Ергономіка

тема: "Людино-машинний інтерфейс, розробка ергономічного інтерфейсу" дипломник: Частухін Віталій Володимирович група: АІ-1-93 керівник: професор Муніпов Володимир Михайлович переклад з англійської

Вступ

Метою даного дипломного проекту є створення автоматизованоїінформаційної системи "Трудова інспекція. Підсистема реєстраціїнещасних випадків на виробництві ", яка дозволить вести облік нещаснихвипадків за деякою групі галузей деякого Управління Міністерства
Праці РФ. Основних функції системи: реєстрація актів про нещасних випадківза формою Н-1; підтримку довідників управлінь, професій, організацій,наслідків нещасних випадків, видів пригод, причин нещаснихвипадків, відомств (міністерств), регіонів РФ; пошук актів за базою даних;друк журналів реєстрацій, звітів і довідок (аналітичних і провиконану роботу), а також система повинна забезпечувати сервіснеобслуговування своїх баз даних (БД).

Людське-машинне взаємодія (HCI - Human-Computer Interaction) --це наука, яка вивчає, як люди використовують комп'ютерні системи, щобвирішити поставлені завдання. HCI забезпечує нас знаннями про комп'ютер ілюдині для того, щоб взаємодія між ними було більш ефективним ібільш зручним.
HCI включає в себе кілька разліних дисциплін. Це потрібно для того,щоб розробники програмного забезпечення розуміли основи діяльності,поведінки і ментальної специфіки людини відповідно до проектованоїсистемою.
Наведемо деякі з дисциплін, які включає в себе HCI:

1. Ергономіка

2. Інформатика

3. Штучний інтелект

4. Лінгвістика

5. Психологія

6. Соціологія

7. Основи розробки програмного забезпечення

8. Дизайн

Взаємодія між користувачем і комп'ютером

Людино-машинний інтерфейс забезпечує зв'язок між користувачем ікомп'ютером - він дозволяє досягати поставлених цілей, успішно знаходитирішення поставленої задачі. Взаємодія - обмін діями і реакціямина ці дії між комп'ютером і користувачем. Кілька років томуосновним видом взаємодії був текст (так звані термінальні абокомандної системи). В даний час, взаємодія може також включатиграфіку і іконки (знаки) замість тексту, але для опису процесувзаємодії всеравно ще використовується текст.
Є ряд стилів взаємодій, які діляться на два основних види.
Перший - це використання інтерфейсу мови команд - введення команд текстовимизасобами, і друга - це безпосереднє маніпулювання. Таким чином,є ряд способів, якими користувач міг би зв'язуватися зкомп'ютером:

9. Мови команд - користувач керує системою, вводячи відповідні команди в тестовому режимі;
10. Питання і відповідь - діалог, де комп'ютер ставить питання, а користувач відповідає йому (або навпаки);
11. Форми - користувач заповнює форми або поля діалогу, вводячи дані в поля;
12. Меню - користувач забезпечений рядом опцій і керує системою, обираючи необхідні пункти;
13. Пряме маніпулювання - користувач управляє об'єктами на екрані за допомогою пристрою маніпулювання, типу миші. Інший термін, який використовується для прямого інтерфейсу маніпулювання - Графічний

Інтерфейс Користувача.

В різних операційних системах не сьогоднішній день зазвичай використовуютьсякомбіновані стилі взаімодейсвтія з наведених вище.
Наприклад, у графічному інтерфейсі операційної системи Windowsвикористовується пряме маніпулювання, а також меню, діалогові елементи,форми і мова команд. Такий підхід важливий для проектувальникаавтоматизованих систем, оскільки дозволяє ретельно розглянутипоставлене завдання замовника (майбутнього користувача), щоб вибратинайкращий варіант вирішення задачі.
У розробляється програмної системі також застосований комплексний підхід достворення інтерфейсу. Тут використовується пряме маніпулювання, меню, формита діалоги. По ходу викладу матеріали будуть представлені приклади зрозробляється системи.
Мета створення ергономічного інтерфейсу полягає в тому, щоб відобразитиінформацію настільки ефективно наскільки це можливо для людськогосприйняття і структурувати відображення на дисплеї таким чином, щобпривернути увагу до найбільш важливих одиницям інформації. Основна ж метаполягає в тому, щоб мінімізувати загальну інформацію на екрані іпредставити тільки те, що є необхідним для користувача.

Основні принципи створення інтерфейсу

1. Природність (інтуїтивність)
Робота з ситемою не повинна викликати у користувача складнощів у пошукунеобхідних директив (елементів інтерфейсу) для управління процесомвирішення поставленого завдання.
2. Несуперечність
Якщо в процесі роботи з системою користувачем були використані деякіприйоми роботи з деякою частиною системи, то в Дурга частини системи прийомироботи повинні бути ідентичні. Також робота з системою через інтерфейсповинна відповідати встановленим, звичним нормам (наприклад,використання клавіші Enter).
3. Неізбиточность
Це означає, що користувач повинен вводити тільки мінімальну інформаціюдля роботи або управління системою. Наприклад, користувач не повиненвводити незначущі цифри (00010 замість 10). Аналогічно, не можна вимагати відкористувача ввести інформацію, яка була введена попередньо абояка може бути автоматично отримана із системи. Бажановикористовувати значення за умовчанням де тільки можливо, щобмінімізувати процес введення інформації.
4. Безпосередній доступ до системи допомоги
У процесі роботи необхідно, щоб система забезпечувала користувачанеобхідними інструкціями. Система допомоги відповідає трьом основним аспектам --якість і кількість що забезпечуються команд; характер повідомлень про помилкита підтвердження того, що система робить. Повідомлення про помилки повинні бутикорисні і зрозумілі користувачеві.
5. Гнучкість
Наскільки добре інтерфейс системи може обслуговувати користувача зрізними рівнями підготовки? Для недосвідчених користувачів інтерфейс можебути організований як ієрархічна структура меню, а для досвідченихкористувачів як команди, комбінації натискань клавіш і параметри.

Розміщення інформації на екрані

Кількість інформації, яка відображається на екрані, називається екранноїщільністю. Дослідження показали, що, чим менше екранна щільність, тимвідображається інформація найбільш доступна і зрозуміла для користувача інавпаки, якщо екранна щільність велика, це може викликати труднощі взасвоєнні інформації та її ясному розумінні. Проте, досвідчені користувачіможуть надавати перевагу інтерфейси з великою екранної щільністю. Інформація наекрані може бути згрупована і впорядкована в значущі частини. Це можебути досягнуто з використанням кадрів (фреймів), методів типу колірногокодування, рамок, негативного зображення або інших методів длязалучення уваги.

Виділення елементів інтерфейсу яскравістю

Для залучення уваги до будь-яких елементів інтерфейсу можнаскористатися виділенням цих елементів більшою яскравістю на фоні інших --темніших. Однак, не варто перестаратися з цим методом, оскількивелика кількість яскравих елементів може викликати дискомфорт у користувача.
Таким чином, можна досягти зворотного ефекту - перевантаження інтерфейсу.
Застосовувати цей метод потрібно тільки при необхідності. Існує кількаспособів виділення яскравістю:
14. Рух (миготіння або зміна позиції). Дуже ефективний метод, оскільки очей має спеціальний детектор для рухомих елементів;
15. Яскравість. Не дуже ефективний метод, тому що люди можуть виявити всього лише кілька рівнів яскравості;
16. Колір - використання кольору може бути надзвичайно ефективно;
17. Форма (символ, шрифт, форма символу). Використовується для того, щоб відрізнити різні категорії даних;
18. Використання різних алфавітів (шрифтів) в різних формах;
19. Розмір (тексту, символів). Зазвичай застосовують збільшення виділеного об'єкта в 1.5 рази;
20. Відтінення (різноманітна текстура об'єктів). Ефективний метод для залучення уваги до будь-якої частини екрану;
21. Оточення (підкреслення, рамки, Інвертований зображення). Дуже ефективний метод як не перестаратися;

Рис.1 Приклад розробки з диплома

Використання кольору при проектуванні ергономічного інтерфейсу

Колір може поліпшити інтерфейс користувача, але для багатьох системвикористання кольору практично не впливає на ефективність роботикористувача. Основне призначення кольору - у створенні інтерфейсів, більшцікавих для користувачів. Проте, є випадки, де колір може допомогтипроектувальнику інтерфейсу користувача. Це найбільш ефективно коли колірвикористовується для:
22. угруповання інформації;
23. виділення відмінностей між інформацією;
24. виділення простих повідомлень (помилки, стану і т.д.)

Колір - потужний візуальний інструмент, його необхідно використовувати дужеобережно, щоб не викликати дискомфорту у користувача помилковими колірнимикомбінаціями.
Наведемо деякі принципи використання кольору, якими потрібнокеруватися при проектуванні ергономічного інтерфейсу:
25. необхідно обмежити число квітів до 4 на екрані і до 7 для послідовності екранів; для неактивних елементів потрібно використовувати бліді кольору;
26. якщо колір використовується для кодування інформації, необхідно переконатися, що користувач правильно розуміє код, наприклад, прострочені рахунку виділяються червоним кольором, а непрострочені - зеленим;
27. необхідно використовувати кольори відповідно до уявлень користувача, наприклад, для картографа зелений - ліс, жовтий - пустеля, синій - вода. Для хіміка, червоний-гарячий, синій - холодний;
28. для відображення стану: червоний = небезпека/стоп, зелений = нормально/продовження роботи, жовтий = застереження;
29. для залучення уваги найбільш ефективні білий, жовтий і червоний кольори;
30. для впорядкування даних можна використовувати спектр 7 кольорів (веселка);
31. для розділення даних необхідно вибрати кольору з різних частин спектру (червоний/зелений, синій/жовтий, будь-який колір/білий);
32. для групування даних, об'єднання і подоби потрібно використовувати кольори, які є сусідами в спектрі (помаранчеві/жовті, сині

/фіолетові);

Важливо відзначити, що близько 9% людей не розрізняють кольору, (звичайно червоної --зелені поєднання). Однак, ці люди можуть відрізняти чорно-білі відтінки,тому проектувальники автоматизованих систем повинні перевіряти, чи нечи порушує сприйняття користувачів цієї категорії використання різнихквітів у інтерфейсах програмних продуктів.

несуперечність і стандартизація

Дані на екрані слід розташовувати таким чином, щоб користувачзнав, де знайти і де чекати виведення необхідної інформації.
. Інформація, на яку слід негайно звернути увагу, завжди повинна відображатися у видному місці, щоб захопити увагу користувача

(наприклад попереджають повідомлення та повідомлення про помилки);
. Інформація, яка необхідна не дуже часто (наприклад кошти довідки) не повинна відображатися, але повинна бути доступна, коли буде потрібно.

Наприклад, іконка Довідки або відповідна опція меню повинна бути доступна на кожному екрані;
. Менш термінова-менш необхідна информац ия не повинна весь час знаходиться перед користувачем, але повинна бути доступна, коли знадобиться;
. Звіти та посилання повинні бути згруповані;

Тексти та діалоги

Наведемо деякі принципи, якими необхідно керуватися пристворення текстових діалогів і відображень:
33. текст у нижньому регістрі читається приблизно на 13% швидше ніж текст, який надруковано повністю у верхньому регістрі;
34. Символи верхнього регістру найбільш ефективні для інформації, яка повинна привернути увагу. НЕ ВИКОРИСТОВУВАТИ ВЕРХНІЙ РЕГІСТР, ЯКЩО ВИ НЕ

ХОЧЕТЕ Виділяти будь-яку інформацію;
35. Вирівняний по правому краю текст важче читати, ніж рівномірно розподілений текст з невирівняного правим полем;
36. Оптимальний інтервал між рядками дорівнює або трохи більше, ніж висота символів;

Засоби керування Графічного інтерфейсу користувача

'Керування' - загальний термін для компонентів інтерфейсу типу слайдерів,кнопок, кадрів (фреймів), перемикачів і т.д., що служать, щобзамістити об'єкти, які є знайомими користувачам з реального світу.
Кнопки використовуються, щоб вибрати опцію або викликати подія (наприклад,запуск підпрограми).

Рис.2 Приклад кнопок з дерева для розробників системи

Перемикачі подібні до кнопок вибору, в яких користувач вибираєзначення з фіксованого списку, але в даному випадку, користувач можевибрати більш ніж одне значення зі списку.
Слайдери - зазвичай це елемент 'смуга прокрутки ", вони можуть бути поміщеніабо в горизонтальну або вертикальну лінійку на екрані.
Мітки і текстові блоки використовуються для текстової інформації. Різницяміж ними - текстові поля, дозволяють користувачеві вводити текстовідані в поля, в той час як мітки - поля нередактіруемие, що використовуютьсятільки для відображення тексту, типу підказок, команд користувача і т.д.
Списки - спеціалізовані засоби управління, які відображаютьрозкриваються списки значень (часто з приєднаними слайдерами, щобпереміщуватися вгору або вниз за списком) і дозволяють користувачеві вибиратизначення зі списку, або вводити інше значення в приєднане текстовеполе. Списки - зручний і компактний елемент інтерфейсу, який займаємінімум місця на екрані і в той же час несе велику інформаційнунавантаження.

Рис.3 Приклад засобів графічного інтерфейсу користувача

Зображення (Іконки)

В інтерфейсі безпосереднього маніпулювання, користувачі виконуютьдії безпосередньо на видимих об'єктах. Цими об'єктами можуть бутикнопки, мітки, меню або зображення (іконки).
Всі іконки можна класифікувати згідно з тим, наскільки точно вонивідображають несучу функцію:
37. Іконки Подібності - іконки схожі на об'єкти, які вони відображають

(типу ножиць, щоб відобразити операцію 'вирізки');

Рис.3 Приклад іконки подоби
38. Іконки за зразком - представляють приклад типу об'єкта (наприклад мишки на значок, що показує лінію, щоб представити засіб малювання);

Рис.4 Приклад іконки за зразком
39. Символічні іконки - використовуються, щоб представити дію або стан в символічній формі (наприклад, розірвана лінія між двома комп'ютерами для того, щоб показати розірване мережеве з'єднання);
40. Довільні іконки - не несуть ніякої інформації з приводу їх подання, тому їх призначення повинно бути описано (наприклад, зворотній кругова стрілка, щоб представити дію 'скасування останньої команди')

Рис. 5 Приклад довільній іконки

Меню

Необхідний елемент автоматизованої системи - меню, що дозволяєкористувачеві виконувати завдання всередині програми та керувати процесомрішення. Меню - набір опцій, що відображаються на екрані, де користувачі можутьвибирати і виконувати дії, тим самим роблячи зміни в станіінтерфейсу. Гідність меню в тому, що користувачі не повинні пам'ятатиназва елемента або дії, яку вони хочуть виконати - вони повиннітільки розпізнати його серед пунктів меню. Таким чином меню можевикористовувати навіть недосвідчений користувач. Однак, проект меню повинен бутиретельно продуманий - щоб меню було ефективним, назви пунктів менюповинні бути очевидними.
Меню може займати багато екранного місця, але є рішення для цієїпроблеми - використання спливаючого або спадаючого меню. При натисканні наіконку, рядок меню або інший об'єкт викликається спливаюче абоспадаюче меню.

Рис.6 Приклад меню

Основні принципи створення меню

У процесі проектування системи меню програми, необхідно прийнятинайкращий спосіб відображення меню, щоб воно було зрозуміло і легко ввикористанні. Зазвичай команди меню впорядковані деяким ієрархічнимспособом. Основна проблема полягає в тому, щоб правильно розподілитирізні пункти меню за різними рівнями та правильно їх згрупувати.
Дослідження показують, що є чотири варіанти для організації меню:
41. Алфавітний
42. Категорійний
43. Відповідно до нормальними угодами
44. Відповідно до частотою використання

Принципи проектування меню:
45. Структура меню має відповідати структурі розв'язуваної системою завдання, організація меню повинна відобразити найбільш ефективну послідовність кроків, щоб досягти вирішення поставленого завдання;
46. Пункти Меню повинні бути короткими, граматично правильними і відповідати своєму заголовку в меню. Порядок пунктів меню вибирається згідно з угодою, частотою використання, порядку використання, залежно від потреб завдання або користувача.
47. Вибір пунктів меню повинен бути забезпечений кількома способами - за допомогою клавіатури, з допомогою миші, а також через інші об'єкти для користувача інтерфейсу. Необхідно використовувати легко запам'ятовуються сполучення клавіш для більш швидкого доступу до пунктів меню, оскільки це дуже економить час.

Форми

Форми - основний елемент інтерфейсу. Призначення форм - зручний введення іперегляд даних, стану, повідомлень автоматизованої системи.
Основні принципи проектування форм:
48. Форма проектується для більш зручного, більш зрозумілого і якнайшвидшого досягнення рішення поставленого завдання. Якщо форма переноситься з паперової форми, то пересування по суміжних полях не повинно викликати труднощів у користувача.
49. Розміщення інформаційних одиниць на просторі форми повинно відповідати логіці її майбутнього використання: це залежить від необхідної послідовності доступу до інформаційних одиницям, частотою їх використання, а також від відносної важливості елементів.
50. Важливо використовувати незаповнені простір, щоб створити рівновагу і симетрію серед інформаційних елементів форми, для фіксації уваги користувача в потрібному напрямку.
51. Логіка групи елементів необхідно відокремлювати пробілами, строками, кольоровими або іншими візуальними засобами.
52. Взаємозалежні або пов'язані елементи повинні відображатися в одній формі.

(Приклад форми, створеної у відповідності з викладеними принципами, див. на рис.1)

Дизайн заголовків і полів

53. Для окремих полів заголовок повинен бути вирівняний по лівому краю; для полів списків, заголовок повинен бути вище і лівіше по відношенню до основного поля, числові поля вирівнюються по правому краю.
54. Довгі стовпчик поля або довгі стовпці інформаційних одиниць з поодинокими полями необхідно об'єднувати в групи п'ять елементів, що розділяються символом нового рядка - це допомагає користувачеві подумки обробляти інформацію по виділених груп.
55. У формах з великою кількістю інформації необхідно використовувати назви розділів, які однозначно свідчать про характер належної їм інформації.
56. Необхідно чітко розділити відображення заголовків і безпосередньо полів вводу, оскільки така плутанина може викликати дискомфорт у користувача.
57. Заголовки повинні бути короткими, знайомими і змістовними.
58. Поля, необов'язкові для заповнення, або не мають особливої важливості повинні відрізнятися візуально (кольором або іншими ефектами) від полів важливих і обов'язкових для заповнення.

Формати введення

59. Необхідно забезпечити введення значень за замовчуванням в усі поля, які це допускають і така функція не буде дратувати користувача. Можна призначити клавіші або коди для введення часто повторюваних значень.
60. Вхідні дані повинні бути значущими і загальноприйнятими. Дані або коди на міжнародному Англійською мовою буде простіше для впізнавання і розуміння, ніж довільні коди.
61. Чи не об'єднайте поля введення чисел і символів, оскільки числові і алфавітні клавіші перебувають незручно щодо один одного на клавіатурі.
62. Моделюйте поля введення короткими, наскільки це можливо.
63. Необхідно виключити часте перемикання між верхнім і нижнім регістрами для прискорення введення даних.
64. Не можна вимагати від користувача введення незначущих цифр (наприклад, замість 00000010 користувач повинен ввести тільки 10).

Організація системи навігації та системи відображення станів

Навігація забезпечує користувачу здатність переміщатися міжрізними екранами, інформаційними одиницями і підпрограмами вавтоматизованій системі. У повноцінної системі користувач завжди можеотримати інформацію про стан системи, процесу виконання або активноїпідпрограмі.

Загальні принципи проектування

Існує ряд навігаційних засобів і прийомів, які допомагаютькористувачеві орієнтуватися в системі. Вони включають: використаннязаголовків сторінок для кожного екрана; використання номерів сторінок;номерів рядків і стовпців; відображення поточного імені файлу вгорі екрану.
Тип системи навігації залежить від прийнятого стилю інтерфейсу. Дляінтерфейсів мови команд дуже мало способів забезпечення повноцінноїнавігації. У інтерфейсах з меню можна використовувати ієрархічно -структуроване меню. Для виходу з підменю потрібно застосовувати не складнідії. Діалогові інтерфейси самі по собі захищають користувача відпомилкових дій. Інформація Стани зазвичай відображається внизу екрану імістить у собі дані кількості записів, кількість оброблених одиниць,процесі друку, черги друку і т.д.
(Приклад системи навігації див на рис.2)

Проектування повідомлень

Повідомлення необхідні для направлення користувача в потрібний бік,підказок і попереджень для виконання необхідних дій на шляхурішення задачі. Вони також включають підтвердження дій з бокукористувача і підтвердження, що завдання були виконані системою успішноабо з якихось причин не виконані. Повідомлення можуть бути забезпечені вформі діалогу, екранних заставок і т.п.

Повідомлення можуть запропонувати користувачеві:
. Вибрати з запропонованих альтернатив якусь опцію або набір опцій;
. Ввести деяку інформацію;
. Вибрати опцію з набору опцій, які можуть змінюватися в залежності від поточного контексту;
. Підтвердіть фрагмент введеної інформації перед продовженням введення;

Повідомлення можуть бути поміщені в модальні діалогові вікна, якізмушують користувача відповісти на питання перш, ніж може бутизроблено будь-яку іншу дію, тому що всі інші засобиуправління заморожені. Це може бути корисно, коли система повинназмусити користувача ухвалити рішення перевірити.
Немодальний діалогові вікна дозволяють працювати з іншими елементамиінтерфейсу, у той час, як саме вікно може ігноруватися.

Рис.7 Приклад повідомлення

Запобігання, виявлення та виправлення помилок

Помилки можуть бути класифіковані як:
1. Помилки, які засновані на неправильному розумінні дії або порядку дій;
2. Помилки, які виникли випадково, ненавмисно, наприклад помилка під час введення тексту;
Також помилки другого виду можуть бути розділені ще на шість видів:
. помилки неточності вибору опції (наприклад, користувач випадково натиснув кнопку "Вихід" і програма закрилася);
. Помилки з даними (наприклад, присвоєння помилкового імені файлу через неточності відображення останнього);
. Помилки асоціативного характеру (наприклад, збереження файлу з ім'ям якої людини, тому що користувач думав про нього в момент збереження);
. Помилка втрати активності, коли користувач забуває необхідну послідовність дій для продовження роботи;
. Помилка режиму або стану - коли користувач думає, що він перебуває в одному стані, але - фактично в іншому, наприклад режим вставки замість режиму друку поверх тексту в текстовому процесорі;

Користувач завжди буде робити помилки, навіть у відмінній програмноїсистемі, тому в розробляється системі завжди повинна бути передбаченазахист від помилок. Техніка захисту від помилок включає в себе наступніаспекти:
65. Примусові дії в системі, які запобігають або ускладнюють появу помилок;
66. Забезпечення хороших і інформативних повідомлень про помилки;
67. Використання оборотних дій, які дозволяють користувачам їх виправляти власні помилки;
68. Забезпечення нормальної діагностики системи, в процесі якої користувачеві пояснюється, в чому суть помилки і шляхи її виправлення;

Обробка помилок у формах введення

Основні принципи:
69. Забезпечити можливість посимвольний редагування введених записів для виправлення помилок введення (друкарських помилок);
70. Якщо помилка була виявлена системою, бажано повернути курсор в полі з помилковими даними і будь-яким чином виділити це поле візуально;

71. Забезпечити значимі повідомлення про помилки, які використовують стиль мови користувача і відповідну термінологію;
72. Забезпечте повідомлення про помилки, які пояснюють і пропонують шляхи її усунення;

Висновок

Таким чином, ми розглянули основні принципи розробки ергономічногоінтерфейсу користувача, відповідно до яких проектуєтьсяавтоматизована система основної частини даного дипломного проекту.

Джерела

Інтернет (переклад з англійської):http://osiris.sunderland.ac.uk/ ~ cs0car/hci/hci.htmhttp://info.med.yale.edu/caim/publications/papers/gui.p2.htmlhttp://www.acm.org/ ~ perlman/

http://www.acm.org/sigchi/hci-sites/

http://hcibib.org/

http://www.askjeeves.com