Benutzerschnittstelle

Begriff und Bedeutung

Eine Benutzerschnittstelle, auch Benutzungsschnittstelle, Nutzerschnittstelle oder englisch User Interface (UI), ist die Stelle oder Handlung, über die ein Mensch mit einer Maschine oder einem Arbeitsgerät interagiert. Ein einfacher Lichtschalter ist eine Schnittstelle zwischen Mensch und Lampe: Er gehört weder zum Menschen noch zur Lampe.

Systematisch ist sie Teil eines Mensch-Maschine-Systems: Mensch ↔ Mensch-Maschine-Schnittstelle ↔ Maschine. Sie muss an Bedürfnisse und Fähigkeiten des Menschen angepasst sein, damit sie sinnvoll nutzbar ist. Wichtige Grundlagen dafür liefert die Ergonomie, besonders die kognitive Ergonomie, Systemergonomie und Software-Ergonomie (Usability Engineering). Mit Benutzerschnittstellen befassen sich unter anderem Informatik, Kognitionsforschung, Psychologie und die Mensch-Computer-Interaktion.

Bedienen, beobachten und Rückmeldung erhalten

Die Benutzerschnittstelle heißt auch Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS), Human Machine Interface (HMI) oder Man Machine Interface (MMI). Sie kann nicht nur das Bedienen einer Maschine ermöglichen, sondern auch das Beobachten von Anlagenzuständen und das Eingreifen in einen Prozess.

Rückmeldungen (Feedback) werden beispielsweise über Bedienpulte mit Signallampen, Anzeigefeldern und Tastern oder über ein Visualisierungssystem auf einem Terminal gegeben. Beim Lichtschalter sind „hell“ und die Stellung „ein“ beziehungsweise „dunkel“ und „aus“ eine Rückmeldung. Im Auto gehören Pedale, Lenkrad sowie Schalt- und Blinkerhebel zu den Befehlsgebern; Anzeigen etwa für Geschwindigkeit, Reichweite, Radioprogramm oder Navigation geben Informationen zurück.

Bedienungsfreundlichkeit und Zielkonflikte

Der Erfolg eines technischen Produkts hängt neben Preis, Zuverlässigkeit und Lebensdauer auch von Handhabbarkeit beziehungsweise Bedienungsfreundlichkeit ab. Idealerweise ist eine Schnittstelle intuitiv verständlich und verlangt keine Schulung.

Schnittstellen müssen oft Zielkonflikte lösen. Der Lichtschalter sollte nahe an der Lampe liegen, damit man ihn nicht suchen muss, zugleich aber bei der Tür, damit man nicht im Dunkeln zur Lampe gehen muss. Seine Stellung zeigt außerdem meist nicht eindeutig, ob die Lampe tatsächlich ein- oder ausgeschaltet ist. Das kann die Fehlersuche bei Stromausfall, herausgesprungener Sicherung oder defektem Leuchtmittel erschweren.

Auch Touchscreens sind nicht ideal: Beim Berühren eines E-Mail-Icons verdeckt der Finger dieses Icon. Präzises Malen oder Schreiben mit Fingern ist dadurch nicht möglich. Die Reduktion auf wenige Bedienelemente kann die Grundbedienung erleichtern, wird der Komplexität einer Maschine aber oft nicht gerecht. Bei Audio- und Videogeräten wurden etwa zwei Tasten für den vorherigen oder nächsten Track in die Tasten für schnelles Vor- oder Zurückspulen integriert; dadurch erfüllt jede Taste zwei Funktionen.

Moderne Betriebssysteme lösen den Konflikt mit zwei Ebenen: Grafische Elemente wie Icons, Papierkorb und Ordner sind ohne großen Lernaufwand bedienbar, während die Kommandozeile tiefere Eingriffe ermöglicht, aber viel Lernen erfordert. Beispielsweise beendet „taskkill /F /IM iexplore.exe“ alle mit dem Internet Explorer zusammenhängenden Prozesse auf einem Windows-System.

Sichere Kennzeichnung von Anzeigen und Bedienteilen

Bei gefährlichen Maschinen muss die Schnittstelle auch in Panik übersichtlich und eindeutig bedienbar sein. Für Notausschalter gelten deshalb besondere Anforderungen. Die Standards IEC/EN 60073 (VDE 0199) und IEC/EN 60204-1 (VDE 0113 Teil 1) orientieren sich bei Anzeigeleuchten an Verkehrslichtfarben.

Für Anzeigen bedeutet Rot einen gefährlichen Zustand und sofortiges Eingreifen, Gelb einen anormalen oder bevorstehenden kritischen Zustand, Blau zwingendes Handeln durch den Bediener, Grün einen normalen beziehungsweise sicheren Betriebszustand und Weiß eine neutrale Bestätigung oder eine andere, nicht eindeutig passende Bedeutung.

Bei Bedienteilen steht Rot für Not-Aus, Stopp oder Brandbekämpfung und darf nicht für Start/Ein verwendet werden. Gelb dient dem Beheben eines anormalen Zustands; Blau leitet einen erforderlichen Vorgang, etwa eine Rückstellung, ein. Grün startet aus einem sicheren Zustand und darf nicht für Stopp/Aus stehen. Weiß hat keine spezielle Bedeutung und wird bevorzugt für Start/Ein verwendet. Grau kann Start/Ein und Stopp/Aus bedeuten, Schwarz bevorzugt Stopp/Aus. Zusätzlich gibt IEC 60417 Symbole für Start/Einschalten, Stopp/Ausschalten, Standby-Modus, Not-Aus, Pause/Unterbrechung, Schnellstart, Schnellstopp und Testlauf vor. Symbole sind bei verbreiteter Farbenfehlsichtigkeit vorteilhaft, können aber erklärungsbedürftig sein.

Computergestützte Schnittstellen und Leittechnik

Eine computergestützte Benutzerschnittstelle oder Benutzeroberfläche ist der Teil eines Computerprogramms, der mit dem Benutzer kommuniziert. DIN EN ISO 9241-110 definiert sie als „alle Bestandteile eines interaktiven Systems (Software oder Hardware), die Informationen und Steuerelemente zur Verfügung stellen, die für den Benutzer notwendig sind, um eine bestimmte Arbeitsaufgabe mit dem interaktiven System zu erledigen.“

Wichtige Arten sind: Gegenständliche Benutzerschnittstellen (Tangible User Interface, TUI), bei denen physische Objekte digitale Funktionen verkörpern und steuerbar machen; grafische Benutzeroberflächen (GUI) mit Bildsymbolen wie bei KDE oder Aqua; Kommandozeilen (Command Line Interface, CLI), in die Befehle über die Tastatur eingegeben werden; natürliche Benutzerschnittstellen (NUI), etwa Touchscreens mit Finger- und Handbewegungen; sprachbasierte Schnittstellen (VUI) mit Spracherkennung und gesprochener oder synthetischer Ausgabe; wahrnehmungsgesteuerte Schnittstellen (PUI), die GUI, VUI und elektronische Gestenerkennung kombinieren sollen; sowie zeichenorientierte Benutzerschnittstellen (Text User Interface, TUI), die meist über Menüs bedient werden. Ein Beispiel dafür ist Norton Commander. Menüs können unabhängig davon grafisch, textuell, auditiv oder anders gestaltet sein.

Eine Gehirn-Computer-Schnittstelle (Brain Computer Interface, BCI) ermöglicht die Bedienung eines Computers über Gedanken, ohne Extremitäten zu benutzen, und unterstützt besonders körperlich behinderte Menschen. Ein WYSIWYG-Textverarbeitungsprogramm kann eine Textseite wie ein eingespanntes Blatt Papier darstellen; eine Tabellenkalkulation verwendet beispielsweise ein Spreadsheet als Matrix in Tabellenform.

In der Leittechnik beziehungsweise bei SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) sichern konfigurierbare Schnittstellen die Prozessvisualisierung und den Austausch zwischen einer SPS und dem Menschen. Typisch sind zentrales Alarmmanagement, Datenarchivierung, Zeitschaltprogramme und Nachrichtendienste wie SMS, E-Mail oder Text-to-Speech. Ein SCADA enthält ein HMI-System; Systeme wie InTouch oder WinCC bieten Grafikeditoren und industrielle Symbole, etwa für Motoren, Ventile, Rohre und Schalter. Richtlinien oder Human Interface Guidelines/Styleguides von Betriebssystem-Anbietern standardisieren die Gestaltung und berücksichtigen oft Software-Ergonomie. Beispiele sind OpenStep, IBM Common User Access, GNOME, KDE, Java Swing und Windows.