CC BY
18УДК 004.055
МОДЕЛИ ОПИСАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ МЧС РОССИИ, ОРИЕНТИРОВАННЫХ НА ЧЕЛОВЕКО-МАШИННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
А.В. Вострых.
Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России
Разработаны модели описания элементов информационных систем как специализированного профиля МЧС России, так и общецелевых, ориентированных на человеко-машинное взаимодействие. Данные модели позволяют разработать на их основе методику комплексной оценки эффективности графических пользовательских интерфейсов.
Ключевые слова: информационная система, графический пользовательский интерфейс, модели описания элементов информационных систем, когнитивная модель, характеристическая модель
MODELS OF DESCRIPTION OF ELEMENTS OF INFORMATION SYSTEMS OF EMERCOM OF RUSSIA, ORIENTED ON HUMAN-MACHINE INTERACTION
A.V. Vostrykh. Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia
The article develops models for describing the elements of information systems of both the specialized profile of EMERCOM of Russia and general-purpose ones focused on human-machine interaction. These models allow us to develop on their basis a methodology for a comprehensive assessment of the effectiveness of graphical user interfaces.
Keywords: information system, graphical user interface, models for describing elements of information systems, cognitive model, characteristic model
Сегодня в мире цифровых технологий новинки информационных систем (ИС) появляются практически каждый день [1]. Их основной задачей является решение информационных потребностей человечества в различных сферах деятельности. Качество ИС во многом зависит от одной их составляющей - графического пользовательского интерфейса (ГПИ) [1].
Многочисленные исследования показали, что эффективность современных ГПИ далека от требуемой [1-5]. В интерфейсах часто нарушаются основные принципы человеко-ориентированного подхода, допускаются логические ошибки в сценариях взаимодействий пользователей с ИС, не учитываются психологические особенности целевой аудитории и воздействие факторов внешней среды.
Низкое качество ГПИ приводит к снижению таких показателей, как субъективная удовлетворённость пользователей от взаимодействия с ИС, скорость работы, скорость обучения, степень сохранения навыков оперирования [2, 3]. Снижение данных показателей в специализированных информационных системах МЧС России недопустимы, так как от них напрямую зависит успех выполнения оперативных задач [6].
Причинами низкой эффективности современных ИС и их ГПИ являются многие факторы, одним из которых является отсутствие методики комплексной оценки эффективности интерфейсов. Разработка и внедрение такой методики в процесс проектирования ИС и их ГПИ позволит выявлять уязвимости и недостатки интерфейсов,
а также предоставит возможность специалистам сравнивать интерфейсы различных ИС между собой для выбора наиболее подходящей с целью решения определённого круга задач.
Для разработки методики комплексной оценки эффективности 1 ПИ необходимо рассмотреть процесс взаимодействия пользователей с ИС, а также составляющие элементы информационных систем и связи между ними. ИС называют взаимосвязанную совокупность информационных, технических, программных, математических, организационных, правовых, эргономических, лингвистических, технологических средств, а также персонала, предназначенную для сбора, обработки, хранения и выдачи информации [7].
Каждый пользователь имеет определённый спектр информационных потребностей, которые он стремиться удовлетворить посредствам взаимодействия с выбранной ИС, обладающей, заложенными в неё информационными возможностями. В силу своей физиологической и психологической природы, а также уровня образования каждый пользователь выстраивает в своём сознании определённую ментальную модель, основанную на опыте и знаниях, целью которой является предоставление возможности первоначального взаимодействия с ИС [8-11]. Каждая ИС, обладая высокой сложностью внутренних механизмов и алгоритмов, имеет конкретную модель реализации, которая контрастно отличается от ментальной модели пользователя, вследствие чего возникает понятийный барьер, не позволяющий на должном уровне удовлетворить информационные потребности пользователя. С целью упразднения этого барьера создаются ГПИ, основной задачей которых является создание поверх модели реализации новой модели, максимально приближённой к ментальной модели пользователя. Данная модель носит название модель представления. Процесс взаимодействия пользователей с ИС посредствам интерфейсов представлен на рис. 1.
Рис. 1. Процесс взаимодействия пользователей с ИС
Представим данный процесс в виде отношения моделей. Информационные потребности пользователей, а также их характеристики обозначим в виде когнитивной модели описания пользователей целевой аудитории. Данная модель взаимодействует с интерфейсом, который представим в виде модели описания характеристик ГПИ. Таким образом, в виде моделей описания элементов ИС отношение между пользователями и информационными системами можно представить следующей схемой (рис. 2).
Рис. 2. Модели описания элементов ИС
Актуальность разработки когнитивной модели пользователей заключается в том, что любая ИС создаётся для решения определённого круга задач и имеет ряд характеристик и свойств, позволяющих решать установленные задачи специалистами соответствующего профиля. Данные группы специалистов обладают специфичными знаниями, умениями и способностями, а также относительно определёнными психофизиологическими особенностями, позволяющими решать возникающие перед ними профессиональные задачи [2, 3]. Модели пользователей аккумулируют в себе все основные характеристики целевой аудитории, тем самым позволяют составить список функционала и возможностей будущей ИС согласно этим характеристикам, особенностям профессии и воздействия внешней среды. Тем самым достигается экономия как временных и финансовых ресурсов на разработку ИС (в систему внедряется только необходимый функционал), так и снижается когнитивный диссонанс при освоении программных продуктов пользователями. Когнитивная модель описания пользователей целевой аудитории представлена на рис. 3.
Интерфейс, с которым происходит взаимодействие пользователей, предлагается представить в виде описательной модели ИС, состоящей из характеристик качества ГПИ. Анализ нормативных документов показал отсутствие такой модели в современных стандартах из области проектирования программных продуктов и их интерфейсов, а также выявил ряд недостатков, заключающихся в несогласованности основных понятий качества ГПИ, которые часто неточны, дублируются синонимами и имеют различную пояснительную базу и смысловую нагрузку [8]. Всё это приводит к путанице разработчиков и вынуждает их вводить собственные понятия и определения для описания различных характеристик ГПИ.
Автором настоящей статьи составлен обобщённый список «характеристик качества» ГПИ, представленных в нормативных документах, где каждой характеристике присвоено однозначное определение (табл. 1).
Рис. 3. Когнитивная модель описания пользователей целевой аудитории
Таблица 1. Список «характеристик качества» оценки ГПИ
Наименование Характеристика
Доступность элементов Поиск необходимого элемента в интерфейсе должен занимать минимальное время, с минимальной когнитивной и визуальной нагрузкой
Структурность Расположение элементов в интерфейсе должно происходить с учётом простоты, доступности, активации и визуального поиска
Информативность Элементы в интерфейсе должны способствовать минимизации информационной нагрузки на пользователей
Читабельность Приоритетная информация должна выделяться, элементы и описание элементов в интерфейсе должны легко считываться
Стандартность Использование типовых приёмов, алгоритмов и схем в интерфейсе
Привлекательность (эстетика ГПИ) Интерфейс должен визуально привлекать пользователей своей современностью, простотой использования, эстетикой
Управляемость Наличие в интерфейсе атрибутов, обеспечивающих простое управление и контроль
Понятность Минимальные усилия пользователя по пониманию общей логической концепции и ее применимости в интерфейсе
Обучаемость Минимальные усилия пользователя по обучению интерфейсом и его применению (например, оперативному управлению, вводу, выводу)
Простота использования Минимальные усилия пользователя по эксплуатации и управлению интерфейсом
Мобильность Удобство адаптации интерфейса к различным условиям эксплуатации
Устойчивость к ошибкам Возможность возобновлять операции с места сбоя или ошибки, без потери временных и информационных ресурсов
Пригодность к индивидуализации Возможность реализовать индивидуальные предпочтения (выбрать среду вывода или установить настройки звука)
173
Наименование Характеристика
Сохранение навыков Возможность адекватно взаимодействовать с системой после длительных перерывов в работе, без обращения к справочнику
Результативность Степень реализации запланированной деятельности и достижения запланированных результатов
Эффективность Показатель, характеризующий соотношение между достигнутым результатом и использованными ресурсами
Удовлетворенность Отсутствие у пользователя дискомфорта при использовании интерфейса
Составленный список «характеристик качества» предлагается в роли эталонного списка, способного покрыть все необходимые составляющие интерфейса для проведения полноценной многокритериальной оценки эффективности ГПИ.
На основе представленного списка построена характеристическая модель параметров качества ГПИ в виде двухуровневой системы, где на первом уровне располагаются показатели качества Шнейдермана [1, 8], а на втором - характеристики стандартов из табл. 1 (рис. 4).
Доступность элементов
Структурность
Информативность
Читабельность
Стандартность
Привлекательность (эстетика ГПИ)
Управляемость
Понятность
Обучаемость
Простота использования
Мобильность (адаптируемость)
Устойчивость к ошибкам
Пригодность к индивидуализации
Результативность
Эффективность
Удовлетворенность
Рис. 4. Двухуровневая система характеристик качества ГПИ
Порядок построения уровней основан на положении того, что показатели качества Шнейдермана (первый уровень) являются «объёмными» терминами, каждый из которых включает в себя по несколько понятий, многогранность которых раскрывается с помощью характеристик из стандартов (второй уровень), список которых позволит проводить более гибкую и многокритериальную оценку ГПИ с применением целеориентированной концепции проектирования интерфейсов [5].
Отношения между характеристиками качества первого и второго уровня представлены в табл. 2, где каждому параметру присвоен вес от 1 до 5, где 1 - наибольший вес.
Таблица 2. Отношения связей между 1 и 2 уровнями системы
1 уровень 2 у зовень
Структурность Информативность Читабельность Доступность Привлекательность Управляемость Понятность Обучаемость Простота Мобильность Устойчивость к ошибкам Индивидуализация Результативность Эффективность Удовлетворенность
Скорость работы 2 2 2 1 5 2 2 3 1 3 3 1 5 2 3
Скорость обучения 2 1 1 1 3 1 1 1 1 3 3 2 1 1 2
Кол-во ошибок 3 2 2 1 4 2 1 2 2 2 1 2 5 2 3
Удовлетворенность 2 2 2 2 2 2 2 2 1 3 2 1 1 1 1
Сохранение навыков 2 3 2 2 1 2 1 1 1 5 3 1 1 1 1
Сопоставив табл. 2 и рис. 4, можно увидеть степень зависимости между характеристиками первого и второго уровня, что позволяет в дальнейшем, исходя из данных когнитивных моделей пользователей, ранжировать приоритетные задачи по улучшению конкретных характеристик в разрабатываемой ИС.
Таким образом, в настоящей статье разработаны модели описания элементов информационных систем, ориентированных на человеко-машинное взаимодействие, которые составят основу для разрабатываемой методики комплексной оценки эффективности графических пользовательских интерфейсов информационных систем.
Когнитивная модель описания пользователей целевой аудитории позволит выявить список требований к будущей ИС и её ГПИ, что сократит как временные затраты на проектирование только необходимого функционала, так соответственно и финансовые. Из ИС уйдёт избыточность и перенасыщенность информацией, а у пользователей повысятся такие характеристики, как скорость работы, скорость обучения, субъективная удовлетворённость и степень сохранения навыков оперирования 1 ПИ. Данные параметры особенно актуальны для системы МЧС России, в которой отсутствуют как модели пользователей, так и какие-либо методики оценки эффективности ГПИ специализированных ИС. Тем самым существующие ИС в МЧС России обладали низким качеством.
В свою очередь, модель описания характеристик качества ГПИ на основе двухуровневой системы при сопоставлении её с когнитивной моделью пользователей позволит конкретизировать задачи и приоритетные направления при разработке ИС в соответствии с целями и задачами целевой аудитории, а также выбрать подходы к оценке ГПИ.
Литература
1. Головач В. Дизайн пользовательского интерфейса. Usethics. 2005-2008. 97 с.
2. Weinschenk S. 100 things every designer needs to know about people. New Riders, 2011.
P. 272.
3. Weinschenk S. 100 more things every designer needs to know about people. New Riders, 2016. P. 278.
4. Вострых А.В. Сравнительный анализ методов оценки человеко-машинных интерфейсов // АПИНО-2019: сб. науч. статей VIII Междунар. науч.-техн. конф. 2019. С.179-1842.
5. Cope A.J., Richmond P. A graphical user interface for the creation of layered neural models // Neuroinformatics. 2017. P. 25-40.
6. Ашкен Э.М., Вострых А.В., Николаев Д.В. Координация спецтранспорта МЧС России посредством визуализированной информационной технологии // Транспорт России: проблемы и перспективы: Междунар. науч.-практ. конф. 2019. С. 188-191.
7. Когаловский М.Р. Перспективные технологии информационных систем. М.: ДМК Пресс: Компания АйТи, 2003. 288 с.
8. Вострых А.В. Терминологический базис оценки пользовательских интерфейсов: обзор стандартов // Актуальные проблемы инфо-телекоммуникаций в науке и образовании. 2020. Т. 2. С. 200-207.
9. Ахунова Д.Г., Вострых А.В., Курта П.А. Оценка пользовательского интерфейса информационных систем посредствам моделей качества программного обеспечения // Информатизация и связь. 2020. № 3. С. 127-135.
10. Крупкин А.А., Максимов А.В., Матвеев А.В. Программное обеспечение системы поддержки принятия решений по управлению силами и средствами гарнизона пожарной охраны // Проблемы управления рисками в техносфере. 2015. № 4 (36). С. 75-81.
11. Богданова Е.М., Максимов А.В., Матвеев А.В. Информационная система прогнозирования чрезвычайных ситуаций при использовании адаптивных моделей // Науч. -аналит. журн. «Вестник С.-Петерб. ун-та ГПС МЧС России». 2019. № 2. С. 65-70.
References
1. Golovach V. Dizajn pol'zovatel'skogo interfejsa. Usethics. 2005-2008. 97 s.
2. Weinschenk S. 100 things every designer needs to know about people. New Riders, 2011.
P. 272.
3. Weinschenk S. 100 more things every designer needs to know about people. New Riders, 2016. P. 278.
4. Vostryh A.V. Sravnitel'nyj analiz metodov ocenki cheloveko-mashinnyh interfejsov // APINO-2019: sb. nauch. statej VIII Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. 2019. S. 179-1842.
5. Cope A.J., Richmond P. A graphical user interface for the creation of layered neural models // Neuroinformatics. 2017. P. 25-40.
6. Ashken E.M., Vostryh A.V., Nikolaev D.V. Koordinaciya spectransporta MCHS Rossii posredstvom vizualizirovannoj informacionnoj tekhnologii // Transport Rossii: problemy i perspektivy: Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. 2019. S. 188-191.
7. Kogalovskij M.R. Perspektivnye tekhnologii informacionnyh sistem. M.: DMK Press: Kompaniya AjTi, 2003. 288 s.
8. Vostryh A.V. Terminologicheskij bazis ocenki pol'zovatel'skih interfejsov: obzor standartov // Aktual'nye problemy info-telekommunikacij v nauke i obrazovanii. 2020. T. 2. S. 200-207.
9. Ahunova D.G., Vostryh A.V., Kurta P.A. Ocenka pol'zovatel'skogo interfejsa informacionnyh sistem posredstvam modelej kachestva programmnogo obespecheniya // Informatizaciya i svyaz'. 2020. № 3. S. 127-135.
10. Krupkin A.A., Maksimov A.V., Matveev A.V. Programmnoe obespechenie sistemy podderzhki prinyatiya reshenij po upravleniyu silami i sredstvami garnizona pozharnoj ohrany // Problemy upravleniya riskami v tekhnosfere. 2015. № 4 (36). S. 75-81.
11. Bogdanova E.M., Maksimov A.V., Matveev A.V. Informacionnaya sistema prognozirovaniya chrezvychajnyh situacij pri ispol'zovanii adaptivnyh modelej // Nauch.-analit. zhurn. «Vestnik S.-Peterb. un-ta GPS MCHS Rossii». 2019. № 2. S. 65-70.
