ЭРГОНОМИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ВЫСТАВОЧНОЙ КОРПОРАЦИИ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 004.021

Гудым Д.М. студент магистратуры 2курс, факультет «Информатика и системы управления»

МГТУим. Н.Э.Баумана Россия, г. Москва Аношина Е.В. студент магистратуры 2курс, факультет «Информатика и системы управления»

МГТУ им. Н.Э.Баумана Россия, г. Москва

Научный руководитель: Ревунков Г.И., к.тн., доцент доцент кафедры "Системы обработки информации и управления "

МГТУ им. Н.Э.Баумана Россия, г.Москва ЭРГОНОМИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ВЫСТАВОЧНОЙ

КОРПОРАЦИИ

Аннотация: В статье рассматривается подход к созданию эргономически оптимизированной экранной формы на примере автоматизированной системы международной выставочной корпорации. Приводится ряд критериев, по которым можно произвести оптимизацию, и способ проведения оптимизации по каждому из указанных критериев. В результате получены рекомендации по оптимизации экранной формы с целью улучшения взаимодействия с ней человека-оператора.

Ключевые слова: эргономическое проектирование,

автоматизированная информационная система, выставка, управление, структура.

Annotation: The article considers the approach to creating an ergonomically optimized screen form using the example of an automated system of an international exhibition corporation. A number of criteria are given on which optimization can be carried out, and the method of optimizing for each of these criteria. As a result, recommendations were received for optimizing the screen form in order to improve the interaction of the human operator with it.

Keywords: ergonomic development, automatized information system, exhibition, administration, structure.

Введение

В процессе деятельности человек до 90 % всей информации получает через зрительный анализатор. Взаимодействие пользователей с прикладным программным обеспечением, входящим в состав автоматизированных систем, как правило, осуществляется посредством визуального графического интерфейса (GUI - Graphical User Interface). Основным элементом графического интерфейса являются экранные формы.

Представляемая на экранных формах информация должна быть удобна человеку : ее параметры должны обеспечивать удобство восприятия и идентификации информации, возможность, если нужно, предпринять те или иные ответные действия или внести безошибочно требуемую информацию . Для обеспечения комфортности, надежности и эффективности работы человека-оператора (ЧО) с программным продуктом, экранным формам предъявляется ряд эргономических требований.

В основу оценочных методов экранных форм ложатся психофизиологические характеристики человека-оператора, в особенности характеристики зрительного анализатора человека, а также вопросы согласования этих характеристик с параметрами технических средств.

Целью данной работы является проведение анализа автоматизированной системы международной выставочной корпорации. АИС "Международная выставочной корпорации" - это программный продукт, основной задачей которого является структурировать, упростить и автоматизировать информацию о выставке, её участниках и элементах.

Исследуемая система в качестве выходных данных имеет набор экранных форм с определенным набором элементов на каждой из них. Для анализа используем экранную форму для работы с экспонентами. Данная экранная форма представляет собой окно с размещенными на нем элементами управления и проектируется для удобного, более понятного и скорейшего достижения решения поставленной задачи.

К основным элементам управления можно отнести экранные кнопки, контекстные меню, поля со списком, полосы прокрутки и текстовые окна. В рассматриваемой форме в качестве элементов управления будут использоваться кнопки и текстовые окна. Весь набор элементов, используемых для кодирования в информационной модели составляет алфавит этой информационной модели. Число элементов, образующих алфавит, называют основанием кода алфавита Na.

В данной работе рассмотрена экранная форма, на которых используется буквенно-цифровая модель кодирования. Для кодирования информации на экранной форме обычно используется следующий набор символов:33 русских строчных,33 русских прописных,10 цифр и ~ 10 знаков препинания.

Критерии эргономичности экранных форм

Существует четыре основных критерия эргономичности GUI: скорость работы ЧО, количество ошибок, допущенных ЧО при работе с экранной формой, скорость обучения ЧО и субъективная удовлетворенность ЧО.

В данной работе будет рассмотрена скорость работы человека-оператора с экранной формой, а именно скорость заполнения исследуемой формы данными в различных условиях.

Информация на экранной форме представляется информационной моделью (ИМ). На рисунке 1 представлена схема взаимодействия человека-оператора с информационной моделью.

Человек- оператор

Информационная модель

Рисунок 1 - Схема взаимодействия человека-оператора с информационной

моделью.

После восприятия информации с экранной формы, оператор приступает к переработке полученной информации.

Скорость заполнения полей экранной формы может зависеть от:

- размера и стиля шрифта;

- расположения элементов на ИМ;

- наличия подсказок;

- контраста экранной формы;

- знаков элементов ИМ;

- количества знаков на ИМ.

Оценка экранной формы по заданным факторам 1. Размер формы

Чтобы человек-оператор мог воспринять элемент экранной формы, проекция этого элемента должна попасть на сетчатку глаза человека-оператора -рецепторную поверхность, воспринимающую зрительную информацию. Область пространства, в пределах которого возможна проекция изображения на сетчатку глаза называется полем зрения. Поле зрения можно условно разбить на три следующие зоны:

1) Зона центрального зрения (размером приблизительно 4.. .7°), соответствует желтому пятну сетчатой оболочки, где возможно наиболее четкое различение деталей.

2) Зона ясного зрения, где при неподвижном глазе можно опознать предмет без различения мелких деталей, ограничена угловыми размерами примерно 16-20° по горизонтали и 12-15° по вертикали.

3) Зона периферического зрения, составляет примерно 70о по горизонтали и 60о по вертикали. Предметы, находящиеся в этой зоне обнаруживаются, но не опознаются.

Оптимальное расстояние от монитора до человека-оператора 1 = 65см. Зная углы для ясного зрения, можно рассчитать допустимую максимальную ширину и высоту экранной формы. На рисунке 2 представлена иллюстрация к вычислениям .

Рисунок 2 - Пояснения к расчету максимальной ширины и высоты экранной

формы

Алгоритм расчета оптимального размера экранной формы.

1. Расчет ширины экранной формы W

где а - угол зрения, Ь - расстояние до экрана

2. Расчет высоты экранной формы Н

Н = 2 ,

где а - угол зрения, Ь - расстояние до экрана

3. Перевод полученных данных из сантиметров в пиксели

Шр

Мпик = н =^ н

ппик и п, Нэ

где Шгпик - ширина экранной формы, попадаемой в поле ясного зрения(писель), Шр - ширина экрана (пиксель), Иэ - ширина экрана(см), Ш -ширина экранной формы, попадающей в поле ясного зрения(см. шаг 1) (см), Нпик - высота экранной формы, попадающей в поле ясного зрения(пиксель) , Нр - высота экрана (пиксель), Нэ - высота экрана (см), Н - высота экранной формы, попадающей в поле ясного зрения (см. шаг 2) (см)

Сравним время работы с экранной формой в двух случаях - экранная форма находится в поле ясного зрения и исходная экранная форма.

Таблица 1. Сравнение времени работы с экранной формы в зависимости от

ее положения

Положение экранной формы Экранная форма в поле ясного зрения Исходная экранная форма

Speed, с 51 64,01

Вывод: скорость заполнения человеком-оператором экранной формы выше, если она находится в поле ясного зрения. Соответственно, при выборе размера экранной формы нужно ориентироваться на данный параметр.

2. Объем зрительного восприятия

Объем зрительного восприятия ограничен не только размером зоны ясного видения, но и объемом оперативной памяти ЧО. Во время выполнения познавательных задач человек использует оперативную память - это такой вид памяти, который обеспечивает непосредственное осуществление человеком актуальных действий и операций. Она позволяет сохранить информацию на время, необходимое для решения тех или иных задач.. Оперативная память, так же, как и кратковременная, имеет ограниченный объем (7±2 единицы) (установлено опытным путем американским психологом Дж. Миллером). Однако путем перекодирования информации в новые структурные единицы ее объем может вырасти, правда при этом процесс восприятия замедляется, поскольку человек перед перекодирует информацию в другие структурные единицы. Поэтому в идеальном случае, количество объектов на экранной форме не должно превышать 5.. .9.

3. Яркостный контраст

Яркостный контраст определяет соотношение яркостей объекта и фона. В зависимости от того, что ярче (фон или объект) различают прямой и обратный яркостный контраст. При прямом яркостном контрасте фон ярче объекта, при обратном яркостном контрасте объект ярче фона. Работа при прямом контрасте считается более благоприятной, чем работа при обратном контрасте, поэтому в данной курсовой работе рассмотрен прямой яркостный контраст .

Прямой контраст согласно ГОСТ Р 54830-2011 рассчитывается по формуле

к _ (¿ф- ¿о)

Ьф '

где Ьф -яркость фона, Ьо -яркость объекта. Оптимальная величина контраста должна лежать в пределах

0,6 < (ки, ко) < 0,95.

В работе в качестве цветовой модели используется RGB. Каждый цвет

кодируется численными значениями каждой компоненты(от 0 до 255). В

соответствии с рекомендациями стандарта Федеральной комиссии связи

(FCC), яркость цвета можно рассчитать по формуле

I = 0,299 * R + 0,587 * G + 0,114 * В

Рассчитаем контраст для некоторых цветовых сочетаний:

255 - 14,08

Синий на белом =-——-= 0,9447

255

255 - 105,38

Зеленый на белом =-——-= 0,5867

255

255 - 0

Черный на белом = ———— = 1

255 255 - 125,9

Розовый на белом =-——-= 0,5

255 255 - 82,3

Бордовый на белом =-——-= 0,677

255 255 - 226,39

Голубой на белом =----= 0,11

255 255 - 226,95

Желтый на белом =-——-=0,11

255

При принятых ограничениях на допустимый контраст наилучшими цветовыми сочетаниями являются: синий на белом, бордовый на белом, черный на белом.

Зная допустимый нижний предел контраста, можно рассчитать максимальную яркость цвета, удовлетворяющего этому условию.

255 - max

255 = 0,5

max = 255 - 255 * 0,5 = 102 Для цветовой модели RGB таким цветом является цвет (102, 102, 102). Рассмотрим экранные формы с разным значение яркостного контраста.

Таблица 2. Экранные формы с разным значением яркостного контраста

Контрастность экранной формы 0,94 1 0,59 0,5 0,11

Speedy 51 50 52 54 58

Вывод: Чем сильнее контраст отклоняется от оптимального значения, тем больше скорость заполнения. Следовательно нужно выбирать такое сочетание цвета фона и шрифта, чтобы значение контраста укладывалось в оптимальное.

3. Определение оптимального размера поля со списком для страны

В данном пункте определим оптимальный размер для выпадающего поля со списком для параметра - страна экспонента.

Размер ширины поля определен в среде Adobe Photoshop и составляет 157 пикселей. Тогда размер поля на форме можно рассчитать как

1ЛГ ^поля.пик 1ЛГ

Коля = -Щ,

"пик

где Щ7олямик - размер поля(пиксель), Ипик- ширина экрана (пиксель), W3 -ширина экрана (см)

4. Определение размера шрифта

Способность человеческого глаза различать раздельные близко расположенные объекты называется остротой зрения. Острота зрения,

^Уимср ^ 20,5

характеризуется минимальным углом, при котором возможно отдельное различение двух соседних точек. Этот угол называется порогом остроты зрения а^.

Для нормального зрения порог остроты зрения равен 1 угловая минута (1'). Рекомендуемое значение аир в расчетах выбирают равным 2' - 3'. Возьмем

Ищр 2.

Угол зрения (аиим), необходимый для надежной идентификации информационной модели, зависит от ее сложности, оцениваемой количеством минимально различимых дискретных элементов Кэ, на которые их можно разложить:

аиим Кэ аир

На практике для синтеза букв и цифр требуется 7.9 дискретных элементов

по высоте.

Тогда

aVUM =(5...7) * 2' = 14'...27' Возьмем среднее значение

(14' + 27')

Т

Таким образом, угол зрения, необходимый для надежной идентификации информационной модели = 20,5'

Размер элемента на экранной форме можно рассчитать по аналогии с формулой алгоритма расчеты размера экранной формы(см.пункт 2). В программах компьютерной вёрстки широко используется введённый

25 4

компанией Adobe пункт, приравненный к — дюйма, то есть —^ = 0,3528 мм.

72 72

Тогда размер оптимального шрифта может быть рассчитан как

JLxtg (f) к 0,3528

Для расчета используем список всех стран мира и их длину в шрифте Times New Roman, 12 пт. В качестве инструмента измерения используется продукт Microsoft Excel. Список стран взят с официального сайта ООН и содержит 254 страны. В результате было подсчитано, что названия 48 стран не полностью отображаются в текстовом поле исходной экранной формы. Это значит, что на экранной форме отображаются без искажений 82% названий. Для оптимального отображения, необходимо чтобы отображались 1 00% записей. Для этого рассчитаем размер самой длинной страны, которой является «Остров Святой Елены, Остров Вознесения и Тристан де Кунья». В программе Adobe Photoshop определим размер для этого поля. Он составил 578,5 пикселя. Для требуемого монитора длина поля составит 11,57 см. 5. Оценка допустимого количества символов на экранной форме В исследовании [5] говорится, что человек с экрана монитора в среднем способен воспринимать 50 бит в секунду, что соответствует 6,5 байтам. Возьмем для расчета анализ, при котором любой символ может быть обработан в стандартной модели ACII 1 байтом.

Рассчитаем количество символов на экранной форме. Для данной формы имеем: название кнопочных обозначений- 114 с, название информационных полей - 117 с, название формы - 80 с, название полей и состав базы данных -13x5=65+52=117 с. (примем максимальное значение, которое помещается в списки). Итого суммарно получаем 429 символов.

Информационный объем этого поля будет равняться рассчитывается по формуле

V = N X Убит = 429 X 8 = 3432 бита Тогда время экспозиции будет:

V 3432

Тэкс = - = = 68,64 сек'

где t - скорость чтения (бит/c).

Максимальное время экспозиции составляет 68 секунд, что считается допустимым для работы с этой экранной формой. Большое количество является не желательным. Выводы

Эргономическая оценка экранных форм значительным образом улучшает работу человека-оператора. В результате работы был произведён анализ экранной формы и получены рекомендации по улучшения экономических характеристик программного приложения. В результате исполнение этих рекомендаций привело к упрощению взаимодействия человека оператора и системы, снижение ошибок при взаимодействии общему улучшению удобства.

Используемые источники:

1.Конспект лекций по дисциплине «Эргономический анализ систем обработки отображения информации»

2.Забавникова Т.Ю. Элементы эргономики в проблеме проектирования интерфейса // Вестник ТГУ, т. 14, вып.1, 2009

3.Горячкин Б. С., Горячкин Д. Б. Метод оценки эргономического обеспечения автоматизированной информационной системы, Альманах современной науки и образования, № 8 (110) 2016. Режим доступа http://scj ournal.ru/articles/issn_1993-5552_2016_8_04 .pdf (дата обращения 19.12.2016)

4.Горячкин Б.С. Оценка выходных экранных форм автоматизированной системы обработки информации и управления, Международный научно-исследовательский журнал, №10. Режим доступа http://research-journal.org/wp-content/uploads/2011/10/10-2-52.pdf#page=24(дата обращения 19.12.2016)

5.Antipenko Oleg. Analysis of the effectiveness of perception and computer printed text into education // Vitebsk State University, 2011.