The even smarter Home

Ein Interface für das Zuhause der Zukunft

abstract

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Konzept und dem Design eines alternativen, modernen User Interfaces für das Zuhause der Zukunft. Durch die Notwendigkeit, alles mit einem Endgerät, dem Smartphone, zu steuern, wurde das Interface in Form einer Applikation konstruiert, ist aber theoretisch auf jede erdenkliche Benutzerschnittstelle erweiterbar.

In Deutschland existieren 2017 etwa 600.000 bis 810.000 Smart Home Haushalte. Bis Ende des Jahres 2018 werden es Schätzungen zufolge bis zu eine Million sein [StatPr]. Hinzu kommen hierbei noch etliche Haushalte, in denen bereits in Teilen intelligente Verbraucher benutzt werden. Dies resultiert natürlich aus dem Fortschritt der Technik und aus der Bequemlichkeit, alles zentral zu steuern. Allerdings bieten Smart Home Systeme auch mit der effizienten Nutzung von Energie viele Vorteile, die letztendlich auch einen Beitrag zur Energiewende und somit zum nachhaltigen Umgang mit dem Klimawandel leisten. Die Grundlage dafür bildet die Digitalisierung aller im Haushalt verwendeter Verbraucher, welche mittlerweile bei den meisten Produzenten Standard geworden ist. Das Konzept eines Smart Homes beschäftigt sich mit der Verbindung aller Verbraucher, um somit dem Benutzer den Alltag zu erleichtern und energie- und sicherheitstechnische Abläufe zu übernehmen. Die Steuerung dieser Systeme ist jedoch an vielen Stellen noch sehr technisch gehalten und ist somit für weniger versierte Benutzer oft kompliziert.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Konzept für eine Steuerung eines Smart Homes mit der folgenden Priorität entwickelt. Während die technischen Grundlagen und die Analyse der bereits auf dem Markt verfügbaren Systeme im theoretischen Teil behandelt werden, liegt der Fokus im praktischen Teil auf dem Design einer Applikation, welches aus einer schlüssigen, einfachen Konzeption in Kombination mit einer guten Usability resultiert. Der App liegt ein fiktives, lernfähiges System zugrunde, welches die Steuerung des gesamten Hauses vollautomatisch übernimmt. Der potenzielle Benutzer erhält jedoch zu jeder Zeit Feedback über die ausgeführten Aktionen und ist immer in der Lage manuell in das System einzugreifen und so die Kontrolle zu behalten.

1 Einleitung

Entstanden ist die Idee eines Interfaces für Smart Homes aus der fehlenden Visualisierung des Echodots von Amazon. Der aktuelle Trend eines Smart Homes bietet in vielerlei Hinsicht eine Forschungsgrundlage für die nächsten Jahre. Die Energiewende und der wachsende Einsatz von erneuerbaren Energien verlangen auch nach einem effizienteren Umgang mit den zur Verfügung stehenden Ressourcen. Ein intelligentes System zur Steuerung eines Haushalts kann einen nicht unerheblichen Beitrag dazu leisten. Zusätzlich bieten Smart Home Systeme einen Mehrwert an Sicherheit und Komfort für den Nutzer und können zukünftig auch im Hinblick auf Barrierefreiheit hilfreich sein.

2 Begriffsdefinition

Der Begriff Smart Home [ˈsmaːɐ̯thɔʊ̯m] (wörtliche Übersetzung: Intelligentes Haus) wird im Allgemeinen als Bezeichnung für den Einsatz intelligenter, zentral ferngesteuerter Verbraucher in einem Haushalt verwendet. Erstmals erwähnt wurde der Begriff 1984 von der American Association of Housebuilders [CoDiSH] . Allerdings kann die Bezeichnung Smart Home nicht als literarisch anerkannter Begriff betrachtet werden und es existiert auch keine einheitliche Definition für diesen Begriff. Neben Smart Home existieren noch viele andere bedeutungsgleiche bzw. bedeutungsähnliche Begriffe, deren Unterschiede in Abschnitt 2.2 genauer betrachtet werden. Eine zumindest teilweise anerkannte Definition konnte 2003 durch Intertek, ein in London sitzendes Inspektions-, Prüfungs- und Zertifizierungsunternehmen, im Rahmen eines Projekts für das Department of Trade and Industry, getroffen werden:

„A dwelling incorporating a communications network that connects the key electrical appliances and services, and allows them to be remotely controlled, monitored or accessed.“

Nicola King: Smart Home – A Definition. [NiKiSH]


3 State oft the Art: Forschungsstand

Die Idee von einem elektronisch gesteuerten Haus gibt es schon seit fast 100 Jahren. Der Kurzfilm „The Electric House“ von Edward F. Cline und Buster Keaton aus dem Jahre 1922 beschreibt ein Haus, in dem sich die Treppe wie eine Rolltreppe auf Knopfdruck bewegt, die Stühle nach dem Essen von allein in die richtige Position bringt und das Essen von einer kleinen Eisenbahn an den Tisch geliefert wird [CoDiSH]. Der 1939 im Popular Mechanics Magazine erschienene Artikel „The Electric Home of the Future” beschreibt das, was wir heute als Smart Home bezeichnen, bereits erstaunlich genau: Ein vernetztes Haus, welches die Türen automatisch öffnet, die Gäste begrüßt und die Beleuchtung den Bedürfnissen der Bewohner anpasst [FrVöDH].

4 Grundlagen des Interface Designs

Das Interfacedesign beschäftigt sich in erster Linie mit der konzeptionellen und visuellen Gestaltung von digitalen Schnittstellen zwischen Mensch und Maschine. Seine Anfänge bildeten die sogenannten Character User Interfaces, welche zur Bedienung der ersten Computergenerationen genutzt wurden. Dabei handelte es sich um die reine, zeilenbasierte Texteingabe, da zu dieser Zeit die Gestaltung noch keine Rolle spielte. Mit der technischen Entwicklung und der Einführung von graphischen Oberflächen änderte sich auch die Anforderung an die Bedienung. Das Graphical User Interface hatte den Fokus auf eine einfache, verständliche Nutzerführung (Usability) im Einklang mit einer attraktiven Gestaltung. Durch die Weiterentwicklung des Internet und das Aufkommen von Smartphone und Touchdisplay änderten sich auch die Anforderung an die Benutzeroberfläche. Während ursprünglich sehr viel Wert auf die Usability gelegt wurde, da das Internet und die Softwarebenutzung für viele Neuland war, liegt der Schwerpunkt heutzutage sowohl auf einer guten Nutzungsqualität, als auch auf attraktivem Design mit Interaktionsprozessen. Deshalb werden die Bereiche UI Design (User Interface) und UX Design (User Experience) nunmehr oft getrennt behandelt, jedoch in agilen Entwicklungsprozessen wieder vereint [MEFRWi; MoHüUI].

5 Ein Interface für das Zuhause der Zukunft

Mit den Erkenntnissen der zuvor gelernten Grundlagen und der Analyse der bereits erhältlichen mobilen Applikationen, wurde eine App mit Fokus auf die Konzeption und das Design erstellt. Diese funktioniert sowohl mit einem zugrundeliegenden integrierten Smart Home System mit eigenem Server, als auch mit einer Kombination aus Einzelkomponenten. Es wird davon ausgegangen, dass die zukünftigen Entwicklungen im Bereich Smart Home eine Kompatibilität all dieser zur Folge haben werden. Außerdem erkennt und konfiguriert die Applikation alle im Haus befindlichen Geräte automatisch, auch wenn zu einem späteren Zeitpunkt ein neues Gerät hinzugefügt werden sollte. Des Weiteren wird vorausgesetzt, dass die Applikation die grundlegende Steuerung des gesamten Hauses vollautomatisch übernimmt. Dies impliziert, dass die Software auf einem lernfähigen System aufgebaut wird, welches über künstliche Intelligenz verfügt. Der User behält jedoch zu jedem Zeitpunkt die Kontrolle über das Haus und ist in der Lage, manuell in das System einzugreifen. Die Applikation wurde vorerst für die Anwendung an einem mobilen Endgerät entworfen, kann aber auf jede beliebige Benutzerschnittstelle adaptiert werden.

6 Ausblick in die Zukunft

Das Prinzip eines Smart Homes und die Produkte, die bereits auf dem Markt erhältlich sind, stehen noch ganz am Anfang ihrer Entwicklung. Die fehlende Erfahrung auf Seiten der Hersteller und Verbraucher haben Bedienungs-, Installations- und Wartungsschwierigkeiten zur Folge. Diese können durch einfacher gestaltete Interfaces, welche weniger technisch gehalten und besser auf die Bedürfnisse der Nutzer abgestimmt sind, gelöst werden. Ein weiteres Problem stellen die technischen Defizite zum aktuellen Stand der Entwicklung dar. Durch die Standardisierung der Kommunikationssysteme und der technischen Schnittstellen der Endgeräte können Probleme der Kompatibilität der Geräte gelöst werden, um so die Produktion nach und nach massentauglich zu gestalten. Sobald die Hersteller in der Lage sind aus einem breiteren Spektrum Rückschlüsse zur Bedienung zu ziehen, können auch die Interfaces besser an die Anforderungen der Menschen angepasst werden. Außerdem sollte der Fokus der Hersteller mehr auf Möglichkeiten zur Installation von Smart Home Komponenten in bereits bestehenden Gebäuden liegen und weniger auf der Konzeption von ganzheitlichen Systemen. Diese stellen nach wie vor einen erheblichen Kostenfaktor dar und sind somit für den Normalverbraucher uninteressant.

iPhoneX

In der Zukunft wird sich die Art, wie der Mensch mit Computern oder anderen digitalen Systemen interagiert, grundlegend verändern. Erste Anzeichen dafür liefern Produkte wie das iPhone X und das Microsoft Dial, sowie Forschungen im Bereich der gestenbasierten Steuerung und tangible Interfaces. Diese bieten völlig neue Möglichkeiten der Interaktion mit einem technischen Gerät. Außerdem werden sich neue Wege der Darstellung eines Interfaces in Form von transparenten Bildschirmen oder Hologrammen ergeben.
SurfacePro

Investitionen in Forschung und Entwicklung im Anwendungsbereich Smart Home werden sich zukünftig auf jeden Fall als sinnvoll erweisen. Positive Effekte betreffen hierbei nicht nur die Endverbraucher und Hersteller, sondern haben auch innovative Auswirkungen auf den Staat. Mit Konzepten wie Smart Grids und Smart Citys ist es langfristig gesehen möglich, ressourcenschonende Infrastrukturen und intelligente Verteilernetze aufzubauen. Dies wird zum einen wirtschaftlichen Erfolg mit sich bringen, zum anderen den nachhaltigen Umgang mit Ressourcen in Bezug auf den Klimawandel fördern.
Tangible

Im Großen und Ganzen bedarf es noch einiger Verbesserungen und Entwicklungen, damit das Prinzip Smart Home rentabel für Hersteller, Verbraucher und den Staat wird. Allerdings gehört das Thema Smart Home zu den interessantesten Forschungsgebieten in der heutigen Zeit und birgt noch etliche Möglichkeiten, die zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht fassbar sind.
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