Mensch-Maschine-Interaktion (HMI) optimieren: Schlüsselrolle des Human Factor in der Fahrzeugtechnik

Unser Ansatz kombiniert KPI-basierte, objektive Bewertung mit der Korrelation subjektiver Wahrnehmungen. Diese Herangehensweise ermöglicht es uns, ein ganzheitliches Bild der Nutzererfahrung zu zeichnen. Unsere Analysen münden in neue Zielwerte und klare Handlungsempfehlungen, die unseren Kunden dabei helfen, ihre Produkte und Dienstleistungen optimal auf ihre Endnutzer abzustimmen und eine markenspezifische Ausprägung zu erhalten (Marken DNA).

Werden Fahrfunktionen als unvorhersehbar oder störend wahrgenommen, kann dies Motion Sickness auslösen – besser bekannt als Reisekrankheit oder Kinetose. In solchen Fällen wird der Nutzen von Fahrerassistenzsystemen schnell infrage gestellt. Stellen Sie sich vor, Sie fahren hochautomatisiert auf der Autobahn und möchten die Zeit für Arbeitstätigkeiten wie Online-Konferenzen oder der Bearbeitung von E-Mails nutzen, oder sich Freizeitaktivitäten wie Fernsehen oder Lesen widmen. Doch bereits nach kurzer Zeit wird Ihnen übel. Dieses Unwohlsein verhindert, dass das System so genutzt werden kann, wie es ursprünglich konzipiert und beworben wurde. Dieses Phänomen tritt insbesondere bei ADAS-Funktionen auf, die es erlauben, den Blick während des assistierten Fahrens vom Verkehr abzuwenden.

Motion Sickness im Kontext von automatisiertem Fahren bezeichnet die Übelkeit und das Unwohlsein, die entstehen können, wenn es eine Diskrepanz zwischen den visuellen Eindrücken und der Bewegung des Körpers gibt. Dies tritt insbesondere dann auf, wenn Passagiere Aktivitäten wie Lesen oder Arbeiten ausführen, während das Fahrzeug autonom Fährt. Die mangelnde Kontrolle über das Fahrzeug sowie unvorhersehbare Fahrmanöver können die Wahrnehmung des Gleichgewichts stören und zu den typischen Symptomen der Reisekrankheit führen. Besonders problematisch ist dies, wenn die Wahrnehmung der Fahrzeugbewegung nicht mit den Erwartungen des Körpers übereinstimmt – etwa bei abrupten Lenkbewegungen oder unregelmäßigem Beschleunigen und Bremsen.

Um diese Erkenntnisse frühzeitig in die Entwicklung einfließen zu lassen und Problemen vorzubeugen, führen wir sowohl auf Simulatoren als auch in realen Fahrversuchen umfassende Probandenstudien durch. Die daraus gewonnenen Daten ermöglichen es uns, Anforderungslisten und Maßnahmen für zukünftige Assistenzsysteme zu definieren.
Dabei arbeiten wir eng mit der Charité in Berlin zusammen, um eine Brücke zwischen Medizin und dem Automobilsektor sowie mobilen Anwendungen zu schlagen. Diese Kooperation ermöglicht uns, nicht nur technische Lösungen zu entwickeln, sondern auch ein tiefes Verständnis der physiologischen und psychologischen Auswirkungen des automatisierten Fahrens zu erlangen.

Wenn HMI-Konzepte und Bedienelemente eine Funktion nicht realistisch abbilden, führt dies schnell zur Inakzeptanz der Fahrfunktion. Daher ist es entscheidend, bereits in einer sehr frühen Entwicklungsphase, in der eine Integration in das Fahrzeug noch nicht möglich ist, HMI-Konzepte und Funktion gemeinsam in einer Simulationsumgebung erlebbar zu machen. Dies sollte sowohl von Experten wie Funktions- und HMI-Entwicklern als auch von Endkunden bewertet werden. Auf diese Weise können die gewonnenen Erkenntnisse unmittelbar in den Entwicklungsprozess einfließen und strategische Entscheidungen datenbasiert getroffen werden. Dieses Vorgehen führt zu einer kontinuierlichen Reifegradsteigerung von der Konzeptphase bis zum SOP (Start of Production) und fördert einen menschzentrierten Entwicklungsansatz, der letztlich zu einer hohen Marktakzeptanz führt.

Unsere Fahrsimulator-Studien bestehen stets aus zwei Teilen: einer Expertenbewertung und einer Kundenbewertung. In den letzten Jahren haben wir hierfür ein Ebenenmodell entwickelt, das es ermöglicht, die Ergebnisse beider Gruppen miteinander zu vergleichen und mit objektiven Messdaten zu korrelieren. Mithilfe eigens entwickelter KPIs setzen wir die subjektiven Wahrnehmungen in objektive Daten um – und umgekehrt.
Durch den Einsatz statischer und dynamischer Fahrsimulatoren können diese Bewertungen bereits frühzeitig im Entwicklungsprozess durchgeführt werden. Dadurch reduzieren wir den Testaufwand auf der Straße erheblich und schaffen die Grundlage, eine größere Bandbreite an Konzepten effizient zu bewerten.

Fahrerassistenzsysteme (ADAS): Prüfen Sie automatisierte Notbremssysteme, Spurhalteassistenten und adaptive Geschwindigkeitsregelungen in kontrollierten Umgebungen, bevor sie in reale Fahrzeuge integriert werden.

Fahrdynamik und Fahrzeugverhalten: Verbessern Sie die Fahrstabilität und Fahrsicherheit durch die Analyse des Fahrzeugverhaltens unter verschiedenen Bedingungen (z. B. unterschiedliche Fahrbahnbeläge, Witterungsbedingungen).

Mensch-Maschine-Interaktion (HMI): Testen Sie die Benutzerfreundlichkeit und Funktionalität Ihrer HMI-Systeme, von der Anordnung der Bedienelemente bis hin zur Reaktion des Fahrzeugs auf Fahrerbefehle.

Aus unserer Erfahrung geht die Entwicklung von HMI-Systemen oft nicht nahtlos mit der Funktionsentwicklung einher. Dies führt dazu, dass Kunden die Funktion aufgrund einer inkonsistenten Darstellung im HMI nicht richtig verstehen und sie daher deaktivieren. Studien, wie beispielsweise unsere [Porsche-Studie], haben gezeigt, dass ein gut gestaltetes HMI die Wahrnehmung und Bewertung der gesamten Fahrfunktion deutlich verbessert. Wir haben festgestellt, dass sich HMI-Anforderungen stets direkt aus der Funktion ableiten lassen. Kunden benötigen dabei klare und nachvollziehbare Rückmeldungen darüber, was eine Funktion gerade tut oder beabsichtigt.
Die subjektive Bewertung einer Funktion sollte immer auch die Wahrnehmung des zugehörigen HMI einbeziehen. Anschließend ermöglicht eine Design-Thinking-Studie den Kunden, eigene Ideen und Eindrücke in einem kreativen Raum auszuarbeiten und in den Entwicklungsprozess einzubringen.

Design Thinking ist mehr als nur eine Entwicklungsmethode – es ist eine Denkweise, die den Menschen konsequent ins Zentrum jeder Entwicklungsentscheidung stellt. In der Fahrzeugentwicklung schlagen wir so die Brücke zwischen Technik, Design und Nutzererlebnis. Ob bei der Gestaltung intuitiver Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMI) oder bei der Entwicklung ganzheitlicher Fahrzeugkonzepte – wir setzen auf interdisziplinäre Teams. Ingenieure, Designer, Softwareentwickler, Marktforscher und Endnutzer arbeiten Hand in Hand, an kreativen und nutzerzentrierten Lösungen. Skalierte Modelle und interaktive Mock-Ups helfen dabei, Schwachstellen frühzeitig zu erkennen und Optimierungen vorzunehmen.

Für die Entwicklung von beispielsweise Fahrwerken oder Funktionen sind präzise und messbare Anforderungen unerlässlich. Allzu oft werden diese Anforderungen jedoch aus der Sicht der Ingenieure und nicht aus der Sicht der Nutzer definiert. Dies führt häufig zu Diskrepanzen zwischen den Erwartungen der Kunden und den tatsächlichen Funktionseigenschaft (Funktionsperformance) oder Eigenschaften des Gesamtfahrzeugs. Die Folge: eine negative User Experience (UX) und damit eine geringere Nutzerakzeptanz.
Fahrzeuge sollten jedoch für Kunden entwickelt werden – nicht für Ingenieure. Daher müssen die Anforderungen immer von der Nutzerseite in die Sprache der Ingenieure übersetzt und schließlich in physikalische Zielwerte (KPIs) abgeleitet werden, auf die die Ingenieure hinarbeiten können.

Um die User Experience (UX) messbar zu machen, entwickeln wir eine maßgeschneiderte Metrik, die die Anforderungen und Erwartungen der Endnutzer subjektiv (subjektive KPIs) widerspiegelt. Die erarbeiteten UX-Anforderungen werden anschließend in physikalische Zielwerte (objektive KPIs) übersetzt, die eine konkrete Grundlage für die technische Entwicklung bilden.
Dieser Prozess stellt sicher, dass die Fahrzeuge nicht nur  rein ihre Funktion erfüllen,  sondern auch den Nutzer durch ihre Eigenschaften überzeugen. Mit unseren UX-KPIs geben wir den Ingenieuren klare, messbare Ziele an die Hand – und damit die Basis für eine Entwicklung, die Kunden begeistert.

Um Anforderungen an die Bereiche funktionale Sicherheit (FuSi), ADAS, User Experience (UX), Human-Machine Interface (HMI) als auch Euro NCAP-Anforderungen festzulegen, stehen Fahrzeugentwickler vor entscheidenden Fragen wie diesen. Denn die Entwicklung sicherer und intuitiver Fahrzeuge erfordert ein tiefes Verständnis des menschlichen Verhaltens in unterschiedlichen Fahrsituationen.

Im Rahmen iterativer Studien analysieren wir, wie Nutzer bestehende Systeme oder neue Konzepte wahrnehmen. Die Probanden werden dabei in unterschiedlichen Szenarien mit spezifischen Aufgaben konfrontiert, die auf die jeweiligen Systeme oder Konzepte abgestimmt sind. Die Erfassung der Augen- und Körperbewegungen (Eye-Tracking und Body-Motion-Tracking) erfolgt präzise mithilfe objektiver Messinstrumente, um eine umfassende Analyse der Ergebnisse zu gewährleisten.

Die Studien liefern fundierte Erkenntnisse über das Verhalten und die Wahrnehmung des Menschen bei Nutzung und Bedienung einer Funktion. Die gewonnenen Daten dienen als Grundlage für Anpassungen hinsichtlich der Anforderungen an die funktionale Sicherheit sowie das HMI-Design.

Benchmarking verändert die Art und Weise, wie Hersteller Fahrzeuge entwickeln. Denn durch den Vergleich mit Wettbewerbern können Best Practices und innovative Trends identifiziert und in die eigene Entwicklung integriert werden. Um fundierte Aussagen zur Marktposition und Wettbewerbsfähigkeit treffen zu können, bedarf es einer neutralen Bewertung durch qualifizierte Probanden und eines methodischen Vorgehens.

Fahrversuche, Simulationen und Messungen: Wir bewerten das Fahrverhalten und die Leistung unter realen Bedingungen.

Wir planen und führen Studien weltweit im Kontext unterschiedlicher kultureller Anforderungen durch.

Zielgerichtete Benchmark-Studien mit echten Nutzern: Damit wird die Perspektive der Entwickler ergänzt und eine ganzheitliche Betrachtung ermöglicht. Die Bedürfnisse der tatsächlichen Nutzer bleiben somit jederzeit im Fokus.

Obwohl HMI-Technologien als wesentliche Komponenten moderner Fahrerassistenzsysteme gelten und deren Funktionalität maßgeblich bestimmen, werden beide Bereiche in der Praxis häufig parallel und unabhängig voneinander entwickelt. Eine kontraintuitive und umständliche Interaktion zwischen Fahrer und Fahrzeugfunktion ist nicht selten das Ergebnis und führt zu Frustration, Unsicherheit und Fehlbedienung. Um Vertrauen zu gewinnen und fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (Advanced Driver Assistance Systems, ADAS) wie adaptive Geschwindigkeitsregelung, Spurhalteassistenten und automatische Notbremsung zu nutzen, benötigt der Fahrer Echtzeit-Feedback und klare Warnhinweise.

Einfach erklärt am Beispiel der automatischen Einparkfunktion (PMA): Fährt das Fahrzeug ohne für den Fahrer nachvollziehbaren Grund an einer Parklücke vorbei, wird dieser die Zweckdienlichkeit der Funktion in Frage stellen. Zeigt das HMI jedoch an, dass eine Parklücke erkannt wurde, diese aber zu klein ist, fühlt sich der Fahrer informiert und gewinnt Vertrauen in die Technologie.

Bei MdynamiX betrachten wir Funktion und HMI als Einheit. Unser strukturierter Prozess sorgt dafür, dass die Interaktion zwischen Fahrer und Fahrzeug intuitiv, sicher und nachvollziehbar gestaltet wird:

Benutzerfreundliches HMI-Konzept: Wir entwickeln HMI-Konzepte, die konsequent auf die Bedürfnisse der Nutzer abgestimmt sind. Ein zentraler Baustein ist das Interaktionsdesign, welches sich mit einfachen und klaren Bedienabläufe befasst.

Iterative Konzepterstellung: Unsere Experten erarbeiten auf Basis von Anwendungsfällen (Use Cases) und mentalen Modellen erste Entwürfe. Diese werden mithilfe bewährter Methoden wie Schritt-für-Schritt-Analysen (Cognitive Walkthroughs) kontinuierlich optimiert.

Berücksichtigung von Regularien: Wir stellen sicher, dass unsere HMI-Konzepte internationalen Standards und Normen entsprechen, z. B. der ISO 15008/9 oder der europäischen ESOP-Richtlinie. Dadurch garantieren wir Sicherheit und Regelkonformität.

Usability-Test als Kern der Entwicklung: Vom ersten Konzept bis zur fertigen Funktion testen wir die Benutzerfreundlichkeit an verschiedenen Meilensteinen. Mit Methoden und Werkzeugen wie Blickbewegungsanalyse (Eye Tracking), Mock-Up-Aufbauten, Fahrsimulatoren oder nutzerzentrierten Listening Labs sammeln wir wertvolles Feedback, das direkt in die Entwicklung einfließt.

Mit unserem ganzheitlichen Ansatz schaffen wir HMI-Konzepte, die Vertrauen und Begeisterung für moderne Fahrzeugfunktionen wecken. Gemeinsam mit Ihnen entwickeln wir Lösungen, die perfekt auf die Bedürfnisse Ihrer Nutzer abgestimmt sind – für eine bessere User Experience und eine höhere Akzeptanz Ihrer Technologien.