Войти
Экологический дизайн интерфейса (EID ) - это подход к интерфейсу дизайн, который был введен специально для сложных социотехнических систем реального времени и динамических систем. Он применялся во множестве областей, включая управление процессами (например, атомные электростанции, нефтехимические заводы), авиация и медицина.
EID отличается от некоторых методологий проектирования интерфейсов, таких как Дизайн, ориентированный на пользователя (UCD), тем, что в центре внимания анализа находится рабочая область или среда, а не конечный пользователь или конкретная задача.
Цель EID - сделать ограничения и сложные отношения в рабочей среде очевидными для восприятия (например, видимыми, слышимыми) для пользователя. Это позволяет использовать больше когнитивных ресурсов пользователей для более высоких когнитивных процессов, таких как решение проблем и принятие решений. EID основан на двух ключевых концепциях исследования когнитивной инженерии : иерархии абстракции (AH) и структуре навыков, правил, знаний (SRK).
За счет снижения умственной нагрузки и поддержки рассуждений, основанных на знаниях, EID направлен на повышение производительности пользователей и общую надежность системы как для ожидаемых, так и для непредвиденных событий в сложной системе.
Экологический дизайн интерфейса был предложен в качестве основы для дизайна интерфейса Ким Висенте и Йенс Расмуссен в конце 80-х - начале 90-х годов после обширных исследований надежности человеческой системы в Национальной лаборатории Рисо в Дании (Rasmussen Vicente и др., 1989; Висенте, 2001). Термин экологический в EID происходит от школы психологии, разработанной Джеймсом Дж. Гибсоном, известной как экологическая психология. Эта область психологии фокусируется на отношениях человека и окружающей среды, в частности, в отношении человеческого восприятия в реальных условиях, а не в лабораторных условиях. EID заимствует из экологической психологии в том, что ограничения и отношения рабочей среды в сложной системе отражаются перцептивно (через интерфейс), чтобы формировать поведение пользователя. Для разработки экологических проектов были приняты аналитические инструменты, разработанные ранее исследователями из Национальной лаборатории Рисё, включая иерархию абстракций (AH) и структуру навыков, правил, знаний (SRK). Структура EID была впервые применена и оценена в системах атомных электростанций (Vicente Rasmussen, 1990, 1992). Эти инструменты также используются в анализе когнитивной работы. На сегодняшний день EID применяется во множестве сложных систем, включая управление компьютерной сетью, анестезиологию, военное командование и управление и авиацию (Vicente, 2002; Burns Hajdukiewicz, 2004).
Быстрый прогресс технологий наряду с экономическими требованиями привели к заметному увеличению сложности инженерных систем (Vicente, 1999a). В результате дизайнерам становится все труднее предвидеть события, которые могут произойти в таких системах. Непредвиденные события по определению не могут быть указаны заранее и, следовательно, не могут быть предотвращены с помощью обучения, процедур или автоматизации. Сложная социотехническая система, разработанная исключительно на основе известных сценариев, часто теряет гибкость для поддержки непредвиденных событий. Безопасность системы часто снижается из-за неспособности операторов адаптироваться к новым и незнакомым ситуациям (Vicente Rasmussen, 1992). Экологический дизайн интерфейса пытается предоставить операторам необходимые инструменты и информацию, чтобы они могли активно решать проблемы, в отличие от пассивных мониторов, особенно во время развития непредвиденных событий. Интерфейсы, разработанные в соответствии со структурой EID, направлены на снижение умственной нагрузки при работе с незнакомыми и непредвиденными событиями, которые связаны с повышенным психологическим давлением (Vicente, 1999b). При этом можно высвободить когнитивные ресурсы для поддержки эффективного решения проблем.
В дополнение к предоставлению операторам средств для успешного управления непредвиденными событиями, EID также предлагается для систем, которые требуют, чтобы пользователи стали экспертами (Burns Hajdukiewicz, 2004). Благодаря использованию иерархии абстракций (AH) и структуры навыков, правил, знаний (SRK), EID позволяет начинающим пользователям более легко приобретать продвинутые ментальные модели, для разработки которых обычно требуются многолетний опыт и обучение.. Точно так же EID обеспечивает основу для непрерывного обучения и распределенной совместной работы (Vicente, 1999b). Столкнувшись со сложными социотехническими системами, проектировщики не всегда могут спросить операторов, какую информацию они хотели бы видеть, поскольку каждый человек понимает систему на разном уровне (но редко полностью) и дает очень разные ответы. Структура EID позволяет дизайнерам определять, какие виды информации требуются, когда невозможно или нецелесообразно спрашивать пользователей (Burns Hajdukiewicz, 2004). EID не предназначен для замены существующих методологий проектирования, таких как UCD и анализ задач, но дополняет их.
Как мы видим из сегодняшних интерфейсов на базе Windows, ориентированный на пользователя дизайн (UCD) отлично справился с определением пользовательских предпочтений и ограничений и включением их в интерфейсы. В эпоху до UCD дизайн интерфейса был почти второстепенным по сравнению с программой и полностью зависел от программистов, полностью игнорируя конечного пользователя.
UCD добавляет три ключевые идеи:
1. Этот дизайн интерфейса - отдельная область, потому что он связывает человека и программу / среду.
2. Что понимание человеческого восприятия, познания и поведения имеет решающее значение при разработке интерфейсов.
3. Этому многому можно научиться, получив обратную связь от реальных пользователей интерфейса на ранних этапах проектирования, а затем протестировав различные этапы проектирования (Burns Hajdukiewicz, 2004)
Но есть некоторые проблемы в этот подход тоже.
Подход UCD обычно фокусируется на взаимодействии одного пользователя между пользователем и интерфейсом, чего недостаточно для работы с сегодняшними все более сложными системами, где требуется централизованный контроль информации, и она отображается на различных интерфейсах в различных деталь. EID является предпочтительным дополнением к процессу проектирования сложных систем, когда даже очень опытные пользователи не имеют полного представления о том, как работает вся сложная система (электростанция, атомная станция, нефтехимический завод и т. Д.). Это известный факт, что пользователи не всегда понимают или даже не чувствуют необходимости понимать все отношения, лежащие в основе сложных процессов, которые они контролируют через свои интерфейсы.
Кроме того, пользователи не всегда осведомлены об ограничениях, влияющих на систему, с которой они работают, и обнаружение этих ограничений может потребовать дополнительных усилий (Burns Hajdukiewicz, 2004). EID включает этот стиль, основанный на ограничениях, в подход к дизайну, где он проверяет ограничения пользовательского домена до получения пользовательского ввода. EID фокусируется на понимании сложной системы - ее сборки, архитектуры и первоначального предназначения, а затем на передаче этой информации конечному пользователю, тем самым сокращая их кривую обучения и помогая им достичь более высокого уровня знаний.
Стиль на основе ограничений в дизайне интерфейса также облегчает обработку непредвиденных событий, потому что, независимо от события, ограничение нарушается, и его может увидеть пользователь, который, в свою очередь, может проактивно работать с интерфейсом для восстановления ограничение и исправить систему.
Это никоим образом не умаляет полезности UCD, но подчеркивает тот факт, что EID предлагает уникальное понимание процесса проектирования и может использоваться в сочетании с другими методами когнитивной инженерии для улучшения пользовательских интерфейсов и повысить надежность взаимодействия человека с машиной.
Иерархия абстракций (AH) - это 5-уровневая функциональная декомпозиция, используемая для моделирования рабочей среды или, более часто называемая рабочей областью, для сложных социотехнические системы (Расмуссен, 1985). В структуре EID AH используется для определения того, какие виды информации должны отображаться в интерфейсе системы и как эта информация должна быть упорядочена. AH описывает систему на разных уровнях абстракции, используя отношения как и почему. Движение вниз по уровням модели отвечает, как достигаются определенные элементы в системе, тогда как движение вверх показывает, почему определенные элементы существуют. Элементы на самом высоком уровне модели определяют цели и задачи системы. Элементы на нижних уровнях модели указывают и описывают физические компоненты (то есть оборудование) системы. Отношения "как и почему" показаны в AH как ссылки "средства-цель". AH обычно разрабатывается в соответствии с системным подходом, известным как Анализ рабочей области (Vicente, 1999a). Анализ рабочей области нередко дает несколько моделей AH; каждая из них исследует систему на разном уровне физических деталей, определенных с помощью другой модели, называемой Иерархией Частично-Целое (Burns Hajdukiewicz, 2004).
Каждый уровень в AH - это полное, но уникальное описание рабочей области.
Уровень функционального назначения (FP) описывает цели и задачи системы. AH обычно включает в себя более одной цели системы, поэтому цели конфликтуют или дополняют друг друга (Burns Hajdukiewicz, 2004). Взаимосвязи между целями указывают на возможные компромиссы и ограничения в рабочей области системы. Например, целью холодильника может быть охлаждение продуктов до определенной температуры при минимальном потреблении электроэнергии.
Уровень абстрактной функции (AF) описывает лежащие в основе законы и принципы, которые управляют целями системы. Это могут быть эмпирические законы в физической системе, судебные законы в социальной системе или даже экономические принципы в коммерческой системе. В общем, законы и принципы сосредоточены на вещах, которые необходимо сохранить или которые протекают через систему, таких как масса (Burns Hajdukiewicz, 2004). Работа холодильника (как теплового насоса ) регулируется вторым законом термодинамики.
Уровень обобщенной функции (GF) объясняет вовлеченные процессы в законах и принципах, обнаруженных на уровне AF, т.е. как достигается каждая абстрактная функция. Причинно-следственные связи существуют между элементами, обнаруженными на уровне GF. Холодильный цикл в холодильнике включает перекачку тепла из области с низкой температурой (источник) в область с более высокой температурой (приемник).
Уровень физической функции (PFn) показывает физические компоненты или оборудование, связанные с процессами, идентифицированными на уровне GF. Возможности и ограничения компонентов, такие как максимальная емкость, также обычно указываются в AH (Burns Hajdukiewicz, 2004). Холодильник может состоять из теплообменных труб и газового компрессора, который может оказывать определенное максимальное давление на охлаждающую среду.
Уровень физической формы (PFo) описывает состояние, расположение и внешний вид компонентов, отображаемых на уровне PFn. В примере с холодильником теплообменные трубы и газовый компрессор расположены определенным образом, в основном иллюстрируя расположение компонентов. Физические характеристики могут включать такие вещи, как цвет, размеры и форма.
Описанная выше иерархия является функциональным представлением иерархии абстракции. Функциональная абстракционная иерархия подчеркивает связи иерархии «средства-цели» или «как / почему». Эти связи прямые и проиллюстрированы на пяти уровнях иерархии абстракций.
По мере того, как системы становятся все более и более сложными, нам необходимо следить за структурой потока, а также понимать, как работает система. Это когда становится необходимым представление каузальной иерархии абстракции. По мере того как схемы потоков становятся все более сложными и становится все труднее вывести потоки непосредственно из системной диаграммы, мы добавляем причинно-следственные модели к функциональным моделям.
Причинно-следственные модели помогают детализировать структуру потока и понять более сложные шаблоны потока в пределах указанного уровня иерархии абстракции. Представление причинной иерархии абстракций имеет ту же структуру, что и функциональное представление иерархии абстракций, но с нанесенными причинно-следственными связями. Причинно-следственные связи также известны как связи «внутри уровня». Эти ссылки показывают, как процессы и потоки связаны на каждом уровне.
Эти два представления тесно связаны, но обычно разрабатываются отдельно, так как это приводит к более четкой модели, охватывающей большинство ограничений системы.
В очень сложных потоковых системах могут использоваться причинные модели для упрощения или абстрагирования потоков. В таком сценарии нам может быть легче сначала определить основные линии питания и продукции, затем линии управления, линии аварийного питания или линии аварийного маневрирования (Burns Hajdukiewicz, 2004). Причинно-следственные связи наиболее полезны на уровнях обобщенной функции и абстрактной функции, которые показывают потоки материалов, процессов, массы или энергии.
Структура навыков, правил, знаний (SRK) или таксономия SRK определяет три типа поведения или психологических процессов, присутствующих при обработке информации оператора (Vicente, 1999а). Структура SRK была разработана Расмуссеном (1983), чтобы помочь дизайнерам объединить информационные требования для системы и аспекты человеческого познания. В EID структура SRK используется для определения того, как информация должна отображаться, чтобы воспользоваться преимуществами человеческого восприятия и психомоторных способностей (Vicente, 1999b). Поддерживая поведение, основанное на навыках и правилах, в знакомых задачах, можно выделить больше когнитивных ресурсов для поведения, основанного на знаниях, которое важно для управления непредвиденными событиями. Эти три категории по существу описывают возможные способы извлечения и понимания информации, например, из человеко-машинного интерфейса:
Поведение, основанное на навыках, представляет тип о поведении, которое требует очень небольшого или совсем не требует сознательного контроля для выполнения или выполнения действия после формирования намерения; также известное как сенсомоторное поведение. Производительность плавная, автоматизированная и состоит из высоко интегрированных моделей поведения в большинстве случаев управления на основе навыков (Rasmussen, 1990). Например, езда на велосипеде считается поведением, основанным на навыках, при котором для управления после приобретения навыка требуется очень мало внимания. Эта автоматичность позволяет операторам высвободить когнитивные ресурсы, которые затем можно использовать для более высоких когнитивных функций, таких как решение проблем (Wickens Hollands, 2000). Ошибки в поведении, основанном на навыках, - это обычные ошибки.
Основанное на правилах поведение характеризуется использованием правил и процедур для выбора образа действий в знакомой рабочей ситуации (Rasmussen, 1990). Правила могут быть набором инструкций, полученных оператором из опыта или данных руководителями и бывшими операторами.
Операторы не обязаны знать основные принципы работы системы, чтобы осуществлять контроль на основе правил. Например, в больницах есть четко регламентированные инструкции на случай возникновения пожара. Поэтому, когда кто-то видит пожар, он может выполнить необходимые шаги для обеспечения безопасности пациентов, не зная о поведении огня. Ошибки в поведении на основе правил возникают из-за недостаточных технических знаний.
Поведение, основанное на знаниях, представляет собой более продвинутый уровень рассуждений (Wirstad, 1988). Этот тип контроля необходимо использовать, когда ситуация является новой и неожиданной. Операторы должны знать основные принципы и законы, по которым работает система. Поскольку операторам необходимо формулировать четкие цели на основе текущего анализа системы, когнитивная нагрузка обычно выше, чем при использовании поведения на основе навыков или правил.
