Mensch-Maschine-Schnittstellen gestalten
Mensch-Maschine-Schnittstellen erklärt: Warum Interfaces von Touchpanel bis Datenbrille entscheidend dafür sind, wie Technik verstanden und bedient wird.
Designeinblicke aus der Praxis
Wenn Maschinen verständlich werden
Eine Maschine läuft, doch ohne klare Rückmeldung bleibt ihr Zustand oft unverständlich. Ist das ein Hinweis, eine Warnung oder bereits eine Störung? In solchen Momenten zeigt sich, ob eine Mensch-Maschine-Schnittstelle Orientierung schafft oder zusätzliche Unsicherheit erzeugt.
In der Praxis entscheidet sich die Verständlichkeit einer Maschine häufig an scheinbar kleinen Details: an einer Statusanzeige, einer Maschinenampel oder der Position eines Bedienelements. Gute Interfaces machen Zustände sichtbar, bevor Nutzer*innen danach suchen müssen. Sie übersetzen Abläufe, Maschinenzustände und Funktionen in eine nachvollziehbare Bedienstruktur. Erst wenn Anzeigen, Bedienelemente und visuelle Hierarchien zusammenwirken, wird Technik intuitiv erfassbar.
Drei Gestaltungsprinzipien für überzeugende Mensch-Maschine-Schnittstellen
Moderne Maschinen benötigen HMIs, die Prozesse transparent machen, Bediener entlasten und die Unternehmensidentität sichtbar transportieren. Durch abgestimmtes Design auf Terminals, Steuerungen und Visualisierungssysteme entsteht eine intuitive, effiziente und markenkonforme Benutzererfahrung.
Schnittstellen im Kontext der Prozesse
HMI-Design ist Prozessdesign
In vielen Entwicklungsprojekten entsteht die technische Funktion einer Maschine zuerst. Prozesse werden definiert, Steuerungen programmiert und Baugruppen konstruiert. Erst wenn diese Struktur steht, rückt die Bedienoberfläche in den Fokus. Gerade im industriellen Umfeld entscheidet die Qualität dieser Struktur darüber, wie zuverlässig eine Anlage im Alltag bedient werden kann. Bediener*innen müssen Störungen unmittelbar einordnen können, ohne sich durch komplexe Menüstrukturen zu arbeiten. Servicefunktionen müssen erreichbar sein, ohne sicherheitsrelevante Abläufe zu gefährden. Und Statusanzeigen müssen die entscheidenden Informationen so darstellen, dass sie auch in einer lauten und dynamischen Produktionsumgebung erfassbar bleiben.
HMI-Design bedeutet deshalb, Abläufe sichtbar zu machen. Statt Funktionen lediglich grafisch darzustellen, wird die Bedienlogik aus realen Arbeitsprozessen abgeleitet. Aus dieser Perspektive entsteht eine klare Hierarchie von Informationen, Eingriffsmöglichkeiten und Rückmeldungen. Farben, Icons und Layout folgen dieser Struktur – nicht umgekehrt. So wird das Interface zu einem Teil des Produktionsablaufs selbst und unterstützt Orientierung, Geschwindigkeit und Sicherheit im täglichen Betrieb.
- Klar erkennbare Zustände statt Sucherei im Menü
- Weniger Fehlbedienung durch logische Bedienabläufe
- Schnellere Reaktion bei Störung und Wartung
- Bedienkonzepte passend für Produktion und Service
- UX und Produktdesign als ein stimmiges System
Designperspektiven auf industrielle HMIs
Schnittstellen als Teil der Maschine
Bei industriellen Anlagen ist die Mensch-Maschine-Schnittstelle oft der sichtbarste Kontaktpunkt zwischen Technik und Nutzer*innen. Bedienpanels, Informationsanzeigen oder integrierte Displays prägen, wie eine Maschine wahrgenommen wird und wie selbstverständlich sie im Arbeitsalltag genutzt werden kann. Aus Designperspektive entsteht eine Schnittstelle deshalb nicht isoliert auf dem Bildschirm. Sie steht immer im Zusammenhang mit der physischen Maschine. Position, Blickwinkel, Bedienreichweite oder Umgebungsbedingungen beeinflussen, wie Informationen wahrgenommen und Bedienelemente genutzt werden können.
Gerade bei komplexen Anlagen wie Pressen, Robotiksystemen oder Verpackungsmaschinen zeigt sich, wie stark Interface-Design und Produktgestaltung miteinander verbunden sind. Displaygrößen orientieren sich an der Maschinenarchitektur, Bedienelemente folgen realen Bewegungsabläufen im Betrieb, und Statusanzeigen werden Teil des Gehäusekonzepts statt nachträglich ergänzt. All diese Aspekte entstehen so als zusammenhängendes System. Das Interface wird nicht nur zum Steuerungsinstrument, sondern zu einem integralen Bestandteil der Maschine selbst – sichtbar, funktional und eingebettet in den gesamten Arbeitskontext.
Wir denken Technik ganzheitlich
Mensch-Maschine-Schnittstellen sind nur ein Einblick in die Designwelt. Wir betrachten technische Produkte immer im Gesamtkontext: von Oberflächen und Materialien über Bedienkonzepte bis zu Prototypen und hygienegerechter Gestaltung. Wenn Sie sehen möchten, wie wir andere Anforderungen in Industrieprojekten bewerten, finden Sie hier weitere Designeinblicke.
Antworten auf Ihre Fragen
Häufig gestellte Fragen
Komplexe Projekte werfen oft ähnliche Fragen auf. In unseren FAQ greifen wir die wichtigsten Punkte auf und beantworten sie kompakt und verständlich. Sie erhalten einen Überblick über unsere Herangehensweise, typische Herausforderungen und mögliche Lösungen. Sollten darüber hinaus Fragen offenbleiben, sprechen Sie uns gerne direkt an.
Tino Kalettka
Inhaber / Industrial Designer (MA)
Hans Simoleit
Berater / Dipl. Industriedesigner
Was versteht man unter einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI)?
Der Begriff Mensch-Maschine-Schnittstelle steht für Benutzerschnittstelle oder Human Machine Interface (HMI). All diese Begriffe bezeichnen einen Aspekt: den Umstand, dass die Bediener*innen einer Maschine über das Beobachten der einzelnen Zustände hinaus direkt in einen Prozess eingreifen können. Das funktioniert in beide Richtungen. Bediener*innen (Menschen) können an der Schnittstelle Informationen für die Maschine eingeben und auch Informationen von der Maschine erhalten.
Die Bereitstellung dieser Informationen erfolgt über verschiedene Gerätschaften. Dazu zählen unter anderem Signallampen, Tasten, Anzeigenfelder, Visualisierungssysteme und Software. Grundsätzlich gilt das für jede Art von Maschine. Heutzutage dreht sich die Interaktion jedoch überwiegend um Mensch-Computer-Interaktion, da die Mehrheit der Arbeitsbeziehungen zwischen Mensch und Maschine über ein User Interface oder eine grafische Benutzeroberfläche abläuft.
Wo begegnen uns Mensch-Maschine-Schnittstellen im Alltag?
Maschinen sind heutzutage überall präsent und ein fester Bestandteil unseres Lebens. Vor etwa 150 Jahren war es noch nicht vorstellbar, dass Maschinen eine Schnittstelle mit uns bilden und unsere Arbeit übernehmen würden. Heute übernehmen sie nicht nur viele Arbeitsaufgaben, sondern haben auch einen festen Platz in unserem privaten Umfeld.
Oft merken wir gar nicht, welche Arbeiten wir an technische Geräte übergeben, weil sie selbstverständlich geworden sind. Ein Beispiel ist die Brotschneidemaschine im Supermarkt. Sie ist so gestaltet, dass sie leicht zu bedienen ist: Deckel öffnen, Brot einlegen, Deckel schließen, die gewünschte Scheibendicke einstellen – und die Maschine erledigt den Rest automatisch. Am Ende muss nur noch das geschnittene Brot entnommen werden.
Auch einfache Maschinen wie diese verfügen bereits über eine Benutzerschnittstelle. Dasselbe gilt für viele andere technische Geräte wie Fernseher, Computer, Autos, Smart Watches oder Smartphones, die unterschiedlich programmierbar sind und für ihre Steuerung eine Mensch-Maschine-Schnittstelle benötigen. Diese Schnittstellen können etwa Knöpfe auf einer Fernbedienung, der Schalthebel und das Lenkrad im Auto oder virtuelle Tasten auf einem Display sein.
Welche Rolle spielen Mensch-Maschine-Schnittstellen im Arbeitsalltag?
Auch im Arbeitsalltag existieren viele unterschiedliche Benutzerschnittstellen. Computergesteuerte Maschinen erleichtern den Arbeitsalltag, indem sie monotone, komplexe und sich wiederholende Arbeiten in gleichbleibender Qualität übernehmen. Die Steuerung erfolgt meist zentral über fest installierte Touchscreens an Maschinen, teilweise auch dezentral über Tablets. Ebenso werden Maschinen im Rahmen von Einrichtung oder Wartung weiterhin über Hebel und Stellschrauben bedient.
Optische Rückmeldungen erhalten Bediener*innen über Leuchten und Maschinenampeln, die beispielsweise anzeigen, ob Material nachgelegt werden muss oder eine Störung vorliegt. Zusätzlich können auch akustische Warnsignale den Status einer Maschine signalisieren. Neue Kommunikationswege entstehen zudem durch Datenbrillen, bei denen Befehle direkt eingesprochen oder Oberflächen über Gesten bedient werden können, um Prozesse zu starten oder Änderungen vorzunehmen. Digitalisierung und künstliche Intelligenz spielen hierbei eine zentrale Rolle.
Wie hat sich die Mensch-Maschine-Interaktion in den letzten Jahrzehnten entwickelt?
Noch vor etwa 30 Jahren war es nicht möglich, Industrie-PCs über Touchscreens zu steuern. Die technischen Entwicklungen waren noch nicht auf dem heutigen Niveau. Die Anforderungen an Benutzerschnittstellen waren deutlich einfacher und weit entfernt von den heutigen „smarten“ Lösungen. Häufig reichte eine einfache Benutzeroberfläche mit Display, Maus und Tastatur, um Mensch und Maschine miteinander zu verbinden.
Erst mit dem Ausbau des Internets und der zunehmenden Digitalisierung entstand eine deutlich weiterentwickelte Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine. Diese Entwicklung befindet sich noch am Anfang. Im Bereich Human-Machine-Interface Manufacturing werden in Zukunft viele weitere Neuerungen erwartet, die sowohl unser Leben als auch unsere Arbeitswelt maßgeblich beeinflussen können.
Welche Rolle spielen Smart Glasses und neue Technologien für zukünftige HMI-Systeme?
Ein gutes Beispiel für die rasante Weiterentwicklung im Bereich HMI sind Smart Glasses, auch als Datenbrillen bezeichnet, die Wearable Computers sind. Die meisten von uns kennen diese Brillen für das Online-Gaming. Man hat das Gefühl, direkt ins Spiel einzutauchen und das Geschehen intensiv zu beeinflussen.
Smart Glasses sind aber auch im Bereich der Produktion, der Wissenschaft und der Technik inzwischen zu einem wichtigen Bestandteil geworden. Sie erlauben es, Projektionen darzustellen, die dann virtuell per Hand oder Finger verschoben und zusammengestellt werden können. Außerdem lassen sich mithilfe der Datenbrille Daten direkt vor das Auge legen, sodass ein umständliches Suchen oder ein Abwenden des Blickes vom betrachteten Objekt entfällt. Entscheidend dafür ist das passende Umgebungssystem. Sensortechnik, schnelles Internet und Zugriff auf große Datenmengen sind dafür besonders wichtig.
Verfügen Datenbrillen auch über Mikro und Lautsprecher, so ist auch die Kommunikation über Audio und Sprache möglich mit der Datenbrille und zum Steuern des Interfaces. Neben der technischen Komponente ist das Design des Interfaces entscheidend. Designer*innen überlegen, wie das Interface aufgebaut sein soll und wie es am besten aussieht für die jeweilige Anwendung. Die Designer*innen analysieren die User Experience (UX), also die Nutzererfahrung in der Interaktion mit der Maschine. (interaction). Die Ergebnisse sind entscheidend für den Aufbau von Apps, aber auch der Datenbrille selbst. Dabei werden Fragen beantwortet, die in die Gestaltung der Datenbrille und das User Interface (UI) einfließen. Wie groß darf der zusehende Inhalt sein oder welche Darstellungsform ist die richtige, damit Sie nicht von der Umgebung ablenkt? Oder an welcher Position wird das Interface für die Augen am besten wahrgenommen, ohne ein Schwindelgefühl auszulösen oder die Augen zu ermüden?
Wie könnte sich die Mensch-Maschine-Schnittstelle in Zukunft weiterentwickeln?
Die Datenbrille könnte jedoch auch nur ein Baustein auf dem Weg zu einer weiteren Mensch-Maschine-Schnittstelle sein. Denn beim Human Machine Interface geht es darum, auch diese Innovation immer weiterzuentwickeln. Vielleicht wird die Datenbrille in Zukunft gar nicht mehr benötigt und das ganze Projekt wird einfach virtuell dargestellt, ganz ohne physische Hardware wie Brille, Display oder Bildschirm. Das Bearbeiten erfolgt per Fingerzeig und die künstliche Intelligenz ermöglicht eine Anwendung, die mitten im Raum stattfinden kann. Die Schnittstelle, in dem Fall die Hardware zwischen dem System und dem Menschen, ist dann überhaupt nicht mehr zu sehen. Die Darstellung im Raum entspricht der eines Hologramms.
Vorbild sind dafür oft Science-Fiction-Filme. In der Serie „The Expanse“ ist es möglich, angezeigte Inhalte von einem Display mit nur einem Fingerwisch freischwebend in den Raum zu projizieren. Die Hardware dafür wird nicht verschwinden, sie wird nur für uns scheinbar unsichtbar. Kameras, Sensoren und Projektoren werden weiterhin nötig sein, aber in noch größerer Vielzahl.
Inzwischen gibt es auch in dieser Richtung Weiterentwicklungen, die nicht nur für Industrie und Wirtschaft interessant sind, sondern auch für den häuslichen Gebrauch. In erster Linie wird HMI aber immer für die Wirtschaft interessant sein. Unternehmen benötigen diese Art der Kommunikation, um vielschichtig arbeiten zu können. Um Mitarbeiter*innen gezielter einsetzen zu können, Maschinen besser auf ihre Arbeitsabläufe vorzubereiten und diese auch leichter bedienen lassen zu können. Wir dürfen daher gespannt bleiben, wie sich diese Entwicklung in den nächsten Jahren präsentieren wird, ob effizient weiterentwickelt wird und wie sich die neue Technologie auf Unternehmen auswirkt.
Welche Anforderungen sind für ein gutes HMI-Design entscheidend?
Unabhängig davon, ob ein Graphical User Interface auf einem Display, in einer Datenbrille oder als Hologramm dargestellt wird, sollte es immer einfach und frustfrei zu bedienen sein.
- Ähnlich wie im Industriedesign beginnt der Prozess mit einer Analyse von Handlungen, Gewohnheiten und Verhaltensweisen im Arbeitsumfeld einer Maschine. Denn die Nutzer*innen müssen die Mensch-Maschine-Schnittstelle verstehen können. Besonders in Produktionsumgebungen mit komplexen Prozessen ist ein ergonomisches und leicht verständliches Interface-Design entscheidend.
- Designer*innen entwickeln auf Basis dieser Analysen Handlungsbäume und Menüstrukturen in enger Zusammenarbeit mit Maschineningenieur*innen. Anschließend wird ein Bedienkonzept erstellt und im Designentwurf grafisch visualisiert. Dazu gehören beispielsweise Styleguides, die Gestaltung von Knöpfen, Reglern und Tasten sowie die Anordnung von Text und Bildern im Layout.
- Der Designentwurf wird oft als Clickdummy umgesetzt und von Nutzer*innen getestet, bevor er im Detail weiter verbessert wird. Danach folgt die Programmierung des Interfaces, damit die Maschine tatsächlich die richtigen Befehle erhält.
- Ein wichtiges Ziel ist es, Schulungszeiten an Maschinen zu verkürzen und ein Design zu entwickeln, das intuitiv verständlich ist. Eine gute Hardware bildet dabei gemeinsam mit der Software die Grundlage für den Weg zur Industrie 4.0.
- Human Machine bedeutet letztlich, dass Menschen Maschinen bedienen müssen. Die bereitgestellten Informationen müssen deshalb klar und verständlich sein, damit sie von der Maschine in qualitativ hochwertige Arbeit umgesetzt werden können.
Wir bei Simoleit Design übernehmen für Sie mit unseren Partnern den gesamten Prozess von der Gestaltung bis zur Programmierung des Machine Interfaces für Ihre Anlagen. Sprechen Sie uns einfach an.