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«Fakultät Technik und Informatik Faculty of Engineering and Computer Science Studiendepartment Informatik Department of Computer Science Roman ...»

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Diplomarbeit

Roman Bartnik

Weiterentwicklung einer Technologiebasis für

interaktive Gruppenarbeitsräume

Fakultät Technik und Informatik Faculty of Engineering and Computer Science

Studiendepartment Informatik Department of Computer Science

Roman Bartnik

Weiterentwicklung einer Technologiebasis für

interaktive Gruppenarbeitsräume

Diplomarbeit eingereicht im Rahmen der Diplomprüfung

im Studiengang Softwaretechnik

am Studiendepartment Informatik der Fakultät Technik und Informatik der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg Betreuender Prüfer : Prof. Dr. rer. nat. Kai von Luck Zweitgutachter : Prof. Dr. rer. nat. Jörg Raasch Abgegeben am 23.2.2006 Roman Bartnik Thema der Diplomarbeit Weiterentwicklung einer Technologiebasis für interaktive Gruppenarbeitsräume Stichworte Ubiquitous Computing, CSCW, Groupware, Mensch-Computer-Interaktion Kurzzusammenfassung Die Fülle an Informationen, denen ein Mensch ausgesetzt ist, wird auch in Zukunft weiter steigen. Insbesondere Teilnehmer von Arbeitstreffen müssen nicht nur mit diesen Informationen arbeiten, sondern auch die Kommunikation innerhalb einer Gruppe koordinieren. Daher sind in einem Konferenzraum die Werkzeuge zur Informationsbewältigung besonders wichtig. Wie Teilnehmer eines Meetings durch Einsatz vernetzter Geräte optimal unterstützt werden können, ist Thema der vorliegenden Arbeit. Die dafür notwendigen, im Folgenden erarbeiteten Anforderungen fließen in eine Architektur ein, die offen genug für spätere Erweiterungen ist. Diese Architektur wird realisiert und ihre Tauglichkeit anhand von zwei Anwendungsprototypen demonstriert.

Roman Bartnik Title of the paper Further development of a technology platform for interactive collaborative rooms Keywords Ubiquitous Computing, CSCW Groupware Human-Computer-Interaction Abstract The future holds a new wealth of information for everybody. People will need the proper tools to handle this wealth, or they will be overwhelmed by it. In a conference room this is of special importance, as they will not only have to manage the information, but also coordinate with coworkers. This work shows how participants of a meeting can be supported by the use of ubiquitous computing technology. Based on the previous findings an architecture open for extensions is developed and realised. Two application prototypes are used as a proof of concept for this implementation.

Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis 7

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1.1. Motivation In Konferenzräumen haben in letzter Zeit verstärkt neue Technologien Einzug gehalten, die die klassischen Hilfsmittel zum Vorbild haben. So sind Videoprojektoren, Netzwerkanschlüsse und verschiedene persönliche Geräte inzwischen allgegenwärtig.

Videoprojektoren erleichtern Präsentationen, da diese nicht mehr auf Folien gedruckt werden müssen. Gleichzeitig ist der Videoprojektor meistens aber nur für einen Teilnehmer zugänglich. Wenn es darum geht schnell zwischen Dokumenten verschiedener Teilnehmer zu wechseln, ist der Nutzen für den einzelnen gering, da für den Austausch von Informationen zwischen den Rechnern umständliche Einstellungen vorzunehmen sind. Durch diese Einschränkung sind Notebooks während des Meetings oft nur für persönliche Notizen nutzbar.

Neue Inhalte werden im Konferenzraum weiterhin mit den klassischen Werkzeugen erstellt, die eine direkte und intuitive Zusammenarbeit ermöglichen. Grund hierfür: Auf Tafeln, Whiteboards und Flipcharts kann von mehreren Teilnehmern gleichzeitig geschrieben werden.

Das verbindende Element der vorgestellten Arbeitsweisen ist der gleichzeitige Zugriff auf ein gemeinsames Medium. Dies gilt für die Aufnahme, genauso wie für das Erstellen von Inhalten.

Die eingesetzten elektronischen Werkzeuge erleichtern die Einzelarbeit und Präsentation.

Dagegen ermöglichen die klassischen Werkzeuge das gleichzeitige Schreiben, können jedoch nur von kleineren Gruppen genutzt werden.

–  –  –

Seit einigen Jahren tauchen neue Schlagworte in der Literatur auf. Diese beschäftigen sich mit dem Verhältnis zwischen Mensch und Rechner. Sie wollen die Rolle verändern, die der Rechner derzeit einnimmt. Der Computer sollte nicht mehr die dominierende Komponente bei der Interaktion zwischen Mensch und Information sein. Terry Winograd hat in seinem Buch (Winograd und Flores 1987) dargelegt, daß der momentane Umgang mit Rechnern davon geprägt, ist sie in den Vordergrund zu stellen, während die inhaltlichen Tätigkeiten nur an zweiter Stelle stehen. Er fordert ein Umdenken im Softwaredesign, daß Software als Werkzeug begreift. Wie jedes gute Werkzeug sollte sie aus den Gedanken des Benutzers verschwinden, damit er sich ausschließlich seiner Aufgabe widmen kann.

The most profound technologies are those that disappear. They weave themselves into the fabric of everyday life until they are indistinguishable from it.

(Weiser 1991)

Einige Jahre nach Terry Winograd hat Mark Weiser in seinem Artikel eine Vision entwickelt:

Der Trend zu immer leistungsfähigeren Rechnern in immer kleinerer Formaten, die immer mehr Aufgaben übernehmen, sollte langsam enden. Eine Alternative wären viele Rechner für jeden Benutzer, wobei jeder auf eine Aufgabe spezialisiert ist. Sie sollten ihre Funktionen unauffällig erfüllen, ohne nach Aufmerksamkeit zu verlangen.





Es gibt seit langem Bestrebungen, die Zusammenarbeit innerhalb von Gruppen durch Software, der sogenannten Groupware, zu verbessern. Groupware ein Kunstwort aus "group processes" und der "software", um sie zu unterstützen (Johnson-Lenz und Johnson-Lenz 1994). Sie wird beschrieben als Software, die Gruppen von Menschen bei einer gemeinsamen Aufgabe unterstützt und eine Schnittstelle zu einer geteilten Umgebung bietet (Ellis u. a.

1991). Das Entwickeln von Groupware ist eine Aufgabe, mit der sich das Feld der "Computer Supported Collaborative Work" befasst.

Diese drei Strömungen können alle in einem Konferenzraum verwirklicht werden. Dafür soll eine Groupwareentwickelt werden, die den Ideen Winograds folgt und Geräte nutzt, die in die Umgebung des Konferenzraumes eingebettet sind. Durch die gemeinsame Nutzung der elektronischen Medien und die Integration der klassischen Werkzeuge, ergibt sich ein großes Potenzial für Verbesserungen.

Dieser Aufgabe haben sich mehrere Teams gewidmet. Sie haben Hardwareprototypen mit einer gemeinsamen Software verbunden. Zwei dieser Projekte sind "Roomware"1, das vom Fraunhofer Institut Darmstadt entwickelt wurde, und das "Interactive Workspaces"-Projekt2 der Universität Stanford. Beide Arbeitsgruppen haben sich allerdings auf die Implementierung der Groupwarefunktionalität ((Johanson u. a. 2001, 12) und (Tandler 2004, 214)) und

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den Entwurf von Geräteprototypen ((Guimbretière u. a. 2001) und (Tandler u. a. 2002, 38-40)) konzentriert.

Während solche Projekte bisher Forschungslaboren vorbehalten waren, ist der Stand der Technik inzwischen soweit fortgeschritten, daß auch regulär erhältliche Geräte genutzt werden können, von großen Displays oder Projektoren bis zu PDAs mit WLAN. Auch die Sicherheit soll nicht länger ausgeklammert bleiben und einen Platz im System finden.

Mit Hilfe von vorhandenen Techniken des Ubiquitous Computing und neuer Benutzerschnittstellen kann man nun ein System entwerfen, das die Vorteile der Rechner nutzt, ohne auf die Vorteile der gewohnten Hilfsmittel zu verzichten. Standen bis jetzt Computer für sich alleine, sind sie nun Teil eines Ganzen. Waren Tafel und Whiteboard noch vollkommen getrennt von elektronischen Systemen, werden sie jetzt in das neue System integriert.

1.2. Szenario

Das vorliegende Szenario beschreibt einen Konferenzraum und damit einen Ort, der für verschiedene Aufgaben genutzt wird: Brainstorming, Präsentation, Diskussion und die Strukturierung von Ideen charakterisieren eine möglichst zielgerichtete Arbeitsatmosphäre. Im Folgenden wird ein fiktives Meeting beschrieben und die Vorteile und Möglichkeiten aufgezeigt, die sich aus der Verschmelzung der Technologien ergeben.

1.2.1. Ablauf eines fiktiven Meetings Alice, Bob, Charlie und Dave treffen sich zu einem Arbeitsgespräch. Alice und Bob haben vorbereitete Dokumente dabei.

Im Konferenzraum steht ein Videoprojektor, der an einen Server des Systems angeschlossen ist. Der Konferenzraum bietet einfache Möglichkeiten des Netzwerkzugangs.

Die Computer der Teilnehmer erkennen das Netz des Konferenzraums und bauen selbstständig eine Verbindung auf. Die laufende Clientsoftware erkennt die vorhandenen Dienste des Raumes und meldet ihre Anwesenheit. Der Server gibt einen Überblick aller momentan angemeldeten Teilnehmer dieses Meetings.

Alice beginnt, lässt ihr Dokument anzeigen und erklärt dessen Inhalt. Während sie spricht, haben Bob und Charlie weitere Ideen, die sie als Anmerkungen an Alices Dokument anhängen und die neben dem eigentlichen Inhalt angezeigt werden. Alice hebt einige Elemente hervor und verändert andere. Diese Aktivitäten und die dadurch veränderten Daten werden vom Server in einem Archiv gesichert, so daß sie später wieder genutzt werden können.

1. Einleitung 12 Später wiederholt sich der Vorgang bei Bobs Präsentation, die er von seinem persönlichen Notebook starten kann. Dave ist während dieser Diskussion eine Idee gekommen, die er mit einem Dokument vorstellen möchte. Er hat es bereits während des Meetings aus seinen Notizen erstellt und wählt das öffentliche Display zur Darstellung. Innerhalb kürzester Zeit wird es vom Server dargestellt und kann diskutiert werden.

Das projizierte Bild enthält nun nicht nur die Daten der Teilnehmer, sondern auch Informationen über den bisherigen Verlauf des Meetings. In einem gesonderten Bereich ist das aktuelle Dokument mit den Anmerkungen und Markierungen der Benutzer zu sehen. Durch die dargestellte Historie kann ein neuer Teilnehmer einen groben Eindruck über den Verlauf des Treffens und den aktuellen Diskussionsstand bekommen.

Sollte er mit den gezeigten Dokumenten nicht vertraut sein, kann er diese, zusammen mit den Anmerkungen, auf einem eigenen Display anzeigen lassen.

Nach Ende des Meetings, durch Abmelden aller Teilnehmer, wird auf dem Server eine Liste erstellt, die alle erzeugten Dokumentenversionen verlinkt. Diese Liste wird den Teilnehmern zugestellt.

Das Beispielmeeting zeigt, wie verschiedene Tätigkeiten durch Vernetzung erleichtert wurden. So konnten neue Dokumente ohne Umstände vorgestellt und von den Teilnehmern kommentiert werden. Die erzielten Ergebnisse waren sofort zugänglich, ohne daß die Teilnehmer dies veranlassen mussten. Bei späteren Meetings können diese Dokumente nun weiter genutzt werden.

1.2.2. Gezeigte Anwendungen

Im vorherigen Abschnitt wurden Anwendungen aufgezeigt, welche die Aufgaben im Konferenzraum erleichtern sollen. Vorhandene Dokumente konnten einfach vorgestellt werden, unabhängig davon, ob sie vorbereitet waren oder "on the fly" erstellt wurden. Dies wurde durch die Vernetzung der darstellenden Geräte mit den Speicherorten der Dokumente und einer Steuerung für die darstellenden Geräte möglich. Eine solche Vernetzung von Inhalten mit einer einfachen Möglichkeit der Präsentation wird auch von BlueBoard demonstriert.3 Im vorgestellten Beispiel konnten Anmerkungen einfach erstellt und an dargestellte Dokumente angehängt werden. Es wurde vermieden, daß die Teilnehmer zunächst mit ihren Kommentaren auf das Ende eines Redebeitrags warten mussten. In (Prante u. a. 2002) wurde beobachtet, daß dies einen großen Unterschied in der Produktivität ausmachen kann. Alle erstellten Inhalte wurden archiviert, so daß die Teilnehmer sich nicht mit der Speicherung Bei diesem Projekt von IBM wird ein vernetzter Rechner mit einem Touchscreen aufgestellt. Nach der Anmeldung mit einer RFID-Plakette ist ein persönlicher Informationsbereich zugänglich. (Russell u. a. 2005)

1. Einleitung 13 ihrer Dokumente beschäftigen mussten. Sie konnten sich auf die inhaltlichen Aufgaben konzentrieren.4

1.3. Ziel der Arbeit Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist, die Anforderungen des Szenarios zu analysieren und eine Architektur für die Realisierung des Szenarios zu entwerfen. Die Architektur soll modular aufgebaut sein, um spätere Erweiterungen zu ermöglichen. Als Beispielszenario dient ein Softwareentwicklungsteam, daß bei der Gruppenarbeit in Konferenzräumen unterstützt werden soll. Eine genauere Ausarbeitung von Szenarien und ihren Anforderungen finden sich in (Neumann 2006) und (Burfeindt 2006). Das entworfene System soll daraufhin als Prototyp realisiert werden. Hierbei übernehmen normale Desktop-PCs die Rollen der Endgeräte. Die Nutzung der gebotenen Dienste sollte aber auch von einem PDA aus möglich sein.

1.4. Gliederung der Arbeit

In Kapitel 2 wird das Szenario beschrieben und die daraus folgenden Anforderungen erarbeitet. Darauf aufbauend werden in Kapitel 3 auf dem Markt erhältliche Produkte und ihre Eigenschaften untersucht. Sie werden mit den Anforderungen verglichen und eventuell für die Umsetzung Vision verwendet. Danach wird in Kapitel 4 ein Design entworfen, daß sich aus den Anforderungen ableitet. In Kapitel 5 wird die prototypische Realisierung des Frameworks und zweier Anwendungen beschrieben. Gegen Ende wird in Kapitel 6 ein Überblick über die Arbeit, erreichte Ziele und zukünftige Themengebiete gegeben.

Wobei hier nur Aktionen archiviert werden, die über die Anwendung ausgeführt werden. Tivoli (ein weiteres CSCW Tool) sieht eine komplette Audioprotokollierung vor, durch die wichtige Gesprächsideen nicht verloren gehen. Es muss gewährleistet sein, daß die gespeicherten Daten nicht den Kreis der Teilnehmer verlassen. Weitere Probleme entstanden aus der Verbindung von offensiven Bemerkungen mit der dauerhaften Speicherung. (Scholtz u. a. 2003)

2. Analyse

2.1. Rahmenbedingungen und Eigenschaften der Zielgruppe



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