Die industrielle Instandhaltung ist ein erheblicher Kostenfaktor während der Betriebsphase einer verfahrenstechnischen Produktionsanlage. Insbesondere der Mangel an technischen Möglichkeiten zum Informationsaustausch des Instandhaltungspersonals mit der digitalen Anlage während der Arbeiten im Feld erzeugt hohe Kosten. Durch die entstehenden Medienbrüche sinkt die Qualität der Informationen in der Digitalen Anlage erheblich. Mobile Informationssysteme können diese Medienbrüche beseitigen und die Informationsqualität in der Digitalen Anlage entscheidend verbessern. Das Konzept der Distributed Wearable User Interfaces (DWUI) stellt einen integrierten Ansatz zur flexiblen Zusammenstellung gebrauchstauglicher Benutzungsschnittstellen für komplexe Arbeitsabläufe in widrigen Arbeitssituationen bereit. Diese setzen sich aus Interaktionsgeräten zusammen, die in einem kabellosen körpernahen Funknetzwerk miteinander verbunden sind und in ihrer Kombination die Benutzungsschnittstelle zu einem mobilen System bilden. Die Geräte sind ergonomisch und funktional optimal am Körper des Nutzers verteilt, wobei jedes Gerät eigenständig nutzbar und für eine bestimmte Aufgabe oder einen bestimmten Nutzungskontext optimiert ist. Die Ein- und Ausgaberäume der Geräte werden in einem integrierten Interaktionsraum harmonisiert. Im Rahmen dieser Arbeit wird zunächst der Nutzungskontext der mobilen IT-gestützten Instandhaltung verfahrenstechnischer Produktionsanlagen im Hinblick auf Nutzungsszenarien und Anwendungsfälle für mobile Informationssysteme festgelegt. Darauf aufbauend werden Anforderungen an derartige Systeme spezifiziert und Gestaltungsgrundlagen und Empfehlungen speziell für DWUI-basierte mobile Informationssysteme erarbeitet. Anschließend wird eine Reihe spezieller Interaktionsgeräte vorgestellt, die verschiedene Interaktionsprinzipien, Techniken und Modalitäten umsetzen. Um diese Geräte in einem kollaborativen DWUI organisieren zu können, wird ein spezielles Kommunikationsprotokoll entworfen und prototypisch umgesetzt. Eine mobile Anwendung zur Instandhaltungsunterstützung wird vorgestellt, welche das DWUI-Kommunikationsprotokoll unterstützt und mit verschiedenen DWUI-Konfigurationen vollständig bedienbar ist. Diese Anwendung wird integriert in ein komplexes Unternehmensnetzwerk, über das sie Zugriff auf industrietypische computergestützte Planungswerkzeuge erhält. Anhand des resultierenden Gesamtsystems werden die prinzipielle Tauglichkeit und die Vorteile des DWUI-Konzepts demonstriert.

Die komplexe Analysen großer Datensätze stellt in der Informationsvisualisierung eine zunehmende Herausforderung dar. Mit Hilfe von Magic Lenses wird die teilweise unübersichtliche Visualisierung dieser Datensätze lokal manipuliert und vereinfacht. Dabei spielen besonders der Umfang an Filterfunktionen und wie sie verändert werden können eine Rolle. Die Vorteile eines Multitouchdisplays im Vergleich zu herkömmlicher Maus- oder Keyboardinteraktion kommen dabei zum Einsatz. Es treten jedoch stetig Probleme bei der Adaption bisheriger Menüdesigns auf. Da Magic Lenses über Menüs parametrisiert werden sollen, stellt sich die Frage welche Menü- und Interaktionsarten besser dazu geeignet sind. In dieser Arbeit wird ein Multitouch-basiertes Kontextmenü für Magic Lenses evaluiert. Es befindet sich direkt am Linsenrand und ist kompakt jedoch neuartig. Es wird die Konkurrenzfähigkeit zu einem speziell für die Studie entworfenen und implementierten klassischen, globalen Menü getestet. Dieses ist für Nutzer vertrauter, aber distanziert sich von der Linse. Die Ergebnisse werden anschließend unter quantitativen und qualitativen Punkten zusammengefasst und ausgewertet. Es zeigt sich, dass klassische Menüs mit Touchinteraktion performanter waren. Das Multitouch-basierte Kontextmenü war allerdings bei den Probanden beliebter und wurde für die Arbeit mit Linsen bevorzugt. / The complex analysis of huge data sets is an increasing challenge in information visualization. With the help of emph{Magic Lenses} the somtimes confusing visualization of those data sets is being locally manipulated and simplified. Especially the amount of filter functions and how they can be altered matter. The advantages of multitouch displays in comparison to conventional mouse and keyboard interaction are used. However, there occur continual problems with the adaption of existing menu designs. Since emph{Magic Lenses} have to be parameterized with those menus the question arises which kind of menu and interaction are more fitting. In this work we evaluate a multitouch based context menu for emph{Magic Lenses}. It is located directly at the lens and compact but new to users. We test its competitiveness to a classical global menu specifically designed and implemented for this study. Users are more familiar with it but it is distanced from the lens. Finally, the results are summarized and analyzed under quantitative and qualitative points. It turns out that classical menus with touch interaction performed best. The multitouch-based context menu though was more popular with probands and was preferred for the work with lenses.

Unbekannte Ziele in öffentlichen Gebäuden zu erreichen, ist ein besonderes Problem für blinde und sehbehinderte Menschen. Es gibt elektronische Hilfsmittel, die dieses Problem lösen, aber meist auf sprachlicher Ausgabe basieren. Die non-verbale Ausgabe der Wegführung hat den Vorteil, dass Informationsübertragung durch kürzere Sinnesreize weniger belasten. Die vorliegende Arbeit präsentiert eine Benutzungsschnittstelle zur Routenführung durch Sonifikation. Es wurde dafür ein Set von akustischen Signalen erarbeitet, die durch Tonhöhenunterschiede und Stereopanorama Richtungen angeben. Die Wahl dieser Parameter wurde durch einen Labortest ermittelt. Es wurde untersucht, welche Informationen für eine erfolgreiche Routenführung notwendig sind. Durch eine einfach gehaltene Funktionsweise mit turn-by-turn Anweisungen und ohne große Anforderungen an akustische Schnittstellen ist die Benutzungsschnittstelle leicht auf bestehende Navigationssysteme übertragbar. In einem Pilottest wurde das Führungskonzept in einer realitätsnahen Umgebung auf seine Gebrauchstauglichkeit hin überprüft.

Um in einer Menge von Daten nach bestimmten Informationen suchen und filtern zu können, verwenden Suchmaschinen und Datenbanksysteme Queries (Suchanfragen). Diese Queries sind häufig durch eine eigene Sprache definiert, welche die Bildung von komplexen Ausdrücken erlaubt. Die Systeme antworten auf die Suchanfrage in Form einer Ergebnismenge. Komplexe Suchanfragen ermöglichen dabei das Auffinden von präzisen Ergebnissen. Faceted Browsing ist ein Benutzerschnittstellen-Paradigma zum Suchen und Filtern von Daten. Dabei können Suchanfragen visuell erstellt und sukzessiv verfeinert werden, ohne die spezielle Anfragesprache kennen zu müssen. Die einfache und intuitive Benutzbarkeit der Oberfläche bildet das Erfolgsrezept, sodass Faceted Browsing in vielen Anwendungen, wie beispielsweise auch in Online-Shops, zum Einsatz kommt. Bisher sind die Systeme überwiegend so konzipiert, dass Queries, welche aus Konjunktionen von Disjunktionen bestehen, gebildet werden können. Es stellt sich nun die Frage, ob auch komplexere Suchanfragen mittels Faceted Browsing erstellt werden können und welche Veränderungen der Oberfläche dafür notwendig sind. Reichen die Veränderungen dabei so weit, dass zu Gunsten der Komplexität der Suchanfrage auf die Einfachheit der Oberfläche verzichtet werden muss oder existieren Möglichkeiten, komplexere Queries zu bilden und dabei die Einfachheit der Oberfläche zu bewahren? Ziel der Arbeit ist es, zu ermitteln, welche Komplexität die Suchanfragen, die mittels Faceted Browsing gebildet werden, aufweisen können, ohne dabei die einfache Benutzbarkeit der Facettenbrowseroberfläche zu verlieren. Dazu wird die bisherige Mächtigkeit von Facettenbrowseroberflächen hinsichtlich der Querybildung analysiert. Weiterhin werden komplexere Suchanfragen auf ihre Umsetzbarkeit mit Hilfe des Faceted Browsing untersucht. Es wird betrachtet, auf welche Weise sich bisherige Facettenbrowseroberflächen verändern müssen, um die visuelle Erstellung solcher Suchanfragen zu ermöglichen. Durch die prototypische Erweiterung eines bestehenden Facettenbrowsers um notwendige Oberflächenelemente soll die Möglichkeit bestehen, komplexere Suchanfragen, als bisher mittels Faceted Browsing möglich, zu bilden.

This work introduces a new UIMS (User Interface Management System), which aims to solve numerous problems in the field of user-interface development arising from hard-coded use of user interface toolkits. The presented solution is a concrete system architecture based on the abstract ARCH model consisting of an interface abstraction-layer, a dialog definition language called GIML (Generalized Interface Markup Language) and pluggable interface rendering modules. These components form an interface toolkit called GITK (Generalized Interface ToolKit). With the aid of GITK (Generalized Interface ToolKit) one can build an application, without explicitly creating a concrete end-user interface. At runtime GITK can create these interfaces as needed from the abstract specification and run them. Thereby GITK is equipping one application with many interfaces, even kinds of interfaces that did not exist when the application was written. It should be noted that this work will concentrate on providing the base infrastructure for adaptive/adaptable system, and does not aim to deliver a complete solution. This work shows that the proposed solution is a fundamental concept needed to create interfaces for everyone, which can be used everywhere and at any time. This text further discusses the impact of such technology for users and on the various aspects of software systems and their development. The targeted main audience of this work are software developers or people with strong interest in software development.

Die Diplomarbeit stellt einen innovativen und leichtgewichtigen Modellierungsansatz zur Beschreibung interaktiver, dienstbasierter Anwendungen auf Basis von Dienstannotationen vor.

Das computergrafische Abbildungsverfahren zur Verwirklichung von dreidimensionalen Darstellungen ist ein wichtiges Instrument für die Gestaltung interaktiver 3D-Benutzerschnittstellen. Die Betrachtung von Projektionsverfahren abseits des bisher angestrebten Fotorealismus dokumentiert, dass durch nichtlineare und multiperspektivische Darstellungen spezifische Eigenschaften und Charakteristiken eines Datenbestandes vermittelt werden können. Dabei wird deutlich, dass konzeptionelle und methodische Unzulänglichkeiten den erfolgreichen Einsatz von unkonventionellen linearen sowie nichtlinearen Darstellungsformen in 3D-Anwendungen bisher einschränken. In dieser Arbeit werden daher Darstellungstechniken analysiert und systematisiert, die durch den computergrafischen Projektionsvorgang erzeugt und für die Verwirklichung von Visualisierungszielen eingesetzt werden können. Ferner werden für den spezifischen Einsatz von komponierten Visualisierungsverfahren in 3D-Benutzerschnittstellen Gestaltungshinweise formuliert. Darauf aufbauend erfolgt die Einführung einer modellbasierten Vorgehensweise, durch welche die systematisierten Visualisierungsformen in einem methodischen und ferner entwurfsmustergestützten Entwurfsprozess zur Entwicklung interaktiver 3D-Interfaces eingebunden und weiterhin in einer interaktiven 3D-Anwendung eingesetzt werden können.

Evolutionary changes applied to a framework API may invalidate existing framework-based applications. While manually adapting applications is expensive and error-prone, automatic adaptation demands cumbersome specifications, which the developers are reluctant to write and maintain. Considering structural changes (so-called refactorings) of framework APIs, our adaptation technology supports backward-compatible framework upgrade. The technology is rigorous defining precisely the structure and automatic derivation of compensating adapters. It is also practical compensating for most application-breaking API changes automatically, while requiring neither manual adaptation nor recompilation of existing application code.

Der Einsatz großer, vertikaler Displays nimmt sowohl in Bereichen der Forschung als auch der Wirtschaft zu. Diese Displays eignen sich durch ihre Größe und Auflösung unter anderem für die Informationsvisualisierung. Es gibt bereits eine Menge von Forschungsarbeiten, welche die Interaktion mit großen, vertikalen Displays untersucht hat. Jedoch ist speziell die Bedienung Magischer Linsen auf großen Displaywänden weitgehend unbeachtet geblieben. Eine intuitive Interaktion mit Magischen Linsen auf einer Displaywand kann jedoch insbesondere in kollaborativen Szenarien große Vorteile bieten. Smartphones eignen sich durch ihre Portabilität zur Interaktion mit Displaywänden. Unter Verwendung von Mobilgeräten und einer hochauflösenden Displaywand wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit Interaktionskonzepte zur Steuerung und Parametrisierung Magischer Linsen entwickelt. Hierzu wurde eine Recherche des aktuellen Forschungsstandes betrieben und Anwendungsfälle für den Einsatz der Konzepte aufgestellt. Es wurde eine große Bandbreite von Interaktionskonzepten entwickelt, welche von lockeren bis zu fokussierten Interaktionen reichen. Für die Bedienung der Magischen Linsen wurden verschiedene Aktionen identifiziert, welche in einem Interaktionsablauf auftreten und durch die Konzepte zu unterstützen sind. Ein Teil der entwickelten Interaktionskonzepte wurde durch einen Prototypen implementiert und anhand von Beispieldatensätzen getestet. / The usage of large, vertical displays is increasing in felds of research as well as in the economy. Because of their size and resolution these displays are well suited for information visualization. There already are a number of publications which examine the interaction with large, vertical displays. Yet especially the operation of magic lenses on large display walls has been mostly ignored. An intuitive interaction with magic lenses on a large display may be espesially advantageous in collaborative scenarios. Smartphones are suited for interaction with display walls because of their portability. In this paper interaction concepts for operating and parametrizing magic lenses have been developed using mobile devices and a high resolution display wall. For this purpose the current state of research has been investigated and application scenarios for the use of the concepts have been constructed. A big amount of interaction concepts have been developed which range from casual to focused interactions. For the operation of magic lenses several actions have been identifed which occur in an interaction process and have to be adsressed by the concepts. Part of the developed interaction concepts have been implemented by a prototype and tested with sample data sets.

Für den Zugang zu grafischen Benutzungsoberflächen (GUIs) stehen blinden Menschen so genannte Screenreader und Braillezeilen zur Verfügung. Diese ermöglichen zwar das nicht-visuelle Wahrnehmen textueller Inhalte, allerdings kein effektives Arbeiten mit bildlichen Darstellungen. Neuartige taktile Flächendisplays können eine geeignete Lösung für den interaktiven Zugang zu tastbaren Grafiken darstellen und somit die Interaktionsmöglichkeiten blinder Benutzer im Umgang mit grafischen Anwendungen bereichern. Beispielsweise erlauben derartige Geräte nicht nur das Erkunden räumlicher Anordnungen, sondern darüber hinaus auch die kombinierte Ausgabe von Braille, Grafik und semi-grafischen Elementen. Um die deutlich größere Menge an gleichzeitig darstellbaren Informationen beherrschbar zu machen, sind neben entsprechenden Inhaltsaufbereitungen und Navigationsmechanismen auch geeignete Orientierungshilfen bereitzustellen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde am Beispiel der BrailleDis Geräte der Metec AG, welche eine taktile Ausgabefläche von 120 mal 60 Stiften bereitstellen, untersucht, inwieweit flächige Brailledisplays blinden Menschen eine effektive und effiziente Bedienung grafischer Benutzungsoberflächen ermöglichen. Neben dem Zugang zur GUI selbst sowie dem Lesen von Texten stellt dabei insbesondere das Arbeiten mit Grafiken einen wichtigen Aspekt dar. Um die Bedienung auf einem taktilen Flächendisplay zu erleichtern, ist eine konsistente Organisation der Inhalte hilfreich. Hierfür wurde ein neuartiges taktiles Fenstersystem umgesetzt, welches die Ausgabe nicht nur in mehrere disjunkte Bereiche unterteilt, sondern auch verschiedene taktile Darstellungsarten unterstützt. Zur Systematisierung der Gestaltung und Evaluation derartiger taktiler Benutzungsoberflächen sowie der darin stattfindenden Benutzerinteraktionen wurde zunächst eine Taxonomie erarbeitet. Dabei wurden neben der Interaktion selber, welche durch die Ein-und Ausgabe sowie die Handbewegungen des Benutzers beschrieben werden kann, auch die Benutzerintention in Form von taktilen Elementaraufgaben sowie die technischen Spezifikationen des Geräts mit einbezogen. Basierend auf der Taxonomie wurden anschließend relevante Aspekte identifiziert, welche in mehreren Benutzerstudien mit insgesamt 46 blinden und hochgradig sehbehinderten Menschen untersucht wurden. Die betrachteten Untersuchungsfragen betrafen dabei einerseits die Effektivität der Ausgabe in Form verschiedener taktiler Ansichtsarten sowie die Eingabe und Erkundung durch den Benutzer, andererseits auch Aspekte zur Effizienz konkreter Interaktionstechniken. Als Ergebnis der einzelnen Studien wurden abschließend konkrete Empfehlungen zur Umsetzung von Benutzungsoberflächen auf flächigen Brailledisplays gegeben. Diese beinhalten insbesondere Aspekte zur Ergonomie von taktilen Flächendisplays, zur Anzeige von textuellen Inhalten, zur Darstellung und Interaktion mit grafischen Inhalten sowie zu Orientierungshilfen. Insgesamt konnte mit Hilfe der Benutzerstudien gezeigt werden, dass flächige Brailledisplays blinden Menschen einen effektiven und effizienten Zugang zu grafischen Benutzungsoberflächen ermöglichen. Verschiedene taktile Darstellungsarten können dabei das Lösen unterschiedlicher Aufgaben unterstützen. Generell erfordert die flächige Interaktion vom Benutzer allerdings auch die Erweiterung seiner konventionellen Erkundungs-und Eingabestrategien. Die Bereitstellung neuartiger Interaktionstechniken zur Unterstützung der Orientierung kann die Effizienz zusätzlich steigern. / Blind people normally use screen readers as well as single-lined refreshable Braille displays for accessing graphical user interfaces (GUIs). These technologies allow for a non-visual perception of textual content but not for an effective handling of visual illustrations. Novel two-dimensional tactile pin-matrix devices are an appropriate solution to interactively access tactual graphics. In this way, they can enrich the interaction possibilities of blind users in dealing with graphical applications. For instance, such devices enable the exploration of spatial arrangements and also combine output of Braille, graphics and semi-graphical elements. To make the high amount of simultaneously presented information perceivable and efficiently usable for blind users, an adequate preparation of content as well as adapted navigation and orientation mechanisms must be provided. In this thesis the BrailleDis devices of Metec AG, which have a tactile output area of 120 times 60 pins, were used. The goal was to investigate to what extent large pin-matrix devices enable blind people to use graphical user interfaces effectively and efficiently. Access to the GUI itself, reading text, and dealing with graphics are the main aspects of the application area of such devices. To facilitate the operation on a two-dimensional pin-matrix device a consistent organization of the content is helpful. Therefore, a novel tactile windowing system was implemented which divides the output area into multiple disjunctive regions and supports diverse tactile information visualizations. Moreover, a taxonomy was developed to systematize the design and evaluation of tactile user interfaces. Apart from interaction that can be described by input and output as well as hand movements, the taxonomy includes user intention in terms of interactive task primitives and technical specifications of the device. Based on the taxonomy, relevant aspects of tactile interaction were identified. These aspects were examined in multiple user studies with a total of 46 blind and visually impaired participants. The following research topics were considered during the user studies: 1. the effectiveness of diverse tactile view types (output), 2. user input and exploration, and 3. the efficiency of specific interaction techniques. As a result, practical recommendations for implementing user interfaces on two-dimensional pin-matrix devices were given. These recommendations include ergonomic issues of physical devices as well as design considerations for textual and graphical content as well as orientation aids. In summary, the user studies showed that two-dimensional pin-matrix devices enable blind people an effective and efficient access to graphical user interfaces. Diverse tactile information visualizations can support users to fulfill various tasks. In general, two-dimensional interaction requires the extension of conventional exploration and input strategies of users. The provision of novel interaction techniques for supporting orientation can help to increase efficiency even more.