Sie sind hier: Startseite de-ergo Rohmert Auszug aus dem Forschungsbericht ergonomische Schreibmaschinentastaturen

Auszug aus dem Forschungsbericht ergonomische Schreibmaschinentastaturen

Entnommen aus Walter Rohmert: Forschungsbericht zur ergonomische Gestaltung von Schreibmaschinentastaturen. Eggenstein-Leopol, 1982. Reihe: Bundesministerium für Forschung und Technologie: Forschungsbericht / DV / 82,1-; 82,3

Original Scan (400dpi) · Scan leicht �berarbeitet als PDF

D1.2.2.8 Belegung

Die grundlegende Anordnung der Zeichen auf dem Tastenfeld blieb im wesentlichen seit der Erfindung der Schreib maschine vor mehr als einem Jahrhundert unverändert. Seit dem gab es zahlreiche Bemühungen, das QWERTY-Tastenfeld (QWERTZ im Deutschen) durch andere zu ersetzen.

Diese Standardbelegung ging aus rein technischen Gesichts punkten hervor. Es sollte das Typenklemmen benachbarter Zeichen vermieden werden, indem die Tasten von in der englischen Sprache häufig nebeneinanderstehenden Buchstaben (Digram, vgl. Abb. 81 und Abb. 82 ) weit auseinandergelegt wurden. Dies ermöglichte eine hohe Schreibgeschwindigkeit; die häufigeren Digrame wurden durch wechselseitige Betätigung beider Hände getastet. Bis auf dieses Kriterium ist die QWERTY-Anordnung nicht auf die Struktur einer Sprache zugeschnitten

Entsprechend ungleich ist die Belastung der einzelnen Finger (KLOCKENBERG, 1924). Es scheint so, daß diese Standardbelegung auch die Arbeitsstellung beeinflußt und das Auftreten vom Symptomen wie Muskelkrämpfen und Myalgien fördert (FERGUSON, DUNGAN, 1974).

Deutsch Englisch Spanisch
en ne 6,1 %            
er re 5,7 %            
ei i 4,4 %            
            de ed 4,0 %
      er re 3.9%      
            es se 3,8 %
      th   3,5 % en ne 3,5 %
            re er 3,5 %
ch   3,5 %            
Abb. 31 Die häufigsten Digrame in der deutschen, englischen und in der spanischen Sprache, MEIER, 1967 (entnommen CAKIR, 1980)
[ Diese Tabelle als Bild ]
        Summe         Summe
1.
en ne
6,1 %
6,1 %
6.
te et
2,7 %
25,0 %
2.
er re
5,7 %
11,8 %
7.
in ni
2,5 %
27,5 %
3.
ei ie
4,4 %
16,2 %
8.
ge eg
2,2 %
29,7 %
4.
ch  
3,3 %
19,5 %
9.
es se
2,2 %
31,9 %
5.
de ed
2,8 %
22,3 %
10.
un nu
2,2 %
34,1 %
Abb. 82 Die zehn gebräuchlichsten Digrame und ihre Umkehrungen in der deutschen Sprache, MEIER (1967), entnommen GAKIR (1980)
[ Diese Tabelle als Bild ]

Als physiologische Gestaltungskriterien sollten folgende Punkte beachtet werden ( RTIN, 1972; GAKIR, 1980):

Bedienung der Tastatur mit möglichst häufigem Handwechsel.

Tasten der Grundreihe sollten die Buchstaben enthalten, die in der Sprache am häufigsten vorkommen.

Anzahl der Vertikalbewegungen, die wiederholt nur einen Finger beanspruchen, so gering wie möglich halten (Wiederholfunktion vorsehen für z.B. Unterstreichungen, Leertaste).

Die Bewegungen und die Belastung der Finger, Hände und Arme während des Schreibens sind stark von den Besonderheiten der jeweiligen Sprache beeinflußt, beispielsweise dem häufigen Vorkommen von Großbuchstaben im Deutschen oder Akzenten im Französischen.

Eine Häufigkeitsanalyse von Ziffern- und Buchstabenfolgen bei Tätigkeiten zur Eingabe von Kodierungen in der EDV ist nicht möglich.

Um nach den vorgenannten Punkten eine ergonomische Tastenbelegung vornehmen zu können, ist es notwendig, eine Auswertung der Zeichenhäufigkeiten zu treffen, vgl. Abb. 83
 

  Englisch Deutsch Spanisch Schwedisch
    % Summe %   % Summe %   % Summe %   % Summe %
1
e
12,41
12,41
e
16,55
16,55
e
13,77
13,77
e
9,97
9,97
2
t
8,90
21,31
n
10,36
27,01
a
11,26
25,03
a
9,34
19,31
3
o
8,13
29,44
i
8,14
35,15
o
8,41
33,44
n
8,78
28,09
4
a
8,09
37,53
r
7,94
43,09
s
8,40
41,84
t
8,62
36,71
5
r
7,13
44,66
s
5,57
48,66
n
6,94
48,78
r
8,41
45,12
6
i
6,46
51,12
t
5,43
54,09
r
6,84
55,62
s
6,51
51,63
7
n
6,41
57,53
a
5,15
59,24
d
5,61
61,23
i
5,71
57,34
8
s
6,41
63,94
h
4,76
64,00
i
5,56
66,79
l
5,29
62,63
9
h
4,73
68,67
d
4,21
68,21
l
4,83
71,62
d
4,47
67,10
10
l
4,10
72,77
u
4,01
72,22
c
4,58
76,20
o
4,04
71,40
  .     .     .     .    
  .     .     .     .    
  z
0,10
100.00
y
0,03
100,00
w
0,01
100,00
q
0,01
100,00
Abb. 83 : Ein Vergleich relativer Buchstaben-Häufigkeiten in vier Sprachen, MEIER (1967) entnommen CAKIR (1980)
[ Diese Tabelle als Bild ]

Dabei tritt das Problem der Zugrundelegung einer bestimm ten Sprache für das jeweilige Anwendungsgebiet auf. Erstrebenswert ist, wie heute schon bei der QWERTY-Anordnung, eine international nahezu einheitliche Tastenbelegung, begründet durch die wirtschaftlichen und kulturellen Beziehungen vieler Staaten.

Für die deutsche Sprache ist die prozentuale Verteilung der Buchstaben, statistisch ausgewertet aus inhaltlich verschiedenen Texten (20.000.00 Silben 10.906.239 Wörter) mit Berücksichtigung der Leertaste sowie Satzzeichen, in Abb. 84, zur Veranschaulichung in das QWERTZ Layout eingesetzt, dargestellt.

0,012 1,278 13,22 6,178 4,263 0,950 2,571 5,748 1,597 0,449
q w e r t z u i 0 p
0,523 3,898 4,504 3,949 1,222 2,403 3,886 0,148 0,864 2,643
Ü a s d f g h j k l
0,229 0,443 0,015 0,024 2,389 0,662 1,439 7,954 1,929 1,322
Ö ä y X c v b n m ,
      0,746 0,072 13,715        
      . - Leertaste        
Abb. 84 : Prozentuale Zeichenhäufigkeit aus inhaltlich verschiedenen deutschen Texten nach BAST, LEVASSEUR (1958)
[ Diese Tabelle als Bild ]

Die Arbeitslastverteilung eines deutschen Textes bei Benutzung des QWERTZ-Tastenfeldes zeigt Abb. 85

Abb. 85 Das QWERTZ-Tastenfeld-Layout und die Arbeitslastverteilung beim Tasten eines deutschen Textes MEIER (1967), et al. (1980)

In der englischen Sprache verteilt sich die Arbeitslast entsprechend Abb. 86 in Gegenüberstellung zum DVORAK Tastenfeld.

Abb. 86: links: DVORAK-Simplified-Keyboard (DSK), rechts: "Standard" Belegung; (1943) nach DVORAK

Bei der DVORAK-Belegung liegen ca. 56 % der Arbeitsbelastung beim Tasten englischer Texte auf der rechten Hand, und die Belastung der Finger konzentriert sich auf die stärkeren Mittel- und Zeigefinger. Auch ungünstige Bewegungsfolgen der Finger sollen mit dieser Belegung reduziert worden sein. Die Häufigkeit der aufeinanderfolgen den Betätigungen des selben Fingers, entweder beim Niederdrücken benachbarter Tasten oder Bewegungen von der obersten Tastenreihe zur Grundreihe bzw. unteren Tastenreihe konnte durch die DVORAK-Belegung in eine verstärkt wechselnde Hand- bzw. Fingerbewegung umgewandelt werden (YAMADA, 1980), s. Abb. 87

Abb. 87 : Verringerung der ungünstigen Tastfolgen (bezogen auf die englische Sprache) , durch das DVORAK Tastenfeld. Die Höhe der zwei Tasten verbindendem Linien stellt das proportionale Maß der Häufigkeit dieser vorkommenden Tastfolgen dar, (entnommen YAMADA, 1980)

Angeblich soll das DVORAK-Tastenfeld bei kürzerer Ausbildungsdauer des Schreibenden auch höhere Leistung ermöglichen, aber verschiedene Untersuchungen und Leistungsvergleiche konnten die Annahme nicht endgültig bestätigen (DVORAK, 1943; BAST, 1958; BROWN et al., 1966; KLEMMER, 1971; MARTIN, 1972; ALDEN et al., 1972; KINKEAD, 1976; GAKIR, 1980).

Die Belegung und Bedienungsweise des MEIERschen Tastenfeldes sind in Abb.88 dargestellt Es zeigt sich hier, daß die Mängel des QWERTY-Layouts überwunden werden können, ohne auf den grundlegenden Vorteil der mehrsprachigen Tastenbelegung verzichten zu müssen (CAKIR, 1980)

Abb. 88 : Die Meiersche Tastenfeld-Anordnung und Arbeitslastverteilung auf der Grundlage der Häufigkeit einzelner Buchstaben in der deutschen, englischen und spanischen Sprache, MEIER (1967) ; entnommen CAKIR (1980)

DREISPRACHEN TASTATUR (nach Meier, Deutsch, Englisch, Spanisch)

Ebenfalls unter Berücksichtigung der sprachlichen Gegebenheiten entwickelte das Institut MARSAN (1979) für das Kernfeld der Tastatur mehrere Belegungsentwürfe. Grundlage dazu war eine Computeranalyse der vier Sprachen Englisch, Französisch, Spanisch, Deutsch sowie einer Imaginärsprache, die eine aus diesen vier genannten in bestimmtem Verhältnis zusammengesetzte Synthese darstellt. Die Adaption. an diese Sprachen ergab bis auf einige Zeichen ähnliche Belegungen, s. Abb. 89 . ·Es ist zu berück sichtigen, daß es sich hier um eine theoretisch-statistische Auswertung handelt, praktische Erprobungen liegen bis her nicht vor.

Abb. 89 a: Belegung der "Internationalen Tastatur" in Anpassung an die französische Sprache (MARSAN, 1979)

Abb. 89 b: Anpassung an die deutsche Sprache (MARSAN, 1979)

Abb.89 c: Anpassung an die spanische Sprache (MARSAN, 1979)

Abb. 89 d: Anpassung an die englische Sprache (MARSAN, 1979)

Auf die englische Sprache bezogen, wird die Belegung der Tastatur "Maltron Mark II" als optimal angegeben (MALT, 1977), s. Abb. 90. 90 % der Buchstaben der 100 meist benutzten englischen Wörter sind dabei auf den Ausgangstasten (,home-row') direkt unter der Grundstellung der Finger untergebracht. Es ergibt sich danach eine Arbeitslastverteilung, die ebenfalls in Abb. 90 dargestellt ist. Betont wird von der Autorin die Anordnung der ,E'-Taste unterhalb des linken Daumens. Die "Shift"-Taste und "Shift-Lock"-Taste befinden sich im Kernarbeitsbereich des Fingers 5, die "Space-bar"-Taste wird vom Daumen (Finger 1) betätigt.


+ £ 4 $ (     ) & @ % =

1 2 3 4 5

6 7 8 9 0

Q P Y C B

V M U Z L
Shift-Lock
A N I S F

D T H 0 R :;
Shift
, ? J G "* E Sp _! W K - X Shift
8% 7% 7% 13%
.
Cr 15% 7% 7% 8%






11% 17%





Workload % LH Total 46%

RH Total 54%
Abb. 90 : Belegung nach MALT (1977) bei Zugrundelegung der englischen Sprache
[ Diese Tabelle als Bild ]

Die starke Abweichung dieser Belegung von dem DVORAK-Layout, dem MEIER'schen Tastenfeld und der englischen Belegung von MARSAN, die gemeinsam die Vokale in der linken Tastaturhälfte auf der Grundreihe angeordnet haben und die dort ausschließlich von der linken Hand zu betätigen sind, rührt von Ergebnissen aus Versuchen her, die von MALT (1977) durchgeführt wurden.
In Kurzzeitversuchen weist nach ihren Erkenntnissen laterale Eintastung zweier Finger kürzere Zeitintervalle als die contra-laterale, z.B. der gleichen Finger der rechten und linken Hand, auf. Die höchste Frequenz in den 10 Sekunden-Versuchen wurde mit dem Fingerwechsel 4/3 erreicht. Dies steht im deutlichen Widerspruch zu den von GAKIR (1980) gegebenen Empfehlungen, wonach die Fingerfolge 4/3 möglichst gering gehalten werden solle, und zu den von FOX, STANSFIELD (1964); DANIELS und GRAF (1970); KLOCKENBERG (1924); ermittelten Ergebnissen, welche die. kürzesten Zeitintervalle beim Eintasten durch alternierende Handbewegungen feststellen.

Der Grund der differierenden Ergebnisse und der daraus resultierenden unterschiedlichen Belegungsentwürfe liegt möglicherweise in der Art der Versuchsdurchführung. FOX und STANSFIELD (1964) und DANIELS, GRAF (1970) erhielten ihre Ergebnisse aus der Analyse eines geschriebenen fortlaufenden Textes, indem sie die kürzesten Zeitintervalle heraussuchten und diese mit den dazugehörigen Buchstabenfolgen verglichen. MALT führte Kurzzeitversuche (10 sec) im Labor mit alternierenden Handeinsätzen bzw. wechselnden benachbarten Fingern durch, die nur jeweils zwei festgelegte Tasten zu betätigen hatten.

Die Belegungen der Tastaturen von DVORAK, MEIER und MARSAN folgen der Leitregel der bevorzugt einzusetzenden alternierenden Handbewegungen, während MALT die Belegung entsprechend ihrer Versuchsergebnisse in der Art gestaltete, daß der von ihr ermittelten schnellsten Fingersequenz, der lateralen, im Layout deutlich Rechnung getragen wird.

Es kann nach diesen widersprüchlichen Gestaltungsregeln keine endgültige Empfehlung aus der Literatur zu diesem Punkt gegeben werden.

Eine Möglichkeit, die Tastaturbetätigung zu vereinfachen, stellt die freie Belegbarkeit (Programmierung) von zusätzlichen Tasten dar. Es können, z.B. im Geschäftsverkehr, ganze Wortgruppen wie Anreden oder ähnliches auf Tastendruck automatisch geschrieben werden.

Das alpha-numerische Tastenfeld umfaßt neben den Alphabet und den Satzzeichen die neun Ziffern, die allgemein in der obersten Tastenreihe der Standard-Tastatur angeordnet sind. SEIBEL (1972) befindet diese Anordnung der numerischen Zeichen unter bestimmten arbeitsspezifischen Anforderungen, verglichen mit der getrennten Anordnung eines numerischen Tastenfeldes für sinnvoll oder möglicherweise sogar überlegen. Es liegen allerdings dazu keine vergleichbaren Untersuchungen zur Beurteilung vor (SEIBEL).

Beinhaltet die Tätigkeit, beispielsweise am Terminal, auch einen Anteil blockweißer numerischer Eingaben (z.B. Kodierungen), ist es angezeigt, die alpha-numerische Tastatur mit einem zusätzlichen numerischen Tastenfeld zu kombinieren.

Eine weitere Alternative, die zu Versuchszwecken entwickelt wurde, stellt die simultane Mehrfachbedienung ("Chord-Keyboard") der Tasten dar (SEIBEL, 1972) . Die Kombinationsmöglichkeiten von Tasten erlauben das Kodieren je mach Programmierung von einzelnen Zeichen, Silboa oder Wortgruppen und reduziert damit die Anzahl der notwendigen Eintastungen, erfordert aber von dem Benutzer langes Training und stellt während der Betätigung eine hohe mentale Anforderung dar (KLEMMER, 1971)

Ähnlich verhält es sich mit dem von GONRAD, LONGMAN (1965) vorgestellten Entwurf (s. Abb. 91 )

Abb. 91 : "Chord-Keyboard" nach CONRAD.. LONGMAN (1965)

Diese Tastaturart ist nach Darstellung der genannten Autoren günstig in der Anwendung für bestimmte Kodieraufgaben, im Bereich der Text- und Datenverarbeitung, aber in Hinblick auf die notwendige Benutzbarkeit durch ungeübte Personen, als Ersatz einer alpha-numerischen Tastatur nicht relevant.

Neben dem Aspekt der Sprachanalyse ist der Aspekt der. Tätigkeitsanalyse auch innerhalb eines Sprachbereichs von Bedeutung. Für spezifische Anwendungsfälle (vgl. ROHMERT, LUCZAK, 1978; HAIDER, ROHMERT, 1979) können optimale Gestaltungsempfehlungen von den vorgestellten Belegungsvorschlägen weit abweichen.

Eigene experimentelle Untersuchungen zur Tastaturbelegung zielen primär auf die Beurteilung der Fingerbeweglichkeiten bei der Bedienung einer normierten alpha-numerischen Tastatur.

Bei dem Laboruntersuchungen wurden zunächst für die möglichen vertikalen und horizontalen Tastenbetätigungen der linken Hand stochastisch verteilte Buchstabenfolgen auf einem Bildschirm dargeboten. In einer on-line Kopplung an einen Prozeßrechner wurden die angebotenen und eingetippten Zeichen sowie die zugehörigen Zeiten (in ms) erfaßt. Im folgendem wird im ersten Analyseschritt von der Leistung (Zeitabstand einer Symbolkombinatiom) auf die Fingerbeweglichkeit geschlossen, später wird auch die Geschwindigkeit der Fingerbewegung in die Analyse mitein bezogen.

Die Ergebnisse werden knapp referiert; statistische Absicherungen und Datendarstellungen sollen in geplanten Veröffentlichungen arbeitswissenschaftlicher und -physiologischer Zeitschriften ausgeführt werden.

Vertikale Bewegungsrichtung der Finger:

Die Rangreihe der Finger (F2 bis F5) korreliert signifikant (P<0,0S) mit den zugehörigen Bewegungszeiten; Abhängigkeiten der Finger von der Betätigungsrichtung (z.B. von der Grundreihe zur oberen oder unteren Reihe) oder vom Tastenabstand (z.B. von der Grundreihe zur oberen Reihe/von der unteren Reihe zur oberen Reihe) konnte dagegen nicht ab gesichert werden.

Die Leistungsunterschiede zwischen den Fingern sind signifikant bis auf die Kombinationen F2-F3 und F4-F5.
Abb.92: Zeitverteilung bei nicht-kontinuierlicher Tastaturbetätigung (nach PANTON, 1976 (oben) und NEAL, 1977 (unten)

Die für die jeweiligen Finger gemittelten Bewegungszeiten betragen

F2215 ms
F3236 ms
F4278 ms
F5287 ms

Die Zeiten liegen insgesamt in dem aus der Literatur zu erwartenden Bereich für nicht-kontinuierliche Texte (vgl. Abb.92 ). Damit erscheint der an einer Versuchsperson erhobene Datensatz übertragbar.

Abb. 93 verdeutlicht die beschriebenen Ergebnisse. Interpretierend wird deutlich, daß die Finger F2 und F3 unabhängig von Tastenabstand und vertikaler Bewegungsrichtung höhere Tastleistungen erzielen.

Abb. 93: Zeitzuordnung für vertikale Fingerkombinationen_^ von der Grundreihe nach obenvon der Grundreihe nach unten^ von der unteren Reihe zu der oberen Reinev von der oberen Reihe zu der unteren Reihe.

Horizontale Bewegungsrichtung der Finger:

Leistungsunterschiede sind in horizontaler Richtung möglich bezogen auf die Tastaturreihen (obere-, Grund-, untere Reihe) und bezogen auf die Bewegungsrichtung (von außen nach innen (z.B. F5-F2) oder von innen nach außen (z.B. F3-F5)).

Die Datenanalyse zeigte hinsichtlich der Tastaturreihen folgende Unterschiede:

  • Die Tastleistung auf der Grundreihe ist signifikant höher als auf der unteren oder oberen Reihe.
  • Untere und obere Reihe unterscheiden sich leistungsmäßig nicht.

Die Leistungsmittelwerte für die Reihen betragen:

Obere Reihe 258,0 ms
Grundreihe 244,7 ms
Untere Reihe270,8 ms

Bei Berücksichtigung aller Daten läßt sich ein Richtungseffekt nicht absichern. Analysiert man die Daten für jede Reihe getrennt, so zeigt sich, daß die horizontale Tastleistung für die obere und untere Reihe dem Tastenabstand umgekehrt proportional ist.

Bezogen auf alle Reihen ergeben sich günstige Fingerkombinationen für
F2 - F2
F3 - F2
und ungünstige (langsame) für solche, die zum 3. Finger oder zum 4. Finger hinlaufen (vgl. Abb. 94).

Abb. 94 : Zeitzuordnungen für horizontale Fingerbewegungen. Exemplarisch dargestellt für die Grundreihe
Linke Hand, Grundreihe
<- nach außen

-> nach innen

Bei den Untersuchungen der Bewegungsgeschwindigkeiten (Bewegungsweg/Bewegungszeit) der Finger in horizontaler und vertikaler Richtung zeigte sich, daß weiter auseinander liegende Tasten mit höherer Geschwindigkeit betätigt werden als näher beieinander platzierte. Diese Tendenz läßt sich auf einer Mittelwertsbasis tabellarisch verdeutlichen
 

Zwischenraum
(n Tasten)
Betätigungs-
geschwindigkeit
(mm/sec)
0 7,22
1 15,19
2 20,15
3 30,17
[ Diese Tabelle als Bild ]

Eigene Untersuchungen mit Fließtexten bestätigen die wesentlich schnelleren Eintastraten bei alternierender Eingabe (Größenordnung 100 ns) ; man vergleiche dazu auch Abb. 95

Abb. 95 : Frequenzverteilung von alternierenden Eintastungen und Einhandeintastungen im Vergleich (Kinkhead, 1972)

Damit läßt sich zusammenfassend empfehlen (vgl. auch HIRAGA, ONO u. YAMADA, 1980):

  1. alternatierende Eintastungen (Wechsel rechte Hand - linke Hand)
  2. Einsatz nichtbenachbarter Finger bevorzugen.

Beim Einsatz weit auseinanderliegender Finger wird durch den Einsatz der hohen Beweglichkeit des Handgelenks eine hohe Eintastgeschwindigkeit erreicht.

Richtungsabhängig ergibt sich eine günstige Tastfolge (Geschwindigkeit) wenn die Finger F2 oder F3 den Ausgangspunkt der Bewegung darstellen und eine niedrigere Geschwindigkeit. wenn F2 oder F3 das Bewegungsziel darstellen.

Mit abgeschwächter Tendenz zeigen sich die Finger F2 und FS günstig für den Endpunkt von Bewegungen (vgl. Tab. 6 )
 

Finger Richtung
  B
>
Z
<
F2
34 %
 
F3
100 %
0 %
F4
88 %
12 %
F5
36 %
64 %
Tab. 6 : Häufigkeiten höherer (>) bzw. niedriger (<) Bewegungsgeschwindigkeiten bei Bewegungsbeginn (B) von Finger F zu allen anderen Fingern; bzw. bei Bewegungsziel (Z) des Fingers F von allen anderen Fingern kommend
[ Diese Tabelle als Bild ]

Um die Ergebnisse zur Bewegungsgeschwindigkeit für das Tastenfeld zusammenzufassen, wurden den Tasten Kodierungen zugewiesen (vgl. Abb. 96), die die Tastenreihe und den zugeordneten Finger repräsentieren. Für jede Kombination von Reihe und Finger (entspricht Taste) läßt sich die Bewegungsgeschwindigkeit von der Taste weg und zur Taste hin in eine Rangreihe ordnen. Diese Rangreihe (1-15) wurde in die Tastaturmatrix eingetragen (Abb. 96).

Abb. 96: Rangreihe der Bewegungsgeschwindigkeiten der linken Hand bezogen auf ein normiertes Tastenfeld.

Die schraffierten Bereiche der Abb.96 verdeutlichen die hohen Bewegungsgeschwindigkeiten (Rangplatz 1-7). Für die Ergebnisse zeigt sich eine tendenzielle Übereinstimmung mit den Resultaten von Panton (1976).