Семинар)) «Технологии)QNX вРоссии »)...

«Подходы к разработке человеко-‐машинных интерфейсов» Докучаев Андрей, СВД Встраиваемые Системы

Семинар «Технологии QNX в России» 19 мая 2015, Москва

Содержание выступления

•  Введение •  Современные подходы к проектированию ЧМИ

•  Роль ЧМИ в системах реального времени •  Закон Хика-‐Хаймана

•  Закон Фиттса

•  Закон Стивенса

• Источники информации

Общие эргономические требования: -‐ ГОСТ 21829-‐76: Система «человек-‐машина». Кодирование зрительной информации. -‐ ГОСТ 21480-‐76: Система «человек-‐машина». Мнемосхемы. -‐ ГОСТ 22902-‐78: Система "Человек-‐машина". Отсчетные устройства индикаторов визуальных. -‐ ГОСТ 23000-‐78: Система «человек-‐машина». Пульты управления. -‐ ГОСТ 26387-‐84: Система «человек-‐машина». Термины и определения. -‐ ГОСТ 20.39.108-‐85: Требования по эргономике, обитаемости и технической эстетике Система стандартов эргономических требований и эргономического обеспечения: -‐ ГОСТ 29.05.002-‐82: Индикаторы цифровые знакосинтезирующие. -‐ ГОСТ 29.05.006-‐85:Трубки электронно-‐лучевые приемные. -‐ ГОСТ 30.001-‐83: Система стандартов эргономики и технической эстетики. Основные положения Человеко-‐машинный интерфейс: -‐ ГОСТ Р 50923-‐96: Дисплеи. Рабочее место оператора. Общие эргономические требования и требования к производственной среде. Методы измерения. -‐ ГОСТ Р МЭК 60447-‐2000: Принципы приведения в действие. -‐ ГОСТ Р МЭК 60073-‐2000: Маркировка и обозначение органов управления, кодирование информации. -‐ ГОСТ Р 50948-‐2001: Средства отображения информации индивидуального пользования. Общие эргономические требования и требования безопасности -‐ ГОСТ Р 50949-‐2001: Средства отображения информации индивидуального пользования. Методы измерений и оценки эргономических параметров и параметров безопасности -‐ ГОСТ Р 52324-‐2005: Часть 2. Эргономические требования к дисплеям с плоскими панелями

Введение

Нормативный базис

Группа стандартов ISO 9241 «Эргономика взаимодействия «человек-‐система»: -‐ ISO/TR 8995:1989: Эргонометрические требования к зрению. Освещение рабочих установок внутри

помещений. -‐ ISO/TR 9241-‐3: 1992: Часть 3. Требования к визуальному отображению информации -‐ ISO/TR 9241-‐11: 1998: Часть 11. Обеспечение пригодности использования. -‐ ISO/TR 9241-‐12: 1998: Часть 12. Представление информации. -‐ ISO/TR 9241-‐100:2010: Часть 100. Введение в стандарты на эргономику программного обеспечения. -‐ ISO/TR 9241-‐110:2006: Часть 110. Принципы диалога. -‐ ISO/TR 9241-‐129:2010: Часть 129. Индивидуализация программного обеспечения. -‐ ISO/TR 9241-‐143:2012: Часть 143. Формы. -‐ ISO/TR 9241-‐151:2008: Часть 151. Проектирование пользовательских интерфейсов сети Интернет. -‐ ISO/TR 9241-‐171:2008: Часть 171. Руководство по доступности программного обеспечения. -‐ ISO/TR 9241-‐210:2010: Часть 210. Человеко-‐ориентированное проектирование интерактивных систем. Группа стандартов ISO 14915 «Эргономика мультимедийных пользовательских интерфейсов»: -‐ ISO/TR 14915-‐1:2002: Часть 1. Принцип и условия разработки. -‐ ISO/TR 14915-‐2:2003: Часть 2. Навигация и контроль мультимедиа Отраслевые стандарты, СТП: ОСТ 36-‐100.2.03-‐84; ОСТ 4.270.000; ОСТ 25-‐1205-‐85; ОСТ 25-‐1206-‐85; ОСТ 25-‐1262-‐86; ОСТ 27-‐72-‐15-‐77; ОСТ 27-‐72-‐25-‐84; ОСТ 1 00345-‐87; …

Введение

Нормативный базис

Введение

Подходы к проектированию ЧМИ

Эргономика (человек как часть технической системы )

Аппаратные и программные

средства взаимодействия

человека и машины

Организация труда

Учет внешних факторов

Современные практики

Когнитивная/инженерная психология (техническая система как объект

деятельности человека)

Информационное взаимодействие Человеческое

восприятие, процесс принятия решений

Распределение функций между человеком и устройством

Введение

Эргономические методы

В рамках эргономики исследуются обусловленные человеческим фактором свойства технических систем и их влияние на соответствующий элемент системы – оператора.

Антропологический метод – изучение человека отдельно от технической системы в качестве биологического объекта с абстрактными операторскими функциями.

Антропоцентрический метод – анализ функционирования системы с точки зрения деятельности человека.

Техноцентрический метод – исследование ЧМИ с точки зрения функционирования технической системы, где оператор является составной частью системы, на которую возложен ряд функций.

Технологический метод – анализ технических систем без учета наличия в них человека (исследование исключительно обусловленных наличием человека свойств системы).

Введение

Производные когнитивной психологии

Когнитивная психология в задачах проектирования ЧМИ безусловно не самодостаточна. Она используется в качестве базиса для переосмысления классических эргономических моделей и выработки новых подходов.

Подход, основанный на анализе деятельности (Acpvity-‐Centered Design, ACD) – подразумевается анализ действий оператора, направленных на достижение поставленных задач, и синтез на его основе результирующего интерфейса.

Целеориентированный подход (Goal-‐Oriented Design, Goal-‐Driven Design, GDD) – здесь предполагается анализ целей оператора, достижение которых решает поставленные перед человеко-‐машинным взаимодействием задачи.

Целеориентированный подход (User-‐Centered Design, UCD) – суть подхода сводится к изучению требований, предъявляемых конечным пользователем к продукту и адаптация интерфейса под их нужды.

Современные подходы к проектированию ЧМИ

Классификация человеко-‐машинных интерфейсов

Одна из существующих классификаций ЧМИ [*] подразумевает информационный подход к Проектированию.

[*] Анохин А.Н., Ивкин А.С. Человеко-‐машинный интерфейс для поддержки когнитивной деятельности операторов АС // Ядерные измерительно-‐информационные технологии. 2012. № 1(41). С. 57-‐66.

По способу представления информации По принципу отбора информации

Системные

Обзорные

Задачные

Приборные

Схематические

Функциональные

Иммерсивные

Экологические


По способу представления информации: приборные интерфейсы

Демонстрация из состава проекта QNX Car 2

Jeep Wrangler / QNX Car 2 / QNX 6

Классический подход, направленный на обеспечение для оператора одновременной доступности органов управления и индикации. Подобный интерфейс обеспечивает интуитивную сопоставимость показаний различных приборов и может содержать как цифровые, так и аналоговые элементы.

Библиотека компонентов Qt / Qwt


По способу представления информации: схематические интерфейсы

SCADA Phocus / QNX 4

Также весьма привычный и широко апробированный подход к проектированию интерфейсов, совмещающий схематичное изображение технологических параметров с наложением их на результирующую мнемосхему технической системы. Характерной чертой подобного интерфейса является высокая степень концентрации элементов управления и визуализации.

Системообразующее представление

Схематично-‐параметрическое представление


По способу представления информации: экологические интерфейсы

Программная платформа бортовых информационных систем «Тройка» 2.0

Кроме того, подобные интерфейсы отличаются достаточно неявно расположенными информативными элементами и органами управления. С другой стороны это позволяет реализовывать интуитивно понятные и управляемые образы весьма высоких степеней абстракции от технических составляющих.

Экологический интерфейс в первую очередь характеризуется сильной ассоциативной составляющей, позволяющей апеллировать к образному восприятию оператора, что в существенной мере облегчает восприятие субъектом информации.

Органы управления

Информативные элементы


По способу представления информации: функциональные интерфейсы


Данный подход основан на предложении, позволяющем переключить внимание оператора с к о н т р о л я н а д с о с т о я н и е м различных подсистем на контроль над состоянием выполнения общих для этих подсистем функций. Очевидно, что общее выполнение или не выполнение функций системой зависит не только от состояний отдельных подсистем, но также и от наличия всевозможных резервирующих конструкций.

Состояние общей функции перекачки промстоков.

Состояние частных функций перекачки промстоков.


По способу представления информации: иммерсивные интерфейсы

Иммерсивный подход к построению интерфейсов основан на включении восприятия человека в управляемую искусственную среду. Будь то виртуальная реальность или идейно близкие ей технологии повышения убедительности интерфейса.

Одни из первых человеко-‐машинных и н т е р ф е й с о в д а н н о г о в и д а опирались в первую очередь на 3D моделирование. В настоящее же время подход охватывает также организационную и психологическую составляющую.


По принципу отбора информации: системные интерфейсы


Интерфейс предназначен для представления информации по выбранной изолированной системе

Интерфейсы

Системные

Обзорные

Задачные


По принципу отбора информации: обзорные интерфейсы

SCADA / QNX 4


Системные

Обзорные

Задачные

Подобные интерфейсы решают задачу быстрой оценки состояния

системы. Отображаемая информация проходит

ранжирование и фильтрацию.


По принципу отбора информации: задачные интерфейсы

Библиотека компонентов Qt / Qwt

SCADA / QNX 4


Системные

Обзорные

Задачные

Содержат информацию, релевантную текущей задаче.

Роль ЧМИ в системах реального времени

Закон Хика-‐Хаймана

Эмпирическая зависимость скорости принятия решения от числа альтернатив, именуемая законом Хика-‐Хаймана, в вопросах проектирования ЧМИ используется в виде следующей рекомендации: "увеличение числа альтернатив увеличивает время принятия решения" [*].

[*] Hick W.E. On the rate of gain of informajon // Quarterly Journal of Experimental Psychology. March, 1952. Vol. 4(1). P. 11-‐26.

Время принятия решения среди равновероятных альтернатив с ростом их числа

Для равновероятных альтернатив:

bHT =T – среднее время принятия решения; b – эмпирический коэффициент пропорциональности; pi – вероятность выбора i-‐го элемента.

, где: ; ∑ +=n

iii ppH )11(log2

)1(log2 +⋅= nbT


Закон Фиттса

[*] Fizs P.M. The informajon capacity of the human motor system in controlling the amplitude of movement // Journal of Experimental Psychology. June, 1954. Vol. 47(6). P. 381-‐391.

Создание меню быстрого доступа за счет размера и расположения элементов

Закон Фиттса охватывает общие закономерности сенсорно-‐моторных процессов и восприятия. Применительно к ЧМИ его можно сформулировать в виде: “скорость реакции находится в прямой пропорциональной зависимости от расстояния до элемента управления и в обратной зависимости от его размера” [*].

T – среднее время выполнения действия; a – среднее время начала реакции; b – скорость перемещения манипулятора; D – расстояние до центра элемента управления; W – ширина элемента вдоль оси движения.

, где: ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ ++= 1log2 WDbaT


Закон Фиттса

Применение на практике: -‐ снижение числа спонтанных взаимодействий с интерфейсом (при глобальном уменьшении размеров элементов управления);

-‐ ускорение реакции оператора на событие (выделение размера ключевого элемента интерфейса);

-‐ приоритетное выделение элементов (отдельное расположение ключевого элемента в группе от остальных);

-‐ функциональное разграничение элементов управления (группировка по размерам однородных элементов).

Снижение числа необусловленных действий оператора при насыщении и уменьшении

размеров элементов интерфейса


Закон Стивенса

При проектировании ЧМИ немаловажен вопрос выбора способа физического воздействия на оператора. Закон Стивенса устанавливает степенную зависимость между силой субъективного ощущения и интенсивностью раздражителя для различных видов воздействия [*].

[*] Stevens S.S. On the psychophysical law // Psychological Review. 1957. Vol. 64(3). P. 153-‐181.

n Раздражитель

0.5 Яркость точечного источника света

0.67 Громкость звука частотой 3000 Гц

0.95 Амплитуда вибрации при частоте 60 Гц

1 Яркость мерцающего точечного источника света

1.2 Освещенность (интенсивность отраженного света)

3.5 Электрический ток

Y – сила субъективного ощущения; k – коэффициент пропорциональности для различных видов раздражителей; S – интенсивность раздражителя; n – показатель степенной функции, зависящий от вида раздражителя.

, где: nkSY =

Источники информации

1. Анохин А.Н., Ивкин А.С. Человеко-‐машинный интерфейс для поддержки когнитивной деятельности операторов АС // Ядерные измерительно-‐информационные технологии. 2012. № 1(41). С. 57-‐66.

2. Анохин А.Н., Острейковский В.А. Вопросы эргономики в ядерной энергетике. М.: Энергоатомиздат, 2001. 344 с.

3. Баканов А. С., Обознов А. А. Эргономика пользовательского интерфейса: от проектирования к моделированию человеко-‐компьютерного взаимодействия. М.: Институт психологии РАН, 2011. 176 с.

4. Раскин Д. Интерфейс: новые направления в проектировании компьютерных систем. Символ-‐Плюс, 2005. 272 с.

5. Фершильд М.Д. Модели цветового восприятия. Второе издание. М.: 2004. 438 с. 6. Fi�s P.M. The informapon capacity of the human motor system in controlling the amplitude

of movement // Journal of Experimental Psychology. June, 1954. Vol. 47(6). P. 381-‐391. 7. Hick W.E. On the rate of gain of informapon // Quarterly Journal of Experimental Psychology.

March, 1952. Vol. 4(1). P. 11-‐26. 8. Stevens S.S. On the psychophysical law // Psychological Review. 1957. Vol. 64(3). P. 153-‐181.

Материалы по теме

(812) 346-‐89-‐56 доп. 104 [email protected]

www.kpda.ru

Андрей Докучаев Ведущий инженер-‐программист

Семинар)) «Технологии)QNX вРоссии »)...

Documents

Transcript of Семинар)) «Технологии)QNX вРоссии »)...