CC BY
15
УДК 004.51
Долгов Н.С. аспирант
Санкт-Петербургский государственный университет
аэрокосмического приборостроения
Шалумов В.Г. аспирант
Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации
Российской академии наук
ЭРГОНОМИКА И ЮЗАБИЛИТИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО ИНТЕРФЕЙСА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ДИАГНОСТИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ СЛОЖНЫМИ ТЕХНИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ
Аннотация:
В статье показана актуальность создания интерфейса дружественного оператору. Определены понятия сложного технического объекта (СТО), пользовательского интерфейса (ПИ), эргономики и юзабилити. Выявлены принципы эргономичного ПИ систем диагностики и управления СТО. Показаны методы юзабилити-тестирования ПИ. Систематизированы подходы совершенствования эргономики и юзабилити ПИ.
Ключевые слова: сложный технический объект, программный интерфейс, эргономика, юзабилити, программное обеспечение.
Dolgov N.S.
Postgraduate
Saint-Petersburg State University of Aerospace Instrumentation
Shalumov V.G.
Postgraduate
Saint-Petersburg Institute for Informatics and Automation of the Russian Academy of Sciences
ERGONOMICS AND USABILITY OF THE USER INTERFACE OF THE SOFTWARE OF COMPLEX TECHNICAL OBJECTS DIAGNOSING
AND TONTROL
Abstract: The article shows the urgency of creating an interface friendly to the operator. The concepts of a complex technical object (СТО), user interface (UI), ergonomics and usability are defined. The principles of UI ergonomic of CTO diagnostics and control systems are revealed. The methods of UI usability testing are shown. The approaches to improving of UI ergonomics and usability are systematized.
Keywords: complex technical object, software interface, ergonomics, usability, software.
К категории сложных технических объектов (СТО) относят ракетно-космические, гидротехнические, атомные, электротехнические, авиационные, железнодорожные, морские и ряд других объектов, систем, конструкций и производственных процессов [1], требующих повышенного внимания в ходе их диагностики и управления для обеспечения заданного уровня надежности их функционирования.
Внедрение автоматизированных систем мониторинга, диагностики и управления СТО обеспечило обработку значительных потоков информации при большом числе контролируемых параметров для синхронизации процессов анализа и управления системами и их функционирования в режиме реального времени [2].
В этой связи необходимым является повышение эффективности взаимодействия оператора и программного обеспечения управления СТО, что делает актуальным решение задач повышения эргономики и юзабилити пользовательских интерфейсов (ПИ) автоматизированных систем диагностики и управления СТО. Целью статьи является уточнение понятий ПИ, эргономики и юзабилити, а также систематизация мероприятий по их совершенствованию.
Автоматизированные системы управления СТО, с одной стороны, облегчают работу операторов и повышают оперативность и качество принимаемых решений, а с другой, защищают сложные объекты от возможного негативного воздействия человеческого фактора. Соответственно, ПИ должен обеспечить дружественную среду взаимодействия с оператором, не превышая пределы человеческого восприятия. В этой связи ПИ должен способствовать снижению уровня сложности восприятия информации и повышению адекватности передаваемых данных, а также соответствовать требуемому объему компетенций оператора, благодаря своей простоте, наглядности и структурированной последовательности отображения данных.
В общем виде ПИ воспринимается как внешний вид программы, однако понятие ПИ объединяет ряд элементов, которые оказывают влияние на взаимодействие оператора с программным обеспечением: набор задач, решаемых оператором с помощью автоматизированной системы; метафору (например, рабочий стол); элементы управления и навигации в системе; дизайн, средства, форматы визуализации информации; технологии и устройства ввода данных; диалоги, трансакции, взаимодействия, обратную связь оператора и программного обеспечения; поддержку принятия решений и задокументированный порядок использования программы [3].
Для повышения эффективности взаимодействия оператора и СТО используются принципы эргономики и юзабилити. Понятие эргономики имеет более широкий смысл и изучает индивида или группу лиц во взаимодействии с техническими средствами. На основании научных трудов различных авторов эргономику можно определить как дисциплину, анализирующую деятельность человека, например, его энергозатраты,
производительность и интенсивность конкретных работ, что способствует повышению эффективности организации рабочих мест и оптимизации промышленного дизайна.
Эргономика как наука опирается на знания инженерной психологии, психологии труда, конструирования, гигиены и охраны труда, антропологии, анатомии и физиологии, теории проектирования и управления и др. На микроуровне эргономика исследует процессы взаимодействия «человек-машина», в том числе «человек-программное обеспечение». В этом случае говорят о принципах юзабилити (пригодности использования) или повышения качества, продуктивности и удобства работы в интерактивной среде. Относительно программного обеспечения юзабилити можно определить способностью системы обеспечить удобство для оператора, выражающееся в эффективности построения пользовательских интерфейсов, простоте их освоения и использования, возможности быстрого запоминания и воспроизводства навыков работы с интерфейсом, снижении частоты ошибок, субъективном удовлетворении и др. внешних и внутренних факторах, повышающих качество взаимодействия в системе «человек-СТО»
[4].
Внедрение принципов эргономики программного обеспечения диагностики и управления СТО предусмотрено введенным в 2013 г. стандартом, служащим для минимизации дополнительных действий оператора, не требуемых для выполнения задач; сокращения вводящей в заблуждение информации; наполнения пользовательских интерфейсов с недостаточной информацией; сокращения неожиданных реакций интерактивной системы; снижения навигационных ограничений при использовании системы; устранения неэффективного восстановления при ошибках [5].
Совершенствование ПИ программного обеспечения диагностики и управления СТО с применением принципов эргономики и юзабилити проводят по результатам юзабилити-тестирования, как промежуточного, выполняемого как часть итерационного процесса в ходе проектирования, так и полного, перед перепроектированием программного обеспечения. Юзабилити-тестирование предполагает наблюдение за оператором и анализ проблем при работе с продуктом для последующего улучшения интерфейсов, с целью обеспечения эффективного взаимодействия оператора с ПИ. Для тестирования и разработки направлений совершенствования ПИ используют опросы, беседы, наблюдение, мозговой штурм, фокус группы, сценарии, оценки макетов и прототипов, стилевых правил, шаблонов дизайна, программно-аппаратные и др. методы сбора и анализа информации [6].
Совершенствования ПИ связаны с рядом мероприятий:
- Формирование ментальной модели будущего оператора для разработки ПИ, отвечающего требованиям знакомости, простоты, доступности и возможности делать открытия.
- Планирование явных (с точным результатом манипулирования объектом, посредством меню со списком команд) и подразумеваемых действий (посредством визуальных сигналов или контекста).
- Отображение результатов прямой манипуляции - выполнение оператором видимого действия и визуализация результатов действий.
- Организация коммуникаций и обратной связи, с указанием о выполнении команды, либо о невозможности выполнения и причинах.
- Отображение ошибок, поддерживаемое индикаторами, звуком, анимацией.
- Согласованность интерфейса, способность последовательно передавать знания и навыки оператора из приложения к приложению.
- Доступность команд для оператора, без необходимости усилий памяти для поиска места их хранения.
- Обеспечение права на ошибку, с быстрой обратимостью неправильно совершенных действий, без повреждения системы.
- Визуальное обеспечение стабильности ПИ за счет стандартных элементов знакомой среды, визуальный дизайн и эстетическая целостность интерфейса.
- Обеспечение совместимости ПИ с операционной системой и соответствия его функций поставленным перед программным обеспечением целям [7].
Анализ практической реализации принципов эргономики и юзабилити проведен на примере информационно-управляющего комплекса автоматизированной системы подготовки двигательных установок (ИУК АСП ДУ) ракетно-космического профиля. Программное обеспечение ИУК АСП ДУ реализовано как многооконное приложение и включает ряд экранов, таких как стартовый экран и технологические экраны, в том числе протоколов проведения испытаний, имитации оборудования, контроля исходного состояния и стыковки оборудования, задания технологических установок, архива данных, протоколов и графиков. Пример наглядного представления стартового экрана показан рисунке 1.
Рисунок 1 - Стартовый экран автоматизированного рабочего места инженера-испытателя
Информационные индикаторы стартового экрана для удобства восприятия оператором сообщают о готовности системы, изменяя цветовую палитру при положительном отклике системы (зеленый цвет) и при отсутствии готовности системы (красный). За стартовым экраном следует технологический экран, например, отражающий мнемосхему, как наглядное представление управляемой системы в символьно-графической форме. ПИ оператора отображает структуру объекта и технологических процессов, их взаимосвязь, данные об изменениях состояния при управляющих воздействиях оператора, и служит для эффективного функционирования системы. На технологическом экране изучаемой ИУК АСП ДУ визуализируется состояние дискретных и аналоговых датчиков давления, запорной арматуры, сообщений системы и смежных систем, выдача команд и сигналов, установка режимов работы.
С точки зрения юзабилити, такое представление создает целостность восприятия системы, структурирует потоки информации, облегчает процессы логической систематизации, обеспечивает понимание свойств, параметров, отношений, зависимостей элементов и состояний системы, что способствует выработке оптимальных управляющих решений.
При проведении испытаний отдельных элементов управляемой системы происходит накопление и хранение данных о командах и сигналах, действиях оператора и отклике системы, что отображается в виде протокола проведения испытаний (рисунок 2).
Рисунок 2 - Технологический экран протокола проведения испытаний.
В данном случае действия оператора и отклик системы выводятся в виде сообщений с указанием ошибок и выделяются различными цветовыми решениями. Так, сообщение о начале и подтверждении запуска пользователем той или иной операции представлено в зеленом цвете; отображение результатов состояния элементов системы, с указанием конкретных причин отсутствия исходного состояния для запуска операции -в желтом цвете.
Возвращаясь к отдельным элементам мнемосхемы, на технологическом экране ИУК АСП ДУ оператор наглядно видит цветовые отображения работы отдельных узлов и процессов. Так, обозначения магистралей подачи газообразной среды могут быть семи различных цветов, в зависимости от уровня давления, а условное изображение датчиков давления приобретает желтый цвет при приближении контролируемого значения к верхней границе рабочего диапазона и красный цвет при выходе за пределы контролируемого параметра или неисправности датчика. Аналогичные цветовые и символьные отличия предусмотрены для отображения состояния устройств, например, запорной арматуры. Наглядное представление изменений на примере электроклапана показано на рисунке 3.
закрыт открыт неопределенное
закрыт, с запретом управления в автоматическом _режиме_
открыт, с запретом управления в автоматическом _режиме_
Рисунок 3 - Пример отображения информации о состоянии электроклапана
Дополнительно, для обеспечения эффективности диагностики и управления анализируемой системой, предусмотрены отдельные экраны, отображающие: исходное состояние и стыковки; установку и коррекцию технологических параметров; накопление и отображение данных с аналоговых датчиков и объектов АСП (с возможностью записи во внешние
файлы); отображение и печать графического представления данных с аналоговых датчиков; отражение сообщений о выданных и полученных сигналах и командах оператора и системы и т.д.
Таким образом, на повышение эргономики и юзабилити ПИ программного обеспечения диагностики и управления СТО влияет простота использования, с возможностью предоставления оператору актуальных инструментов, исключая неважные опции; качественная графика; быстрота отклика на действие оператора; предоставление альтернатив выполнения задач; поддержка доступности команд; возможность оказания помощи пользователю и обеспечение его адаптации к изменениям внешней среды. На микроуровне для повышения эффективности взаимодействия оператора с ПИ автоматизированной системы СТО используются улучшенные способы ввода данных, подходы к шрифтовому, цветовому, композиционному, звуковому, анимационному, графическому стилевому оформлению.
Использованные источники:
1. Федеральный закон N 232-Ф3. Ст. 48.1. ГрК «Особо опасные, технически сложные и уникальные объекты». Введен 18.12.2006.
2. Майданович О.В. Интеллектуальные технологии автоматизированного мониторинга сложных технических объектов // Труды СПИИРАН. - 2013. -Вып. 6(29). - C 201-216.
3. Олссон Г., Пиани Дж. Цифровые системы автоматизации и управления. -СПб.: Невский диалект, 2001. - 557 с.
4. Глоссарий Usability в России [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.usability.ru/glossary.htm (дата обращения 24.11.2017).
5. ГОСТ Р 55241.1 -2012/ISO/TR 9241-100:2010. Эргономика взаимодействия человек-система. Часть 100. Введение в стандарты, относящиеся к эргономике программных средств. Дата введения 2013.12.01.
6. Эргономика пользовательских интерфейсов в информационных системах: учебное пособие / А.А. Попов. - М.: РУСАЙНС, 2016. - 312 с.
7. Сергеев С.Ф. Методы тестирования и оптимизации интерфейсов информационных систем: учебное пособие. - СПб: НИУ ИТМО, 2013. - 117 с.
