmern mit unterschiedlichem Hintergrund anzupassen und weiterzuentwickeln. Die Priorisierung sollte als Teil des Prozesses behandelt werden.
Vielseitigkeit. Der Prozess der Sammlung von benutzerspezifischen Anforderungen sollte angemessen wirtschaftlich sein und weder die Einbeziehung von Fachberatern noch einen hohen Zeitaufwand auf Seiten der Teilnehmer erfordern.

Der obige Satz von Kriterien kann erfüllt werden, indem eine Methodik verwendet wird, die auf basiert hochwertige Funktionsbereitstellung (QFD) nach Sullivan (1986). Hier können die Benutzeranforderungen in einer Sitzung gesammelt werden, in der eine gemischte Gruppe von Akteuren (nicht mehr als acht bis zehn Personen) anwesend ist. Alle Teilnehmer erhalten einen Block mit ablösbaren selbstklebenden Zetteln. Sie werden gebeten, alle Anforderungen am Arbeitsplatz, die sie für relevant halten, jeweils auf einem separaten Zettel zu notieren. Aspekte in Bezug auf Arbeitsumgebung und -sicherheit, Produktivität und Qualität sollten abgedeckt werden. Diese Aktivität kann so lange fortgesetzt werden, wie es für notwendig befunden wird, typischerweise zehn bis fünfzehn Minuten. Nach dieser Sitzung wird einer nach dem anderen gebeten, seine Forderungen vorzulesen und die Notizen für alle in der Gruppe sichtbar auf eine Tafel im Raum zu kleben. Die Anforderungen werden in natürliche Kategorien wie Beleuchtung, Hebehilfen, Produktionsausrüstung, Reichweitenanforderungen und Flexibilitätsanforderungen gruppiert. Nach Abschluss der Runde erhält die Gruppe die Möglichkeit, den Forderungskatalog kategorieweise hinsichtlich Relevanz und Priorität zu diskutieren und zu kommentieren.

Der Satz von benutzerspezifizierten Anforderungen, die in einem Prozess wie dem oben beschriebenen gesammelt werden, bildet eine der Grundlagen für die Entwicklung der Anforderungsspezifikation. Zusätzliche Informationen in diesem Prozess können von anderen Kategorien von Akteuren produziert werden, beispielsweise Produktdesignern, Qualitätsingenieuren oder Ökonomen; Es ist jedoch wichtig, den potenziellen Beitrag zu erkennen, den die Benutzer in diesem Zusammenhang leisten können.

Priorisierung und Anforderungsspezifikation

Im Hinblick auf den Spezifikationsprozess ist es wesentlich, dass die unterschiedlichen Anforderungstypen entsprechend ihrer jeweiligen Bedeutung berücksichtigt werden; Andernfalls müssen alle berücksichtigten Aspekte parallel betrachtet werden, was die Entwurfssituation tendenziell komplex und schwer handhabbar machen kann. Aus diesem Grund sind Checklisten, die aufwändig sein müssen, um ihren Zweck zu erfüllen, in einer bestimmten Entwurfssituation oft schwierig zu handhaben.

Es kann schwierig sein, ein Prioritätsschema zu entwickeln, das allen Typen von Arbeitsstationen gleichermaßen gut dient. Geht man jedoch davon aus, dass der manuelle Umgang mit Materialien, Werkzeugen oder Produkten ein wesentlicher Aspekt der am Arbeitsplatz durchzuführenden Arbeiten ist, stehen mit hoher Wahrscheinlichkeit Aspekte der muskuloskelettalen Belastung ganz oben auf der Prioritätenliste. Die Gültigkeit dieser Annahme kann in der Benutzeranforderungserfassungsstufe des Prozesses überprüft werden. Relevante Benutzeranforderungen können beispielsweise mit Muskelbelastung und -ermüdung, Greifen, Sehen oder einfacher Handhabung verbunden sein.

Es ist wichtig zu erkennen, dass es möglicherweise nicht möglich ist, alle benutzerspezifischen Anforderungen in technische Anforderungsspezifikationen umzuwandeln. Solche Anforderungen können sich zwar auf subtilere Aspekte wie Komfort beziehen, können aber dennoch von hoher Relevanz sein und sollten im Prozess berücksichtigt werden.

Belastungsvariablen des Bewegungsapparates

In Übereinstimmung mit der obigen Argumentation werden wir hier die Ansicht vertreten, dass es eine Reihe grundlegender ergonomischer Variablen in Bezug auf die muskuloskelettale Belastung gibt, die im Designprozess vorrangig berücksichtigt werden müssen, um das Risiko von zu eliminieren arbeitsbedingte Erkrankungen des Bewegungsapparates (WRMD). Diese Art von Störung ist ein im Bewegungsapparat lokalisiertes Schmerzsyndrom, das sich durch wiederholte Belastung eines bestimmten Körperteils über lange Zeiträume entwickelt (Putz-Anderson 1988). Die wesentlichen Variablen sind (z. B. Corlett 1988):

Muskelkraftbedarf

Arbeitshaltung fordern

Zeitbedarf.

Gegenüber Muskelkraftkann die Kriterieneinstellung auf einer Kombination aus biomechanischen, physiologischen und psychologischen Faktoren beruhen. Dies ist eine Variable, die durch die Messung des Ausgangskraftbedarfs in Bezug auf die zu handhabende Masse oder die erforderliche Kraft, beispielsweise für die Betätigung von Griffen, operationalisiert wird. Auch Belastungsspitzen in Verbindung mit hochdynamischen Arbeiten müssen ggf. berücksichtigt werden.

Arbeitshaltung Die Anforderungen können bewertet werden, indem (a) Situationen, in denen die Gelenkstrukturen über den natürlichen Bewegungsbereich hinaus gedehnt werden, und (b) bestimmte besonders unangenehme Situationen wie kniende, verdrehte oder gebeugte Haltungen oder Arbeiten mit der Hand über der Schulter erfasst werden Niveau.

Zeit fordert kann auf der Grundlage der Zuordnung von (a) kurzzyklischer, sich wiederholender Arbeit und (b) statischer Arbeit bewertet werden. Es sollte beachtet werden, dass die Bewertung der statischen Arbeit nicht ausschließlich das Aufrechterhalten einer Arbeitshaltung oder das Erzeugen einer konstanten Ausgangskraft über längere Zeiträume betreffen muss; aus Sicht der stabilisierenden Muskulatur, insbesondere im Schultergelenk, kann scheinbar dynamische Arbeit einen statischen Charakter haben. Es kann daher erforderlich sein, längere Zeiträume der gemeinsamen Mobilisierung zu berücksichtigen.

Die Akzeptanz einer Situation richtet sich in der Praxis natürlich nach der Beanspruchung des am stärksten belasteten Körperteils.

Es ist wichtig zu beachten, dass diese Variablen nicht einzeln, sondern gemeinsam betrachtet werden sollten. Beispielsweise können hohe Kraftanforderungen akzeptabel sein, wenn sie nur gelegentlich auftreten; Hin und wieder den Arm über Schulterhöhe zu heben, ist normalerweise kein Risikofaktor. Aber Kombinationen zwischen solchen Basisvariablen müssen berücksichtigt werden. Dies macht die Festlegung von Kriterien tendenziell schwierig und kompliziert.

Im Überarbeitete NIOSH-Gleichung für die Gestaltung und Bewertung manueller Handhabungsaufgaben (Waters et al. 1993) wird dieses Problem angegangen, indem eine Gleichung für empfohlene Gewichtsgrenzen aufgestellt wird, die die folgenden vermittelnden Faktoren berücksichtigt: horizontaler Abstand, vertikale Hubhöhe, Hubasymmetrie, Griffkopplung und Hubhäufigkeit. Auf diese Weise kann die nach biomechanischen, physiologischen und psychologischen Kriterien unter idealen Bedingungen zulässige Belastungsgrenze von 23 Kilogramm unter Berücksichtigung der Besonderheiten der Arbeitssituation erheblich modifiziert werden. Die NIOSH-Gleichung bietet eine Grundlage für die Bewertung von Arbeiten und Arbeitsplätzen mit Hebeaufgaben. Es gibt jedoch schwerwiegende Einschränkungen hinsichtlich der Verwendbarkeit der NIOSH-Gleichung: Beispielsweise können nur zweihändige Hebevorgänge analysiert werden; Wissenschaftliche Beweise für die Analyse von einhändigen Hebevorgängen sind noch nicht schlüssig. Dies verdeutlicht die Problematik der ausschließlichen Anwendung wissenschaftlicher Erkenntnisse als Grundlage für die Arbeits- und Arbeitsplatzgestaltung: In der Praxis müssen wissenschaftliche Erkenntnisse mit fundierten Ansichten von Personen zusammengeführt werden, die über direkte oder indirekte Erfahrungen mit der betrachteten Art von Arbeit verfügen.

Das Würfelmodell

Die ergonomische Bewertung von Arbeitsplätzen unter Berücksichtigung der komplexen Menge an zu berücksichtigenden Variablen ist in hohem Maße ein Kommunikationsproblem. Basierend auf der oben beschriebenen Priorisierungsdiskussion wurde ein Würfelmodell zur ergonomischen Bewertung von Arbeitsplätzen entwickelt (Kadefors 1993). Hier war das primäre Ziel, ein didaktisches Werkzeug für Kommunikationszwecke zu entwickeln, basierend auf der Annahme, dass Ausgangskraft, Körperhaltung und Zeitmaße in den allermeisten Situationen zusammenhängende, priorisierte Basisvariablen darstellen.

Für jede der Basisvariablen wird anerkannt, dass die Anforderungen in Bezug auf die Schwere gruppiert werden können. Hier wird vorgeschlagen, dass eine solche Gruppierung in drei Klassen erfolgen kann: (1) geringe Ansprüche(2) mittlere Ansprüche oder (3) hohe anforderungen. Die Bedarfsniveaus können entweder unter Verwendung aller verfügbaren wissenschaftlichen Beweise oder durch einen Konsensansatz mit einem Gremium von Benutzern festgelegt werden. Diese beiden Alternativen schließen sich natürlich nicht gegenseitig aus und können durchaus zu ähnlichen Ergebnissen führen, aber wahrscheinlich mit unterschiedlichem Grad an Allgemeingültigkeit.

Wie oben erwähnt, bestimmen Kombinationen der Basisvariablen weitgehend das Risikoniveau in Bezug auf die Entwicklung von muskuloskelettalen Beschwerden und kumulativen Traumaerkrankungen. Beispielsweise können hohe zeitliche Anforderungen eine Arbeitssituation unzumutbar machen, wenn gleichzeitig mindestens mittlere Anforderungen an Kraft und Körperhaltung gestellt werden. Wesentlich bei der Gestaltung und Bewertung von Arbeitsplätzen ist die gemeinsame Betrachtung der wichtigsten Variablen. Hier ein Würfelmodell für solche Bewertungszwecke vorgeschlagen. Die Grundvariablen – Kraft, Körperhaltung und Zeit – bilden die drei Achsen des Würfels. Für jede Anforderungskombination kann ein Unterwürfel definiert werden; insgesamt enthält das Modell 27 solcher Teilwürfel (siehe Abbildung 1).

Abbildung 1. Das "Würfelmodell" für die Ergonomiebewertung. Jeder Würfel repräsentiert eine Kombination aus Kraft-, Haltungs- und Zeitanforderungen. Licht: akzeptable Kombination; grau: bedingt akzeptabel; schwarz: nicht akzeptabel

Ein wesentlicher Aspekt des Modells ist der Akzeptanzgrad der Nachfragekombinationen. In dem Modell wird ein Drei-Zonen-Klassifizierungsschema für die Akzeptanz vorgeschlagen: (1) Die Situation ist akzeptabel, (2) die Situation ist bedingt akzeptabel oder (3) die Situation ist nicht akzeptabel. Zu didaktischen Zwecken kann jedem Teilwürfel eine bestimmte Textur oder Farbe gegeben werden (z. B. grün-gelb-rot). Auch hier kann die Bewertung nutzerbasiert oder auf wissenschaftlichen Erkenntnissen beruhen. Der bedingt akzeptable (gelbe) Bereich bedeutet, dass „ein nicht zu vernachlässigendes Krankheits- oder Verletzungsrisiko für die gesamte oder einen Teil der betreffenden Anwenderpopulation besteht“ (CEN 1994).

Um diesen Ansatz zu entwickeln, ist es nützlich, einen Fall zu betrachten: die Bewertung der Belastung auf der Schulter bei mäßig schnellem einhändigem Materialhandling. Dies ist ein gutes Beispiel, da in solchen Situationen normalerweise die Schulterstrukturen am stärksten belastet werden.

Hinsichtlich der Kraftgröße kann dabei auf die handhabbare Masse zurückgegriffen werden. Hier, geringer Kraftbedarf wird als Werte unter 10 % der maximalen freiwilligen Tragfähigkeit (MVLC) identifiziert, die in einem optimalen Arbeitsbereich etwa 1.6 kg beträgt. Hoher Kraftbedarf erfordert mehr als 30 % MVLC, ungefähr 4.8 kg. Mittlerer Kraftbedarf liegt zwischen diesen Grenzen. Geringe Haltungsbelastung ist, wenn der Oberarm nahe am Brustkorb liegt. Hohe Haltungsbelastung ist, wenn die Humerusabduktion oder -flexion 45° überschreitet. Mittlere Haltungsbelastung liegt vor, wenn der Abduktions-/Flexionswinkel zwischen 15° und 45° liegt. Geringer Zeitbedarf ist, wenn die Handhabung weniger als eine Stunde pro Arbeitstag ein- und ausschaltet oder ununterbrochen weniger als 10 Minuten pro Tag dauert. Hoher Zeitbedarf liegt vor, wenn die Handhabung mehr als vier Stunden pro Arbeitstag oder ununterbrochen mehr als 30 Minuten (anhaltend oder wiederholt) stattfindet. Mittelfristiger Anspruch ist, wenn die Exposition zwischen diesen Grenzwerten liegt.

In Abbildung 1 wurden Anforderungskombinationen Akzeptabilitätsgrade zugeordnet. So zeigt sich, dass hohe Zeitanforderungen nur mit kombiniert geringen Kraft- und Haltungsanforderungen kombiniert werden können. Der Übergang von inakzeptabel zu akzeptabel kann durch Reduzierung der Anforderungen in beiden Dimensionen erfolgen, aber die Reduzierung der Zeitanforderungen ist in vielen Fällen der effizienteste Weg. Mit anderen Worten, in einigen Fällen sollte die Arbeitsplatzgestaltung geändert werden, in anderen Fällen kann es effizienter sein, die Arbeitsorganisation zu ändern.

Die Verwendung eines Konsensgremiums mit einer Gruppe von Benutzern zur Definition von Anforderungsniveaus und zur Klassifizierung des Akzeptanzgrades kann den Arbeitsstationsdesignprozess erheblich verbessern, wie unten betrachtet wird.

Zusätzliche Variablen

Zusätzlich zu den oben betrachteten Basisvariablen müssen abhängig von den besonderen Bedingungen der zu analysierenden Situation eine Reihe von Variablen und Faktoren berücksichtigt werden, die den Arbeitsplatz aus ergonomischer Sicht charakterisieren. Sie beinhalten:

Vorkehrungen zur Verringerung des Unfallrisikos

spezifische Umgebungsfaktoren wie Lärm, Beleuchtung und Belüftung

Witterungseinflüssen ausgesetzt

Exposition gegenüber Vibrationen (durch handgeführte Werkzeuge oder ganzen Körper)

einfache Erfüllung von Produktivitäts- und Qualitätsanforderungen.

Diese Faktoren können weitgehend einzeln betrachtet werden; daher kann der Checklistenansatz nützlich sein. Grandjean (1988) behandelt in seinem Lehrbuch die wesentlichen Aspekte, die in diesem Zusammenhang üblicherweise zu berücksichtigen sind. Konz (1990) stellt in seinen Richtlinien für die Organisation und Gestaltung von Arbeitsplätzen eine Reihe von Leitfragen zur Verfügung, die sich auf die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine in Fertigungssystemen konzentrieren.

Im hier folgenden Designprozess sollte die Checkliste in Verbindung mit den benutzerspezifischen Anforderungen gelesen werden.

Beispiel für ein Arbeitsplatzdesign: Manuelles Schweißen

Als veranschaulichendes (hypothetisches) Beispiel wird hier der Entwurfsprozess beschrieben, der zur Implementierung einer Arbeitsstation für manuelles Schweißen führte (Sundin et al. 1994). Schweißen ist eine Tätigkeit, die häufig hohe Anforderungen an die Muskelkraft mit hohen Anforderungen an die manuelle Präzision verbindet. Die Arbeit hat einen statischen Charakter. Der Schweißer schweißt oft ausschließlich. Die Arbeitsumgebung beim Schweißen ist im Allgemeinen feindlich, mit einer Kombination aus hohen Lärmpegeln, Schweißrauch und optischer Strahlung.

Die Aufgabe bestand darin, einen Arbeitsplatz zum manuellen MIG (Metall-Inertgas)-Schweißen von mittelgroßen Objekten (bis 300 kg) in einer Werkstattumgebung zu entwickeln. Der Arbeitsplatz musste flexibel sein, da eine Vielzahl von Objekten zu fertigen waren. Es gab hohe Anforderungen an Produktivität und Qualität.

Ein QFD-Prozess wurde durchgeführt, um eine Reihe von Workstation-Anforderungen in Bezug auf Benutzer bereitzustellen. Beteiligt waren Schweißer, Produktionsingenieure und Produktdesigner. Benutzeranforderungen, die hier nicht aufgeführt sind, deckten ein breites Spektrum an Aspekten ab, darunter Ergonomie, Sicherheit, Produktivität und Qualität.

Unter Verwendung des Würfelmodellansatzes identifizierte das Gremium im Konsens Grenzen zwischen hoher, mittlerer und niedriger Last:

Variable erzwingen. Weniger als 1 kg bewegte Masse wird als geringe Last bezeichnet, während mehr als 3 kg als hohe Last gilt.
Haltungsbelastung variabel. Arbeitspositionen mit hoher Belastung sind solche mit erhobenen Armen, verdrehten oder tief nach vorne gebeugten Positionen und knienden Positionen sowie Situationen, in denen das Handgelenk in extremer Flexion/Extension oder Deviation gehalten wird. Eine geringe Belastung tritt dort auf, wo die Körperhaltung gerade aufrecht steht oder sitzt und sich die Hände in optimalen Arbeitszonen befinden.
Zeit variabel. Weniger als 10 % der dem Schweißen gewidmeten Arbeitszeit wird als geringe Anforderung angesehen, während mehr als 40 % der Gesamtarbeitszeit als hohe Anforderung bezeichnet wird. Mittlere Anforderungen treten auf, wenn die Variable zwischen die oben angegebenen Grenzen fällt oder wenn die Situation unklar ist.

Aus der Auswertung mit dem Würfelmodell (Abbildung 1) ging hervor, dass hohe Zeitanforderungen bei gleichzeitig hoher oder mittlerer Kraft- und Haltungsbelastung nicht akzeptiert werden konnten. Um diese Anforderungen zu reduzieren, wurde eine mechanisierte Objekthandhabung und Werkzeugaufhängung als notwendig erachtet. Über diese Schlussfolgerung wurde Konsens entwickelt. Unter Verwendung eines einfachen computergestützten Konstruktionsprogramms (CAD) (ROOMER) wurde eine Ausrüstungsbibliothek erstellt. Verschiedene Arbeitsplatz-Layouts konnten sehr einfach entwickelt und in enger Zusammenarbeit mit den Anwendern modifiziert werden. Dieser Entwurfsansatz hat erhebliche Vorteile gegenüber der reinen Betrachtung von Plänen. Es gibt dem Benutzer eine sofortige Vorstellung davon, wie der vorgesehene Arbeitsplatz aussehen könnte.

Abbildung 2. Eine CAD-Version einer Arbeitsstation für manuelles Schweißen, die im Konstruktionsprozess entstanden ist

Bild 2 zeigt den mit dem CAD-System erreichten Schweißarbeitsplatz. Es ist ein Arbeitsplatz, der die Kraft- und Körperhaltungsanforderungen reduziert und nahezu alle verbleibenden Benutzeranforderungen erfüllt.

Abbildung 3. Die implementierte Schweißarbeitsstation

Basierend auf den Ergebnissen der ersten Schritte des Designprozesses wurde ein Schweißarbeitsplatz (Bild 3) implementiert. Zu den Vermögenswerten dieses Arbeitsplatzes gehören:

Die Arbeit in der optimierten Zone wird durch ein computergesteuertes Handhabungsgerät zum Schweißen von Objekten erleichtert. Für den Transport ist ein Deckenlifter vorhanden. Als Alternative wird eine ausbalancierte Hebevorrichtung für eine einfache Objekthandhabung geliefert.
Die Schweißzange und die Schleifmaschine werden aufgehängt, wodurch der Kraftaufwand reduziert wird. Sie können beliebig um das Schweißobjekt positioniert werden. Ein Schweißstuhl wird mitgeliefert.
Alle Medien kommen von oben, wodurch keine Kabel auf dem Boden liegen.
Die Arbeitsstation hat eine Beleuchtung auf drei Ebenen: Allgemein, Arbeitsplatz und Prozess. Die Arbeitsplatzbeleuchtung erfolgt über Rampen oberhalb der Wandelemente. Die Prozessbeleuchtung ist im Schweißrauchabzugsarm integriert.
Der Arbeitsplatz verfügt über eine dreistufige Belüftung: allgemeine Verdrängungsbelüftung, Arbeitsplatzbelüftung über einen beweglichen Arm und integrierte Belüftung in der MIG-Schweißpistole. Die Arbeitsplatzbelüftung wird über die Schweißpistole gesteuert.
An drei Seiten des Arbeitsplatzes befinden sich schallabsorbierende Wandelemente. Ein transparenter Schweißvorhang bedeckt die vierte Wand. Dies ermöglicht es dem Schweißer, sich über das Geschehen in der Werkstattumgebung auf dem Laufenden zu halten.

In einer realen Entwurfssituation müssen aufgrund von wirtschaftlichen, räumlichen und anderen Beschränkungen möglicherweise Kompromisse verschiedener Art eingegangen werden. Es sollte jedoch beachtet werden, dass lizenzierte Schweißer für die Schweißindustrie weltweit schwer zu bekommen sind und eine beträchtliche Investition darstellen. Kaum ein Schweißer geht als aktiver Schweißer in den Ruhestand. Den qualifizierten Schweißer am Arbeitsplatz zu halten, ist für alle Beteiligten von Vorteil: Schweißer, Unternehmen und Gesellschaft. Es gibt zum Beispiel sehr gute Gründe, warum Einrichtungen zur Objekthandhabung und -positionierung ein fester Bestandteil vieler Schweißarbeitsplätze sein sollten.

Daten für Arbeitsplatzgestaltung

Um einen Arbeitsplatz richtig gestalten zu können, bedarf es unter Umständen umfangreicher Basisinformationen. Solche Informationen umfassen anthropometrische Daten von Benutzerkategorien, Hebekraft und andere Ausgangskraftkapazitätsdaten von männlichen und weiblichen Populationen, Spezifikationen dessen, was optimale Arbeitszonen ausmacht, und so weiter. In diesem Artikel werden Verweise auf einige Schlüsselpapiere gegeben.

Die vollständigste Behandlung praktisch aller Aspekte der Arbeits- und Arbeitsplatzgestaltung ist wohl immer noch das Lehrbuch von Grandjean (1988). Informationen zu einem breiten Spektrum anthropometrischer Aspekte, die für die Gestaltung von Arbeitsplätzen relevant sind, werden von Pheasant (1986) präsentiert. Große Mengen biomechanischer und anthropometrischer Daten werden von Chaffin und Andersson (1984) angegeben. Konz (1990) hat einen praktischen Leitfaden zur Gestaltung von Arbeitsplätzen vorgelegt, der viele nützliche Faustregeln enthält. Bewertungskriterien für die obere Extremität, insbesondere in Bezug auf kumulative Traumaerkrankungen, wurden von Putz-Anderson (1988) vorgestellt. Ein Bewertungsmodell für die Arbeit mit Handwerkzeugen wurde von Sperling et al. (1993). In Bezug auf das manuelle Heben haben Waters und Mitarbeiter die überarbeitete NIOSH-Gleichung entwickelt, die bestehende wissenschaftliche Erkenntnisse zu diesem Thema zusammenfasst (Waters et al. 1993). Die Spezifikation der funktionellen Anthropometrie und der optimalen Arbeitszonen wurden beispielsweise von Rebiffé, Zayana und Tarrière (1969) sowie Das und Grady (1983a, 1983b) vorgestellt. Mital und Karwowski (1991) haben ein nützliches Buch herausgegeben, das verschiedene Aspekte insbesondere im Zusammenhang mit der Gestaltung industrieller Arbeitsplätze behandelt.

Die große Datenmenge, die benötigt wird, um Arbeitsplätze unter Berücksichtigung aller relevanten Aspekte richtig zu gestalten, wird den Einsatz moderner Informationstechnologie durch Produktionsingenieure und andere Verantwortliche erforderlich machen. Es ist wahrscheinlich, dass in naher Zukunft verschiedene Arten von Entscheidungsunterstützungssystemen verfügbar gemacht werden, beispielsweise in Form von wissensbasierten oder Expertensystemen. Berichte über solche Entwicklungen wurden beispielsweise von DeGreve und Ayoub (1987), Laurig und Rombach (1989) und Pham und Onder (1992) vorgelegt. Es ist jedoch eine äußerst schwierige Aufgabe, ein System zu entwickeln, das es dem Endbenutzer ermöglicht, einfachen Zugriff auf alle relevanten Daten zu haben, die in einer bestimmten Entwurfssituation benötigt werden.

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Montag, März 14 2011 19: 51

Tools

Üblicherweise umfasst ein Werkzeug einen Kopf und einen Griff, manchmal mit einem Schaft oder, im Fall des Elektrowerkzeugs, einem Körper. Da das Tool die Anforderungen mehrerer Benutzer erfüllen muss, können grundlegende Konflikte entstehen, die ggf. mit Kompromissen gelöst werden müssen. Einige dieser Konflikte ergeben sich aus Einschränkungen der Fähigkeiten des Benutzers, andere sind dem Werkzeug selbst eigen. Es sollte jedoch daran erinnert werden, dass menschliche Grenzen inhärent und weitgehend unveränderlich sind, während Form und Funktion des Werkzeugs einem gewissen Grad an Modifikation unterliegen. Um eine wünschenswerte Änderung zu bewirken, muss daher die Aufmerksamkeit primär auf die Form des Werkzeugs und insbesondere auf die Schnittstelle zwischen dem Benutzer und dem Werkzeug, nämlich dem Griff, gerichtet werden.

Die Natur des Griffs

Die weithin akzeptierten Eigenschaften der Griffigkeit wurden in Bezug auf a definiert starker Halt, eine Präzisionsgriff und einem Hakengriff, mit der praktisch alle manuellen Tätigkeiten des Menschen durchgeführt werden können.

Bei einem Kraftgriff, wie er beim Einschlagen von Nägeln verwendet wird, wird das Werkzeug in einer Klammer gehalten, die durch die teilweise gebeugten Finger und die Handfläche gebildet wird, wobei ein Gegendruck durch den Daumen ausgeübt wird. Bei einem Präzisionsgriff, wie er beim Einstellen einer Stellschraube verwendet wird, wird das Werkzeug zwischen den Beugeseiten der Finger und dem gegenüberliegenden Daumen eingeklemmt. Eine Abwandlung des Präzisionsgriffs ist der Bleistiftgriff, der selbsterklärend ist und für filigrane Arbeiten verwendet wird. Ein Präzisionsgriff bietet nur 20 % der Kraft eines Kraftgriffs.

Ein Hakengriff wird dort verwendet, wo nichts anderes als das Halten erforderlich ist. Beim Hakengriff hängt das Objekt an den gebeugten Fingern, mit oder ohne Unterstützung des Daumens. Schwere Werkzeuge sollten so konstruiert sein, dass sie in einem Hakengriff getragen werden können.

Griffstärke

Für Präzisionsgriffe variieren die empfohlenen Dicken von 8 bis 16 Millimeter (mm) für Schraubendreher und 13 bis 30 mm für Stifte. Bei Kraftgriffen, die um einen mehr oder weniger zylindrischen Gegenstand herum angewendet werden, sollten die Finger mehr als die Hälfte des Umfangs umfassen, aber Finger und Daumen sollten sich nicht berühren. Die empfohlenen Durchmesser reichen von nur 25 mm bis zu 85 mm. Das Optimum liegt je nach Handgröße wahrscheinlich bei etwa 55 bis 65 mm für Männer und 50 bis 60 mm für Frauen. Personen mit kleinen Händen sollten keine sich wiederholenden Bewegungen in Kraftgriffen mit einem Durchmesser von mehr als 60 mm ausführen.

Griffstärke und Handspanne

Der Gebrauch eines Werkzeugs erfordert Kraft. Außer beim Halten ist die größte Anforderung an die Handkraft beim Einsatz von Kreuzhebelwerkzeugen wie Zangen und Brechwerkzeugen zu finden. Die beim Brechen wirksame Kraft ist eine Funktion der Griffstärke und der erforderlichen Spannweite des Werkzeugs. Die maximale funktionelle Spannweite zwischen dem Daumenende und den Enden der Greiffinger beträgt im Durchschnitt etwa 145 mm für Männer und 125 mm für Frauen, mit ethnischen Schwankungen. Für eine optimale Spannweite, die sowohl für Männer als auch für Frauen zwischen 45 und 55 mm liegt, reicht die verfügbare Griffstärke für eine einzelne kurzzeitige Aktion von etwa 450 bis 500 Newton für Männer und 250 bis 300 Newton für Frauen, jedoch für wiederholte Aktionen Die empfohlene Anforderung liegt wahrscheinlich eher bei 90 bis 100 Newton für Männer und 50 bis 60 Newton für Frauen. Viele häufig verwendete Klemmen oder Zangen sind für eine einhändige Verwendung, insbesondere bei Frauen, nicht geeignet.

Wenn ein Griff der eines Schraubendrehers oder eines ähnlichen Werkzeugs ist, wird das verfügbare Drehmoment durch die Fähigkeit des Benutzers bestimmt, Kraft auf den Griff zu übertragen, und wird somit sowohl durch den Reibungskoeffizienten zwischen Hand und Griff als auch durch den Durchmesser des Griffs bestimmt. Unregelmäßigkeiten in der Form des Griffs haben wenig oder keinen Einfluss auf die Fähigkeit, ein Drehmoment aufzubringen, obwohl scharfe Kanten Unbehagen und eventuell Gewebeschäden verursachen können. Der Durchmesser eines zylindrischen Griffs, der das größte Drehmoment ermöglicht, beträgt 50 bis 65 mm, während der einer Kugel 65 bis 75 mm beträgt.

Griffe

Griffform

Die Form eines Griffs sollte den Kontakt zwischen Haut und Griff maximieren. Es sollte verallgemeinert und einfach sein, üblicherweise einen abgeflachten zylindrischen oder elliptischen Querschnitt haben, mit langen Kurven und flachen Ebenen oder einem Sektor einer Kugel, der so zusammengesetzt ist, dass er sich an die allgemeinen Konturen der greifenden Hand anpasst. Aufgrund seiner Befestigung am Körper eines Werkzeugs kann der Griff auch die Form eines Steigbügels, einer T-Form oder einer L-Form haben, aber der Teil, der die Hand berührt, hat die Grundform.

Der von den Fingern eingeschlossene Raum ist natürlich komplex. Die Verwendung einfacher Kurven ist ein Kompromiss, der dazu bestimmt ist, den Variationen gerecht zu werden, die durch unterschiedliche Hände und unterschiedliche Flexionsgrade dargestellt werden. In dieser Hinsicht ist es unerwünscht, irgendeine Konturanpassung von gebeugten Fingern in Form von Graten und Tälern, Riffelungen und Vertiefungen in den Griff einzuführen, da diese Modifikationen tatsächlich nicht auf eine beträchtliche Anzahl von Händen passen würden und tatsächlich übersteigen könnten über einen längeren Zeitraum Druckverletzungen der Weichteile verursachen. Insbesondere sind Aussparungen größer als 3 mm nicht zu empfehlen.

Eine Modifikation des zylindrischen Abschnitts ist der sechseckige Abschnitt, der bei der Konstruktion von Kleinkaliberwerkzeugen oder -instrumenten von besonderem Wert ist. Es ist einfacher, einen stabilen Griff auf einem Sechskantabschnitt mit kleinem Kaliber zu halten als auf einem Zylinder. Dreieckige und quadratische Querschnitte wurden ebenfalls mit unterschiedlichem Erfolg verwendet. In diesen Fällen müssen die Kanten abgerundet werden, um Druckverletzungen vorzubeugen.

Griffige Oberfläche und Textur

Nicht umsonst ist Holz seit Jahrtausenden das Material der Wahl für andere Werkzeuggriffe als für Zerkleinerungswerkzeuge wie Zangen oder Klemmen. Zusätzlich zu seiner ästhetischen Anziehungskraft ist Holz leicht verfügbar und von ungelernten Arbeitern leicht zu bearbeiten und hat Eigenschaften in Bezug auf Elastizität, Wärmeleitfähigkeit, Reibungswiderstand und relative Leichtigkeit im Verhältnis zur Masse, die es für diese und andere Verwendungen sehr akzeptabel gemacht haben.

In den letzten Jahren haben sich für viele Werkzeuge Metall- und Kunststoffgriffe durchgesetzt, letztere insbesondere für den Einsatz mit leichten Hämmern oder Schraubendrehern. Ein Metallgriff überträgt jedoch mehr Kraft auf die Hand und sollte vorzugsweise von einer Gummi- oder Kunststoffhülle umgeben sein. Die Grifffläche sollte nach Möglichkeit leicht komprimierbar, nichtleitend und glatt sein und die Oberfläche sollte maximiert sein, um eine möglichst großflächige Druckverteilung zu gewährleisten. Ein Schaumgummigriff wurde verwendet, um die Wahrnehmung von Ermüdung und Zärtlichkeit der Hand zu reduzieren.

Die Reibungseigenschaften der Werkzeugoberfläche ändern sich mit dem von der Hand ausgeübten Druck, mit der Beschaffenheit der Oberfläche und der Verschmutzung durch Öl oder Schweiß. Eine kleine Menge Schweiß erhöht den Reibungskoeffizienten.

Länge des Griffs

Die Länge des Griffs wird durch die kritischen Abmessungen der Hand und die Beschaffenheit des Werkzeugs bestimmt. Für einen Hammer, der zum Beispiel mit einer Hand in einem Kraftgriff verwendet werden soll, reicht die ideale Länge von einem Minimum von etwa 100 mm bis zu einem Maximum von etwa 125 mm. Kurze Griffe sind für einen Kraftgriff ungeeignet, während ein Griff kürzer als 19 mm nicht richtig zwischen Daumen und Zeigefinger gegriffen werden kann und für jedes Werkzeug ungeeignet ist.

Idealerweise sollte der Griff für ein Elektrowerkzeug oder eine andere Handsäge als eine Laub- oder Laubsäge auf der 97.5-Perzentil-Ebene die Breite der geschlossenen Hand aufnehmen, nämlich 90 bis 100 mm in der Längsachse und 35 bis 40 mm kurz.

Gewicht und Balance

Gewicht ist bei Präzisionswerkzeugen kein Problem. Für schwere Hämmer und Elektrowerkzeuge ist ein Gewicht zwischen 0.9 kg und 1.5 kg akzeptabel, maximal etwa 2.3 kg. Bei Gewichten, die höher als empfohlen sind, sollte das Werkzeug mechanisch abgestützt werden.

Im Fall eines Schlagwerkzeugs wie eines Hammers ist es wünschenswert, das Gewicht des Griffs auf das mit der strukturellen Festigkeit vereinbare Minimum zu reduzieren und so viel Gewicht wie möglich im Kopf zu haben. Bei anderen Tools sollte das Gleichgewicht möglichst gleichmäßig verteilt sein. Bei Werkzeugen mit kleinen Köpfen und voluminösen Griffen ist dies möglicherweise nicht möglich, aber der Griff sollte dann zunehmend leichter gemacht werden, wenn die Masse relativ zur Größe des Kopfes und des Schafts zunimmt.

Bedeutung von Handschuhen

Von Werkzeugdesignern wird manchmal übersehen, dass Werkzeuge nicht immer mit bloßen Händen gehalten und bedient werden. Handschuhe werden üblicherweise aus Sicherheits- und Komfortgründen getragen. Schutzhandschuhe sind selten sperrig, aber Handschuhe, die in kalten Klimazonen getragen werden, können sehr schwer sein und nicht nur das sensorische Feedback, sondern auch die Greif- und Haltefähigkeit beeinträchtigen. Das Tragen von Woll- oder Lederhandschuhen kann die Handdicke um 5 mm und die Handbreite am Daumen um 8 mm erhöhen, während schwere Fäustlinge bis zu 25 bis 40 mm hinzufügen können.

Händigkeit

Die Mehrheit der Bevölkerung in der westlichen Hemisphäre bevorzugt die Verwendung der rechten Hand. Einige wenige sind funktionell beidhändig, und alle Personen können lernen, mit beiden Händen mehr oder weniger effizient zu arbeiten.

Obwohl die Anzahl der Linkshänder gering ist, sollte das Anbringen von Griffen an Werkzeugen, wo immer dies möglich ist, das Werkzeug sowohl für Links- als auch für Rechtshänder handhabbar machen (Beispiele wären die Positionierung des sekundären Griffs in einem Elektrowerkzeug oder dem Fingerschlaufen in Scheren oder Klemmen), es sei denn, dies ist eindeutig ineffizient, wie im Fall von Schraubverschlüssen, die darauf ausgelegt sind, die kräftigen supinierenden Unterarmmuskeln eines Rechtshänders auszunutzen, während der Linkshänder ausgeschlossen wird. hindern, sie mit gleicher Wirksamkeit zu verwenden. Eine solche Einschränkung muss in Kauf genommen werden, da das Vorsehen von Linksgewinden keine akzeptable Lösung darstellt.

Bedeutung des Geschlechts

Im Allgemeinen haben Frauen tendenziell kleinere Handabmessungen, einen kleineren Griff und etwa 50 bis 70 % weniger Kraft als Männer, obwohl natürlich einige Frauen am oberen Perzentilende größere Hände und größere Kraft haben als einige Männer am unteren Perzentilende. Infolgedessen gibt es eine beträchtliche, wenn auch unbestimmte Anzahl von Personen, meist Frauen, die Schwierigkeiten haben, verschiedene Handwerkzeuge zu handhaben, die für die Verwendung durch Männer konzipiert wurden, darunter insbesondere schwere Hämmer und schwere Zangen sowie Metallschneiden und Crimpen sowie Spannwerkzeuge und Abisolierzangen. Die Verwendung dieser Werkzeuge durch Frauen kann eine unerwünschte zweihändige statt einhändige Funktion erfordern. In einem gemischtgeschlechtlichen Arbeitsplatz ist daher darauf zu achten, dass Werkzeuge in geeigneter Größe nicht nur für die Anforderungen von Frauen, sondern auch für Männer, die am unteren Ende der Handdimensionen angesiedelt sind, zur Verfügung stehen.

Besondere Überlegungen

Die Ausrichtung eines Werkzeuggriffs sollte, wo möglich, der operierenden Hand erlauben, sich der natürlichen funktionellen Position von Arm und Hand anzupassen, nämlich mit dem Handgelenk mehr als halb supiniert, etwa 15° abduziert und leicht dorsalflektiert, mit dem kleinen Finger in fast vollständiger Flexion, die anderen weniger und der Daumen adduziert und leicht gebeugt, eine Haltung, die manchmal fälschlicherweise als Händedruckposition bezeichnet wird. (Beim Handschlag wird das Handgelenk nicht mehr als halb supiniert.) Die Kombination aus Adduktion und Dorsalflexion am Handgelenk mit unterschiedlicher Flexion von Fingern und Daumen erzeugt einen Greifwinkel von etwa 80° zwischen Armlängsachse und a Linie, die durch den Mittelpunkt der von Daumen und Zeigefinger gebildeten Schleife verläuft, dh die Querachse der Faust.

Das Zwingen der Hand in eine Position der Ulnarabweichung, d. h. mit der zum kleinen Finger gebogenen Hand, wie es bei der Verwendung einer Standardzange der Fall ist, erzeugt Druck auf die Sehnen, Nerven und Blutgefäße innerhalb der Handgelenksstruktur und kann zu Schmerzen führen die behindernden Zustände von Tenosynovitis, Karpaltunnelsyndrom und dergleichen. Durch Biegen des Griffs und gerades Handgelenk (d. h. durch Biegen des Werkzeugs und nicht der Hand) kann eine Kompression von Nerven, Weichteilen und Blutgefäßen vermieden werden. Obwohl dieses Prinzip seit langem anerkannt ist, wurde es von Werkzeugherstellern oder der Benutzeröffentlichkeit nicht allgemein akzeptiert. Es findet insbesondere Anwendung bei der Konstruktion von Kreuzhebelwerkzeugen wie Zangen sowie Messern und Hämmern.

Zangen und Kreuzhebelwerkzeuge

Die Form der Griffe von Zangen und ähnlichen Geräten muss besonders berücksichtigt werden. Herkömmlicherweise haben Zangen gekrümmte Griffe gleicher Länge, wobei die obere Krümmung der Krümmung der Handfläche und die untere Krümmung der Krümmung der gebeugten Finger angenähert ist. Wenn das Werkzeug in der Hand gehalten wird, fluchtet die Achse zwischen den Griffen mit der Achse der Backen der Zange. Folglich ist es bei der Operation erforderlich, das Handgelenk in extremer Ulnardeviation zu halten, dh in Richtung des kleinen Fingers gebeugt, während es wiederholt gedreht wird. In dieser Position ist der Einsatz des Hand-Handgelenk-Arm-Segments des Körpers äußerst ineffizient und sehr belastend für die Sehnen und Gelenkstrukturen. Wenn sich die Aktion wiederholt, kann dies zu verschiedenen Manifestationen von Überbeanspruchungsverletzungen führen.

Um diesem Problem entgegenzuwirken, ist in den letzten Jahren eine neue und ergonomisch besser geeignete Zangenversion erschienen. Bei dieser Zange ist die Achse der Griffe gegenüber der Achse der Backen um etwa 45° gebogen. Die Griffe sind verdickt, um ein besseres Greifen mit weniger lokalem Druck auf die Weichteile zu ermöglichen. Der obere Griff ist proportional länger mit einer Form, die in und um die ulnare Seite der Handfläche passt. Das vordere Ende des Griffs enthält eine Daumenstütze. Der untere Griff ist kürzer, mit einem Zapfen oder abgerundeten Vorsprung am vorderen Ende und einer Krümmung, die den gebeugten Fingern entspricht.

Während das Vorhergehende eine etwas radikale Änderung ist, können mehrere ergonomisch sinnvolle Verbesserungen relativ leicht an Zangen vorgenommen werden. Das vielleicht Wichtigste, wo ein Kraftgriff erforderlich ist, liegt in der Verdickung und leichten Abflachung der Griffe, mit einer Daumenstütze am Kopfende des Griffs und einer leichten Aufweitung am anderen Ende. Wenn dies nicht integraler Bestandteil des Designs ist, kann diese Modifikation erreicht werden, indem der grundlegende Metallgriff mit einer festen oder abnehmbaren nichtleitenden Hülle aus Gummi oder einem geeigneten synthetischen Material umhüllt und möglicherweise stumpf aufgerauht wird, um die taktile Qualität zu verbessern. Eine Vertiefung der Griffe für die Finger ist unerwünscht. Für wiederholten Gebrauch kann es wünschenswert sein, eine leichte Feder in den Griff einzubauen, um ihn nach dem Schließen zu öffnen.

Die gleichen Prinzipien gelten für andere Kreuzhebelwerkzeuge, insbesondere in Bezug auf Dickenänderung und Abflachung der Griffe.

Messer

Für ein Allzweckmesser, das heißt eines, das nicht in einem Dolchgriff verwendet wird, ist es wünschenswert, einen Winkel von 15° zwischen Griff und Klinge vorzusehen, um die Belastung des Gelenkgewebes zu verringern. Die Größe und Form der Griffe sollte im Allgemeinen denen anderer Werkzeuge entsprechen, aber um unterschiedliche Handgrößen zu berücksichtigen, wurde vorgeschlagen, dass Messergriffe in zwei Größen geliefert werden sollten, nämlich eine, die dem 50. bis 95. Perzentil des Benutzers passt, und eine für das 5. bis 50. Perzentil. Damit die Hand die Kraft so nah wie möglich an der Klinge ausüben kann, sollte die Oberseite des Griffs eine erhöhte Daumenauflage enthalten.

Ein Messerschutz ist erforderlich, um zu verhindern, dass die Hand nach vorne auf die Klinge rutscht. Der Schutz kann mehrere Formen annehmen, wie etwa eine Angel oder einen gebogenen Vorsprung mit einer Länge von etwa 10 bis 15 mm, der vom Griff nach unten oder rechtwinklig zum Griff vorsteht, oder ein Bügelschutz, der eine schwere Metallschlaufe von vorne nach oben umfasst Rückseite des Griffs. Die Daumenauflage dient auch dazu, ein Verrutschen zu verhindern.

Der Griff sollte den allgemeinen ergonomischen Richtlinien entsprechen und eine nachgiebige, fettbeständige Oberfläche aufweisen.

Hämmer

Die Anforderungen an Hämmer wurden oben weitgehend berücksichtigt, mit Ausnahme derjenigen, die sich auf das Biegen des Stiels beziehen. Wie oben erwähnt, kann ein erzwungenes und wiederholtes Beugen des Handgelenks Gewebeschäden verursachen. Durch Biegen des Werkzeugs anstelle des Handgelenks kann dieser Schaden reduziert werden. In Bezug auf Hämmer wurden verschiedene Winkel untersucht, aber es scheint, dass ein Abwärtsbeugen des Kopfes zwischen 10° und 20° den Komfort verbessern kann, wenn es nicht tatsächlich die Leistung verbessert.

Schraubendreher und Schabwerkzeuge

An die Griffe von Schraubendrehern und ähnlich gehaltenen Werkzeugen wie Schabern, Feilen, Handmeißeln usw. werden besondere Anforderungen gestellt. Jeder wird irgendwann mit einem Präzisionsgriff oder einem Kraftgriff verwendet. Jeweils auf die Funktionen der Finger und der Handinnenfläche zur Stabilisierung und Kraftübertragung angewiesen.

Die allgemeinen Anforderungen an Griffe wurden bereits berücksichtigt. Es hat sich herausgestellt, dass die gebräuchlichste effektive Form eines Schraubendrehergriffs die eines modifizierten Zylinders ist, der am Ende kuppelförmig ist, um die Handfläche aufzunehmen, und leicht ausgestellt ist, wo er auf den Schaft trifft, um den Enden der Finger Halt zu bieten. Auf diese Weise wird das Drehmoment größtenteils über die Handfläche ausgeübt, die durch den vom Arm ausgeübten Druck und den Reibungswiderstand an der Haut in Kontakt mit dem Griff gehalten wird. Obwohl die Finger eine gewisse Kraft übertragen, spielen sie eher eine stabilisierende Rolle, was weniger ermüdend ist, da weniger Kraft erforderlich ist. Daher wird die Kuppel des Kopfes sehr wichtig für das Griffdesign. Wenn es scharfe Kanten oder Grate an der Kuppel gibt oder wo die Kuppel auf den Griff trifft, wird entweder die Hand schwielig und verletzt, oder die Kraftübertragung wird auf die weniger effizienten und leichter ermüdenden Finger und den Daumen übertragen. Der Schaft ist üblicherweise zylindrisch, aber es wurde ein dreieckiger Schaft eingeführt, der eine bessere Unterstützung für die Finger bietet, obwohl seine Verwendung ermüdender sein kann.

Wenn die Verwendung eines Schraubendrehers oder eines anderen Befestigungselements so häufig ist, dass eine Verletzungsgefahr durch Überbeanspruchung besteht, sollte der manuelle Schraubendreher durch einen angetriebenen Schraubendreher ersetzt werden, der an einem Überkopfgurt so befestigt ist, dass er leicht zugänglich ist, ohne die Arbeit zu behindern.

Sägen und Elektrowerkzeuge

Handsägen, mit Ausnahme von Laubsägen und leichten Bügelsägen, bei denen ein Griff wie der eines Schraubendrehers am besten geeignet ist, haben üblicherweise einen Griff, der die Form eines geschlossenen Pistolengriffs hat, der am Blatt der Säge befestigt ist.

Der Griff besteht im Wesentlichen aus einer Schlaufe, in die die Finger gesteckt werden. Die Schleife ist effektiv ein Rechteck mit gekrümmten Enden. Um Handschuhe aufnehmen zu können, sollte es Innenabmessungen von etwa 90 bis 100 mm im langen Durchmesser und 35 bis 40 mm im kurzen Durchmesser haben. Der mit der Handfläche in Kontakt stehende Griff sollte die bereits erwähnte abgeflachte zylindrische Form mit zusammengesetzten Kurven haben, um sich der Handfläche und den gebeugten Fingern angemessen anzupassen. Die Breite von der äußeren Kurve zur inneren Kurve sollte etwa 35 mm betragen und die Dicke nicht mehr als 25 mm.

Seltsamerweise ist die Funktion des Greifens und Haltens eines Elektrowerkzeugs der des Haltens einer Säge sehr ähnlich, und folglich ist eine etwas ähnliche Art von Griff effektiv. Der bei Elektrowerkzeugen übliche Pistolengriff ähnelt einem offenen Sägegriff, dessen Seiten gekrümmt sind, anstatt abgeflacht zu sein.

Die meisten Elektrowerkzeuge umfassen einen Griff, einen Körper und einen Kopf. Die Platzierung des Griffs ist signifikant. Idealerweise sollten Griff, Körper und Kopf auf einer Linie liegen, sodass der Griff hinten am Körper angesetzt ist und der Kopf vorne herausragt. Die Aktionslinie ist die Linie des ausgestreckten Zeigefingers, so dass der Kopf exzentrisch zur Körpermittelachse liegt. Der Schwerpunkt des Werkzeugs liegt jedoch vor dem Griff, während das Drehmoment derart ist, dass eine Drehbewegung des Körpers erzeugt wird, die die Hand überwinden muss. Folglich wäre es angemessener, den Hauptgriff direkt unter dem Massenmittelpunkt so zu platzieren, dass der Körper ggf. sowohl hinter dem Griff als auch vorn herausragt. Alternativ kann insbesondere bei einem schweren Bohrer ein sekundärer Handgriff so unter dem Bohrer platziert werden, dass der Bohrer mit beiden Händen bedient werden kann. Elektrowerkzeuge werden normalerweise durch einen Auslöser betätigt, der in das obere vordere Ende des Griffs integriert ist und durch den Zeigefinger betätigt wird. Der Auslöser sollte so konstruiert sein, dass er von beiden Händen bedient werden kann und einen leicht rückstellbaren Verriegelungsmechanismus enthalten muss, um die Stromversorgung bei Bedarf aufrechtzuerhalten.

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Veröffentlicht in Gestaltung von Arbeitssystemen

Montag, März 14 2011 19: 54

Bedienelemente, Anzeigen und Bedienfelder

Karl HE Kroemer

Im Folgenden werden drei der wichtigsten Anliegen der ergonomischen Gestaltung untersucht: erstens die der Steuerung, Vorrichtungen zur Übertragung von Energie oder Signalen vom Bediener auf eine Maschine; Sekunde, Indikatoren oder Anzeigen, die dem Bediener visuelle Informationen über den Zustand der Maschine liefern; und drittens die Kombination von Bedienelementen und Anzeigen in einem Bedienfeld oder einer Konsole.

Design für den sitzenden Bediener

Sitzen ist eine stabilere und weniger kraftraubende Haltung als Stehen, schränkt aber den Arbeitsraum, insbesondere der Füße, stärker ein als Stehen. Allerdings ist die Bedienung der Fußschalter im Sitzen wesentlich einfacher als im Stehen, da wenig Körpergewicht über die Füße auf den Boden übertragen werden muss. Wenn die Richtung der vom Fuß ausgeübten Kraft teilweise oder größtenteils nach vorne gerichtet ist, ermöglicht das Vorsehen eines Sitzes mit einer Rückenlehne außerdem die Ausübung ziemlich großer Kräfte. (Ein typisches Beispiel dieser Anordnung ist die Position von Pedalen in einem Automobil, die vor dem Fahrer angeordnet sind, mehr oder weniger unterhalb der Sitzhöhe.) Fig. 1 zeigt schematisch die Positionen, an denen Pedale für einen sitzenden Bediener angeordnet sein können. Beachten Sie, dass die spezifischen Abmessungen dieses Raums von der Anthropometrie der tatsächlichen Bediener abhängen.

Abbildung 1. Bevorzugter und regelmäßiger Arbeitsplatz für die Füße (in Zentimetern)

Der Raum für die Positionierung von handbetätigten Bedienelementen befindet sich hauptsächlich vor dem Körper innerhalb einer ungefähr kugelförmigen Kontur, die entweder am Ellbogen, an der Schulter oder irgendwo zwischen diesen beiden Körpergelenken zentriert ist. Abbildung 2 zeigt schematisch diesen Raum für die Anordnung von Bedienelementen. Natürlich hängen die spezifischen Abmessungen von der Anthropometrie der Bediener ab.

Abbildung 2. Bevorzugter und regelmäßiger Arbeitsbereich für die Hände (in Zentimetern)

Der Raum für Anzeigen und zu betrachtende Bedienelemente wird durch den Umfang einer Teilkugel vor den Augen begrenzt und bei den Augen zentriert. Somit hängt die Referenzhöhe für solche Anzeigen und Bedienelemente von der Augenhöhe des sitzenden Bedieners und von seiner oder ihrer Rumpf- und Nackenhaltung ab. Die bevorzugte Position für Sichtziele, die näher als etwa einen Meter sind, liegt deutlich unterhalb der Augenhöhe und hängt von der Nähe des Ziels und von der Kopfhaltung ab. Je näher das Ziel ist, desto tiefer sollte es positioniert sein und es sollte sich in oder nahe der medialen (Mittelsagittal-)Ebene des Bedieners befinden.

Zur Beschreibung der Kopfhaltung ist es zweckmäßig, die „Ohr-Augen-Linie“ (Kroemer 1994a) zu verwenden, die in der Seitenansicht durch das rechte Ohrloch und den Verbindungspunkt der rechten Augenlider mit dem Kopf verläuft ist nicht zu beiden Seiten geneigt (die Pupillen befinden sich in der Frontalansicht auf derselben horizontalen Ebene). Üblicherweise nennt man die Kopfhaltung beim Nickwinkel „aufgerichtet“ oder „aufrecht“. P (siehe Abbildung 3) zwischen der Ohr-Augen-Linie und dem Horizont beträgt etwa 15°, wobei die Augen über der Höhe des Ohrs liegen. Die bevorzugte Position für visuelle Ziele ist 25°–65° unterhalb der Ohr-Augen-Linie (LOSE in Abbildung 3), wobei die niedrigeren Werte von den meisten Menschen für nahe Ziele bevorzugt werden, die scharf gehalten werden müssen. Auch wenn es große Unterschiede in den bevorzugten Winkeln der Blickrichtung gibt, ziehen es die meisten Motive vor, besonders mit zunehmendem Alter, auf nahe Ziele mit großen zu fokussieren LOSE Winkel.

Abbildung 3. Ohr-Augen-Linie

Entwerfen für den stehenden Bediener

Eine Pedalbetätigung durch einen stehenden Bediener sollte selten erforderlich sein, da die Person sonst zu viel Zeit damit verbringen muss, auf einem Fuß zu stehen, während der andere Fuß die Steuerung betätigt. Offensichtlich ist die gleichzeitige Betätigung von zwei Pedalen durch einen stehenden Bediener praktisch unmöglich. Während der Bediener stillsteht, ist der Raum für die Anordnung der Fußsteuerungen auf einen kleinen Bereich unterhalb des Rumpfes und etwas davor begrenzt. Umhergehen würde mehr Platz bieten, um Pedale zu platzieren, aber das ist in den meisten Fällen wegen der damit verbundenen Gehentfernungen höchst unpraktisch.

Der Ort für handbetätigte Bedienelemente eines stehenden Bedieners umfasst ungefähr den gleichen Bereich wie für einen sitzenden Bediener, ungefähr eine halbe Kugel vor dem Körper, mit seinem Zentrum nahe den Schultern des Bedieners. Für wiederholte Steueroperationen wäre der bevorzugte Teil dieser Halbkugel ihr unterer Abschnitt. Der Bereich für die Position von Anzeigen ist auch ähnlich demjenigen, der für einen sitzenden Bediener geeignet ist, wiederum ungefähr eine Halbkugel, die in der Nähe der Augen des Bedieners zentriert ist, mit den bevorzugten Positionen im unteren Abschnitt dieser Halbkugel. Die genauen Positionen für Anzeigen und auch für Bedienelemente, die gesehen werden müssen, hängen von der Haltung des Kopfes ab, wie oben diskutiert.

Die Höhe der Bedienelemente wird zweckmäßigerweise auf die Höhe des Ellbogens des Bedieners bezogen, während der Oberarm von der Schulter hängt. Die Blickhöhe von Anzeigen und Bedienelementen bezieht sich auf die Augenhöhe des Bedieners. Beide hängen von der Anthropometrie des Bedieners ab, die für kleine und große Personen, für Männer und Frauen und für Menschen unterschiedlicher ethnischer Herkunft ziemlich unterschiedlich sein kann.

Fußbetätigte Steuerung

Es sind zwei Arten von Steuerungen zu unterscheiden: Die eine dient dazu, große Energie oder Kräfte auf ein Maschinenteil zu übertragen. Beispiele hierfür sind die Pedale eines Fahrrads oder das Bremspedal eines schwereren Fahrzeugs ohne Servounterstützung. Eine fußbetätigte Steuerung, wie beispielsweise ein Ein-Aus-Schalter, bei dem ein Steuersignal an die Maschine übermittelt wird, erfordert normalerweise nur einen geringen Kraft- oder Energieaufwand. Während es bequem ist, diese beiden Extreme von Pedalen zu betrachten, gibt es verschiedene Zwischenformen, und es ist die Aufgabe des Designers, zu bestimmen, welche der folgenden Designempfehlungen unter ihnen am besten zutreffen.

Wie oben erwähnt, sollte eine wiederholte oder kontinuierliche Pedalbetätigung nur von einer sitzenden Bedienungsperson verlangt werden. Für Steuerungen, die große Energien und Kräfte übertragen sollen, gelten folgende Regeln:

Platzieren Sie die Pedale unter dem Körper, leicht vorne, damit sie mit dem Bein in einer bequemen Position bedient werden können. Die horizontale Gesamtverschiebung eines hin- und hergehenden Pedals sollte normalerweise etwa 0.15 m nicht überschreiten. Bei rotierenden Pedalen sollte der Radius ebenfalls ca. 0.15 m betragen. Die lineare Verschiebung eines Schaltpedals kann minimal sein und sollte etwa 0.15 m nicht überschreiten.

Pedale sollten so ausgelegt sein, dass die Bewegungsrichtung und die Fußkraft ungefähr auf der Linie liegen, die von der Hüfte durch das Fußgelenk des Bedieners verläuft.

Pedale, die durch Beugung und Streckung des Fußes im Sprunggelenk betätigt werden, sollten so angeordnet sein, dass in Normalstellung der Winkel zwischen Unterschenkel und Fuß etwa 90° beträgt; während des Betriebs kann dieser Winkel auf etwa 120° erhöht werden.

Fußbetätigte Steuerungen, die einfach Signale an die Maschine liefern, sollten normalerweise zwei diskrete Positionen haben, wie z. B. EIN oder AUS. Beachten Sie jedoch, dass die taktile Unterscheidung zwischen den beiden Positionen mit dem Fuß schwierig sein kann.

Auswahl der Steuerelemente

Die Auswahl zwischen verschiedenen Steuerungsarten muss gemäß den folgenden Anforderungen oder Bedingungen erfolgen:

Bedienung per Hand oder Fuß

Übertragene Energiemengen und Kräfte

Anwenden „kontinuierlicher“ Eingaben, wie z. B. das Lenken eines Autos

Durchführen „diskreter Aktionen“, z. B. (a) Aktivieren oder Herunterfahren von Geräten, (b) Auswählen einer von mehreren unterschiedlichen Einstellungen, wie z mit Tastatur.

Die funktionale Nützlichkeit von Kontrollen bestimmt auch Auswahlverfahren. Die Hauptkriterien sind wie folgt:

Die Steuerungsart muss mit stereotypen oder allgemeinen Erwartungen kompatibel sein (z. B. Verwendung eines Druckknopfs oder Kippschalters zum Einschalten eines elektrischen Lichts, nicht eines Drehknopfs).

Größe und Bewegungseigenschaften der Steuerung müssen mit stereotypen Erfahrungen und bisheriger Praxis kompatibel sein (z. B. Bereitstellung eines großen Lenkrads für die Zweihandbedienung eines Autos, nicht eines Hebels).

Die Betätigungsrichtung eines Bedienelements muss mit stereotypen oder gängigen Erwartungen kompatibel sein (z. B. wird ein EIN-Bedienelement gedrückt oder gezogen, nicht nach links gedreht).

Die Handbedienung wird für Steuerungen verwendet, die eine geringe Kraft und Feineinstellung erfordern, während die Fußbedienung für grobe Einstellungen und große Kräfte geeignet ist (beachten Sie jedoch die übliche Verwendung von Pedalen, insbesondere Gaspedalen, in Kraftfahrzeugen, die diesem Prinzip nicht entspricht). .

Die Steuerung muss insofern „sicher“ sein, als sie nicht versehentlich oder auf eine Weise betrieben werden kann, die übermäßig oder nicht mit ihrem beabsichtigten Zweck vereinbar ist.

Tabelle 1. Kontrollbewegungen und erwartete Wirkungen

Richtung der Steuerbewegung

Funktion

Rechts

vorwärts

Im Uhrzeigersinn

Drücken Sie,
Squeeze

Nach unten

Links

Nach hinten

Zurück

Zähler-
im Uhrzeigersinn

Pull¹

Push²

+³

Off

Rechts

Links

Erhöhen

Senken

Einfahren

Erweitern

Erhöhung

Verringern

offener Wert

Wert schließen

Leer: Nicht zutreffend; + Am meisten bevorzugt; – weniger bevorzugt. ¹ Mit Abzugssteuerung. ² Mit Push-Pull-Schalter. ³ Oben in den Vereinigten Staaten, unten in Europa.

Quelle: Modifiziert nach Kroemer 1995.

Tabelle 1 und Tabelle 2 helfen bei der Auswahl geeigneter Kontrollen. Beachten Sie jedoch, dass es nur wenige „natürliche“ Regeln für die Auswahl und Gestaltung von Steuerelementen gibt. Die meisten aktuellen Empfehlungen sind rein empirisch und beziehen sich auf bestehende Geräte und westliche Klischees.

Tabelle 2. Steuerungs-Effekt-Beziehungen gängiger Handsteuerungen

Bewirken

Taste-
sperren

Toggle
wechseln

Drücken-
Taste im nun erscheinenden Bestätigungsfenster nun wieder los.

Bar
Knopf

Rund
Knopf

Daumenrad
diskret

Daumenrad
kontinuierlich

Kurbel

Wippschalter

Hebel

Joystick
oder Ball

Legend
wechseln

Schlitten¹

Wählen Sie EIN/AUS

Wählen Sie EIN/STANDBY/AUS

Wählen Sie AUS/MODUS1/MODUS2

Wählen Sie eine Funktion aus mehreren verwandten Funktionen aus

Wählen Sie eine von drei oder mehr diskreten Alternativen aus

Betriebszustand auswählen

Einrücken oder ausrücken

Wählen Sie eine der beiden aus
exklusive Funktionen

Stellen Sie den Wert auf der Skala ein

Wählen Sie den Wert in diskreten Schritten aus

Leer: Nicht zutreffend; +: am meisten bevorzugt; –: Weniger bevorzugt; = Am wenigsten bevorzugt. ¹ Geschätzt (keine Experimente bekannt).

Quelle: Modifiziert nach Kroemer 1995.

Abbildung 4 zeigt Beispiele für „Rast“-Steuerungen, die durch diskrete Rasten oder Stopps gekennzeichnet sind, in denen die Steuerung zum Stillstand kommt. Es zeigt auch typische „stetige“ Regelungen, bei denen der Regelvorgang innerhalb des Einstellbereichs erfolgen kann, ohne dass eine bestimmte Position eingestellt werden muss.

Abbildung 4. Einige Beispiele für "rastende" und "kontinuierliche" Steuerungen

Die Dimensionierung von Bedienelementen ist größtenteils eine Frage vergangener Erfahrungen mit verschiedenen Bedienelementtypen, die oft von dem Wunsch geleitet werden, den benötigten Platz in einem Bedienfeld zu minimieren und entweder den gleichzeitigen Betrieb benachbarter Bedienelemente zu ermöglichen oder eine unbeabsichtigte gleichzeitige Aktivierung zu vermeiden. Darüber hinaus wird die Wahl der Konstruktionsmerkmale von Überlegungen beeinflusst, ob die Bedienelemente im Freien oder in geschützten Umgebungen, in stationären Geräten oder fahrenden Fahrzeugen angeordnet werden sollen oder die Verwendung bloßer Hände oder von Handschuhen und Fäustlingen beinhalten können. Lesen Sie für diese Bedingungen die Literatur am Ende des Kapitels.

Mehrere Betriebsregeln regeln die Anordnung und Gruppierung von Kontrollen. Diese sind in Tabelle 3 aufgeführt. Für weitere Einzelheiten siehe die Literaturhinweise am Ende dieses Abschnitts und Kroemer, Kroemer und Kroemer-Elbert (1994).

Tabelle 3. Regeln für die Anordnung von Kontrollen

Suchen Sie nach der Leichtigkeit Betrieb	Die Bedienelemente müssen in Bezug auf den Bediener orientiert sein. Wenn die Der Bediener verwendet unterschiedliche Körperhaltungen (z. B. beim Fahren u Betrieb eines Baggerladers), die Bedienelemente und ihre zugehörigen Anzeigen müssen sich mit dem Bediener bewegen, damit in jeder Körperhaltung ihre Anordnung und Bedienung ist für den Bediener gleich.
Primäre Kontrollen zuerst	Die wichtigsten Bedienelemente haben die vorteilhaftesten Standorte, um die Bedienung und das Erreichen des zu erleichtern Betreiber.
Gruppenbezogen Steuerung gemeinsam	Bedienelemente, die nacheinander bedient werden, die sich auf a beziehen bestimmte Funktion, oder die gemeinsam betrieben werden in Funktionsgruppen angeordnet (zusammen mit ihren zugehörigen Anzeigen). Innerhalb jeder Funktionsgruppe Bedienelemente und Anzeigen sind nach betrieblicher Bedeutung zu ordnen und Sequenz.
Anordnen sequenziell Betrieb	Wenn der Betrieb der Kontrollen einem bestimmten Muster folgt, müssen die Kontrollen angeordnet werden, um diese Abfolge zu erleichtern. Verbreitet Anordnungen sind von links nach rechts (bevorzugt) oder von oben nach unten, wie in gedruckten Materialien der westlichen Welt.
Seien Sie konsequent	Die Anordnung von funktionsgleichen oder ähnlichen Bedienelementen muss von Panel zu Panel gleich sein.
Tot-Operator Smartgeräte App	Wenn der Bediener handlungsunfähig wird und entweder a Kontrolle, oder hält sie weiterhin fest, eine „Totmann“-Kontrolle Design verwendet werden, das entweder das System zu a macht unkritischen Betriebszustand oder schaltet ihn ab.
Codes auswählen passend	Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, Kontrollen zu identifizieren, anzuzeigen die Auswirkungen der Operation und ihren Status anzuzeigen. Wichtige Codierungsmittel sind: – Ort – Form – Größe – Funktionsweise – Etiketten –Farben–Redundanz

Quelle: Modifiziert nach Kroemer, Kroemer und Kroemer-Elbert 1994.
Reproduziert mit Genehmigung von Prentice-Hall. Alle Rechte vorbehalten.

Verhindern eines versehentlichen Betriebs

Im Folgenden sind die wichtigsten Mittel zum Schutz vor unbeabsichtigter Aktivierung von Steuerelementen aufgeführt, von denen einige kombiniert werden können:

Platzieren und richten Sie das Bedienelement so aus, dass es unwahrscheinlich ist, dass der Bediener dagegen stößt oder es versehentlich in der normalen Abfolge der Bedienvorgänge bewegt.

Versenken, schirmen oder umgeben Sie die Steuerung durch physische Barrieren.

Decken Sie die Steuerung ab oder schützen Sie sie, indem Sie einen Stift, ein Schloss oder andere Mittel bereitstellen, die entfernt oder aufgebrochen werden müssen, bevor die Steuerung betrieben werden kann.

Bieten Sie zusätzlichen Widerstand (durch viskose oder Coulomb-Reibung, durch Federbelastung oder durch Trägheit), so dass eine ungewöhnliche Anstrengung zur Betätigung erforderlich ist.

Stellen Sie ein „Verzögerungs“-Mittel bereit, damit die Steuerung eine kritische Position mit einer ungewöhnlichen Bewegung passieren muss (z. B. in der Gangschaltung eines Automobils).

Sorgen Sie für eine Verriegelung zwischen Steuerungen, sodass eine vorherige Betätigung einer verwandten Steuerung erforderlich ist, bevor die kritische Steuerung aktiviert werden kann.

Beachten Sie, dass diese Konstruktionen normalerweise den Betrieb von Steuerungen verlangsamen, was im Notfall nachteilig sein kann.

Dateneingabegeräte

Nahezu alle Steuerelemente können verwendet werden, um Daten auf einem Computer oder einem anderen Datenspeichergerät einzugeben. Wir sind jedoch am ehesten an die Praxis gewöhnt, eine Tastatur mit Drucktasten zu verwenden. Auf der ursprünglichen Schreibmaschinentastatur, die selbst für Computertastaturen zum Standard geworden ist, waren die Tasten in einer im Wesentlichen alphabetischen Reihenfolge angeordnet, die aus verschiedenen, oft obskuren Gründen modifiziert wurde. In einigen Fällen wurden Buchstaben, die häufig in gemeinsamem Text aufeinander folgen, voneinander beabstandet, damit sich die ursprünglichen mechanischen Striche nicht verheddern, wenn sie in schneller Folge getroffen werden. „Spalten“ von Schlüsseln verlaufen in ungefähr geraden Linien, ebenso wie die „Reihen“ von Schlüsseln. Die Fingerspitzen sind jedoch nicht auf diese Weise ausgerichtet und bewegen sich nicht auf diese Weise, wenn Finger der Hand gebeugt oder gestreckt oder seitwärts bewegt werden.

In den letzten hundert Jahren wurden viele Versuche unternommen, die Tastenleistung durch Ändern des Tastaturlayouts zu verbessern. Dazu gehören das Verschieben von Tasten innerhalb des Standardlayouts oder das Ändern des Tastaturlayouts insgesamt. Die Tastatur wurde in separate Abschnitte unterteilt und es wurden Tastensätze (z. B. Nummernblöcke) hinzugefügt. Anordnungen benachbarter Tasten können geändert werden, indem der Abstand, der Versatz voneinander oder von Referenzlinien geändert wird. Die Tastatur kann in Abschnitte für die linke und die rechte Hand unterteilt werden, und diese Abschnitte können seitlich geneigt und geneigt und geneigt sein.

Die Dynamik der Betätigung von Drucktasten ist für den Benutzer wichtig, aber im Betrieb schwer zu messen. Daher werden die Kraft-Weg-Eigenschaften von Tasten üblicherweise für statische Tests beschrieben, was nicht auf den tatsächlichen Betrieb hinweist. In der gegenwärtigen Praxis haben Tasten auf Computertastaturen eine relativ geringe Verschiebung (ungefähr 2 mm) und zeigen einen "Rückschnapp"-Widerstand, d. h. eine Abnahme der Betätigungskraft an dem Punkt, an dem eine Betätigung der Taste erreicht wurde. Anstelle von separaten Einzeltasten bestehen einige Tastaturen aus einer Membran mit Schaltern darunter, die, wenn sie an der richtigen Stelle gedrückt werden, die gewünschte Eingabe mit wenig oder keiner Verschiebung erzeugen. Der große Vorteil der Membran besteht darin, dass Staub oder Flüssigkeiten nicht eindringen können; Viele Benutzer mögen es jedoch nicht.

Es gibt Alternativen zum „Eine-Taste-eins-Zeichen“-Prinzip; stattdessen kann man Eingaben durch verschiedene kombinatorische Mittel erzeugen. Einer ist „Akkordieren“, was bedeutet, dass zwei oder mehr Bedienelemente gleichzeitig betätigt werden, um ein Zeichen zu erzeugen. Dies stellt Anforderungen an die Gedächtnisleistung des Bedieners, erfordert aber die Verwendung nur sehr weniger Tasten. Andere Entwicklungen verwenden andere Steuerungen als den binär angetippten Druckknopf und ersetzen ihn durch Hebel, Schalter oder spezielle Sensoren (wie beispielsweise einen instrumentierten Handschuh), die auf Bewegungen der Finger der Hand reagieren.

Traditionell erfolgt das Tippen und die Computereingabe durch mechanische Wechselwirkung zwischen den Fingern des Bedieners und solchen Geräten wie Tastatur, Maus, Trackball oder Lichtstift. Es gibt jedoch viele andere Mittel, um Eingaben zu generieren. Spracherkennung scheint eine vielversprechende Technik zu sein, aber andere Verfahren können verwendet werden. Sie können beispielsweise Zeigen, Gesten, Gesichtsausdrücke, Körperbewegungen, Blicke (Blickführung), Zungenbewegungen, Atmung oder Gebärdensprache verwenden, um Informationen zu übermitteln und Eingaben an einen Computer zu generieren. Die technische Entwicklung auf diesem Gebiet ist sehr im Fluss, und wie die vielen nicht-traditionellen Eingabegeräte, die für Computerspiele verwendet werden, zeigen, ist die Akzeptanz von anderen Geräten als der traditionellen binären Tap-Down-Tastatur innerhalb der nahen Zukunft durchaus machbar. Diskussionen über aktuelle Tastaturvorrichtungen wurden beispielsweise von Kroemer (1994b) und McIntosh (1994) bereitgestellt.

Schaukasten

Displays geben Auskunft über den Zustand der Ausrüstung. Anzeigen können sich auf den visuellen Sinn des Bedieners (Lichter, Waagen, Zähler, Kathodenstrahlröhren, Flachbildschirmelektronik usw.), auf den auditiven Sinn (Glocken, Hörner, aufgezeichnete Sprachnachrichten, elektronisch erzeugte Töne usw.) oder auf beziehen den Tastsinn (geformte Bedienelemente, Braille, etc.). Als besondere Arten von Anzeigen können Etiketten, schriftliche Anweisungen, Warnhinweise oder Symbole („Icons“) gelten.

Die vier „Kardinalregeln“ für Displays lauten:

Zeigen Sie nur die Informationen an, die für eine angemessene Arbeitsleistung erforderlich sind.
Zeigen Sie Informationen nur so genau an, wie es für die Entscheidungen und Handlungen des Bedieners erforderlich ist.
Präsentieren Sie Informationen in der direktesten, einfachsten, verständlichsten und nutzbarsten Form.
Präsentieren Sie Informationen so, dass ein Ausfall oder eine Fehlfunktion des Displays selbst sofort erkennbar ist.

Die Auswahl einer akustischen oder visuellen Anzeige hängt von den vorherrschenden Bedingungen und Zwecken ab. Das Ziel der Anzeige kann sein, Folgendes bereitzustellen:

historische Informationen über den vergangenen Zustand des Systems, wie zum Beispiel den Kurs eines Schiffes

Statusinformationen über den aktuellen Zustand des Systems, wie z. B. der bereits in eine Textverarbeitung eingegebene Text oder die aktuelle Position eines Flugzeugs

vorausschauende Informationen, etwa über die zukünftige Position eines Schiffes bei bestimmten Steuereinstellungen

Anweisungen oder Befehle, die dem Bediener mitteilen, was zu tun ist und möglicherweise wie es zu tun ist.

Eine visuelle Anzeige ist am besten geeignet, wenn die Umgebung laut ist, der Bediener an Ort und Stelle bleibt, die Nachricht lang und komplex ist und insbesondere wenn es um die räumliche Position eines Objekts geht. Eine akustische Anzeige ist geeignet, wenn der Arbeitsplatz dunkel gehalten werden muss, der Bediener sich bewegt und die Nachricht kurz und einfach ist, sofortige Aufmerksamkeit erfordert und sich auf Ereignisse und Zeit bezieht.

Visuelle Displays

Es gibt drei grundlegende Arten von visuellen Anzeigen: (1) Die aus der Ferne überprüfen Die Anzeige zeigt an, ob ein bestimmter Zustand vorliegt oder nicht (z. B. zeigt ein grünes Licht eine normale Funktion an). (2) Die qualitativ Die Anzeige zeigt den Status einer sich ändernden Variablen oder ihren ungefähren Wert oder ihren Änderungstrend an (z. B. bewegt sich ein Zeiger innerhalb eines „normalen“ Bereichs). (3) Die quantitativ Das Display zeigt genaue Informationen an, die ermittelt werden müssen (z. B. um einen Ort auf einer Karte zu finden, Texte zu lesen oder auf einem Computerbildschirm zu zeichnen), oder es kann einen genauen Zahlenwert anzeigen, der vom Bediener gelesen werden muss (z. B , eine Zeit oder eine Temperatur).

Designrichtlinien für visuelle Displays sind:

Ordnen Sie die Displays so an, dass der Bediener sie ohne unnötiges Suchen leicht finden und identifizieren kann. (Dies bedeutet normalerweise, dass sich die Displays in oder nahe der Medialebene des Bedieners und unter oder auf Augenhöhe befinden sollten.)

Gruppieren Sie Anzeigen funktional oder sequentiell, damit der Bediener sie einfach verwenden kann.

Stellen Sie sicher, dass alle Displays ordnungsgemäß beleuchtet oder beleuchtet, entsprechend ihrer Funktion codiert und beschriftet sind.

Verwenden Sie häufig farbige Lichter, um den Status eines Systems anzuzeigen (z. B. EIN oder AUS) oder um den Bediener darauf hinzuweisen, dass das System oder ein Subsystem nicht betriebsbereit ist und besondere Maßnahmen ergriffen werden müssen. Allgemeine Bedeutungen von Lichtfarben sind in Abbildung 5 aufgeführt. Rot blinkend weist auf einen Notfall hin, der sofortiges Handeln erfordert. Ein Notsignal ist am effektivsten, wenn es Geräusche mit einem roten Blinklicht kombiniert.

Abbildung 5. Farbcodierung der Anzeigeleuchten

Für komplexere und detailliertere Informationen, insbesondere quantitative Informationen, wird traditionell eine von vier verschiedenen Arten von Anzeigen verwendet: (1) ein beweglicher Zeiger (mit fester Skala), (2) eine bewegliche Skala (mit festem Zeiger), (3) Zähler oder (4) „bildliche“ Darstellungen, insbesondere computergenerierte auf einem Anzeigemonitor. Abbildung 6 listet die Hauptmerkmale dieser Anzeigetypen auf.

Abbildung 6. Eigenschaften von Displays

Es ist normalerweise vorzuziehen, einen beweglichen Zeiger anstelle einer beweglichen Skala zu verwenden, wobei die Skala entweder gerade (horizontal oder vertikal angeordnet), gekrümmt oder kreisförmig ist. Skalen sollten einfach und übersichtlich sein, mit Teilung und Nummerierung, die so gestaltet sind, dass die richtigen Ablesungen schnell vorgenommen werden können. Ziffern sollten sich außerhalb der Skalenmarkierungen befinden, damit sie nicht vom Zeiger verdeckt werden. Der Zeiger sollte mit seiner Spitze direkt an der Markierung enden. Die Skala sollte nur so feine Teilungen markieren, wie der Bediener lesen muss. Alle wichtigen Marken sollten nummeriert werden. Progressionen werden am besten mit Intervallen von einer, fünf oder zehn Einheiten zwischen den Hauptmarkierungen markiert. Die Zahlen sollten von links nach rechts, von unten nach oben oder im Uhrzeigersinn steigen. Bezüglich der Abmessungen von Skalen wird auf Standards wie die von Cushman und Rosenberg 1991 oder Kroemer 1994a aufgeführten verwiesen.

Ab den 1980er Jahren wurden mechanische Anzeigen mit Zeigern und aufgedruckten Skalen zunehmend durch „elektronische“ Anzeigen mit computergenerierten Bildern oder Festkörpergeräten mit Leuchtdioden ersetzt (vgl. Snyder 1985a). Die angezeigten Informationen können auf folgende Weise codiert werden:

Formen, wie gerade oder kreisförmig

alphanumerisch, also Buchstaben, Zahlen, Wörter, Abkürzungen

Figuren, Bilder, Illustrierte, Ikonen, Symbole in verschiedenen Abstraktionsebenen, wie zum Beispiel die Umrisse eines Flugzeugs vor dem Horizont

Schattierungen von Schwarz, Weiß oder Grau

Farben.

Leider waren viele elektronisch erzeugte Anzeigen verschwommen, oft übermäßig komplex und farbenfroh, schwer lesbar und erforderten eine genaue Fokussierung und genaue Aufmerksamkeit, was von der Hauptaufgabe, beispielsweise dem Autofahren, ablenken kann. In diesen Fällen wurde häufig gegen die ersten drei der vier oben aufgeführten „Kardinalregeln“ verstoßen. Darüber hinaus entsprachen viele elektronisch erzeugte Zeiger, Markierungen und alphanumerische Zeichen nicht den etablierten ergonomischen Gestaltungsrichtlinien, insbesondere wenn sie durch Liniensegmente, Abtastlinien oder Punktmatrizen erzeugt wurden. Obwohl einige dieser fehlerhaften Designs von den Benutzern toleriert wurden, ermöglichen schnelle Innovationen und verbesserte Anzeigetechniken viele bessere Lösungen. Die gleiche rasante Entwicklung führt aber auch dazu, dass gedruckte Aufstellungen (auch wenn aktuell und umfassend, wenn sie erscheinen) schnell obsolet werden. Daher werden in diesem Text keine angegeben. Zusammenstellungen wurden von Cushman und Rosenberg (1991), Kinney und Huey (1990) und Woodson, Tillman und Tillman (1991) veröffentlicht.

Die Gesamtqualität elektronischer Displays lässt oft zu wünschen übrig. Ein Maß zur Beurteilung der Bildqualität ist die Modulationstransferfunktion (MTF) (Snyder 1985b). Es beschreibt die Auflösung des Displays durch ein spezielles Sinus-Testsignal; Dennoch haben die Leser viele Kriterien bezüglich der Präferenz von Displays (Dillon 1992).

Monochrome Displays haben nur eine Farbe, normalerweise entweder grün, gelb, bernsteinfarben, orange oder weiß (achromatisch). Wenn mehrere Farben auf derselben chromatischen Anzeige erscheinen, sollten sie leicht unterschieden werden können. Es ist am besten, nicht mehr als drei oder vier Farben gleichzeitig anzuzeigen (bevorzugt werden Rot, Grün, Gelb oder Orange und Cyan oder Lila). Alle sollten sich stark vom Hintergrund abheben. Tatsächlich ist es eine geeignete Regel, zuerst kontrastreich, also in Schwarz und Weiß, zu gestalten und dann Farben sparsam hinzuzufügen.

Trotz der vielen Variablen, die einzeln und in Wechselwirkung miteinander die Verwendung komplexer Farbdisplays beeinflussen, haben Cushman und Rosenberg (1991) Richtlinien für die Verwendung von Farbe in Displays zusammengestellt; diese sind in Abbildung 7 aufgeführt.

Abbildung 7. Richtlinien für die Verwendung von Farben in Displays

Andere Vorschläge sind wie folgt:

Blau (vorzugsweise entsättigt) ist eine gute Farbe für Hintergründe und große Formen. Blau sollte jedoch nicht für Text, dünne Linien oder kleine Formen verwendet werden.

Die Farbe alphanumerischer Zeichen sollte sich von der Farbe des Hintergrunds abheben.

Wenn Sie Farbe verwenden, verwenden Sie die Form als redundanten Hinweis (z. B. alle gelben Symbole sind Dreiecke, alle grünen Symbole sind Kreise, alle roten Symbole sind Quadrate). Eine redundante Codierung macht die Anzeige für Benutzer mit Farbsehschwächen viel akzeptabler.

Wenn die Anzahl der Farben erhöht wird, sollten auch die Größen der farbcodierten Objekte erhöht werden.

Rot und Grün sollten nicht für kleine Symbole und kleine Formen in Randbereichen von großen Displays verwendet werden.

Die Verwendung von gegenüberliegenden Farben (Rot und Grün, Gelb und Blau) nebeneinander oder in einer Objekt/Hintergrund-Beziehung ist manchmal vorteilhaft und manchmal nachteilig. Es können keine allgemeinen Richtlinien gegeben werden; eine Lösung sollte für jeden Fall bestimmt werden.

Vermeiden Sie die gleichzeitige Darstellung mehrerer hochgesättigter, spektral extremer Farben.

Bedienfelder und Anzeigen

Sowohl Displays als auch Bedienelemente sollten in Panels so angeordnet sein, dass sie sich vor dem Bediener befinden, dh in der Nähe der medialen Ebene der Person. Wie bereits erwähnt, sollten sich die Bedienelemente in Ellbogenhöhe befinden und Anzeigen unter oder auf Augenhöhe, unabhängig davon, ob der Bediener sitzt oder steht. Selten bediente Bedienelemente oder weniger wichtige Anzeigen können weiter seitlich oder höher angeordnet werden.

Häufig werden Informationen über das Ergebnis des Steuervorgangs auf einem Instrument angezeigt. In diesem Fall sollte sich das Display in der Nähe der Steuerung befinden, damit die Steuerungseinstellung fehlerfrei, schnell und bequem vorgenommen werden kann. Am deutlichsten ist die Zuordnung meist, wenn sich der Regler direkt unter oder rechts neben dem Display befindet. Es ist darauf zu achten, dass die Hand beim Bedienen der Steuerung nicht das Display verdeckt.

Es gibt weitverbreitete Erwartungen an Steuerungs-Anzeige-Beziehungen, aber sie sind oft erlernt, sie können vom kulturellen Hintergrund und der Erfahrung des Benutzers abhängen, und diese Beziehungen sind oft nicht stark. Erwartete Bewegungsbeziehungen werden durch die Art der Steuerung und Anzeige beeinflusst. Wenn beide entweder linear oder rotierend sind, ist die stereotype Erwartung, dass sie sich in entsprechende Richtungen bewegen, wie z. B. beide nach oben oder beide im Uhrzeigersinn. Bei inkongruenten Bewegungen gelten im Allgemeinen die folgenden Regeln:

Zum Erhöhen im Uhrzeigersinn. Drehen des Reglers im Uhrzeigersinn bewirkt eine Erhöhung des angezeigten Wertes.

Warricks Getriebeschieberregel. Von einer Anzeige (Zeiger) wird erwartet, dass sie sich in die gleiche Richtung bewegt wie die Seite des Bedienelements, die nahe an der Anzeige liegt (dh an ihr ausgerichtet ist).

Das Verhältnis von Regler- und Anzeigeverschiebung (C/D-Verhältnis oder D/C-Verstärkung) beschreibt, wie weit ein Regler bewegt werden muss, um eine Anzeige zu verstellen. Wenn viel Steuerbewegung nur eine kleine Anzeigebewegung erzeugt, spricht man einmal von einem hohen C/D-Verhältnis und von einer geringen Empfindlichkeit der Steuerung. Oft sind zwei unterschiedliche Bewegungen erforderlich, um eine Einstellung vorzunehmen: zuerst eine schnelle primäre („Schwenk-“) Bewegung zu einer ungefähren Position, dann eine Feineinstellung zur exakten Einstellung. In einigen Fällen nimmt man als optimales C/D-Verhältnis das an, was die Summe dieser beiden Bewegungen minimiert. Das am besten geeignete Verhältnis hängt jedoch von den gegebenen Umständen ab; sie muss für jede Anwendung ermittelt werden.

Etiketten und Warnungen

Etiketten

Idealerweise sollte kein Etikett auf Geräten oder Bedienelementen erforderlich sein, um seine Verwendung zu erklären. Oft ist es jedoch notwendig, Etiketten zu verwenden, damit man Bedienelemente, Anzeigen oder andere Ausrüstungsgegenstände lokalisieren, identifizieren, lesen oder manipulieren kann. Die Kennzeichnung muss so erfolgen, dass die Informationen genau und schnell bereitgestellt werden. Hierfür gelten die Richtlinien in Tabelle 4.

Tabelle 4. Richtlinien für Etiketten

Orientierung	Ein Etikett und die darauf gedruckten Informationen müssen sich orientieren horizontal, damit es schnell und einfach gelesen werden kann. (Beachten Sie, dass dies gilt, wenn der Bediener das Lesen gewohnt ist horizontal, wie in westlichen Ländern.)
Ort	Ein Etikett muss auf oder in unmittelbarer Nähe des Artikels angebracht werden identifiziert.
Standardisierung	Die Platzierung aller Etiketten muss überall einheitlich sein Ausrüstung und System.
Ausrüstung Funktionen	Ein Label soll in erster Linie die Funktion beschreiben („was macht es tun“) des gekennzeichneten Artikels.
Abkürzungen	Gebräuchliche Abkürzungen können verwendet werden. Wenn eine neue Abkürzung ist notwendigerweise sollte ihre Bedeutung für den Leser offensichtlich sein. Für alle Zeitformen und für wird die gleiche Abkürzung verwendet die Singular- und Pluralformen eines Wortes. Großbuchstaben verwendet werden, Punkte normalerweise ausgelassen.
Kürze	Die Labelbeschriftung soll möglichst prägnant sein ohne Verzerrung der beabsichtigten Bedeutung oder Information. Die Texte muss eindeutig sein, Redundanz minimiert.
Vertrautheit	Es sollen nach Möglichkeit Wörter gewählt werden, die der Person geläufig sind Betreiber.
Sichtbarkeit u Lesbarkeit	Das Bedienelement muss leicht und genau ablesbar sein die erwarteten tatsächlichen Leseabstände, bei den erwarteten schlechteste Beleuchtungsstärke und innerhalb der Erwartungen Vibrations- und Bewegungsumgebung. Wichtige Faktoren sind: Kontrast zwischen dem Schriftzug und seinem Hintergrund; Die Höhe, Breite, Strichbreite, Abstand und Stil der Buchstaben; und die spiegelnde Reflexion des Hintergrunds, der Abdeckung oder andere Komponenten.
Schriftart und Größe	Die Typografie bestimmt die Lesbarkeit geschriebener Informationen; es bezieht sich auf Stil, Schriftart, Anordnung und Aussehen.

Quelle: Modifiziert nach Kroemer, Kroemer und Kroemer-Elbert 1994
(reproduziert mit Genehmigung von Prentice-Hall; alle Rechte vorbehalten).

Font (Schriftbild) sollte einfach, fett und vertikal sein, wie Futura, Helvetica, Namel, Tempo und Vega. Beachten Sie, dass die meisten elektronisch erzeugten Schriftarten (gebildet durch LED, LCD oder Punktmatrix) im Allgemeinen gedruckten Schriftarten unterlegen sind; daher ist besonders darauf zu achten, dass diese so gut wie möglich lesbar sind.

Das Höhe Zeichenanzahl abhängig vom Betrachtungsabstand:

Betrachtungsabstand 35 cm, empfohlene Höhe 22 mm

Betrachtungsabstand 70 cm, empfohlene Höhe 50 mm

Betrachtungsabstand 1 m, empfohlene Höhe 70 mm

Betrachtungsabstand 1.5 m, empfohlene Höhe mindestens 1 cm.

Das Verhältnis von Strichbreite zu Zeichenhöhe sollte zwischen 1:8 bis 1:6 für schwarze Schrift auf weißem Hintergrund und 1:10 bis 1:8 für weiße Schrift auf schwarzem Hintergrund liegen.

Das Verhältnis von Zeichenbreite zu Zeichenhöhe sollte ungefähr 3:5 sein.

Das Leerzeichen zwischen den Buchstaben sollte mindestens eine Strichbreite betragen.

Das Abstand zwischen den Wörtern sollte mindestens eine Zeichenbreite betragen.

Aussichten für Fließtext, Groß- und Kleinbuchstaben mischen; Pro Etiketten, verwenden Sie nur Großbuchstaben.

Warnungen

Im Idealfall sollten alle Geräte sicher in der Anwendung sein. In der Realität kann dies oft nicht durch Design erreicht werden. In diesem Fall muss man die Benutzer vor den Gefahren im Zusammenhang mit der Verwendung des Produkts warnen und Anweisungen für die sichere Verwendung geben, um Verletzungen oder Schäden zu vermeiden.

Wünschenswert ist eine „aktive“ Warnung, meist bestehend aus einem Sensor, der unsachgemäßen Gebrauch bemerkt, kombiniert mit einem Warngerät, das den Menschen vor einer drohenden Gefahr warnt. In den meisten Fällen werden jedoch „passive“ Warnhinweise verwendet, die in der Regel aus einem am Produkt angebrachten Etikett und Anweisungen zur sicheren Verwendung in der Bedienungsanleitung bestehen. Solche passiven Warnungen verlassen sich vollständig darauf, dass der menschliche Benutzer eine bestehende oder potenziell gefährliche Situation erkennt, sich an die Warnung erinnert und sich umsichtig verhält.

Etiketten und Schilder für passive Warnhinweise müssen sorgfältig entworfen werden, indem die neuesten Gesetze und Vorschriften der Regierung, nationale und internationale Standards und die besten anwendbaren Informationen zur Humantechnik befolgt werden. Warnschilder und Schilder können Text, Grafiken und Bilder enthalten – oft Grafiken mit überflüssigem Text. Grafiken, insbesondere Bilder und Piktogramme, können bei sorgfältiger Auswahl dieser Darstellungen von Personen mit unterschiedlichem kulturellen und sprachlichen Hintergrund verwendet werden. Allerdings können Benutzer mit unterschiedlichem Alter, unterschiedlicher Erfahrung und ethnischem und Bildungshintergrund recht unterschiedliche Wahrnehmungen von Gefahren und Warnungen haben. Daher Design von a safe Produkt ist viel besser, als Warnungen auf ein minderwertiges Produkt anzuwenden.

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Veröffentlicht in Gestaltung von Arbeitssystemen

Montag, März 14 2011 20: 21

Informationsverarbeitung und Design

Bei der Konstruktion von Geräten ist es von größter Bedeutung, der Tatsache Rechnung zu tragen, dass ein menschlicher Bediener sowohl Fähigkeiten als auch Einschränkungen bei der Verarbeitung von Informationen hat, die unterschiedlicher Natur sind und auf verschiedenen Ebenen zu finden sind. Die Leistungsfähigkeit unter realen Arbeitsbedingungen hängt stark davon ab, inwieweit ein Design diese Potenziale und ihre Grenzen berücksichtigt oder ignoriert. Im Folgenden wird eine kurze Skizze einiger der Hauptprobleme angeboten. Es wird auf andere Beiträge dieses Bandes verwiesen, in denen auf eine Fragestellung näher eingegangen wird.

Es ist üblich, drei Hauptebenen in der Analyse der menschlichen Informationsverarbeitung zu unterscheiden, nämlich die Wahrnehmungsebene, der Entscheidungsebene und dem motorische Ebene. Die Wahrnehmungsebene wird in drei weitere Ebenen unterteilt, die sich auf die sensorische Verarbeitung, die Merkmalsextraktion und die Identifizierung der Wahrnehmung beziehen. Auf der Entscheidungsebene erhält der Operator Wahrnehmungsinformationen und wählt eine Reaktion darauf, die schließlich auf der motorischen Ebene programmiert und aktualisiert wird. Dies beschreibt nur den Informationsfluss im einfachsten Fall einer Wahlreaktion. Es ist jedoch offensichtlich, dass sich Wahrnehmungsinformationen ansammeln und kombiniert und diagnostiziert werden können, bevor sie eine Handlung hervorrufen. Auch hier kann angesichts einer Wahrnehmungsüberlastung die Notwendigkeit entstehen, Informationen auszuwählen. Schließlich wird die Auswahl einer angemessenen Maßnahme zu einem größeren Problem, wenn es mehrere Optionen gibt, von denen einige geeigneter sein können als andere. In der vorliegenden Diskussion liegt der Schwerpunkt auf den Wahrnehmungs- und Entscheidungsfaktoren der Informationsverarbeitung.

Wahrnehmungsfähigkeiten und -grenzen

Sensorische Grenzen

Die erste Kategorie von Verarbeitungsgrenzen ist sensorisch. Ihre Relevanz für die Informationsverarbeitung ist offensichtlich, da die Verarbeitung weniger zuverlässig wird, wenn sich die Informationen Schwellengrenzen nähern. Dies mag eine ziemlich triviale Aussage sein, aber dennoch werden sensorische Probleme in Designs nicht immer klar erkannt. Beispielsweise sollten alphanumerische Zeichen in Beschilderungssystemen ausreichend groß sein, um aus einer Entfernung lesbar zu sein, die der Notwendigkeit angemessener Maßnahmen entspricht. Die Lesbarkeit wiederum hängt nicht nur von der absoluten Größe der alphanumerischen Zeichen ab, sondern auch vom Kontrast und – im Hinblick auf die seitliche Hemmung – auch von der Gesamtmenge an Informationen auf dem Zeichen. Insbesondere bei schlechten Sichtverhältnissen (z. B. Regen oder Nebel beim Fahren oder Fliegen) stellt die Lesbarkeit ein erhebliches Problem dar, das zusätzliche Maßnahmen erfordert. In jüngerer Zeit entwickelte Verkehrszeichen und Straßenmarkierungen sind normalerweise gut gestaltet, aber Zeichen in der Nähe von und innerhalb von Gebäuden sind oft unleserlich. Bildschirmgeräte sind ein weiteres Beispiel, bei dem sensorische Grenzen von Größe, Kontrast und Informationsmenge eine wichtige Rolle spielen. Im auditiven Bereich beziehen sich einige sensorische Hauptprobleme auf das Verstehen von Sprache in lauten Umgebungen oder in Audioübertragungssystemen schlechter Qualität.

Feature-Extraktion

Unter der Voraussetzung ausreichender sensorischer Informationen bezieht sich der nächste Satz von Informationsverarbeitungsproblemen auf das Extrahieren von Merkmalen aus den präsentierten Informationen. Jüngste Forschungen haben zahlreiche Beweise dafür erbracht, dass eine Analyse von Merkmalen der Wahrnehmung bedeutungsvoller Ganzheiten vorausgeht. Die Merkmalsanalyse ist besonders nützlich, um ein spezielles abweichendes Objekt inmitten vieler anderer zu lokalisieren. Beispielsweise kann ein wesentlicher Wert auf einem Display mit vielen Werten durch eine einzige abweichende Farbe oder Größe dargestellt werden, was dann sofort Aufmerksamkeit erregt oder „hervorsticht“. Theoretisch gibt es die gemeinsame Annahme von „Feature Maps“ für verschiedene Farben, Größen, Formen und andere physikalische Merkmale. Der Aufmerksamkeitswert eines Merkmals hängt von der unterschiedlichen Aktivierung der Merkmalskarten ab, die zur gleichen Klasse gehören, beispielsweise Farbe. Somit hängt die Aktivierung einer Merkmalskarte von der Unterscheidbarkeit der abweichenden Merkmale ab. Das bedeutet, dass bei einigen wenigen Instanzen vieler Farben auf einem Bildschirm die meisten Farb-Feature-Maps ungefähr gleich aktiviert sind, was zur Folge hat, dass keine der Farben hervorsticht.

Auf die gleiche Weise springt eine einzelne bewegte Werbung heraus, aber dieser Effekt verschwindet vollständig, wenn sich mehrere bewegende Reize im Sichtfeld befinden. Das Prinzip der unterschiedlichen Aktivierung von Merkmalskarten wird auch beim Ausrichten von Zeigern angewendet, die ideale Parameterwerte anzeigen. Eine Abweichung eines Zeigers wird durch eine schnell erkannte abweichende Steigung angezeigt. Ist dies nicht realisierbar, kann eine gefährliche Abweichung durch eine Farbveränderung angezeigt werden. Daher lautet die allgemeine Gestaltungsregel, nur wenige abweichende Merkmale auf einem Bildschirm zu verwenden und diese nur für die wesentlichsten Informationen zu reservieren. Bei Merkmalskonjunktionen wird die Suche nach relevanten Informationen umständlich. Beispielsweise ist es schwierig, ein großes rotes Objekt zwischen kleinen roten Objekten und großen und kleinen grünen Objekten zu lokalisieren. Wenn möglich, sollten Konjunktionen vermieden werden, wenn versucht wird, für eine effiziente Suche zu entwerfen.

Teilbare versus integrale Dimensionen

Merkmale sind trennbar, wenn sie geändert werden können, ohne die Wahrnehmung anderer Merkmale eines Objekts zu beeinträchtigen. Linienlängen von Histogrammen sind ein typisches Beispiel. Andererseits beziehen sich integrale Merkmale auf Merkmale, die, wenn sie geändert werden, das Gesamterscheinungsbild des Objekts verändern. Zum Beispiel kann man die Merkmale des Mundes in einer schematischen Zeichnung eines Gesichts nicht ändern, ohne das Gesamterscheinungsbild des Bildes zu verändern. Wiederum sind Farbe und Helligkeit integral in dem Sinne, dass man eine Farbe nicht ändern kann, ohne gleichzeitig den Helligkeitseindruck zu verändern. Die Prinzipien der trennbaren und integralen Merkmale und der emergenten Eigenschaften, die sich aus Änderungen einzelner Merkmale eines Objekts entwickeln, werden in sog integriert or Diagnose zeigt. Der Grundgedanke dieser Anzeigen besteht darin, dass anstatt einzelne Parameter anzuzeigen, unterschiedliche Parameter in einer einzigen Anzeige integriert sind, deren Gesamtzusammensetzung anzeigt, was tatsächlich mit einem System nicht in Ordnung ist.

Die Datenpräsentation in Leitwarten wird oft noch von der Philosophie dominiert, dass jede einzelne Maßnahme einen eigenen Indikator haben sollte. Die stückweise Darstellung der Maßnahmen bedeutet, dass der Bediener die Aufgabe hat, die Hinweise aus den verschiedenen Einzelanzeigen zu integrieren, um ein potenzielles Problem zu diagnostizieren. Zum Zeitpunkt der Probleme im Kernkraftwerk Three Mile Island in den Vereinigten Staaten zeigten etwa vierzig bis fünfzig Displays irgendeine Form von Störung an. Somit hatte der Bediener die Aufgabe, durch Integrieren der Informationen aus diesen unzähligen Anzeigen zu diagnostizieren, was tatsächlich falsch war. Integralanzeigen können bei der Diagnose der Fehlerart hilfreich sein, da sie verschiedene Maßnahmen zu einem einzigen Muster kombinieren. Unterschiedliche Muster der integrierten Anzeige können dann hinsichtlich spezifischer Fehler diagnostisch sein.

Ein klassisches Beispiel für ein diagnostisches Display, das für nukleare Kontrollräume vorgeschlagen wurde, ist in Abbildung 1 dargestellt. Es stellt eine Reihe von Maßen als Speichen gleicher Länge dar, so dass ein regelmäßiges Polygon immer normale Bedingungen darstellt, während verschiedene Verzerrungen verbunden sein können mit unterschiedlichen Problemen im Prozess.

Abbildung 1. In der normalen Situation sind alle Parameterwerte gleich, wodurch ein Sechseck entsteht. In der Abweichung haben sich einige der Werte geändert, wodurch eine bestimmte Verzerrung entsteht.

Nicht alle integralen Anzeigen sind gleichermaßen unterscheidbar. Um das Problem zu veranschaulichen, erzeugt eine positive Korrelation zwischen den beiden Dimensionen eines Rechtecks Unterschiede in der Oberfläche, während eine gleiche Form beibehalten wird. Alternativ erzeugt eine negative Korrelation Unterschiede in der Form, während eine gleiche Oberfläche beibehalten wird. Der Fall, in dem die Variation ganzzahliger Abmessungen eine neue Form erzeugt, wurde als Aufdecken einer hervortretenden Eigenschaft der Musterung bezeichnet, was die Fähigkeit des Bedieners, die Muster zu unterscheiden, erhöht. Emergente Eigenschaften hängen von der Identität und Anordnung der Teile ab, sind aber nicht mit einem einzelnen Teil identifizierbar.

Objekt- und Konfigurationsdarstellungen sind nicht immer vorteilhaft. Allein die Tatsache, dass sie integral sind, führt dazu, dass die Eigenschaften der einzelnen Variablen schwerer zu erkennen sind. Der Punkt ist, dass integrale Dimensionen per Definition voneinander abhängig sind und somit ihre einzelnen Bestandteile verschleiern. Es kann Umstände geben, unter denen dies nicht akzeptabel ist, während man dennoch von den diagnostischen musterähnlichen Eigenschaften profitieren möchte, die für die Objektanzeige typisch sind. Ein Kompromiss könnte eine herkömmliche Balkendiagrammanzeige sein. Einerseits sind Balkendiagramme ziemlich trennbar. Wenn sie jedoch in ausreichend enger Nähe positioniert werden, können die unterschiedlichen Längen der Balken zusammen ein objektartiges Muster bilden, das einem diagnostischen Ziel gut dienen kann.

Einige Diagnoseanzeigen sind besser als andere. Ihre Qualität hängt davon ab, inwieweit das Display dem entspricht mentales Modell der Aufgabe. Beispielsweise mag eine Fehlerdiagnose anhand von Verzerrungen eines regelmäßigen Polygons, wie in Bild 1, noch wenig mit der Domänensemantik oder dem Konzept des Betreibers der Prozesse in einem Kraftwerk zu tun haben. Somit beziehen sich verschiedene Arten von Abweichungen des Polygons nicht offensichtlich auf ein spezifisches Problem in der Anlage. Daher ist das Design der am besten geeigneten Konfigurationsanzeige eine, die dem spezifischen mentalen Modell der Aufgabe entspricht. Daher ist zu betonen, dass die Fläche eines Rechtecks nur dann eine brauchbare Objektdarstellung ist, wenn das Produkt aus Länge und Breite die interessierende Variable ist!

Interessante Objektdisplays ergeben sich aus dreidimensionalen Darstellungen. Beispielsweise kann eine dreidimensionale Darstellung des Luftverkehrs – anstelle der herkömmlichen zweidimensionalen Radardarstellung – dem Piloten ein größeres „situatives Bewusstsein“ für anderen Verkehr vermitteln. Es hat sich herausgestellt, dass die dreidimensionale Anzeige einer zweidimensionalen weit überlegen ist, da ihre Symbole anzeigen, ob sich ein anderes Flugzeug über oder unter dem eigenen befindet.

Erniedrigte Bedingungen

Eine verschlechterte Anzeige tritt unter einer Vielzahl von Bedingungen auf. Für einige Zwecke, wie bei der Tarnung, werden Objekte absichtlich degradiert, um ihre Identifizierung zu verhindern. Bei anderen Gelegenheiten, beispielsweise bei der Helligkeitsverstärkung, können Merkmale zu unscharf werden, um es einem zu ermöglichen, das Objekt zu identifizieren. Ein Forschungsthema betraf die minimale Anzahl von „Zeilen“, die auf einem Bildschirm erforderlich sind, oder „die Menge an Details“, die erforderlich sind, um eine Verschlechterung zu vermeiden. Leider hat diese Herangehensweise an die Bildqualität nicht zu eindeutigen Ergebnissen geführt. Das Problem besteht darin, dass das Identifizieren degradierter Stimuli (z. B. eines getarnten gepanzerten Fahrzeugs) zu sehr von der Anwesenheit oder Abwesenheit kleinerer objektspezifischer Details abhängt. Die Konsequenz ist, dass keine allgemeine Vorschrift über die Liniendichte formuliert werden kann, außer der trivialen Aussage, dass die Degradation mit zunehmender Dichte abnimmt.

Merkmale alphanumerischer Symbole

Ein Hauptproblem im Prozess der Merkmalsextraktion betrifft die tatsächliche Anzahl von Merkmalen, die zusammen einen Stimulus definieren. Daher ist die Lesbarkeit von kunstvollen Zeichen wie gotischen Buchstaben aufgrund der vielen redundanten Kurven schlecht. Um Verwirrung zu vermeiden, wird der Unterschied zwischen Buchstaben mit sehr ähnlichen Merkmalen – wie z i und dem lund der c und dem e– sollte betont werden. Aus dem gleichen Grund wird empfohlen, die Hub- und Endlänge von Ober- und Unterlängen auf mindestens 40 % der gesamten Buchstabenhöhe einzustellen.

Es ist offensichtlich, dass die Unterscheidung zwischen Buchstaben hauptsächlich durch die Anzahl von Merkmalen bestimmt wird, die sie nicht teilen. Diese bestehen hauptsächlich aus geraden Linien und Kreissegmenten, die horizontal, vertikal und schräg ausgerichtet sein können und die sich in der Größe wie in Klein- und Großbuchstaben unterscheiden können.

Es ist offensichtlich, dass alphanumerische Zeichen, selbst wenn sie gut unterscheidbar sind, diese Eigenschaft in Kombination mit anderen Elementen leicht verlieren können. Also die Ziffern 4 und 7 teilen nur wenige Merkmale, schneiden aber im Kontext größerer ansonsten identischer Gruppen nicht gut ab (z. 384 gegen 387) Es gibt übereinstimmende Beweise dafür, dass das Lesen von Text in Kleinbuchstaben schneller ist als in Großbuchstaben. Dies wird normalerweise darauf zurückgeführt, dass Kleinbuchstaben deutlichere Merkmale haben (z. B. Hund, Katze gegen DOG, CAT). Die Überlegenheit der Kleinbuchstaben hat sich nicht nur beim Lesen von Texten, sondern auch bei Verkehrszeichen, wie sie beispielsweise für Ortsangaben an Autobahnausfahrten verwendet werden, erwiesen.

Login

Der letzte Wahrnehmungsprozess befasst sich mit der Identifizierung und Interpretation von Wahrnehmungen. Menschliche Grenzen, die auf dieser Ebene entstehen, beziehen sich normalerweise auf Diskriminierung und das Finden der angemessenen Interpretation der Wahrnehmung. Die Anwendungen der Forschung zur visuellen Unterscheidung sind vielfältig und beziehen sich sowohl auf alphanumerische Muster als auch auf die allgemeinere Reizidentifikation. Als Beispiel für die letzte Kategorie soll das Design von Bremslichtern in Autos dienen. Auffahrunfälle machen einen erheblichen Teil der Verkehrsunfälle aus und sind unter anderem darauf zurückzuführen, dass die traditionelle Anordnung des Bremslichts neben den Rücklichtern es schlecht unterscheidbar macht und damit die Reaktionszeit des Fahrers verlängert. Als Alternative wurde ein einzelnes Licht entwickelt, das die Unfallrate zu reduzieren scheint. Es ist in der Mitte der Heckscheibe etwa auf Augenhöhe angebracht. In experimentellen Studien auf der Straße scheint die Wirkung des zentralen Bremslichts geringer zu sein, wenn sich die Probanden des Ziels der Studie bewusst sind, was darauf hindeutet, dass sich die Stimulusidentifikation in der traditionellen Konfiguration verbessert, wenn sich die Probanden auf die Aufgabe konzentrieren. Trotz der positiven Wirkung des isolierten Bremslichts könnte die Erkennung noch weiter verbessert werden, indem das Bremslicht in Form eines Ausrufezeichens, „!“ oder sogar eines Symbols aussagekräftiger gestaltet wird.

Absolutes Urteil

Sehr strenge und oft kontraintuitive Leistungsgrenzen ergeben sich in Fällen einer absoluten Beurteilung physikalischer Dimensionen. Beispiele treten im Zusammenhang mit der Farbcodierung von Objekten und der Verwendung von Tönen in Hörrufsystemen auf. Der Punkt ist, dass das relative Urteil dem absoluten Urteil weit überlegen ist. Das Problem mit dem absoluten Urteil ist, dass der Code in eine andere Kategorie übersetzt werden muss. So kann eine bestimmte Farbe mit einem elektrischen Widerstandswert verknüpft werden oder ein bestimmter Ton für eine Person bestimmt sein, für die eine darauffolgende Nachricht bestimmt ist. Tatsächlich liegt das Problem also nicht in der Wahrnehmungsidentifikation, sondern in der Reaktionswahl, die später in diesem Artikel erörtert wird. An dieser Stelle genügt der Hinweis, dass man nicht mehr als vier oder fünf Farben bzw. Tonhöhen verwenden sollte, um Fehler zu vermeiden. Wenn mehr Alternativen benötigt werden, können zusätzliche Dimensionen wie Lautstärke, Dauer und Komponenten von Tönen hinzugefügt werden.

Wort lesen

Die Relevanz des Lesens einzelner Worteinheiten in traditioneller Schrift wird durch verschiedene weit verbreitete Beweise belegt, wie z. B. die Tatsache, dass das Lesen durch das Weglassen von Leerzeichen sehr erschwert wird, Druckfehler oft unentdeckt bleiben und Wörter im Wechsel sehr schwer zu lesen sind (z.B, Abwechselnd). Einige Forscher haben die Rolle der Wortform beim Lesen von Worteinheiten betont und vorgeschlagen, dass räumliche Frequenzanalysatoren beim Identifizieren der Wortform relevant sein könnten. In dieser Ansicht würde die Bedeutung eher aus der gesamten Wortform als durch eine Buchstabe-für-Buchstaben-Analyse abgeleitet werden. Der Beitrag der Wortformanalyse ist jedoch wahrscheinlich auf kleine gebräuchliche Wörter – Artikel und Endungen – beschränkt, was mit der Feststellung übereinstimmt, dass Druckfehler in kleinen Wörtern und Endungen eine relativ geringe Wahrscheinlichkeit haben, entdeckt zu werden.

Text in Kleinbuchstaben hat gegenüber Großbuchstaben einen Vorteil, der auf den Verlust von Merkmalen in Großbuchstaben zurückzuführen ist. Der Vorteil der Kleinschreibung entfällt jedoch oder wird bei der Suche nach einem einzelnen Wort sogar umgekehrt. Es könnte sein, dass die Faktoren Buchstabengröße und Groß- und Kleinschreibung bei der Suche verwechselt werden: Größere Buchstaben werden schneller erkannt, was den Nachteil weniger markanter Merkmale ausgleichen kann. So kann ein einzelnes Wort in Groß- und Kleinschreibung etwa gleich gut lesbar sein, während fortlaufender Text in Kleinschreibung schneller gelesen wird. Das Erkennen eines EINZELNEN Großbuchstabens inmitten vieler Kleinbuchstaben ist sehr effizient, da es ein Aufspringen hervorruft. Eine noch effizientere schnelle Erkennung kann erreicht werden, indem ein einzelnes Wort in Kleinbuchstaben gedruckt wird fett, wobei die Vorteile von Pop-out und markanteren Merkmalen kombiniert werden.

Die Rolle der Codierungsmerkmale beim Lesen wird auch durch die beeinträchtigte Lesbarkeit älterer Bildschirme von visuellen Anzeigeeinheiten mit niedriger Auflösung deutlich, die aus ziemlich groben Punktmatrizen bestanden und alphanumerische Zeichen nur als gerade Linien darstellen konnten. Das allgemeine Ergebnis war, dass das Lesen von Text oder das Suchen auf einem Monitor mit niedriger Auflösung erheblich langsamer war als auf einer auf Papier gedruckten Kopie. Mit den heutigen Bildschirmen mit höherer Auflösung ist das Problem weitgehend verschwunden. Neben der Buchstabenform gibt es noch eine Reihe weiterer Unterschiede zwischen dem Lesen auf Papier und dem Lesen am Bildschirm. Der Abstand der Zeilen, die Größe der Zeichen, das Schriftbild, das Kontrastverhältnis zwischen Zeichen und Hintergrund, der Betrachtungsabstand, die Stärke des Flimmerns und die Tatsache, dass der Seitenwechsel auf einem Bildschirm durch Scrollen erfolgt, sind einige Beispiele. Die allgemeine Feststellung, dass das Lesen auf Computerbildschirmen langsamer ist – obwohl das Verständnis ungefähr gleich zu sein scheint – kann auf eine Kombination dieser Faktoren zurückzuführen sein. Heutige Textverarbeitungsprogramme bieten normalerweise eine Vielzahl von Optionen in Schriftart, Größe, Farbe, Format und Stil; Solche Entscheidungen könnten den falschen Eindruck erwecken, dass der persönliche Geschmack der Hauptgrund ist.

Symbole gegen Worte

In einigen Studien wurde festgestellt, dass die Zeit, die ein Proband zum Benennen eines gedruckten Wortes benötigte, schneller war als die für ein entsprechendes Symbol, während in anderen Studien beide Zeiten ungefähr gleich schnell waren. Es wurde vorgeschlagen, dass Wörter schneller gelesen werden als Symbole, da sie weniger mehrdeutig sind. Sogar ein ziemlich einfaches Symbol, wie ein Haus, kann immer noch unterschiedliche Antworten bei den Probanden hervorrufen, was zu Antwortkonflikten und damit zu einer Verringerung der Reaktionsgeschwindigkeit führt. Wenn Antwortkonflikte vermieden werden, indem wirklich eindeutige Symbole verwendet werden, wird der Unterschied in der Antwortgeschwindigkeit wahrscheinlich verschwinden. Interessant ist, dass Icons als Verkehrszeichen den Worten in der Regel deutlich überlegen sind, auch wenn das Problem der Sprachverständlichkeit nicht als Problem angesehen wird. Dieses Paradoxon mag daran liegen, dass die Lesbarkeit von Verkehrszeichen weitgehend eine Sache der Verkehrszeichen ist Abstand an dem ein Zeichen erkennbar ist. Bei richtiger Gestaltung ist dieser Abstand bei Symbolen größer als bei Wörtern, da Bilder erheblich größere Formunterschiede aufweisen und weniger feine Details enthalten können als Wörter. Der Vorteil von Bildern ergibt sich also aus der Tatsache, dass die Unterscheidung von Buchstaben etwa zehn bis zwölf Bogenminuten benötigt und dass die Merkmalserkennung die erste Voraussetzung für die Unterscheidung ist. Gleichzeitig ist klar, dass die Überlegenheit von Symbolen nur dann gewährleistet ist, wenn sie (1) tatsächlich wenig Details enthalten, (2) formschlüssig genug und (3) eindeutig sind.

Fähigkeiten und Grenzen für die Entscheidung

Sobald eine Vorschrift identifiziert und interpretiert wurde, kann sie eine Handlung erfordern. In diesem Zusammenhang beschränkt sich die Diskussion auf deterministische Reiz-Reaktions-Beziehungen, oder anders gesagt auf Zustände, in denen jeder Reiz seine eigene feste Reaktion hat. In diesem Fall ergeben sich die Hauptprobleme für das Gerätedesign aus Fragen der Kompatibilität, dh dem Ausmaß, in dem der identifizierte Stimulus und die damit verbundene Reaktion eine „natürliche“ oder gut eingeübte Beziehung haben. Es gibt Bedingungen, unter denen eine optimale Beziehung absichtlich abgebrochen wird, wie im Fall von Abkürzungen. Normalerweise eine Kontraktion wie abrvtin ist viel schlimmer als eine Kürzung wie Abk. Theoretisch liegt dies an der zunehmenden Redundanz aufeinanderfolgender Buchstaben in einem Wort, wodurch letzte Buchstaben auf der Grundlage früherer „ausgefüllt“ werden können; ein verkürztes Wort kann von diesem Prinzip profitieren, ein verkürztes dagegen nicht.

Mentale Modelle und Kompatibilität

Bei den meisten Kompatibilitätsproblemen gibt es stereotype Antworten, die von verallgemeinerten mentalen Modellen abgeleitet sind. Die Wahl der Nullposition in einer kreisförmigen Anzeige ist ein typisches Beispiel. Die 12-Uhr- und 9-Uhr-Positionen scheinen schneller korrigiert zu werden als die 6-Uhr- und 3-Uhr-Positionen. Der Grund kann darin liegen, dass eine Abweichung im Uhrzeigersinn und eine Bewegung im oberen Teil der Anzeige als „Erhöhung“ empfunden wird und eine Reaktion erfordert, die den Wert verringert. In den 3- und 6-Uhr-Positionen widersprechen sich beide Prinzipien und können daher weniger effizient gehandhabt werden. Ein ähnliches Stereotyp findet sich beim Verriegeln oder Öffnen der Hecktür eines Autos. Die meisten Menschen handeln nach dem Klischee, dass das Verriegeln eine Bewegung im Uhrzeigersinn erfordert. Wenn das Schloss umgekehrt konstruiert ist, sind andauernde Fehler und Frustration beim Versuch, die Tür zu verriegeln, die wahrscheinlichste Folge.

In Bezug auf Steuerbewegungen beschreibt das bekannte Warrick-Prinzip zur Kompatibilität die Beziehung zwischen der Position eines Steuerknopfes und der Richtung der Bewegung auf einem Display. Befindet sich der Bedienknopf rechts vom Display, soll eine Bewegung im Uhrzeigersinn die Skalenmarkierung nach oben bewegen. Oder erwägen Sie bewegliche Schaufensterauslagen. Nach dem mentalen Modell der meisten Menschen deutet die Aufwärtsrichtung einer sich bewegenden Anzeige darauf hin, dass die Werte auf die gleiche Weise steigen, wie eine steigende Temperatur in einem Thermometer durch eine höhere Quecksilbersäule angezeigt wird. Es gibt Probleme bei der Umsetzung dieses Prinzips mit einem Indikator mit „fester Zeigerbewegungsskala“. Wenn sich die Skala in einem solchen Indikator nach unten bewegt, soll sein Wert steigen. Somit entsteht ein Konflikt mit dem gängigen Klischee. Werden die Werte invertiert, liegen die niedrigen Werte am oberen Ende der Skala, was auch den meisten Klischees zuwiderläuft.

Die Proximity-Kompatibilität bezieht sich auf die Übereinstimmung symbolischer Repräsentationen mit den mentalen Modellen der Menschen von funktionalen oder sogar räumlichen Beziehungen innerhalb eines Systems. Fragen der Nachbarschaftskompatibilität sind drängender, da das mentale Modell einer Situation primitiver, globaler oder verzerrter ist. So wird ein Flussdiagramm eines komplexen automatisierten Industrieprozesses oft auf der Grundlage eines technischen Modells dargestellt, das möglicherweise überhaupt nicht mit dem mentalen Modell des Prozesses übereinstimmt. Insbesondere wenn das mentale Modell eines Prozesses unvollständig oder verzerrt ist, trägt eine technische Darstellung des Fortschritts wenig zu seiner Entwicklung oder Korrektur bei. Ein alltagstaugliches Beispiel für schlechte Näherungskompatibilität ist eine Architekturkarte eines Gebäudes, die zur Orientierung des Betrachters oder zur Darstellung von Fluchtwegen dienen soll. Diese Karten sind in der Regel völlig unzureichend – voller irrelevanter Details – insbesondere für Menschen, die nur ein globales mentales Modell des Gebäudes haben. Eine solche Konvergenz zwischen Kartenlesen und Orientierung kommt dem sogenannten „Situationsbewusstsein“ nahe, das besonders im dreidimensionalen Raum während eines Fluges relevant ist. Es gab interessante neuere Entwicklungen bei dreidimensionalen Objektanzeigen, die Versuche darstellen, eine optimale Proximity-Kompatibilität in diesem Bereich zu erreichen.

Stimulus-Response-Kompatibilität

Ein Beispiel für Stimulus-Response (SR)-Kompatibilität findet sich typischerweise im Fall der meisten Textverarbeitungsprogramme, die davon ausgehen, dass Bediener wissen, wie Befehle bestimmten Tastenkombinationen entsprechen. Das Problem besteht darin, dass ein Befehl und seine entsprechende Tastenkombination normalerweise keine vorbestehende Beziehung haben, was bedeutet, dass die SR-Beziehungen durch einen mühsamen Prozess des paarweise zugeordneten Lernens gelernt werden müssen. Das Ergebnis ist, dass die Aufgabe auch nach dem Erlernen der Fertigkeit fehleranfällig bleibt. Das interne Modell des Programms bleibt unvollständig, da weniger geübte Operationen leicht vergessen werden, so dass der Bediener einfach nicht mit der angemessenen Antwort aufwarten kann. Außerdem entspricht der auf dem Bildschirm erzeugte Text normalerweise nicht in allen Punkten dem, was schließlich auf der gedruckten Seite erscheint, was ein weiteres Beispiel für eine minderwertige Proximity-Kompatibilität ist. Nur wenige Programme verwenden ein stereotypes räumliches internes Modell in Verbindung mit Reiz-Reaktions-Beziehungen zur Befehlssteuerung.

Es wurde zu Recht argumentiert, dass es viel bessere vorbestehende Beziehungen zwischen räumlichen Reizen und manuellen Reaktionen gibt – wie die Beziehung zwischen einer Zeigereaktion und einer räumlichen Position oder so wie die zwischen verbalen Reizen und vokalen Reaktionen. Es gibt zahlreiche Beweise dafür, dass räumliche und verbale Repräsentationen relativ getrennte kognitive Kategorien mit geringer gegenseitiger Beeinflussung, aber auch geringer gegenseitiger Übereinstimmung sind. Daher wird eine räumliche Aufgabe, wie das Formatieren eines Textes, am einfachsten durch eine räumliche Mausbewegung ausgeführt, wodurch die Tastatur für verbale Befehle übrig bleibt.

Das bedeutet nicht, dass die Tastatur ideal ist, um verbale Befehle auszuführen. Das Tippen bleibt eine Frage der manuellen Bedienung beliebiger räumlicher Orte, die mit der Verarbeitung von Buchstaben grundsätzlich nicht kompatibel sind. Es ist tatsächlich ein weiteres Beispiel für eine höchst unvereinbare Aufgabe, die nur durch ausgiebiges Üben bewältigt werden kann, und die Fertigkeit geht ohne kontinuierliches Üben leicht verloren. Ein ähnliches Argument lässt sich für das Kurzschreiben anführen, das ebenfalls darin besteht, beliebige geschriebene Symbole mit verbalen Reizen zu verbinden. Ein interessantes Beispiel für ein alternatives Verfahren der Tastaturbedienung ist eine Akkordtastatur.

Der Bediener bedient zwei Tastaturen (eine für die linke und eine für die rechte Hand), die beide aus sechs Tasten bestehen. Jeder Buchstabe des Alphabets entspricht einer Akkordantwort, dh einer Tastenkombination. Die Ergebnisse von Studien zu einer solchen Tastatur zeigten bemerkenswerte Einsparungen bei der Zeit, die zum Erlernen von Schreibfähigkeiten benötigt wird. Motorische Beschränkungen begrenzten die maximale Geschwindigkeit der Akkordtechnik, aber dennoch näherte sich die Leistung des Operateurs nach dem Erlernen der Geschwindigkeit der konventionellen Technik ziemlich genau an.

Ein klassisches Beispiel für einen räumlichen Kompatibilitätseffekt betrifft die traditionelle Anordnung von Kaminofensteuerungen: vier Brenner in einer 2 × 2-Matrix, wobei die Steuerungen in einer horizontalen Reihe angeordnet sind. Bei dieser Konfiguration sind die Beziehungen zwischen Brenner und Steuerung nicht offensichtlich und kaum erlernt. Trotz vieler Fehler kann das Problem des Anzündens des Ofens jedoch mit der Zeit normalerweise gelöst werden. Die Situation ist schlimmer, wenn man mit undefinierten Anzeige-Steuerungs-Beziehungen konfrontiert ist. Andere Beispiele schlechter SR-Kompatibilität finden sich in den Anzeige-Steuerungs-Beziehungen von Videokameras, Videorecordern und Fernsehgeräten. Die Folge ist, dass viele Optionen nie genutzt werden oder bei jedem neuen Versuch neu untersucht werden müssen. Die Behauptung, dass „alles im Handbuch erklärt wird“, ist zwar zutreffend, aber nicht sinnvoll, da die meisten Handbücher in der Praxis für den durchschnittlichen Benutzer unverständlich sind, insbesondere wenn sie versuchen, Handlungen mit inkompatiblen verbalen Begriffen zu beschreiben.

Stimulus-Stimulus (SS)- und Response-Response (RR)-Kompatibilität

Ursprünglich wurde die SS- und RR-Kompatibilität von der SR-Kompatibilität unterschieden. Eine klassische Veranschaulichung der SS-Kompatibilität betrifft Versuche in den späten vierziger Jahren, das akustische Sonar durch eine visuelle Anzeige zu unterstützen, um die Signalerkennung zu verbessern. Eine Lösung wurde in einem horizontalen Lichtstrahl mit vertikalen Störungen gesucht, die von links nach rechts wanderten und eine visuelle Übersetzung des akustischen Hintergrundrauschens und potenziellen Signals widerspiegelten. Ein Signal bestand aus einer etwas größeren vertikalen Störung. Die Experimente zeigten, dass eine Kombination der akustischen und visuellen Anzeigen nicht besser war als die einzelne akustische Anzeige. Der Grund wurde in einer schlechten SS-Kompatibilität gesucht: Das Hörsignal wird als Lautstärkeänderung wahrgenommen; daher sollte visuelle Unterstützung am besten entsprechen, wenn sie in Form einer Helligkeitsänderung bereitgestellt wird, da dies das kompatible visuelle Analogon einer Lautstärkeänderung ist.

Es ist interessant, dass der Grad der SS-Kompatibilität direkt damit korrespondiert, wie kompetent die Probanden beim modalitätsübergreifenden Matching sind. In einem modalitätsübergreifenden Match können die Probanden gebeten werden, anzugeben, welche Hörlautstärke einer bestimmten Helligkeit oder einem bestimmten Gewicht entspricht; Dieser Ansatz ist in der Forschung zur Skalierung sensorischer Dimensionen beliebt, da er es ermöglicht, sensorische Reize nicht auf Zahlen abzubilden. Die RR-Kompatibilität bezieht sich auf die Entsprechung gleichzeitiger und auch aufeinanderfolgender Bewegungen. Einige Bewegungen lassen sich leichter koordinieren als andere, was klare Beschränkungen für die effizienteste Ausführung einer Abfolge von Aktionen – beispielsweise der aufeinanderfolgenden Betätigung von Bedienelementen – bietet.

Die obigen Beispiele zeigen deutlich, wie Kompatibilitätsprobleme alle Benutzer-Maschinen-Schnittstellen durchdringen. Das Problem ist, dass die Auswirkungen einer schlechten Kompatibilität oft durch längeres Üben gemildert werden und daher unbemerkt oder unterschätzt bleiben können. Doch selbst wenn inkompatible Anzeige-Steuerungs-Beziehungen gut geübt sind und die Leistung nicht zu beeinträchtigen scheinen, bleibt der Punkt einer größeren Fehlerwahrscheinlichkeit. Die inkorrekte kompatible Reaktion bleibt ein Konkurrent für die richtige inkompatible und wird wahrscheinlich gelegentlich durchkommen, mit dem offensichtlichen Risiko eines Unfalls. Darüber hinaus ist die Menge an Übung, die erforderlich ist, um inkompatible SR-Beziehungen zu meistern, gewaltig und Zeitverschwendung.

Grenzen der motorischen Programmierung und Ausführung

Eine Grenze der Motorprogrammierung wurde bereits in den Ausführungen zur RR-Kompatibilität kurz angerissen. Die menschliche Bedienperson hat deutliche Probleme bei der Durchführung inkongruenter Bewegungsabläufe, insbesondere ist der Wechsel von einem zu einem anderen inkongruenten Ablauf nur schwer zu bewerkstelligen. Die Ergebnisse von Studien zur motorischen Koordination sind relevant für die Gestaltung von Steuerungen, bei denen beide Hände aktiv sind. Doch die Übung kann in dieser Hinsicht vieles überwinden, wie das überraschende Niveau der akrobatischen Fähigkeiten zeigt.

Viele gemeinsame Prinzipien beim Design von Steuerungen leiten sich von der Motorprogrammierung ab. Sie umfassen die Einbeziehung von Widerstand in eine Steuerung und die Bereitstellung von Rückmeldungen, die anzeigen, dass sie ordnungsgemäß betrieben wurde. Ein vorbereitender motorischer Zustand ist eine hochrelevante Determinante der Reaktionszeit. Das Reagieren auf einen unerwarteten plötzlichen Stimulus kann etwa eine zusätzliche Sekunde dauern, was beträchtlich ist, wenn eine schnelle Reaktion erforderlich ist – wie beim Reagieren auf das Bremslicht eines vorausfahrenden Autos. Unvorbereitete Reaktionen sind wahrscheinlich eine Hauptursache für Kettenkollisionen. Frühwarnsignale sind hilfreich, um solche Kollisionen zu verhindern. Eine wichtige Anwendung der Forschung zur Bewegungsausführung betrifft das Fittsche Gesetz, das Bewegung, Entfernung und die Größe des angestrebten Ziels in Beziehung setzt. Dieses Gesetz scheint ziemlich allgemein zu sein und gilt gleichermaßen für einen Bedienhebel, einen Joystick, eine Maus oder einen Lichtgriffel. Es wurde unter anderem angewendet, um die Zeit abzuschätzen, die benötigt wird, um Korrekturen auf Computerbildschirmen vorzunehmen.

Es gibt offensichtlich viel mehr zu sagen als die obigen skizzenhaften Bemerkungen. Beispielsweise hat sich die Diskussion fast vollständig auf Fragen des Informationsflusses auf der Ebene einer einfachen Entscheidungsreaktion beschränkt. Themen, die über Wahlreaktionen hinausgehen, wurden nicht angesprochen, ebenso wenig wie Feedback- und Feed-Forward-Probleme bei der laufenden Überwachung von Informationen und motorischer Aktivität. Viele der genannten Themen stehen in engem Zusammenhang mit Problemen des Gedächtnisses und der Verhaltensplanung, die ebenfalls nicht angesprochen wurden. Ausführlichere Diskussionen finden sich beispielsweise in Wickens (1992).

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